Phân hủy sinh học là phương pháp xử lý nước thải được sử dụng rộng rãi để loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ độc hại trong các nhà máy xử lý nước thải (WWTP). Trong phương pháp này, quá trình chuyển hóa chất ô nhiễm diễn ra bởi các vi sinh vật kị khí hoắc hiếu khí. Sản phẩm cuối cùng của phương pháp phân hủy sinh học là những chất thân thiện với môi trường [48].
Tuy nhiên quá trình này có thể không phải là một lựa chọn xử lý tốt cho các chất ô nhiễm có độc tính cao vì chúng có thể gây độc cho vi sinh vật [49]. Gartiser cũng nghiên cứu tính phân hủy sinh học vốn có của 17 loại kháng sinh trong một thử nghiệm kết hợp, xét nghiệm Zahn–Wellens và xét nghiệm độ phân giải CO2 [50]. Benzylpenicillin G được tìm thấy là hợp chất phân hủy sinh học duy nhất trong khoảng 78–87%. Bên cạnh đó thì phương pháp phân hủy sinh học cũng có những ưu nhược điểm nhất định:
Ưu điểm: Giá thành kinh tế, có thể thực hiện được ở tất cả các quy mô. Nhược điểm: Tốc độ xử lý chậm, cần thiết lập điều kiện môi trường tối ưu, đòi hỏi các điều kiện giàu dinh dưỡng để duy trì.
Cho đến nay, nhiều phương pháp bao gồm phân hủy quang, hấp phụ được nghiên cứu để loại bỏ các chất kháng sinh trong môi trường nước. Trong số các phương pháp được đề cập, hấp phụ được ưa chuộng nhất để loại bỏ thuốc kháng sinh do nhiều ưu điểm như hoạt động nhanh, hiệu quả cao và dễ xử lý. Vật liệu cacbon xốp là một trong những ứng cử viên tuyệt vời thường được sử dụng để khử kháng sinh do khả năng hấp phụ cao của nó. Vì vậy, phát triển các chất hấp phụ có diện tích bề mặt lớn khả năng phân hủy sinh học hiệu quả và dễ thu thập sau khi sử dụng nên được coi là một nhiệm vụ thiết yếu và cấp bách để phục vụ nhu cầu phát triển xanh và bền vững [51], [52].