Il biogas è uno dei principali prodotti della digestione anaerobica, quest¿ultima è un processo che permette il riutilizzo degli scarti organici agroindustriali, zootecnici o civili. Il biogas è composto principalmente da anidride carbonica, metano e idrogeno. È possibile trasformare il biogas prodotto in biometano (tenore di CH4 > 95%) mediante dei processi di upgrading e di purificazione, questi però sono economicamente dispendiosi, per tanto il biogas viene solitamente utilizzato in impianti di cogenerazione di energia elettrica e termica. Il biometano, un prodotto con valore aggiunto rispetto al biogas, di fatto possiede proprietà analoghe al gas naturale compresso (GNC), è utilizzabile quindi, per autotrazione e per scopi domestici. Una strategia innovativa ed economicamente vantaggiosa per l¿upgrading del biogas ed il riutilizzo del digestato consiste nell¿utilizzo di celle di elettrolisi microbica (MEC), sfruttando la capacita di determinati batteri, chiamati di fatto ¿elettroattivi¿, di interagire con elettrodi polarizzati. Lo scopo di rilevanza sia ambientale (abbattimento dei substrati organici all¿interno di acque di scarico o di digestati e recupero di nutrienti responsabili dell¿eutrofizzazione di laghi e fiumi) sia energetica (l¿upgrading di biogas a biometano) di questa ricerca potrebbe venir preso come spunto per ottenere un più efficiente, nonché meno impattante, processo di digestione anaerobica.
L'elevato costo per l'upgrading del biogas a biometano ha limitato notevolmente l'utilizzo di questo processo. Nonostante il biometano abbia le stesse proprietà del gas naturale compresso e possa venir utilizzato per i medesimi scopi, raramente il biogas viene trattato con il fine di ottenere biometano venendo, invece, utilizzato in impianti di cogenerazione di energia elettrica e termica. L'innovatività del processo consiste nell'utilizzare una cella di elettrolisi microbica (MEC) per produrre metano e abbattere l'anidride carbonica portando la percentuale di metano al di sopra del 95% e al contempo trattare le acque contaminate da sostanze organiche (COD). Ciò che rende possibile l'upgrading del biogas all'interno di una MEC non è solo la bioriduzione a metano dell'anidride carbonica, ma anche l'assorbimento di quest'ultima all'interno della camera catodica sottoforma di ione bicarbonato. L'assorbimento è possibile per via dell'alcalinità generata dal passaggio di corrente all'interno del circuito. È stato teorizzato che per ogni mole di metano prodotta, vengano assorbite 9 moli di anidride carbonica. L'upgrading del biogas viene effettuato tradizionalmente con sistemi di separazione a membrane, o tramite un assorbimento chimico-fisico in acqua o utilizzando reagenti chimici, oppure tramite dei processi di separazione sfruttando il punto di condensazione diverso dei gas. Utilizzando delle colture microbiche miste, selezionando naturalmente i microrganismi elettroattivi e metanigeni, il costo si riduce ai materiali che costituiscono la MEC ed ai costi di gestione (consumo delle pompe, costo dei substrati, consumo energetico del potenziostato ecc.). Inoltre, l'utilizzo di celle di elettrolisi microbica per la bioriduzione di anidride carbonica a metano, potrebbe costituire una interessante alternativa biologica al "Power to gas", ovvero lo stoccaggio del surplus energetico prodotto dalle fonti energetiche (eolico, fotovoltaico) sottoforma di un vettore energetico ampiamente utilizzato e diffuso. L'unione europea, dopo aver incentivato per un decennio la costruzione di impianti di digestione anaerobica, ha deliberato di investire nella purificazione e nell'upgrading del biogas a biometano per integrarla a valle del processo di digestione all'interno del progetto di economia circolare comunitaria. Le scelte politiche europee per il riutilizzo degli scarti per la produzione di combustibili accentuano l'importanza della ricerca e dello sviluppo di questo ultimo step. Gli studi si concentreranno sulle possibili configurazioni e sui parametri di processo della MEC, come: grandezza della MEC, membrane utilizzate, carico organico giornaliero, potenziale degli elettrodi, portata del gas e composizione del mezzo minerale e dell'alimento. L'innovatività della ricerca consiste nell'effettuare o affiancare l'upgrading del biogas con un sistema economico ed innovativo, praticamente ad impatto zero in quanto la reazione catodica viene in gran parte sostenuta dalla biossidazione di substrati organici a carico di un biofilm cresciuto all'interno della camera anodica. Inoltre, con opportune membrane è possibile recuperare alcuni nutrienti come lo ione ammonio dalle acque di scarico o dal fermentato. Nutrienti largamente utilizzati in agricoltura ma costosi da sintetizzare.