Carlos Palacín es biogeoquímico y limnólogo de ecosistemas cuya investigación se centra en el funcionamiento de los ecosistemas de agua dulce en regiones de alta montaña y boreales. Su trabajo investiga cómo los cambios provocados por el ser humano y climático —como la deposición de nitrógeno atmosférico, las alteraciones en el uso del suelo y los cambios en los regímenes hidrológicos— afectan al ciclo de nutrientes y carbono en lagos y cuencas remotas. Está especialmente interesado en los procesos de transformación del nitrógeno en sedimentos lacustres, incluyendo la desnitrificación y la reducción dissimilada de nitratos a amonio (DNRA), y en comprender cómo las comunidades microbianas median estas funciones clave del ecosistema bajo condiciones ambientales variables.
Su investigación más amplia integra limnología, ecología microbiana y biogeoquímica para explorar las respuestas de los ecosistemas al cambio global a múltiples escalas espaciales y temporales. También contribuye a estudios sobre el «maronamiento» de lagos y las implicaciones de la dinámica alterada de la materia orgánica disuelta en lagos del norte. Mediante la combinación de trabajo de campo, enfoques experimentales y técnicas moleculares y geoquímicas, su trabajo tiene como objetivo mejorar nuestra comprensión de los mecanismos que controlan la resiliencia de los ecosistemas de agua dulce en un mundo que cambia rápidamente.