Izgaranje s kemijskom petljom je tehnika koja koristi metalne okside umjesto zraka u procesu sagorijevanja goriva. Ovi sustavi obično koriste fluidizirani sloj za cirkulaciju metalnih oksida u reakcijsku komoru, gdje osiguravaju kisik potreban za izgaranje. Metalni oksidi zatim cirkuliraju natrag u drugo područje gdje se može dodati više kisika. Budući da se u procesu izgaranja koristi samo čisti kisik, ne nastaje dušikov oksid. Dimni plinovi iz procesa izgaranja s kemijskom petljom obično se sastoje uglavnom od ugljičnog dioksida (CO2) i vodene pare, tako da ova metoda može biti korisna za izdvajanje ugljika na ekonomičan način.
U procesu izgaranja s kemijskom petljom obično postoje dva različita reaktora koja su na neki način međusobno povezana. Jedan od ovih reaktora sadrži gorivo neke vrste koje zahtijeva kisik za izgaranje. Metalni oksidi cirkuliraju, obično kroz fluidizirani sloj, u ovaj reaktor. Metalni oksidi se zatim koriste za oksidaciju goriva. Jednom kada je kisik prisutan u gorivu, može se izgorjeti.
Nakon što se iz metalnih oksida u prvom reaktoru odvoji kisik, oni se vraćaju u zračni reaktor. Kada reducirani metal prođe u ovu komoru, on je izložen zraku, u kojem trenutku može uzeti više atoma kisika i ponovno oksidirati. Proces se zatim vrti u petlju, jer se novooksidirani metal cirkulira natrag u reaktor goriva i koristi se za olakšavanje drugog ciklusa izgaranja.
Kada se bilo koja vrsta goriva izgara u prisutnosti zraka, nastaje niz nusproizvoda. Svaki od različitih elemenata prisutnih u zraku i gorivu može djelovati na mnogo različitih načina, stvarajući brojne kemijske kombinacije. Ugljični dioksid je jedan od glavnih sastojaka većine dimnih plinova, ali zbog prisutnosti dušika u zraku većina procesa izgaranja rezultira i proizvodnjom dušikovog oksida. Izgaranje kisika i goriva odnosi se na proces u kojem se kisik na neki način odvaja od zraka, što pojednostavljuje kemijske reakcije koje se događaju tijekom izgaranja. Kemijsko izgaranje u petlji je jedna vrsta procesa izgaranja kisika.
Primarna prednost izgaranja s kemijskom petljom je da se sadržaj dimnih plinova može pojednostaviti. Može biti teško i skupo odvojiti ugljični dioksid od dušikovog oksida ili izdvojiti ugljik izravno iz zraka. Proces odvajanja vodene pare od ugljičnog dioksida znatno je lakši, pa dimni plinovi nastali kemijskim petljastim izgaranjem sadrže ugljični dioksid koji je jeftiniji za sekvestriranje.