O mecanismo central da torrefação reside na remoção seletiva de água e alguns componentes voláteis leves da biomassa, enquanto se retém o máximo possível da estrutura esquelética sólida e da maioria dos elementos de carbono. Dentro dessa faixa de temperatura, a hemicelulose na biomassa sofre uma decomposição significativa primeiro, produzindo uma grande quantidade de água, dióxido de carbono e compostos orgânicos leves contendo oxigênio; a celulose e a lignina são relativamente estáveis, passando principalmente por rearranjos estruturais e reações parciais de reticulação. Esse comportamento diferenciado de decomposição resulta em produtos de pirólise com uma razão oxigênio-carbono mais baixa, maior densidade energética e melhores propriedades hidrofóbicas.

O pré-tratamento e posicionamento da torrefação fazem dela um elo técnico chave que conecta matérias-primas de biomassa com aplicações de alto valor agregado. Matérias-primas de biomassa não tratadas geralmente apresentam defeitos inerentes, como alto teor de umidade, baixa densidade energética, baixa moabilidade e forte absorção de umidade, o que limita severamente sua aplicação em larga escala no campo industrial. Através do pré-tratamento por torrefação, o teor de umidade da biomassa pode ser reduzido de 30-50% para menos de 5%, a densidade energética volumétrica pode ser aumentada em 30-50%, o consumo de energia para moagem pode ser reduzido em 70-90% e, ao mesmo tempo, adquire características hidrofóbicas semelhantes ao carvão, ampliando significativamente seu alcance de aplicação e valor econômico.