Die Reinigung von Abwasser und Abluft und die Sanierung von Altlasten sind zentrale Anliegen im Umweltschutz. Teilweise geschehen sie über biologische Verfahren. Der klassische Fall des Einsatzes von Mikroorganismen findet sich in Kläranlagen. Das Stoffwechselpotenzial von Bakterien, Hefen und Pilzen ist so vielfältig, dass es sich zum Abbau von Schadstoffen zu unproblematischen Substanzen eignet. Mikroorganismen können sogar Erdöl abbauen. Nach dem Tankerunglück der Exxon Valdez reinigten Mikroorganismen rund 1800 km der Küste Alaskas von ungefähr 40 Millionen Litern Öl.

Die Mikroorganismen in Kläranlagen sind nicht gentechnisch verändert. Es gibt jedoch Anwendungen der biologischen Sanierung, wo Gentechnik sinnvoll wäre. Beispielsweise für die Eliminierung von Substanzen wie langkettigen Kohlewasserstoffen oder Dioxin, die bislang nicht biologisch abbaubar sind. Zahlreiche Projekte befassen sich mit der Erforschung geeigneter Stoffwechselwege in Mikroorganismen. Andere Teams arbeiten daran, Schwermetall transformierende Pflanzen zu verbessern. Bereits ist es gelungen, Senfpflanzen mit Hilfe der Gentechnik so zu verändern, dass sie aus dem Boden Quecksilber aufnehmen und in eine unproblematischere Form umwandeln.