Les digestats apportent au sol de la matière organique et des nutriments (notamment azote et phosphore), comme le font aussi les fumiers et lisiers bruts, les engrais verts, les composts, et d'une manière générale la plupart des matières organiques utilisées en agriculture.

Dans tous les cas, l'analyse des effets de l'épandage du digestat doit être effectuée au regard du contexte : situation initiale et alternatives possibles. De plus, la réduction de l’acidité des matières lors du passage dans le digesteur diminue l’aspect “brûlé” des plantations, parfois rédhibitoire pour la vente.

Critères d'efficacité

Propriétés amendantes

Comme toute matière riche en matières organiques, le digestat a des propriétés amendantes et contribue à améliorer les caractéristiques physico-chimiques des sols. Il est essentiel de le rendre au sol pour assurer le maintien de la matière organique dans les sols. Ces propriétés sont dues aux fractions lentement biodégradables de la matière organique, mais aussi aux fractions rapidement biodégradables. 

L'incidence de l'apport d'un digestat sur l'activité biologique d'un sol est liée principalement à la quantité de matière rapidement biodégradable. De cette activité biologique dépendent beaucoup de phénomènes primordiaux pour l'agriculture. La méthanisation diminue la quantité de matière rapidement biodégradable des matières entrantes. Les effets doivent donc être analysés en fonction du contexte, et si besoin ils peuvent être compensés en modifiant les pratiques agronomiques.

Propriétés fertilisantes

La méthanisation conserve la quantité totale d'azote, mais augmente la proportion d'azote sous forme minérale (ammoniac). L'azote minéral est la forme assimilable par les plantes, la minéralisation de l'azote organique permet donc d'en améliorer la valeur fertilisante. Il est par ailleurs plus facilement lessivable et volatilisable. Le bilan global s'apprécie en pondérant les différents effets positifs et négatifs directs et indirects tout au long de la chaîne : volatilisation lors du stockage et de l'épandage, immobilisation de l'azote dans le sol, dénitrification, lessivage, assimilation par les plantes.

Le phosphore peut se retrouver dans des formes plus facilement utilisables (forme ionique soluble), ou au contraire qui le sont moins facilement (adsorption sur des argiles par exemple). A long terme cependant, le phosphore non bioassimilable finit par le devenir. 

Il en va de même pour tous les autres éléments minéraux dont la forme peut évoluer au cours de la méthanisation.

Critères d'innocuité

La méthanisation réduit également le risque bactériologique par rapport aux produits entrants dans le digesteur pour certains pathogènes. A cela s’ajoute une inactivation des graines de mauvaises herbes minimisant leur prolifération. Les risques sanitaires liés aux pathogènes et à l'éventuelle présence de produits indésirables (métaux, plastiques, etc.) sont contrôlés par la réglementation qui impose des analyses régulières du digestat.