Hiện nay, đa số các đô thị tại các quốc gia phát triển đều đầu tư các nhà
máy xử lý nước thải sinh hoạt tập trung quy mô lớn sử dụng phương pháp sinh
học hiếu khí để loại bỏ thành phần hữu cơ và dinh dưỡng nhằm tạo ra chất
lượng nước phù hợp để xả thải vào nguồn tiếp nhận. Phương pháp này được
xem là không bền vững do một lượng lớn năng lượng và chất dinh dưỡng sẵn
có trong nước thải bị mất đi qua các quá trình xử lý. Hơn nữa, công nghệ xử lý
nước thải sử dụng quá trình sinh học hiếu khí tiêu thụ một lượng lớn nguồn
năng lượng bên ngoài (cụ thể là điện năng) để vận hành và xử lý nước thải, từ
đó làm gia tăng chi phí xử lý nước thải [33].
Ngoài nguồn nước thải sinh hoạt cần xử lý thì những dòng chất thải
khác như chất thải rắn hữu cơ phát sinh từ hoạt động sinh hoạt của con người
như rác nhà bếp, rác sân vườn, rác chợ, là nguồn chất thải cần quan tâm xử
lý. Việc phân hủy kỵ khí các thành phần hữu cơ của chất thải rắn sinh hoạt đã
được chứng minh là một biện pháp ít tốn chi phí, bền vững và có thể sản sinh
nguồn năng lượng sinh học thân thiện môi trường. Bên cạnh đó, công nghệ
phân hủy kỵ khí chất thải rắn hữu cơ nhà bếp cũng được chứng minh là dễ vận
hành ở các nước châu Á, đặc biệt các vùng có khí hậu nhiệt đới như Việt Nam
[64]. Tuy phương pháp xử lý chất thải rắn sinh hoạt kỵ khí bằng chôn lấp có
thể thu hồi khí sinh học nhưng dẫn đến tổn thất tiềm năng thu hồi năng lượng
tái tạo cao hơn từ chất thải sinh hoạt và gây ra các vấn đề môi trường nghiêm
trọng, như mùi khó chịu, ô nhiễm nước rò rỉ từ bãi rác, thời gian phân hủy dài,
tốn diện tích chôn lấp và hiệu quả thu hồi năng lượng không cao, thất thoát
nhiều. Chính vì vậy, cần có một phương pháp xử lý phù hợp, làm tăng hiệu quả
xử lý chất ô nhiễm này hướng tới thu hồi được nguồn năng lượng từ khí sinh
học.