Bio-óleo, comumente referido como óleo de pirólise, é o principal produto líquido gerado a partir da decomposição térmica em alta temperatura (pirólise) da biomassa em condições livres de oxigênio ou com oxigênio limitado. Não é um composto único, mas sim uma mistura extremamente complexa contendo centenas ou até milhares de diferentes compostos orgânicos.

Esses compostos são predominantemente substâncias oxigenadas, incluindo moléculas com grupos funcionais como ácidos, cetonas, aldeídos, álcoois, fenóis, sacarídeos, ésteres, éteres e furanos. Além desses componentes orgânicos complexos, o bio-óleo também contém uma proporção significativa de água.

Em termos de aparência física, o bio-óleo normalmente se apresenta como um líquido viscoso de cor marrom escura com um odor distinto de fumaça. Quimicamente, é caracterizado por alto teor de oxigênio, alta viscosidade, forte acidez, um poder calorífico mais baixo em comparação com combustíveis fósseis convencionais, instabilidade química e corrosividade para materiais metálicos comuns.

Pirólise é definida como o processo de aquecimento de materiais orgânicos (neste caso, biomassa) em condições completamente livres de oxigênio ou estritamente limitadas de oxigênio, causando decomposição térmica e recombinação química.

Ao contrário da combustão (que ocorre na presença de oxigênio abundante) e da gaseificação (que ocorre com oxigênio limitado), o objetivo da pirólise é maximizar a quebra de grandes moléculas de biomassa em produtos moleculares menores na forma de gases, líquidos e sólidos.