Obecnie w wyniku działalności przemysłowej człowieka niezbędne jest znalezienie sposobu na usuwanie substancji ropopochodnych z gleb. Przyczyną skażeń gruntów, często przekraczających dopuszczalne normy, jest wnikanie do nich tych substancji pod wpływem sił ciężkości, sił kapilarnych i adsorpcyjnych. Powoduje to gwałtowny wzrost węgla organicznego i deficyt przyswajalnych form azotu, fosforu i potasu. Wśród składników ropy naftowej najbardziej rakotwórczymi i toksycznymi są benzen, toluen, etylobenzen, ksylen i wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne. Szczególnie zagrożone są obszary stacji benzynowych, lotniska, przemysłu rafineryjnego, eksploatacji cystern i stacji obsługi maszyn. Duże nagromadzenie związków naftowych powoduje zanik życia biologicznego, poprzez zahamowanie pobierania wody, soli mineralnych i tlenu.

Bioremediacja jest procesem naprawczym, w którym wykorzystuje się bakterie, drożdże, czy grzyby strzępkowe. Mikroorganizmy te mają za zadanie obniżenie stężenia zanieczyszczeń do bezpiecznego poziomu, przekształcenie węglowodorów naftowych do związków nietoksycznych lub przeprowadzenie mineralizacji do dwutlenku węgla i wody. Najczęściej stosuje się bakterie, ponieważ charakteryzują się dużą liczebnością populacji, szybkim wzrostem, a co więcej produkty ich metabolizmu rozkładają zanieczyszczenia. Należą do królestwa Procaryota i występują praktycznie wszędzie, tak więc łatwo się je pozyskuje.

W bioremediacji możliwe jest wykorzystanie drobnoustrojów, dla których substancje ropopochodne są jedynym źródłem węgla i energii. Wszystkie organizmy używane do usuwania zanieczyszczeń izolowane są spośród mikroflory naturalnej, występującej na danym terenie lub otrzymywane są w wyniku inżynierii genetycznej. Ponieważ poszczególne gatunki nie mogą przyswajać wszystkich węglowodorów, a jedynie konkretne związki o określonej strukturze chemicznej, w praktyce często stosuje się specjalne zestawy, czyli konsorcja mikroorganizmów, degradujące grupę węglowodorów.

Aby wspomóc biodegradację zanieczyszczeń, oprócz żywych, aktywnych mikroorganizmów można wprowadzić do gleby także sorbent. Stanowi on barierę przed toksycznymi związkami, a także zatrzymuje w sobie substancje odżywcze, jak sole biogenne i witaminy. W ten sposób przyczynia się do zwiększenia efektywności procesu. Najczęściej stosowane są sorbenty naturalne, które cechują się także największą skutecznością oraz możliwością utylizacji.

Bioremediacja może być prowadzona na dwa sposoby – ex situ i in situ. Ten pierwszy polega na zastosowaniu specjalnych urządzeń, jak bioreaktory lub filtry zraszane do usuwania zanieczyszczeń ciekłych, a do odpadów stałych zaleca kompostowanie. Drugi sposób (in situ) pozwala na oczyszczanie w miejscu skażenia, bez konieczności przenoszenia gruntu i dzieli się na trzy istotne procesy, a mianowicie:

• bioremediacja podstawowa, obejmująca monitoring naturalnego procesu biodegradacji;
• biostymulacja - modyfikacje środowiska, polegające na wprowadzaniu pożywek dla mikroorganizmów oraz napowietrzanie terenu poddawanego procesowi bioremediacji;
• bioaugmentacja, tzw. szczepienie gleby.

Wśród procesów tej technologii wymienić możemy także elektrobioremediacjie, która łączy zjawiska mikrobiologiczne, chemiczne i elektryczne. Używa między innymi pola elektrycznego do usuwania zanieczyszczeń.

Bioremediacja jest stosowana coraz częściej, ponieważ sprawdza się w różnych warunkach pogodowych i w zróżnicowanych formacjach geologicznych. Jest ekonomiczna, może być prowadzona in situ i nie wymaga skomplikowanej aparatury. Jest ekologiczna, ponieważ nie wykorzystuje związków chemicznych, które mogłyby wchodzić w reakcje i dawać toksyczne produkty. Zamiast tego używa mikroorganizmów, które naturalnie występują w danym środowisku, co więcej rozkładają zanieczyszczenia do związków obojętnych, czyli  i . Do popularności tej technologii przyczynia się także to, że nie ingeruje ona zbytnio w naturalnie zachodzące procesy, a oczyszczona gleba nadaję się bezpośrednio do użytku. To wszystko sprawia, iż jest bezkonkurencyjna z tradycyjnymi metodami.

Jednak każde z rozwiązań jakie oferuje biotechnologia posiada również swoje wady i przeszkody, które należy ominąć. Na przebieg bioremediacji mają wpływ ilość dostępnego tlenu, wody, pH, obecność pożywek i temperatura. Nie bez znaczenia są także rodzaj gruntu, na którym prowadzony jest proces i rodzaj substancji ropopochodnych. Tak więc ograniczać ją będą skrajnie wysokie stężenie zanieczyszczeń, niekorzystne pH, niedobór substancji odżywczych dla mikroorganizmów albo zbyt niska wilgotność. Biotechnolodzy jednak potrafią sobie z tym poradzić, prowadząc natlenianie i dodawanie pożywek. Tzw. biowentylacja jest to technika, która wspiera biostymulację i bioaugmentację, poprzez tłoczenie powietrza pod powierzchnię miejsca skażonego. Te wszystkie czynniki wpływają na czas prowadzenia bioremediacji (może się wydłużyć lub skrócić), ale nie zatrzymają jej całkowicie, co sprawia, że jest to bardzo ważna i świetnie działająca metoda.

Ciągle prowadzony monitoring umożliwia wprowadzanie modyfikacji. Wiedza o tym, co stymuluje bakterie do namnażania się oraz jakie składniki powinna zawierać pożywka, pozwala na stworzenie optymalnych warunków bakteriom. Trzeba także pamiętać, że wszystkie metody biologiczne, tuż przed zastosowaniem, wymagają rozległych badań mikrobiologicznych oraz uwzględnienia tych elementów środowiska, które mogłyby mieć wpływa na proces.

Bioremediacja, która intensyfikuje i stymuluje procesy zachodzące naturalnie, jest metodą bezpieczną, ekologiczną i bardzo ważną technologią oferowaną przez biotechnologię, którą można wykorzystać w ochronie środowiska.