バイオ炭の物理的および化学的特性は、原料および技術によって決定される重要な要素であり、特定の用途での性能を示す指標である。国際バイオ炭イニシアティブが発表したガイドラインは標準的な評価方法を揚げている。　元素組成、pH値、多孔性などである。元素組成比（水素、炭素、酸素）は、極性や芳香族性など含有する有機化学構造と相関する。　は、バイオ炭の製造プロセスでの元素組成比の変化を示す。　バイオ炭製造プロセスでは、水素と酸素の放出とそれに伴う炭素含量の増大により、水素/炭素および酸素/炭素の元素組成比が減少する。
中央集約型、分散型、および移動型装置.
中央集約型システムでは、バイオマスはセントラルプラントに運ばれてバイオ炭に加工されるが、分散型システムとして各農家または農家グループが窯を運転することもできる。移動型システムとしては装置を備えた車両がバイオマスのある農場に移動し現地で炭化する。その車両の動力は処理されるバイオマスからの合成ガスで供給され、産物のバイオ炭は農場に残し、バイオ燃料（）は製油所または貯蔵施設に送られる。これらシステムのどれが使われるかは、輸送コスト、処理されるバイオマスの量、電力グリッドへの電力供給能力などによる。
研究.
バイオ炭は数年から数千年にわたる長い土壌中滞在時間により土壌中に炭素を固定する。さらにバイオ炭は、作物収量を増加させることでも間接的に炭素固定を促進し、潜在的には炭素の鉱化（炭素が石灰石として取り込まれることなど）を減少させることがある。実験室での研究ではを測定することで、バイオ炭が炭素の鉱化に及ぼす影響を明らかにしている。
土壌の溶解有機物の蛍光分析によれば、バイオ炭添加によりバイオ炭炭素起源と考えられる（）蛍光成分が増加した。により、芳香族炭素がバイオ炭の原料残渣またはバイオ炭の添加土壌中の微粒子中に蓄積し、それが粘土性鉱物と共在している構造が明らかにされた。それに対し芳香族炭素と多糖類炭素の共在はバイオ炭土壌では一貫して減少したことから、土壌炭素の安定化において減少した炭素代謝が重要なメカニズムである可能性が示唆された。