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Nella degradazione anaerobica, popolazioni miste di soli batteri utilizzano le sostanze organiche sia come fonte di carbonio, e quindi di energia, sia come accettori finali di elettroni.

In totale assenza di ossigeno, quindi, gli inquinanti vengono in parte ossidati a biossido di carbonio e in parte ridotti a metano.

Per ogni kilogrammo di BOD (quantità di ossigeno necessaria per ossidare la sostanza organica) abbattuto vengono prodotti 0.2-0.4 m3 di metano e circa 0.1 Kg di nuove cellule microbiche (fanghi).

E' ormai riconosciuta la convenienza economica di utilizzare approcci di pre-trattamento anaerobico (seguiti da un fissaggio aerobico) per la depurazione degli effluenti quando ci si trovi a depurare reflui con alti carichi organici (ad esempio: BOD %3E3000ppm).

L'uso dei microrganismi anaerobici ha, negli ultimi anni, affrontato e spesso risolto svariati problemi come quelli di reattoristica, della rimozione dei metalli pesanti e della rimozione di sostanze xenobiotiche.