Die Anwendung von Biokohle hat gezeigt, dass sie das Potenzial hat, die Ernteerträge in tropischen Agrarsystemen erheblich zu steigern. Berichten zufolge kann die Anwendung von Biokohle die Wurzelentwicklung positiv beeinflussen, indem sie die Wurzelbiomasse und die Wurzeloberfläche vergrößert (in einigen Fällen um mehr als 30 %) und so den Nährstoff- und Wassermangel der Pflanzen lindert. Die Anwendung von Düngung mit Biokohle in kleinbäuerlichen Kakao- (Agroforstwirtschaft) und anderen tropischen Dauerkultursystemen kann dazu beitragen, eine Reihe von Zielen der nachhaltigen Entwicklung zu erreichen, nämlich SDG1 (keine Armut), SDG2 (kein Hunger), SDG 13 (Klimaschutz) und SDG15 (Leben an Land). Dies geschieht durch die Bereitstellung von mehr Einkommen und höheren Erträgen für Landwirte, in Verbindung mit einer hohen Kohlenstoffbindung bei gleichzeitiger Verringerung der Abhängigkeit von industriellen, energieintensiven Düngemitteln und Verbesserung einer Reihe anderer Ökosystemfunktionen und -dienstleistungen.
Die Ökosystemleistung der Kohlenstoffbindung ist ein wesentlicher Vorteil der Biokohle und daher von hohem Interesse. Ein iterativer Prozess der Biokohleanwendung besitzt das Potenzial, beträchtliche Kohlenstoffsenken aufzubauen. Die agronomische Anwendung von pyrogenem Kohlenstoff ist als eine entscheidende (und multifunktionale) Technologie für negative Emissionen anerkannt. Nach dem letzten Bericht des IPCC (2019) hat sie das Potenzial für hohe Kompensationen und eine rasche Implementierung. Darüber hinaus können durch die Verifizierung und den Handel mit auf Biokohle basierenden Kohlenstoffgutschriften (z.B. durch EBC, 2020) zusätzliche Einnahmen von den Kakaobauern erzielt werden.
Die Untersuchung der Vorteile von Biokohle für Kakaosysteme ist eine neuartige Forschungslinie mit einem hohen gesellschaftlichen Wirkungspotenzial. Bis heute gibt es keine veröffentlichte wissenschaftliche Forschung über die Wirkung der auf Biokohle basierenden Düngung auf die Produktivität der Kakaopflanzen unter Verwendung von Feldversuchen. Auf der anderen Seite wird unsere Forschung von einer schnell wachsenden Forschungsgemeinschaft im Zusammenhang mit Biokohle unterstützt, die immer mehr Daten für andere Nutzpflanzen sowie neue Methoden zur Düngung mit Biokohle und zur Bodenverbesserung in der tropischen Landwirtschaft liefert. Dies kann der Forschung und den auf den Kakaoanbau anwendbaren Technologien potenziell zugutekommen. Seit 2020 arbeitet das Institut für Tropische Pflanzenproduktion und Agrarökosystemmodellierung (TROPAGS) der Universität Göttingen mit dem Ithaka Institute for Carbon Intelligence zusammen, um das Verständnis des agronomischen Potenzials der Biokohleanwendung in Kakaoproduktionssystemen zu vertiefen. Diese gemeinsame Forschung wird im Gewächshaus und durch Feldversuche durchgeführt und adressiert relevante Wissenslücken im Bereich des grundlegenden Verständnisses und eher angewandter Forschungsthemen. Feldversuche werden derzeit in Ghana durchgeführt, wo das von der Universität Göttingen unterstützte Ithaka-Institut in enger Zusammenarbeit mit den lokalen Kakaobauern und einem Partner aus dem Privatsektor, der einen großen Anteil am globalen Kakaomarkt hält, arbeitet.

Während eines Feldversuchspilot, der im Oktober 2020 in Ghana gestartet wurde, wurde in Ghana ein dezentrales System der Biokohleproduktion getestet. Das Team setzte "Kon-Tiki"-Öfen, d.h. Flammenvorhang-Pyrolyse, ein, um Produktionsrückstände der Kakao-Wertschöpfungskette, namentlich Schoten und Schnittholz, in Biokohle umzuwandeln. Kon-Tiki-Öfen können dezentral und zu sehr geringen Kosten errichtet werden.

Die produzierte Biokohle wurde gemahlen und in ein flüssiges Düngemittel auf Biokohlebasis umgewandelt, um dann, mittels einer neuartigen Injektionstechnologie, direkt in die Wurzelzone der Kakaopflanze eingebracht zu werden. Diese neue Technologie ermöglicht zum ersten Mal die Einarbeitung von Biokohle in bereits etablierte, mehrjährige, Systeme. In Ghana wurden Feldversuche für verschiedene Kakao-Altersklassen (Reife- und Keimlingsstadium) und Klimazonen (feuchte Region mit Nährstoffeinschränkungen und trockene Region mit Wassereinschränkungen) eingerichtet. Parameter, die von der Überlebensrate bei Trockenheit (saisonaler Harmattan) über Wachstum und Vitalität, bis hin zu Ertragsdaten reichen, werden kontinuierlich überwacht. Es gibt Pläne für eine Ausweitung auf andere Kakaoanbaugebiete, darunter Indonesien, Ecuador und die Elfenbeinküste.
Die laufende Feldforschung wird durch Labor- und Gewächshausversuche an der Universität Göttingen ergänzt, um das mechanistische Verständnis der zugrunde liegenden Prinzipien zu verbessern. Bei den Versuchen sollen Lysimeter und Rhizoboxen eingesetzt werden, um die Wirkung der Biokohleanwendung auf Trockenstress, Wurzelmorphologie, Phosphormobilisierung und Aluminiumimmobilisierung zu bewerten.