低酸素雰囲気下でバイオマスを急速に加熱・急冷することで生成される熱分解油は、さまざまな副産物をもたらす。主な副産物には、固形チャー、液体（水とバイオオイル）、ガスがある。
固体チャー： 炭素含有率の高い有機物と灰分からなる熱分解プロセスからのすべての固体生成物を含む。チャーは重要な副産物であり、さらに加工したり、燃料や建材の成分など様々な用途に直接使用することができる。
液体： 液体副産物は主に水とバイオオイルである。水は、熱分解プロセスから直接生成されるほか、バイオマスの初期乾燥段階で間接的に生成される。主な液体副産物であるバイオオイルは、酸素化合物の混合物からなる褐色の極性液体である。最大40重量％の酸素を含み、石油油とは一線を画している。バイオオイルは石油オイルと混和性がなく、水分を含み（多くの場合20～30％）、石油オイルよりも発熱量が低く、酸性で加熱すると不安定で、水よりも密度が高い。また、固体の無機物や炭素チャーを含むことが多い。
ガス： 熱分解から発生するガスには、一酸化炭素(CO)、二酸化炭素(CO2)、メタン(CH4)、水素(H2)、その他の炭化水素(CXHY)がある。これらのガスはさまざまな温度で生成され、燃料として、あるいは他の工業プロセスに使用することができる。
これらの一次副生成物に加えて、廃タイヤ、廃プラスチック、石油汚泥などの特定の材料の熱分解では、投入材料に合わせた副生成物をさらに得ることができる。例えば、廃タイヤを熱分解すると熱分解油、カーボンブラック、鋼線が、廃プラスチックを熱分解すると熱分解油とカーボンブラックが、オイルスラッジを熱分解すると熱分解油、水、砂が得られる。
これらの副産物は、直接販売から多くの産業への応用まで様々な用途があり、バイオマスや廃棄物を価値ある製品に変換する方法としての熱分解の多様性と可能性を浮き彫りにしています。
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