El tratamiento anaeróbico de aguas residuales utiliza agentes biológicos en un entorno libre de oxígeno para eliminar las impurezas de las aguas residuales. Después de someterse a un tratamiento de este tipo, el agua se puede liberar de forma segura al medio ambiente. Los agentes biológicos utilizados en el proceso son microorganismos que consumen o descomponen los materiales biodegradables en los lodos, o la parte sólida de las aguas residuales tras su filtración del agua contaminada.
El tratamiento anaeróbico de aguas residuales también se conoce como digestión anaeróbica debido a la acción de los microorganismos. Es decir, esencialmente «digieren» las partes contaminadas del agua. Una excelente manera de disminuir la cantidad de materia orgánica que queda en cosas como las aguas residuales y los restos de comida, la digestión anaeróbica suele ser un componente de cualquier sistema biológico de tratamiento de aguas residuales.
Por lo general, el proceso anaeróbico se lleva a cabo en tanques sellados, ubicados por encima o por debajo del suelo. Durante las etapas iniciales de la descomposición del lodo, los microorganismos, que en su mayoría son bacterias, convierten los desechos en ácidos orgánicos, amoníaco, hidrógeno y dióxido de carbono. En las etapas finales del tratamiento anaeróbico de aguas residuales, los restos del lodo son convertidos, por un microorganismo unicelular conocido como metanógeno, en un biogás compuesto por metano y dióxido de carbono.
Un beneficio adicional del tratamiento anaeróbico de aguas residuales es la reducción de las emisiones de gases. El biogás que resulta del tratamiento anaeróbico de aguas residuales se puede aprovechar y utilizar como una fuente de energía alternativa para cocinar, iluminar, calentar y como combustible para motores. En otras palabras, al capturar y utilizar el metano y el dióxido de carbono producidos por la digestión anaeróbica, el biogás no se libera a la atmósfera.
Muchos en la comunidad científica creen que las altas concentraciones de metano y dióxido de carbono, también conocidos como gases de efecto invernadero, en la atmósfera de la Tierra, contribuyen al proceso de calentamiento global. Esta teoría, conocida como efecto invernadero, postula que estos gases atrapan el calor del sol en la atmósfera, aumentando así la temperatura global. Si bien la teoría ha generado cierta controversia, el uso del biogás como alternativa a los combustibles fósiles tiene algunas aplicaciones prácticas.
En los países en desarrollo, existen programas financiados por el gobierno para ayudar a alimentar hogares y granjas con el biogás producido por la digestión anaeróbica en el lugar. Las Naciones Unidas también ofrecen financiación para programas de digestión anaeróbica en el mundo en desarrollo, siempre que se disponga de pruebas de la reducción de las emisiones de gases.
En los Estados Unidos, el tratamiento anaeróbico de aguas residuales suele formar parte de una planta de tratamiento de aguas residuales municipal. Aún así, la digestión anaeróbica también es utilizada por viviendas unifamiliares en áreas no conectadas a un sistema municipal y por negocios con instalaciones de tratamiento de aguas residuales en el sitio.