En el presente estudio, se llevó a cabo la síntesis de nanomateriales derivados de grafeno, específicamente nanoplaquetas de grafeno (NPSG) y puntos cuánticos de grafeno (PCG), mediante la implementación de técnicas basadas en tecnologías sostenibles. Los rendimientos en la producción de los materiales sintetizados fueron del 90.5 % para NPSG y del 67.5 % para PCG. Los nanomateriales resultantes se inmovilizaron en una matriz de fibras de nailon y se montaron en un soporte de acero inoxidable. Esta configuración se introdujo en un sistema anaerobio, con la finalidad de formar una biopelícula anaerobia que coexista con los nanomateriales empleados. El monitoreo del sistema anaerobio se dividió en tres etapas operativas en las que se retiró el inóculo en cada una (Etapa 1, 2 y 3), durante las cuales se llevaron a cabo análisis de remoción de DQOT, DQOS, ST, STV y pH. Se presentó un mayor índice de remoción de DQOT, DQOS de la FL de frutas y verduras en la etapa 1, alcanzando valores máximos de 84.69 % y 77.35 % respectivamente. Sin embargo, la etapa representativa fue la 3, debido a que la acción de la biopelícula por si sola (sin inóculo) presentó remociones de 51.42% de DQOT, 39.68% de DQOS, 52.7 % y 47.6 % de ST y SV respectivamente. En las pruebas de potencial bioquímico de metano, se obtuvieron resultados favorables en las cinéticas, pues la biopelícula con NPSG y PCG en concentraciones óptimas (1 mg/mL y 0.5 mg/mL) tuvo volúmenes de metano de 116 NmL y 126.7 NmL en comparación con la biopelícula sin nanomaterial que sólo generó 106 NmL de biometano, logrando obtener un incremento de biometano del 5.8 % y 18.9 % en las respectivas concentraciones de nanomaterial en la biopelícula. Cabe mencionar que el biogás obtenido de las cinéticas es rico en metano pues se logró obtener un porcentaje promedio de metano de 71 % y 68.4 %, caso contrario de la biopelícula que presentó sólo el 60.9 % de contenido de metano. Cabe mencionar que se obtuvieron rendimientos de metano de 322.2 mL CH4/gDQOremovido y 348.4 mL CH4/gDQOremovido para la biopelícula con NPSG100 y PCG50, los cuales son relativamente altos. Por último, se determinó el PBMELEMENTAL y el PBMEXP, en donde el potencial teórico por análisis elemental fue de 523.15 mL CH4 /gSV, mientras que por parte de la biopelícula con PCG50 (valor máximo de 469.2 mL CH4 /gSV ) y NPSG100 (valor máximo de 426.6 mL CH4 /gSV ) en concentraciones altas de nanomaterial, logrando así de esta manera porcentajes de biodegradabilidad de metano altos (81.5 % y 89.7 %) para cada concentración de nanomaterial en la biopelícula anaerobia.