Fosfor (P) merupakan unsur hara penting yang esensial bagi pertumbuhan tanaman yang tidak dapat digantikan oleh unsur lain. Fosfor terutama berasal dari batuan fosfat yang tidak dapat diperbarui dan penerapannya sebagai pupuk P anorganik telah meningkat pesat sejak tahun 1950 karena meningkatnya permintaan makanan untuk populasi dunia yang terus bertambah. Batuan fosfat ditambang lebih cepat daripada diendapkan dan diperkirakan cadangan batuan fosfat hanya akan bertahan 300 hingga 400 tahun. Namun, P tidak hanya disuplai ke dalam tanah sebagai pupuk mineral, tetapi juga dalam bentuk residu pertanian, misalnya kotoran hewan.
Karena kenyataan bahwa lebih banyak P diterapkan dalam praktik pertanian umum daripada yang dibutuhkan oleh tanaman, P terakumulasi di tanah dan menyebabkan eutrofikasi badan air, terutama melalui limpasan permukaan. Risiko lingkungan yang disebabkan oleh penggunaan pupuk P adalah akumulasi kontaminan radioaktif di dalam tanah dan dalam rantai makanan, karena batuan fosfat dapat mengandung uranium dengan konsentrasi tinggi. Meskipun P terakumulasi dalam tanah melalui penggunaan pupuk yang berlebihan, masalah global utama adalah ketersediaan nyata fosfor terlarut bagi tanaman di tanah pertanian. Fosfor sangat tidak bergerak karena adsorpsi, pengendapan, dan konversi ke bentuk organik.
Penggunaan P yang efisien dan pengelolaan siklus P yang cerdas sangat penting untuk mencapai penggunaan P yang berkelanjutan. Untuk mencapai hal ini, penelitian terbaru telah mengusulkan untuk menggunakan biochar, produk padat yang kaya akan karbon, konversi termokimia residu biomassa dengan pasokan oksigen minimal atau nol, seperti pupuk P lepas lambat. Biochars diproduksi dari berbagai bahan baku organik di bawah kondisi termokimia yang berbeda yang menghasilkan berbagai sifat, seperti nilai pH, komposisi unsur, derajat aromatik, kandungan gugus fungsi, dll. Oleh karena itu, komposisi biochar sangat heterogen karena permukaannya dapat menunjukkan sifat asam, basa, hidrofobik dan hidrofilik. Biochar telah dilaporkan meningkatkan kapasitas tukar kation (KTK) dalam tanah, mengubah pH tanah, dan mempengaruhi akses tanaman ke tanah P.
Sebagai sumber mineral penurunan P, biochar dapat memainkan peran penting dalam daur ulang P dari residu pertanian seperti kotoran atau lumpur limbah. Melalui perlakuan termokimia pupuk kandang, P dapat sepenuhnya dipulihkan dan diperkaya dalam produk, yang menunjukkan efisiensi pemupukan yang sama dengan pupuk mineral. Pengayaan P dicapai melalui efek konsentrasi karena P menguap pada suhu di atas 700 ° C, dibandingkan dengan karbon (C), yang mulai menguap pada 100 ° C.
Karena sifat-sifat biochar dapat sangat berbeda, maka penting untuk mengkaji karakteristik biochar dan proses produksinya yang mempengaruhi ketersediaan P di tanah pertanian.