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 sob condições sem oxigênio ou com oxigênio limitado. Não é um composto único, mas sim uma mistura extremamente complexa contendo centenas 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 tipicamente se apresenta como um líquido viscoso de cor marrom escuro com um odor característico de fumaça. Quimicamente, é caracterizado por alto teor de oxigênio, alta viscosidade, forte acidez, menor poder calorífico comparado aos combustíveis fósseis convencionais, instabilidade química e corrosividade em relação a materiais metálicos comuns.

Pirólise é definida como o processo de aquecimento de materiais orgânicos (neste caso, biomassa) sob condições completamente livres de oxigênio ou estritamente limitadas em 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 da biomassa em produtos moleculares menores na forma de gases, líquidos e sólidos.