Le mécanisme central de la torréfaction réside dans l'élimination sélective de l'eau et de certains composants volatils légers de la biomasse, tout en conservant autant que possible la structure du squelette solide et la plupart des éléments carbonés. Dans cette plage de température, l'hémicellulose de la biomasse subit d'abord une décomposition significative, produisant une grande quantité d'eau, de dioxyde de carbone et d'organismes oxygénés légers ; la cellulose et la lignine sont relativement stables, subissant principalement un réarrangement structurel et des réactions partielles de réticulation. Ce comportement différencié de décomposition aboutit à des produits de pyrolyse avec un rapport oxygène/carbone plus faible, une densité énergétique plus élevée et de meilleures propriétés hydrophobes.

Le prétraitement et le positionnement de la torréfaction en font un maillon technique clé reliant les matières premières de la biomasse à des applications à forte valeur ajoutée. Les matières premières de biomasse non traitées présentent généralement des défauts inhérents tels qu'une teneur élevée en humidité, une faible densité énergétique, une mauvaise broyabilité et une forte absorption d'humidité, ce qui limite sévèrement leur application à grande échelle dans le domaine industriel. Grâce au prétraitement par torréfaction, la teneur en humidité de la biomasse peut être réduite de 30-50 % à moins de 5 %, la densité énergétique volumétrique peut être augmentée de 30-50 %, la consommation d'énergie pour le broyage peut être réduite de 70-90 %, et en même temps, elle acquiert des caractéristiques hydrophobes similaires à celles du charbon, élargissant considérablement sa gamme d'applications et sa valeur économique.