Для того, чтобы убедиться в возможности и раздельного, и слитного написания слова "не(?)стерильно" в разных условиях контекста, нам необходимо безошибочно отнести его к нужной части речи. Задавая к слову "не(?)стерильно" вопросы "каково?" или "как?", мы видим что оно может выступать в разных предложениях в качестве, соответственно, либо краткого прилагательного, либо наречия (дополнительно читайте: "Что такое наречие в русском языке", а также "На какие вопросы отвечает наречие").
Разница слитного и раздельного вариантов, которую можно рассмотреть в смысле предложения, заключается в том, что в тексте может выражаться либо утверждение нестерильности, либо отрицание стерильности. А те формальные признаки, по которым мы определяем способ написания, будут перечислены в предложениях ниже.
Если в предложении мы находим противопоставление (например: "не стерильно, а грязно") или выраженное с заметным акцентированием отрицание (например: "отнюдь не стерильно"), то сочетание "не стерильно", пишется раздельно.
При отсутствии отрицания стерильности слово "нестерильно" нужно написать слитно.
Полные правила правописания "не" с наречиями можно прочитать тут, а для краткой формы прилагательного здесь.
Примеры предложений:
Медицинское бельё в коробке было не стерильно, а уже использовано.
Данное пространство было нестерильно, поэтому для экспериментов не подходило.