巴西亚马逊盆地的农民很久以前就发现了一种特殊的肥料，这是一种产于当地、能使贫瘠的土地神奇般恢复生机的腐殖物质。他们将它成袋的买回来，或者掘地三尺地把它挖掘出来，然后将其铺撒在田间。其肥效可以维持很长一段时间。
当地人称它terra preta do indio。从字面上讲，就是“印第安黑土”。它稠密、多产、肥沃，与当地稀松、贫瘠的土壤形成了鲜明的对比。（这看起来似乎很矛盾，但是雨林土壤的养分含量很低。这就是为什么当地农民为了耕地，需要不断地砍伐森林的原因。因为经过数年的耕作，土地的产量就会大幅度地减少，人们不得不另辟耕地。）某些地区黑土的储量绵延数公顷。但是到目前为止，还没有人真正了解这种神秘的黑色沃土到底是什么。有人猜测它是火山灰，有人则认为它是古代湖泊的沉积物，还有人认为它是很久以前植被腐烂的残留物。但很少有人会认为它是人类的产物。
现代研究证明，黑土是哥伦布发现美洲之前亚马逊盆地农业文明遗留下来的少数遗迹之一。它是由2500多年前，也许甚至是6000年以前生活在亚马逊流域的人们制造出来的。虽然土壤贫瘠，但是这种自制的土壤却让这里的文明得以传承，并使当地的农业得以发展。一般认为，他们制造这种土壤所使用的原材料包括常见的粪便、鱼类、动物骨骼、和植物废料。但是，黑土的关键原料是木炭，这也是黑土之所以呈现黑色的原因。
爱丁堡大学社会学讲师西蒙•沙克利说道：“这种东西非常神奇。60年代荷兰的科学家发现它之后，我们才开始对它有所了解。他们在土壤贫瘠的地区发现了这种黑色的土壤，它在当地被当作肥料施入田间。它源于刀耕火种时代的农业，是各种有机废物在土壤中发酵了成百上千年的产物。而且，它似乎的确能长久地使土壤变得肥沃多产，这一点真是非常的特别。”
现在，亚马逊的这一古老产物已经成为气候变化专家们研究的焦点。黑土中木炭所具有的粘着性可以使肥效维持一个世纪之久。科学家们从中得到启发，作为碳的一种形式，木炭是动植物燃烧后的残留物质。如果它可以长期完整地保存在土壤中而不被分解成二氧化碳（CO2），那么为什么不能用这种方法来锁住更多的碳元素呢？
这种由植物形成的，以固定碳元素为目的的木炭被科学家们称为“生物炭”。它的理论基础是：生物质，不论是植物还是动物，在没有氧气的情况下燃烧，都可以形成木炭。通过把大气中的CO2分离出来能够对气候改变产生巨大的影响。
植物的腐烂自然而然会令土壤中含有大量的碳元素。但是这些碳相对而言是不稳定的，受气候影响很大。一旦遇到像农耕这样的变化，土壤就会释放出二氧化碳。这使得它们既是碳源、又是碳汇。因此，用土壤来锁定碳元素的想法对气候学家而言没有丝毫的吸引力。更有甚者，它还招来了许多骂名。一些农户为了趁机获利，声称他们的土地达到了碳信用额的标准，从而将那些原本计划用于支持风力发电厂或太阳能电站的资金收入囊中。
生物炭的不同之处在于，木炭可以稳定地将碳元素锁住长达数百年。其中的碳元素被矿化后很难再分解。更重要的是，除了它所具备的土壤改良功能外，其生产过程中产生的一些副产品更是具有很高的经济吸引力。
生产过程中，大约1/3转化为生物炭，1/3转化为可用于燃烧发电的合成气，还有1/3则形成原油替代品。这种替代品虽然无法用作运输燃料，但却可以用来制造塑料。因此澳大利亚著名的探险家、自然学家提姆·富兰纳瑞认为生物炭的这些特性“使我们能够同时解决三四个重大危机：气候变化危机，能源危机，以及食品和水资源危机。”使用生物炭不仅能够使土壤肥沃，还能够帮助土壤保持水分。
究竟生物炭在改变世界碳平衡中能发挥多大作用？毋庸置疑，生物炭的需求量是非常大的。每年，诸如燃烧矿物燃料、砍伐森林、将绿地变为农田等人类活动会向大气层排放大约80亿到100亿吨的二氧化碳。这其中大部分的二氧化碳对气候不会构成威胁。自然界本身拥有的碳循环系统可以吸收空气中的二氧化碳，然后这些二氧化碳再被植物、土壤、海洋和其他自然过程中的“碳汇”重新释放出来。但是，这些循环系统目前已经严重地超载。因此，大气中的二氧化碳含量正在逐渐升高。 目前，含量已达到百万分之387。是过去65万年，甚至2000万年间最高的。
据全球碳计划统计，2000到2007年，人类排放到大气中的二氧化碳中每年有54%，约48亿吨，被陆地和海洋中的碳汇，例如森林和海洋中的浮游生物等，所吸收。然而每年仍然有大约40亿吨的剩余的碳需要我们想办法去降低或者吸收。此外，由于陆地和海洋的变暖，天然碳汇的吸收量正在下降，这就意味着我们要么付出更大的努力减少空气中的碳含量，要么停止向空气中排放碳。
虽然各国政府正主张 “低碳经济”，全球温室气体排放仍然保持快速增长。据气候学权威组织政府间气候变化专门委员会（IPCC）预计，如果想要避免气候变化所带来的灾难性影响，温室气体排放增长就必须在2015年到2020年间达到其峰值 。然而根据目前的估算，这是无法实现的，除非我们能够找到简单廉价地从大气中吸收二氧化碳的方法，以及比现行的再生技术能更快地在全世界推广的清洁电力技术。
根据早期对生物炭潜力的估计，仅靠这一神奇物质自身就能实现为防止全球进一步变暖所需要降低的碳排放。据康奈尔大学的约翰内斯·莱曼等人估算，生物炭每年能够从大气中吸收55亿到95亿吨的碳。但是，沙克利却认为这些估算是建立在不切实际的假设基础之上的，他们假设生物炭可以非常容易地在全球范围内生产。他还强调：“近期的趋势显示，人们正在逐渐摒弃那些天文数字。我觉得现在大家更多地是认为每年能吸收掉碳的数量在10亿到20亿吨左右。”
沙克利认为，尽管与之前的天文数字相比，现在的数字似乎有些让人失望，但是作为单一手段，它的潜力还是很大的。英国东安格利亚大学 地球系统学教授提姆•兰登同样认为：“这当然不是一个小数目。也许恰恰这就是我们所需要的量，另外还有它唾手可得的附带效益。这是一个双赢的方法。”如果同时开展森林保护和森林再造、增加可再生能源的份额、并大力推广节约能源等一系列减碳技术，世界或许能够实现为了防止气候灾害而保持“碳平衡”所需要降低的排碳量。
生物炭的这种富有潜力、独一无二、甚至有些神秘的特性使其成为研究气候变化最热门的新兴领域之一。用生物炭来实现碳截存的理念已经赢得像詹姆斯·拉夫洛克这样重量级科学家的支持。詹姆斯·拉夫洛克是一位特立独行的科学家。他的盖亚假说最近又重新开始风靡。”
在莱曼的带领下，康奈尔大学的科学家们正在研究如何将碳从富含生物炭的土壤中分离出来。英国爱丁堡大学建立了生物炭研究中心；其他欧洲国家也紧随其后，加拿大、澳大利亚等国家也纷纷开展了对这个项目的研究。一些公司也开始寻找使生物炭的生产进入商业化的渠道。
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