生物炭是木炭是由熱解產生的生物量在不存在的，但氧氣，并且被用作土壤改良劑兩個碳封存和土壤健康益處。生物炭是一種穩定的固體、富含碳，可以在土壤中生存數千年。正在研究生物炭作為固碳的一種手段，它可能是減輕全球變暖和氣候變化的一種手段。它來自與以下過程相關的過程熱解碳捕獲和儲存（PyCCS）。

生物炭可以增加土壤肥力的酸性土壤（低pH土壤），提高農業生產力，并提供針對一些保護葉面和土壤傳播的疾病。關于生產中的定義，國際生物炭倡議將生物炭定義為“在氧氣受限的環境中通過生物質的熱化學轉化獲得的固體材料”。

生物炭是一種高碳，細顆粒的殘留物，目前通過現代熱解工藝產生。它是在沒有氧氣的情況下生物質的直接熱分解（防止燃燒）、產生固體（生物炭）、液體（生物油）和氣體（合成氣）產物的混合物。熱解的比產率取決于工藝條件，例如溫度、停留時間和加熱速率。這些參數可以優化以產生能量或生物炭。溫度在400–500°C（673–773 K）時會產生更多的炭，而溫度超過700°C（973 K）則有利于液體和氣體燃料成分的產率。在更高的溫度下，熱解發生得更快，通常需要幾秒鐘而不是幾小時。當溫度在350–600°C（623–873 K）的范圍內時，提高的加熱速率也將導致熱解生物炭產量的下降。典型的產量是60％生物油，20％生物炭和20％合成氣。相比之下，緩慢的熱解會產生更多的炭（約35％）；這有助于所觀察到的土壤肥力黑土。一旦初始化，兩個過程都會產生凈能量。對于典型的輸入，運行“快速”熱解器所需的能量約為其輸出能量的15％。現代熱解工廠可以利用熱解過程中產生的合成氣，并輸出運行所需能量的3–9倍。

除熱解外，焙干和水熱碳化過程還可將生物質熱分解為固體物質。但是，這些產品不能嚴格定義為生物炭。烘焙過程中的碳產物仍包含一些揮發性有機成分，因此其性質介于生物質原料和生物炭之間。此外，即使水熱碳化也可以產生富碳的固體產品，水熱碳化也明顯不同于傳統的熱轉化過程。因此，水熱碳化產生的固體產物?被定義為“水焦”而不是“生物炭”。

亞馬遜的坑/溝法既不收獲生物油也不合成氣，并且釋放大量的CO。
黑碳和其他溫室氣體（GHG）（以及潛在的毒素）排入空氣，盡管溫室氣體的排放量少于生物量生長過程中捕獲的溫室氣體。商業規模的系統處理農業廢物，紙副產品，甚至市政廢物，通常通過捕獲和使用液體和氣體產品消除這些副作用。在大多數情況下，將生物炭作為產出生產不是優先事項。

在集中式系統中，一個區域中的所有生物質都被帶到中央工廠（即以生物質為燃料的熱電站）進行處理成為生物炭。或者，每個農民或一組農民都可以經營技術含量較低的窯爐。最后，配備了熱解器的卡車可以從一個地方移動到另一個地方以熱解生物質。車輛動力來自合成氣，而生物炭仍留在農場。該生物燃料被送到煉油廠或存儲站點。影響系統類型選擇的因素包括液體和固體副產品的運輸成本，要處理的材料量以及直接饋入電網的能力。

用于制造生物炭的最常見農作物包括各種樹種以及各種能源作物。這些能源作物中的一些（例如納皮爾草）也可以在比樹木短的時間內存儲更多的碳。

對于并非專門用于生物炭生產的農作物，其殘留物與產品之比（RPR）和收集因子（CF）不用于其他用途的殘留物的百分比，請測量可用于熱解的原料量收獲初級產品后。例如，巴西每年收獲約4.6億噸甘蔗，RPR為0.30，甘蔗皮的CF為0.70，通常在田間燃燒。每年轉化為大約100噸的殘留物，可以將其熱解以產生能量和土壤添加劑。加入蔗渣（蔗糖廢料）（RPR = 0.29 CF = 1.0），否則會在鍋爐中燃燒（效率低下），使熱解原料總量增加至230 MT。但是，一些植物殘渣必須保留在土壤中，以避免增加成本和氮肥的排放。

用于處理松散和葉狀生物質的熱解技術可產生生物炭和合成氣。

另外，利用微波的“熱催化解聚”最近已被用來在工業規模上有效地將有機物轉化為生物炭，產生約50％的炭。

由原料和技術確定的生物炭的物理和化學性質對于生物炭在工業和環境中的應用至關重要。將不同的表征數據用于生物炭并確定其在特定用途中的性能。例如，國際生物炭倡議發布的指南提供了評估用于土壤的生物炭產品質量的標準化方法。生物炭的性質可以在幾個方面進行表征，包括與不同生物炭性質相關的鄰近和元素組成，pH值、孔隙率等。生物炭的原子比（包括H / C和O / C）與與有機物含量（例如極性和芳香性）相關的生物炭特性相關。van-Krevelen圖可用于顯示生產過程中生物炭原子比的演變。在碳化過程中，由于釋放出含有氫和氧的官能團，H / C和O / C比率均下降。

• 森林或農業來源的生物質殘留物的熱解可產生生物燃料，而不會與作物生產競爭。
• 生物炭是一種熱解副產物，可耕作到農田的土壤中以增強其肥力和穩定性，并用于中長期固碳。這意味著熱帶土壤的顯著改善，對增加土壤肥力和改善西歐土壤的抗病性具有積極作用。
• 生物炭增強了自然過程：生物圈捕獲二氧化碳。尤其是通過植物生產，但只有一小部分在相對較長的時間內被穩定地隔離（土壤、木材等）。
• 生物質生產以獲取生物燃料和生物炭用于固碳在土壤中是一個碳負過程，即更多的CO₂從大氣中除去后再釋放，因此可以長期隔離。