La digestión anaeróbica o biodigestión, es un proceso natural mediante el que bacterias -en ausencia de oxígeno- descomponen los residuos orgánicos para producir biogás y un lodo con propiedades de biofertilizante llamado digestato. El biogás generado posee un alto poder calorífico y puede utilizarse como fuente de producción de energía, mientras que el digestato generado, es un lodo higienizado que puede ocuparse como fertilizante de alta calidad o mejorador de suelos.

Es el tratamiento de residuos orgánicos biodegradables (vegetales, residuos lignocelulósicos, residuos de origen animal, entre otros) en ausencia de oxígeno.

Producto de este proceso se obtiene biogás, un gas rico en metano (CH₄) en una concentración de 30% a 50% en volumen y trazas de nitrógeno (N₂), hidrógeno (H₂), sulfuro de hidrógeno (H₂S), vapor de agua y amoniaco (NH₃), pudiendo existir otros compuestos azufrados.

La composición del biogás es muy variable y dependerá de múltiples factores. El metano es el componente energético útil en el biogás, teniendo este último un poder calorífico variable. De esta forma, se puede utilizar como reemplazo de diferentes fuentes energéticas, por ejemplo, 1 m3 de biogás puede sustituir aproximadamente 0,58 litros de kerosene, 0,5 a 1,5 kg de leña, 0,61 litros de gasolina y 0,74 kg de carbón vegetal.

Dependiendo de las condiciones climáticas, pueden haber diversas aplicaciones para aprovechar el biogás, como, por ejemplo: cocción de alimentos, iluminación, combustible de motores, refrigeración, calefacción y generación eléctrica. En comparación con el Gas Licuado de Petróleo (GLP) doméstico, un balón de gas de 10 kg equivale a 20 m³ de biogás, debido a que el GLP posee un poder calorífico de 11.739 (kcal/kg), mientras que el del biogás es de 6 000 (kcal/m³).

La biomasa generada en el proceso anaeróbico corresponde al digestato, un lodo con propiedades de biofertilizante, que en ciertos casos resulta más económico que el biogás obtenido en el proceso, pues no conlleva los problemas de contaminación que generan los fertilizantes químicos.

Dado que el digestato se encuentra higienizado y estabilizado, puede utilizarse como aditivo o estabilizador de suelos en la agricultura, mezclado de tierras, así como en la horticultura y el paisajismo.

Con la tasa de aplicación adecuada, los nutrientes contenidos en el sustrato, tales como nitrógeno, fósforo, potasio, azufre y otros micronutrientes, cubrirán la demanda para el crecimiento de plantas. Además, los compuestos de carbono estables no degradados conducen a la formación de la estructura en el suelo, incrementando así su fertilidad, funcionalidad, actividad microbiana, aireación y capacidad de almacenamiento de agua.

El proceso de digestión anaeróbica de residuos orgánicos generalmente ocurre al interior de un reactor o biodigestor en donde la degradación de la materia orgánica y la producción de biogás están en función de los insumos, la temperatura, la velocidad de carga orgánica y del tiempo de retención hidráulica del residuo orgánico en el digestor, entre otros requisitos.

La digestión anaeróbica se puede aplicar a las fracciones orgánicas de los residuos sólidos municipales, residuos silvoagropecuarios y residuos orgánicos de procesos industriales como, por ejemplo, residuos de la industria agroalimentaria, lodos de plantas de tratamiento de aguas servidas, entre otras posibles fuentes de suministro.