El mecanismo central de la torrefacción radica en la eliminación selectiva de agua y algunos componentes volátiles ligeros de la biomasa, mientras se retiene tanto como sea posible la estructura del esqueleto sólido y la mayoría de los elementos de carbono. Dentro de este rango de temperatura, la hemicelulosa en la biomasa sufre una descomposición significativa primero, produciendo una gran cantidad de agua, dióxido de carbono y compuestos orgánicos ligeros que contienen oxígeno; la celulosa y la lignina son relativamente estables, principalmente sufriendo una reorganización estructural y reacciones parciales de entrecruzamiento. Este comportamiento diferenciado de descomposición resulta en productos de pirólisis con una relación oxígeno-carbono más baja, mayor densidad energética y mejores propiedades hidrofóbicas.

El pretratamiento y posicionamiento de la torrefacción la convierten en un enlace técnico clave que conecta las materias primas de biomasa con aplicaciones de alto valor agregado. Las materias primas de biomasa sin tratar generalmente presentan defectos inherentes como alto contenido de humedad, baja densidad energética, mala molibilidad y fuerte absorción de humedad, lo que limita severamente su aplicación a gran escala en el campo industrial. A través del pretratamiento por torrefacción, el contenido de humedad de la biomasa puede reducirse del 30-50% a menos del 5%, la densidad energética volumétrica puede incrementarse en un 30-50%, el consumo de energía para la molienda puede reducirse entre un 70-90%, y al mismo tiempo, adquiere características hidrofóbicas similares al carbón, ampliando enormemente su rango de aplicación y valor económico.