Έχει δημοσιεύσει περισσότερες από 60 εργασίες σε διεθνή περιοδικά με κριτές και έχει κάνει περισσότερες από 80 παρουσιάσεις σε διεθνή συνέδρια. Για το ακαδημαϊκό του έργο στην ανάπτυξη μοριοσανίδων από βιοαπόβλητα βραβεύτηκε με «Μεταδιδακτορική Υποτροφία Ακαδημαϊκής Αριστείας» από το Ίδρυμα Ελληνικών Υποτροφιών.

Το 2015 και σε συνεργασία με τον Robert Heimann, ανέπτυξε την καινοτόμο μέθοδο της τυρβώδους πυρόλυσης που παράγει βιοκάρβουνο και βιοπετρέλαιο από αγροτικά απόβλητα και βιομάζα χρησιμοποιώντας μόνο τριβή και χωρίς την προσθήκη εξωτερικής θερμότητας.

Ένα άλλο αξιοσημείωτο σημείο της έρευνάς του ήταν η ανάπτυξη της μεθόδου ενεργειακής απόδοσης 3Τ για την ολιστική αξιολόγηση των μονάδων Waste-to-Energy. Υπήρξε μέλος της Επιτροπής Διαβούλευσης για την ανάπτυξη της πρωτοβουλίας GrEco islands, ενώ είναι αξιολογητής προτάσεων για την Ελληνική Γενική Γραμματεία Έρευνας και Τεχνολογίας καθώς και κριτής για πάνω από 20 διεθνή ακαδημαϊκά περιοδικά.

Από το 2018, ο Δρ Βακάλης είναι μέλος του Παγκόσμιου Συμβουλίου για την Έρευνα και την Τεχνολογία των Απορριμμάτων Ενέργειας σε συνεργασία με το Earth Engineering Center του Πανεπιστημίου Κολούμπια της Νέας Υόρκης. Ο κ. Βακάλης συμμετέχει στο έργο για την παραγωγή και την ανάλυση του βιοκάρβουνου που θα εφαρμοστεί στους ελαιώνες.