Sachverhalt: A. X._ beabsichtigt, auf seinem ausserhalb des Siedlungsgebiets gelegenen Landwirtschaftsbetrieb in der Gemeinde Ballwil eine Biogasanlage zu erstellen. Nach einem längeren Verfahren erteilte der Gemeinderat Ballwil am 15. Dezember 2011 die Baubewilligung für einen Fermenter, einen Anbau der Schweinescheune für eine Verrottungskammer und einen Mistplatz, eine Überdeckung des bestehenden Güllebehälters sowie ein Retentionsbecken. Die Dienststelle Raumentwicklung, Wirtschaftsförderung und Geoinformation (rawi) des Bau-, Umwelt- und Wirtschaftsdepartements des Kantons Luzern hatte das Projekt bereits am 23. November 2011 unter verschiedenen Auflagen und Bedingungen als zonenkonform nach Art. 16a Abs. 1bis RPG in Verbindung mit Art. 34a der Raumplanungsverordnung vom 28. Juni 2000 (RPV; SR 700.1) bewilligt. Die in den genannten Bewilligungen enthaltenen Auflagen und Bedingungen focht X._ beim Verwaltungsgericht des Kantons Luzern an. Dieses wies seine Beschwerde am 6. September 2012 ab, soweit es darauf eintrat. Zugleich hob es die kantonale und kommunale Bewilligung vom 23. November 2011 bzw. 15. Dezember 2011 auf und wies die Sache zur Neubeurteilung an den Gemeinderat Ballwil zurück. Es gelangte zum Schluss, dass für die Biogasanlage eine Umweltverträglichkeitsprüfung durchzuführen sei. B. X._ beantragt dem Bundesgericht mit Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten, das Urteil des Verwaltungsgerichts vom 6. September 2012 aufzuheben und über das Rechtsmittel des Beschwerdeführers ohne Durchführung einer Umweltverträglichkeitsprüfung zu entscheiden. Eventuell sei die Sache mit verbindlichen Weisungen an das Verwaltungsgericht zurückzuweisen bzw. es sei die Kostenauflage im angefochtenen Entscheid aufzuheben, auf eine solche zu verzichten und dem Beschwerdeführer für das vorinstanzliche Verfahren eine reduzierte Parteientschädigung von Fr. 4'000.-- zuzusprechen. Die Gemeinde Ballwil stellt den Antrag, es sei auf die Beschwerde nicht einzutreten, eventuell sei sie abzuweisen und das Urteil des Verwaltungsgerichts vom 6. September 2012 zu bestätigen. Das Verwaltungsgericht ersucht um Abweisung des Rechtsmittels. Die Dienststelle rawi hat auf eine Vernehmlassung verzichtet. Das Bundesamt für Umwelt erklärt in seiner Stellungnahme, es erachte den angefochtenen Entscheid als bundesrechtswidrig. Der Beschwerdeführer hält in seiner Replik an seinen Anträgen fest. Die Gemeinde Ballwil ersucht in einer weiteren Stellungnahme um Abweisung der Beschwerde. 