Brattebø har undervist en rekke fag i miljøteknologi og industriell økologi. I sin forskning arbeidet han de første årene med prosesser for rensing av drikkevann og avløpsvann, og metodikk innen industriell renere produksjon. Senere har han forsket innen industriell økologi og miljøsystemanalyse, anvendt på ulike infrastruktursystemer - herunder avfall, vannforsyning og avløp, bruer, bygningsmasse, og fjernvarmenett. En viktig problemstilling har vært å undersøke hvordan slik infrastruktur i samfunnet presterer miljømessig og økonomisk i livsløpsperspektiv, og hva som er viktige faktorer for miljø- og bærekraftforbedringer. Dette innebærer modellutvikling, dynamiske simuleringer og systemanalyse av material-, energi- og avfallsstrømmer, og deres konsekvenser mht utslipp, miljø og kostnad.