La bio-huile, communément appelée huile de pyrolyse, est le principal produit liquide généré par la décomposition thermique à haute température (pyrolyse) de la biomasse dans des conditions sans oxygène ou à oxygène limité. Ce n'est pas un composé unique, mais plutôt un mélange extrêmement complexe contenant des centaines voire des milliers de composés organiques différents.

Ces composés sont principalement des substances oxygénées, comprenant des molécules avec des groupes fonctionnels tels que des acides, des cétones, des aldéhydes, des alcools, des phénols, des saccharides, des esters, des éthers et des furanes. En plus de ces composants organiques complexes, la bio-huile contient également une proportion importante d'eau.

En termes d'apparence physique, la bio-huile se présente généralement comme un liquide visqueux brun foncé avec une odeur fumée distinctive. Chimiquement, elle se caractérise par une teneur élevée en oxygène, une viscosité élevée, une forte acidité, un pouvoir calorifique inférieur par rapport aux combustibles fossiles conventionnels, une instabilité chimique et une corrosivité envers les matériaux métalliques courants.

La pyrolyse est définie comme le processus de chauffage de matériaux organiques (dans ce cas, la biomasse) dans des conditions totalement dépourvues d'oxygène ou strictement limitées en oxygène, provoquant une décomposition thermique et une recombinaison chimique.

Contrairement à la combustion (qui se produit en présence d'oxygène abondant) et à la gazéification (qui a lieu avec un apport limité en oxygène), l'objectif de la pyrolyse est de maximiser la décomposition des grosses molécules de biomasse en produits moléculaires plus petits sous forme de gaz, de liquides et de solides.