تخلخل نانوبیوچار نشان دهنده‌ی توزیع اندازه منافذ بوده که بسیار متغیر می‌باشد. در نانوبیوچار اندازه منافذ در سه گروه منافذ با اندازه درشت (Macropores) با قطر بیش از 50 نانومتر، منافذی با اندازه متوسط (Mesopores) با قطری بین 2 تا 50 نانومتر و منافذ با اندازه ریز (Micropores) با قطری کمتر از 2 نانومتر جای می‌گیرد. در این بین، منافذ ماکرو نقش انتقال آب و هوا را داشته و همچنین جایگاهی است که میکروارگانیسم‌ها با قرار گرفتن در آن‌ها به خوبی به فعالیت‌های خود می‌پردازند و در برابر شرایط نامساعد خود را مصون نگاه می‌دارند. در منافذ کوچکتر، به‌ویژه منافذ میکرو، جذب و واجذب (Adsorption/Desorption) یون‌ها و ملکول‌های آلی و معدنی صورت می‌گیرد. همین امر موجب می‌گردد که در بستری چون خاک، ظرفیت نگه‌داری عناصرغذایی افزایش یابد. میزان سطح ویژه نانوبیوچار بسیار بیشتر از ذرات رس می‌باشد (بیش از 1500 متر مربع بر گرم).
ویژگی‌های نانوبیوچار، مانند ترکیب عناصر، تخلخل، اندازه ذرات و منافذ و وجود هیدروکربن‌های تجزیه‌پذیر، تحت تاثیر پارامترهای فرایند تجزیه حرارتی و نوع زیست توده می‌باشد. ساختار منافذ نانوبیوچار به شدت متاثر از درجه حرارت است. دمای بالا و مدت زمانی که توده زیستی تحت تاثیر آن قرار دارد بیسار مهم است. این فاکتور¬ها تعیین کننده‌ی مقدار نانوبیوچار تولیدی از زیست توده می‌باشند. اساسا در درجه حرارت خاصی، ترکیبات و اجزای فرار از زیست توده خارج می‌گردند. در نتیجه خارج شدن چنین ترکیباتی، منافذ میکرو شکل می‌گیرند. به طور کلی، مجموع سطح ویژه کل و منافذ میکرو، با افزایش دما بیشتر می‌شود. حداکثر سطح ویژه در محدوده‌ی دمایی 650 تا 850 درجه سانتی‌گراد اتفاق می‌افتد. دلایل زیادی برای این امر ذکر کرده اند. اما مهمترین دلیل اشاره شده، وجود مایعی متشکل از ترکیبات هیدورکربن‌ها، رزین، الکل‌ها و دیگر ترکیبات (Tars) است که در طی فرایند تولید نانوبیوچار، مانع از تشکیل منافذ میکر می‌گردد و با از بین رفتن این ماده در دمای متوسط 750 درجه سانتی‌گراد، منافذ میکرو بیشتری ایجاد شده و سطح ویژه به طور موثرتری افزایش می‌یابد. در نانوبیوچارهای بر پایه لیگنین، میزان خاکستر (Ash) مواد اولیه روی کربونیزه شدن تاثیر می‌گذارد. با کاهش این میزان خاکستر، نانوبیوچار تولید شده خواص و ویژگی‌های بهتری را بروز می‌دهد. وجود ترکیبات لیپیدی و هیومیک و فولویک اسید منجر به کاهش تخلل بیوچار می‌شود.
در برخی نمونه‌ها که بستگی به نوع زیست توده اولیه دارد، ساختار سلولی در اثر اعمال حرارت، ذوب و یک حالت پلاستیکی ایجاد شده که مانع از تشکیل منافذ میکرو می‌شود. البته نرخ افزایش درجه حرارت نیز بر ذوب شدن ساختار سلولی تاثیر گذار است. بررسی روی چوب درخت کاج نشان داد، اگر میزان افزایش درجه حرارت میزان 20 درجه سانتی‌گراد بر ثانیه باشد، نانوبیوچاری با سختار مناسب شکل می‌گیرد. اما اگر این افزایش دما به سرعت و به صورت 500 درجه سانتی‌گراد برثانیه باشد، ساختار سلولی ذوب شده و منافذ میکرو شکل نمی‌گیرند. یک سری فرایندهای فیزیکی و شیمیایی نیز موجب افزایش سطح ویژه نانوبیوچار می‌شود که در اصطلاح به آن فعال شدن بیوچار می-گویند. روش‌های فعال کردن فیزیکی شامل استفاده از گازهای اکسید کننده مانند بخار معمولی، دی‌اکسید کربن یا اکسیژن است که بر نانوبیوچار در دماهای بالای 700 تا 1200 درجه سانتی‌گراد اعمال می‌شود. روش فعال‌کردن شیمیایی، در حقیقت ترکیب زیست‌توده با اسید‌ها، بازها و یا نمک‌ها قبل از کربونیزه شدن است. نانوبیوچاری که به صورت شیمیایی فعال می‌گردد نسبت به فرایندهای فیزیکی، در دماهای پایین‌تری کربونیزه می‌گردد. اما میزان سطح ویژه ایجاد شده در اثر هردوی این فرایندها تقریبا مشابه است [2و3].

4 - اثر نانوبیوچار بر میزان کربن آلی خاک
همانطور که اشاره گردید، کربن آلی خاک (SOC) به مرور زمان تجزیه شده و به صورت گاز دی‌اسید کربن به اتمسفر انتشار می‌یابد. بر اساس نتایج بدست آمده، اضافه کردن نانوبیوچار به خاک به میزان قابل توجهی کربن آلی خاک را افزایش می‌دهد. در تحقیقی، با اضافه کردن 8 درصد نانوبیوچار به خاک، میزان کربن آلی حدود 41 درصد افزایش یافت و پس از گذشت 210 روز از این آزمایش، از نانوبیوچار افزوده شده به خاک کاسته نشد. بر اساس نتایج، این فرضیه به ثبات می‌رسد که نانوبیوچار موجب افزایش پایداری کربن آلی خاک شده و میزان معدنی شدن (Mineralization) آن کاهش می‌یابد. افزایش پایداری کربن آلی خاک به سه حالت 1) تثبیت شدن فیزیکی کربن آلی در خلال تجمع و فلوکوله شدن (Aggregation)، 2) ترکیب شدن و پیوستگی کربن آلی با ذرات رس و سیلت خاک و 3) تثبیت بیوشیمیایی از طریق تشکیل ترکیبات SOC مقاوم به تجزیه، می‌باشد. در بین عوامل ذکر شده، جذب شدن کربن آلی خاک به درون بیوچار، محتمل‌ترین حالت افزایش پایداری SOC محسوب می‌شود. در اکثر تحقیقات نیز با اضافه کردن بیوچار به خاک، تجزیه SOC کاهش می‌یابد [1].

5 - اثر نانوبیوچار بر انتشار دی‌اکسید کربن از خاک
در ابتدا و با اضافه¬کردن بیوچار به خاک میزان انتشار دی‌اکسید کربن افزایش می‌یابد. در بررسی‌های انجام شده با افزودن 8 درصد بیوچار به خاک، در مدت زمان 20 روز اولیه، میزان انتشار گاز دی‌اکسید کربن در خاک حاوی بیوچار افزایش یافت. اما پس از گذشت 120 روز از انجام آزمایش، خروج گاز دی‌اکسید کربن از خاک حاوی بیوچار بسیار کمتر بود. با افزایش بیوچار خاک، در مدت زمان‌های طولانی، میزان انتشار گاز دی‌اکسید کربن کاهش می‌یابد. نتایج نشان داد که پس از گذشت 7 ماه، خروج گاز دی‌اکسید کربن از خاک حاوی 8 درصد بیوچار نسبت به خاک بدون بیوچار، به میزان 29 درصد کتر بود. البته تمامی این اعداد نسبی بوده و بسته نوع خاک می‌تواند متفاوت باشد. به طور کلی انتشار گاز دی‌اکید کربن از خاک به شرایط خاک، جمعیت میکربی خاک و خصوصیات فیزیکوشیمیایی بیوچار بستگی دارد.البته با اضافه کردن بیوچار به خاک، بخش ناپایدار آن ممکن است موجب تحریک و افزایش رشد میکروارگانیسم‌ها گردد. منافذ ماکرو بیوچار موجبب می‌گردد که ظرقیت نگه‌داری رطوبت خاک افزایش یاید، افزایش رطوبت به معنی کاهش تجزیه شدن SOC است. بنابراین بیوچار به طور غیر مستقیم و با افزایش رطوبت خاک موجب کاهش انتشار گاز دی‌اکسید کربن می‌گردد [1].

6 - نتیجه‌گیری کلی
افزودن نانوبیوچار به خاک باعث افزایش پایداری کربن آلی خاک در برابر عوامل محیطی و کاهش معدنی شدن آن می¬شود. همین امر موجب می‌گردد تا میزان انتشار گاز دی‌اکسید کربن به میزان قابل توجهی کاهش یابد. از سوی دیگر با تثبیت کربن آلی خاک منجر به افزایش کربن آلی می‌گردد. افزایش کربن آلی نیز اثراتی چون بهبود ساختمان خاک، افزایش ظرفیت نگه‌داری آب، افزایش فعالیت میکروارگانیسم‌ها و فراهمی هرچه بیشتر و بهتر عناصر غذایی برای خاک را به همراه دارد. بنابراین، هر چه میزان بیوچار خاک افزایش یابد، اثرات مثبت آن در محیط زیست نیز بیشترو بیشتر خواهد شد.