バイオオイルは、酸素のない状態でバイオマスを加熱する熱分解と呼ばれるプロセスを経て、バイオマスから生成される暗褐色の液体である。このプロセスにより、バイオオイル、チャー、熱分解ガスが生成される。バイオオイルは主に酸素を含む化合物で構成されており、従来の燃料油に比べて水分含有率が高く（14～33wt%）、発熱量が低い（15～22MJ/kg）。その複雑な組成には、酸、アルコール、ケトン、フラン、フェノール、エーテル、エステル、糖、アルデヒド、アルケン、窒素、酸素化合物などの様々な有機成分が含まれる。反応性が高く、オリゴマー種が存在するため、バイオオイルは熱的に不安定で老化しやすく、水分の生成、粘度の上昇、相分離が起こりやすい。この不安定性により、エンジン燃料として使用する前に改良する必要がある。こうした課題にもかかわらず、バイオオイルはバイオマス原料に比べて密度が高いため、輸送コスト効率が高く、バイオマスを小規模施設でバイオオイルに変換して集中精製する分散処理モデルが可能になる可能性がある。さらに、副産物のバイオ炭は土壌改良剤として使用することができ、土壌の質を高め、炭素隔離を助ける。
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