La digestión anaerobia (AD) es una tecnología clave de conversión de residuos en energía que transforma desechos orgánicos en biogás, contribuyendo a la generación de energía renovable y a la protección ambiental. Sin embargo, los sistemas de AD son vulnerables a la acumulación de ácidos grasos volátiles (VFA), los cuales interrumpen la metanogénesis y reducen la estabilidad del sistema. Utilizando ensayos por lotes para determinar la cinética de metanación, seguidos de operaciones semicontinuas a largo plazo con adiciones escalonadas de butirato y propionato, este estudio evaluó los impactos tanto a corto como a largo plazo de la suplementación con nano-magnetita (nanopartículas magnéticas, MNPs; específicamente nanopartículas de Fe₃O₄). Los resultados demostraron que las MNPs facilitaron la degradación de VFA en sistemas sometidos a estrés por ácidos grasos volátiles mediante la promoción de transferencia directa de electrones entre especies (DIET), la reducción del estrés oxidativo y la mejora de la actividad enzimática. La suplementación con MNPs aumentó la producción de metano bajo estrés inducido por VFA, incrementando los rendimientos hasta en 7.9% y 8.7% en los sistemas con estrés por butirato y propionato, respectivamente. Además, la adición de MNPs redujo las fases de retardo de la metanación de butirato y propionato en más de un 24%, mientras que estabilizó la viabilidad microbiana por encima del 85%, en comparación con el 70.7% en los sistemas no tratados durante operaciones a largo plazo. Las MNPs más pequeñas (20 nm) mejoraron las tasas de reducción de sólidos entre 4.01 y 6.82% en los sistemas sometidos a estrés, reduciendo los costos de disposición de lodos. El análisis económico y ambiental mostró un potencial aumento en los ingresos por electricidad de 8.78 a 12.79%, mientras que las evaluaciones ambientales evidenciaron una reducción de las emisiones de carbono. Estos hallazgos sugieren que las MNPs representan una solución escalable y efectiva para plantas industriales de AD, particularmente aquellas que tratan residuos ricos en celulosa y sustratos que generan rápida producción de VFA (por ejemplo, residuos alimentarios). Es importante destacar que este estudio conecta la experimentación a escala de laboratorio con aplicaciones prácticas, utilizando los umbrales derivados de ensayos por lotes para guiar operaciones semicontinuas. Las investigaciones futuras deberían centrarse en los impactos ambientales a largo plazo y en estrategias de recuperación de MNPs para garantizar un despliegue sostenible.