La producción de biogás es ampliamente reconocida como una solución efectiva para abordar el tratamiento de residuos agrícolas en áreas rurales. Sin embargo, su desarrollo suele verse obstaculizado por limitaciones económicas y ambientales. Este estudio combinó la evaluación de emergía y métodos de análisis de la huella de carbono para establecer un nuevo modelo de evaluación de radio ambiental para evaluar el rendimiento ecológico y la dirección de optimización de un sistema de producción de biogás a partir de residuos agrícolas, utilizando una empresa de producción de biogás en China como estudio de caso. Comparados con el modelo de retorno de paja y el modelo de generación de energía a partir de paja, los resultados de los indicadores de emergía y el cálculo de carbono mostraron que el modelo de producción de biogás tenía una menor carga ambiental y un mayor rendimiento económico y nivel de sostenibilidad de emergía. Además, se encontró que el sistema de producción de biogás reducía 0,47 kg de emisiones de carbono por cada 1 kg de residuos agrícolas utilizados. La aplicación del modelo de producción de biogás en áreas rurales tenía altos beneficios de sostenibilidad ecológica y reducción de emisiones de carbono. Los resultados de la evaluación del radio ambiental confirmaron que cambios razonables en la distancia de recolección de recursos podrían mejorar aún más la sostenibilidad ecológica, la capacidad de mitigación de carbono y los beneficios económicos del sistema de producción de biogás. El método de evaluación del radio ambiental ofrece un nuevo enfoque para la planificación de la ubicación de empresas de utilización de biogás a partir de residuos agrícolas en áreas rurales.