La optimización de procesos con Lean Six Sigma (LSS) se ha vuelto más popular cada día durante años en casi todos los tipos de industria. Esta integración ha traído una variedad aún más amplia de posibles áreas de aplicación para industrias e institutos de investigación. Recientemente, el uso de LSS para la optimización de procesos en campos biológicos se ha vuelto cada vez más común. En este estudio, se utiliza la metodología LSS para la optimización de procesos en una planta de biogás a escala industrial en Hamburgo, Alemania. La metodología utilizada incluye todo el ciclo DMAIC y herramientas relacionadas. Se utilizaron pruebas de hipótesis para calcular el valor p de cada experimento para la interpretación de LSS. Debido a los factores experimentales, se utilizaron ANOVA de un solo factor y la prueba Z de una muestra para determinar los valores p. Al realizar pruebas de hipótesis después de la fase de análisis de este estudio, se encontró que el tamaño de las partículas, la frescura del sustrato y la cantidad de contenido de arena en el sustrato tenían un efecto significativo en la cantidad deseada de biogás producido con un valor p de menos de 0.01. Estas causas raíz llevaron a enfoques que se centraron en materias primas de alta calidad y métodos de pretratamiento suficientes. Este documento representa un ejemplo pionero de la integración de Lean Six Sigma en la operación de plantas de biogás.