Trưởng nhóm nghiên cứu Rebecca Barnes, PGS. khoa học môi trường cho biết: "Việc tìm cách điều khiển chuyển động của nước trong đất bón than sinh học là quan trọng để giải thích những lợi ích thường xuyên được đề cập như duy trì chất dinh dưỡng, hấp thụ các bon và giảm phát thải khí nhà kính".

Than sinh học có thể được sản xuất từ ​​gỗ thải, phân bón hoặc lá cây và được sử dụng phổ biến sau khi các nghiên cứu khảo cổ học chứng tỏ việc bổ sung than sinh học cho đất vùng Amazon cách đây hơn 1.000 năm, vẫn đang cải thiện khả năng giữ nước và dưỡng chất của đất cằn ở vùng này cho đến ngày nay.

Các nghiên cứu trong thập kỷ qua nêu rõ việc cải tạo đất bằng than sinh học có thể tăng hoặc giảm lượng nước mà đất tích trữ, nhưng các chuyên gia khó lý giải tình trạng này, một phần do nhiều thí nghiệm thực địa cho kết quả trái ngược nhau.

Trong nghiên cứu mới, chuyên gia sinh địa hóa tại Đại học Rice đã tiến hành các thí nghiệm về khả năng giữ nước của ba loại đất: đất cát, đất sét và đất mặt, trong đó 2 loại đất được bổ sung than sinh học, còn 1 loại thì không. Than sinh học dùng trong các thí nghiệm, được sản xuất từ gỗ cây bụi ở bang Texas đáp ứng các tiêu chuẩn đề ra để đảm bảo các kết quả so sánh giữa các loại đất.

Chuyên gia địa hóa học Caroline Masiello nói: "Không phải tất cả than sinh học đều như nhau và một trong những bài học quan trọng rút ra từ các nghiên cứu gần đây là tính chất thủy văn của than sinh học có thể thay đổi lớn tùy theo nhiệt độ và thời gian trong lò phản ứng. Điều quan trọng là phải sử dụng công thức phù hợp cho than sinh học mà bạn muốn chế tạo và sự khác biệt đó có thể không dễ phát hiện”.

Nhóm nghiên cứu đã sử dụng than sinh học và các vật liệu đất đơn giản, tương đối đồng nhất để so sánh các kết quả với các mô hình thủy văn thể hiện mối liên hệ giữa dòng chảy của nước với tính chất vật lý của đất như mật độ khối và độ xốp. Điều này giúp giải thích sự ngắt kết nối xuất hiện khi bổ sung than sinh học vào đất. Than sinh học nhẹ và có độ xốp cao. Khi bón than sinh học cho đất sét, đất sẽ có mật độ ít dày đặc hơn, nên khả năng dẫn nước tăng lên. Bổ sung than sinh học vào đất cát cũng làm cho mật độ của đất cát thưa hơn, vì thế, mọi người cho rằng đất sẽ tiêu nước nhanh hơn, nhưng trên thực tế, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng đất cát được cải tạo bằng than sinh học giữ nước lâu hơn.

Các tác giả nghiên cứu đưa ra giả thuyết cho rằng việc cải tạo cát bằng than sinh học có thể giúp lưu giữ nước lâu hơn là do có 2 dòng chảy của nước qua kết cấu giữa đất và than sinh học. Một con đường là giữa các hạt đất và than sinh học, còn con đường thứ hai là nước di chuyển qua chính than sinh học.