Η ανάμειξη του προς καθαρισμό αποβλήτου με έναν ημιαγώγιμο καταλύτη (π.χ. ΤiΟ₂), ο οποίος είναι χημικά και βιολογικά αδρανής, και ο φωτισμός του συστήματος με τεχνητό ή ηλιακό φως δημιουργεί εντός του καταλύτη ιδιαίτερα ισχυρά οξειδωτικά και αναγωγικά σωματίδια, τις οπές (h⁺) και τα ηλεκτρόνια (e^-) αντίστοιχα, εκ των οποίων οι φωτοδημιουργούμενες οπές αντιδρούν με τα ιόντα ΟΗ^- ή με τα μόρια του Η₂Ο που είναι προσροφημένα στην επιφάνεια του ημιαγωγού και τα οξειδώνουν προς τις αντίστοιχες ρίζες του υδροξυλίου (ΟΗ^.). Οι ρίζες αυτές αποτελούν το κύριο οξειδωτικό μέσο, το οποίο προσβάλλει τα οργανικά μόρια που βρίσκονται στο διάλυμα και μέσω υπεροξειδικών ριζών τα αποικοδομεί προς CO₂ και ανόργανα άλατα. Λόγω δε του υψηλού δυναμικού αναγωγής των ριζών αυτών, είναι δυνατή η προσβολή πρακτικά όλων των οργανικών ρύπων που συναντώνται στην υγρή και στην αέρια φάση. Εκτός από τη δυνατότητα καταστροφής των τοξικών ουσιών οργανικής προελεύσεως, με τη συγκεκριμένη μέθοδο είναι δυνατή επίσης η οξείδωση ανόργανων ιόντων (π.χ. ΝΟ₂^-, CN^-, S^-2, S₂O₃^-2 κ.α.) και η απολύμανση του νερού και του αέρα. Η εφαρμογή της ετερογενούς φωτοκατάλυσης στην αδρανοποίηση των αερίων ρύπων αποτελεί έναν τομέα ο οποίος αν και δεν έχει μελετηθεί τόσο έντονα ακόμη όσο αυτός των υγρών, έδωσε αποτελέσματα ιδιαίτερα ενθαρρυντικά. Παρουσιάζει το πλεονέκτημα, ότι ο καταλύτης λειτουργεί σε κανονικές συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας και κατ' αντιστοιχία με τις περιπτώσεις των υγρών αποβλήτων, μπορεί να οξειδώσει όλους σχεδόν τους οργανικούς ρύπους, καθώς και ανόργανους όπως τα ΝΟ_x, SΟ₂, κ.τ.λ.. Χρησιμοποιεί δε το οξυγόνο της ατμόσφαιρας το οποίο βρίσκεται σε περίσσεια. Ο τρόπος λειτουργίας είναι αντίστοιχος αυτού στα υγρά απόβλητα. Η μέθοδος εφαρμόζεται ήδη στην πράξη για τον καθαρισμό του αέρα εσωτερικών χώρων σε νοσοκομεία, γραφεία, κ.τ.λ., ενώ τελευταία γίνονται προσπάθειες εφαρμογής της μεθόδου και στην καταπολέμηση του φωτοχημικού νέφους των μεγάλων πόλεων. Επιπλέον εκμεταλλευόμενοι τη φωτοαναγωγική διεργασία που λαμβάνει χώρα στην επιφάνεια του καταλύτη, ταυτόχρονα με τη φωτοοξείδωση, είναι δυνατή η απομάκρυνση από τα υγρά απόβλητα βαρέων ή ευγενών μετάλλων με πολύ απλό και αποτελεσματικό τρόπο. Η ταυτόχρονη δε ύπαρξη στα προς επεξεργασία απόβλητα ουσιών που μπορούν να οξειδωθούν (π.χ. οργανικά μόρια) και ουσιών που μπορούν να αναχθούν (π.χ. ευγενή ή βαρέα μέταλλα) επιτρέπει μια πιο αποτελεσματική εκμετάλλευση των δυνατοτήτων που παρέχει η ετερογενής φωτοκατάλυση. Η χρήση ενός φθηνού καταλύτη, ο οποίος είναι χημικά και βιολογικά αδρανής, σε συνδυασμό με τη δυνατότητα ενεργοποίησής του με τη βοήθεια της ηλιακής ακτινοβολίας μπορεί να προσφέρει, ειδικά σε περιοχές μεγάλης ηλιοφάνειας όπως η Ελλάδα, πολύ αποτελεσματικές και οικονομικές λύσεις καταστροφής ή απομάκρυνσης τοξικών και βλαβερών ρύπων. Η φωτοηλεκτροκαταλυτική οξείδωση, δηλαδή η υποβοηθούμενη με ηλεκτρικό ρεύμα φωτοκαταλυτική οξείδωση με στόχο τον καθαρισμό του νερού και των αποβλήτων, όπως και η απλή φωτοκαταλυτική οξείδωση, βασίζεται στο φωτοηλεκτροχημικό φαινόμενο, το οποίο στις δεκαετίες του 1970 και 80 γνώρισε μεγάλη ανάπτυξη, λόγω των δυνατοτήτων που παρείχε για τη φωτοχημική διάσπαση του νερού. Η εφαρμογή της ως μεθόδου καταστροφής οργανικών ρύπων είναι πολύ πρόσφατη, παρουσιάζει όμως σημαντικά πλεονεκτήματα.

Το αντιδραστήριο Fenton (μίγμα Fe²⁺ και H₂O₂) ειναι γνωστό για την ικανότητα του να οξειδώνει μία σειρά οργανικών ρύπων στα υγρά απόβλητα. Η οξειδωτική του ικανότητα είναι αποτέλεσμα της δημιουργίας των ελευθέρων ριζών υδροξυλίου (ΟΗ^.) και της προσβολής από αυτές των οργανικών ουσιών στα προς επεξεργασία απόβλητα. Μειονεκτήματα της μεθόδου είναι η κατανάλωση σημαντικών ποσοτήτων από τα προαναφερθέντα αντιδραστήρια, η δημιουργία μεγάλων ποσοτήτων λάσπης, καθώς και η μερική μόνο οξείδωση πολλών οργανικών ρύπων. Η βελτιστοποίηση της απόδοσης του συστήματος, που αποτελεί στόχο πολλών ερευνητικών ομάδων διεθνώς, μπορεί να επιτευχθεί π.χ. με το συνδυασμό του προαναφερθέντος συστήματος με μεθόδους ικανές να επαναανάγουν τον τρισθενή σίδηρο σε δισθενή, με αποτέλεσμα την σημαντικά μικρότερη κατανάλωση αντιδραστηρίων και την παραγωγή λάσπης, Η αποτελεσματικότητα και η απόδοση της συγκεκριμένης μεθόδου μπορεί να αυξηθεί εντυπωσιακά κατά τον φωτισμό του συστήματος με τεχνητό ή ηλιακό φως (αντιδραστήριο photo-Fenton). Αποτέλεσμα του φωτισμού είναι η επιπλέον δημιουργία ριζών υδροξυλίου, η μικρότερη ποσότητα λάσπης, καθώς και η πλήρης οξείδωση των περισσοτέρων οργανικών ενώσεων.

Επιστροφή