熱分解の過程で、原料はいくつかの変換を受けます。まず、原料を乾燥させ、原料に含まれる水分を取り除きます。これは、効率的な熱分解を保証し、不要な反応を防ぐために必要である。
乾燥後、原料は酸素のない状態で摂氏400度から800度（華氏752度から1472度）の高温にさらされる。このプロセスは熱分解として知られている。熱分解の過程で、原料の有機物は熱分解を受け、固体のバイオ炭、液体のバイオ油、合成ガスの3つの相に分解される。
固体バイオ炭は、炭素含有量の高い細粒残渣である。酸素のない状態でのバイオマスの熱分解によって形成される。バイオ炭は土壌改良材などとして利用できる。
液体バイオオイルは、熱分解中に発生する揮発性ガスの凝縮によって生成される。この液体は、さらに精製してさまざまな用途に利用できる。
可燃性ガスの混合物である合成ガスも熱分解中に生成される。この混合ガスはエネルギー源として利用できる。
熱分解プロセスでは反応器を使用し、乾燥原料を酸素の存在しない高温で熱分解する。空気を排除することで燃焼を防ぎ、大きな有機分子を小さな有機分子に分解する。得られた蒸気とガスの混合物と微細なコークスは、冷却プロセスによって炭化ダストから分離される。混合物の凝縮により、液体の熱分解生成物（バイオオイル）と可燃性ガスが分離される。
まとめると、熱分解の間、原料は乾燥され、酸素がない状態で高温にさらされ、熱分解を受けて固体のバイオ炭、液体のバイオオイル、合成ガスが生成される。
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