Aspal sebagai salah satu bahan utama perkerasan jalan merupakan komponen yang perlu diperhitungkan penggunaannya dari sisi manfaat keberlanjutannya di masa depan. Berbagai jenis aspal digunakan di berbagai daerah mulai dari aspal minyak, aspal alam, dan aspal polimer dimana proses modifikasi pun telah dikembangkan dari masa ke masa. Latar belakang permasalahan penelitian ini sejalan dengan tingginya kebutuhan akan penggunaan aspal minyak namun tidak sejalan dengan bahan baku yang ada saat ini. Pengembangan bio-aspal sebagai alternatif pengganti aspal minyak diharapkan menjadi salah satu solusi atas permasalahan tersebut. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan potensi bahan baku non-petroleum berupa limbah pertanian sebagai bio-aspal yang dapat digunakan sebagai modifier, extender maupun sebagai substitusi aspal minyak Limbah pertanian dipilih menjadi objek penelitian ini yaitu limbah pengolahan tebu (ampas tebu), limbah penggilingan padi (jerami padi) dan limbah Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS). Metode penelitian yang digunakan adalah pyrolisis untuk mendapatkan bio-oil yang nantinya akan dicocokan sifatnya dengan aspal minyak Pen 60/70. Dalam studi ini, proses pyrolisis dilakukan pada variasi temperatur yang berbeda yaitu dari 90ºC sampai dengan 170ºC dan dengan variasi berat input 3 kg sampai dengan 5kg serta dilanjutkan dengan uji Fourier Transform Infrared (FTIR) dan uji Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GCMS) untuk menguji kemiripan gugus kimia bio-oil terhadap karakteristik aspal. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kondisi optimum pyrolisis dicapai dalam waktu yang sama yaitu 105 menit, namun dengan berat dan suhu yang berbeda. Berat dan suhu optimum dicapai TKKS pada 5kg, 170ºC dalam proses pyrolisis, sedangkan untuk ampas tebu dan jerami padi pada 3kg, 170ºC. Analisa hasil uji FTIR dan GC-MS menunjukkan bahwa biooil hasil pyrolisis ketiga bahan uji berpotensi sebagai bio-aspal, namun ketiganya belum dapat digunakan sebagai extender maupun sebagai substitusi aspal minyak. TKKS menghasilkan bio-oil yang paling banyak, meski nilai Carbonyl Index (CI) paling kecil. Penggunaan bio-oil dari TKKS sebagai aspal modifier dapat merubah sifat rheologi aspal minyak Pen 60/70.