El grupo de Captura de CO₂ desarrolla trabajos de I+D en procesos de separación de CO₂ que utilizan CaO como sorbente regenerable (procesos de carbonatación-calcinación o "calcium looping"). Investiga además otras reacciones reversibles a alta temperatura aplicables a procesos de almacenamiento de energía, producción de hidrógeno (reformado asistido por absorción de CO₂), y procesos de eliminación de gases ácidos con sorbentes de calcio. Las investigaciones en el Grupo de Captura de CO₂ abarcan escalas experimentales que van desde el laboratorio hasta la planta piloto a escalas TRL7, e incluyen el modelado de reacciones gas-sólido, reactores y procesos.

El grupo fue uno de los pioneros a nivel mundial en la investigación de CaO como sorbente de CO₂ a alta temperatura, y tiene hoy más de 150 publicaciones en el campo, incluyendo algunas de las más citadas en el área de la captura de CO₂. El grupo mantiene además varias patentes y apoya diversos contratos privados del CSIC con la industria. Ha participado en varios proyectos H2020 (CEMCAP, Cleanker, C4U) y dos RFCS coordinados (Flexical, BackCap).