La biotecnología ambiental es un campo de la ciencia y la ingeniería que utiliza sistemas orgánicos y vivos para limpiar los desechos ambientales, prevenir la contaminación a través del desarrollo de tecnologías verdes y mejorar los procesos industriales como en la fabricación de bioplásticos y biocombustibles a través de acciones enzimáticas. El campo de la ciencia y la tecnología ambientales se está volviendo cada vez más amplio a medida que las industrias buscan métodos de producción más eficientes y menos contaminantes para cumplir con las regulaciones gubernamentales. Una de las áreas principales en las que se centra la biotecnología ambiental a partir de 2011 incluye la remediación de la contaminación industrial antigua, como la contaminación por metales tóxicos del suelo o las aguas subterráneas. Los desarrollos comerciales beneficiosos incluyen la biominería, el biocombustible y la producción de bioplásticos y el tratamiento microbiano de las corrientes de aguas residuales.
Muchas naciones modernas tienen centros de investigación de biotecnología ambiental que se financian tanto con fondos públicos como privados para promover la tecnología científica ambiental. Ejemplos de estos incluyen el Centro de Investigación Cooperativa de Biotecnología Ambiental (EBCRC) en Australia que se centra en el control de la contaminación industrial, y el Centro de Biotecnología Ambiental (CEB) en los EE. UU. Que investiga los sistemas hidrológicos y microbianos en lo que se refiere a cuestiones de cambio climático y remediación ambiental mediante procesos biológicos. Si bien gran parte de esta investigación involucra tradicionalmente las ciencias biológicas de la microbiología y la investigación agrícola, la ingeniería química también juega un papel cada vez más importante en el campo. Esto se debe al hecho de que se sabe que muchos compuestos industriales sintéticos son xenobióticos y se acumulan en los ecosistemas y los organismos vivos, ya que no se degradan fácilmente mediante procesos naturales a lo largo del tiempo.
Entre las soluciones de tecnología ambiental más importantes que ofrece la investigación y el desarrollo de la biotecnología ambiental se encuentra la producción de materias primas basadas en desechos. Las materias primas son materiales inútiles producidos por un proceso industrial que pueden encontrar un valor adicional en otro proceso en lugar de ser un contaminante ambiental y un producto de desecho tanto en costos de materiales como de energía. El desarrollo de sistemas de materias primas se ha investigado más intensamente para la producción de combustible de etanol y a través de subproductos creados en la industria del papel. La pulpa de madera y los desechos de corteza de la producción de papel se pueden utilizar para fermentar biocombustibles, así como materiales como el aceite vegetal de desecho (WVO) de las cadenas de restaurantes comerciales, los desechos verdes de los municipios y los desechos de cultivos de la producción de caña de azúcar y remolacha.
Otros tipos de materia prima incluyen rastrojo de maíz, un subproducto de maíz de desecho que se puede utilizar para crear etanol, y pasta de jabón de soja, un subproducto de la producción de aceite de soja que se puede utilizar para crear combustible biodiesel. La biotecnología ambiental también busca utilizar recursos y tierras que no tienen ningún valor directo en la producción de alimentos. Esto implica el cultivo de plantas que crecen bien con riego de agua salada en regiones costeras o desérticas donde los cultivos alimentarios típicos no pueden sobrevivir. Las halófitas, incluida la Salicornia bigelovii, que es una especie de hierba salada enana, son ejemplos de plantas que producen rendimientos de biocombustible comparables a los que se pueden obtener con la soja y otros granos a base de semillas oleaginosas.