「化學迴路燃燒(Chemical Looping; CL)」是一種不讓燃料直接接觸空氣、利用金屬氧化物作為氧載體進行氧化還原循環的技術。其概念源自20世紀初以鐵與水蒸氣製氫的蒸汽鐵法，日本研究人員於1990年代將其發展為低氮氧化物(NOx)燃燒技術，近年則因脫碳需求與CO₂回收與利用(CCU)而重新受到關注。
「化學迴路燃燒」的重要優勢在於燃燒過程不受空氣中氮氣干擾，可直接取得高純度CO₂，降低傳統燃燒後CO₂分離所需的能源。日本大阪瓦斯已於酉島事業所進行實證，利用生質燃料同步生產CO₂、電力及氫氣；積水化學工業則將「化學迴路燃燒」結合逆水煤氣轉化反應(RWGS)，以氫氣與CO₂製造一氧化碳(CO)，轉化率達90%，並於茨城縣廢棄物處理設施建置試驗設備。
「化學迴路燃燒」的核心為氧載體，但既有材料常添加釔等稀土元素以維持活性，因而存在供應與地緣政治風險。東京科學大學研究團隊則已發現可利用鐵取代鈦酸鈣取代稀土系材料，並與三菱電機合作推動應用。此外，京都大學衍生新創公司Rhinoflux提出「不燃燒型化學迴路燃燒」，將燃料溶於釩電解液，透過氧化還原液流電池原理發電，鎖定含水量高、不適合傳統燃燒的食品廢棄物與污水污泥，推動新型生質能發電商業化。「化學迴路燃燒」正由傳統燃燒技術逐步延伸至CO₂回收、利用及資源化領域。