沼氣的形成過程大致可分為兩個階段，首先將各種復雜的有機物轉化為低級脂肪酸，例如丁酸、丙酸、乙酸；然后把上述各類產(chǎn)物繼續(xù)轉化為甲烷和二氧化碳等。在自然界這一過程一般發(fā)生于潮濕的有機物積聚在缺少可溶性氧氣的的環(huán)境下。這類生態(tài)環(huán)境通常處在湖、塘的底部沉積層、在沼澤地、泥煤沼澤地、動物內臟及廢棄物填埋場所形成的厭氧區(qū)。
　　沼氣成份大概為甲烷（CH4）50％-80％；二氧化碳（CO2）20％-40％；氮氣（N2）0％-5％；氫氣（H2）小于1％；氧氣（O2）小于0.4％；硫化氫（H2S）0.1％-3％。沼氣的主要成分甲烷是一種理想的氣體燃料，它無色無味，與適量空氣混合后即對燃燒。每立方米純甲烷的發(fā)熱zui為34000焦耳，每立方米沼氣的發(fā)熱量約為20800－23600焦耳。即1立方米沼氣*燃燒后，能產(chǎn)生相當于0.7千克無煙煤提供的熱量。
　　我國目前擁有一千多萬座沼氣池。沼氣的廣泛應用對保護和改善生態(tài)環(huán)境、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。我國農村戶用沼氣池均為三結合沼氣池，即廁所、豬圈和沼氣池結合在一起，人畜糞便自動排入沼氣池，經(jīng)發(fā)酵后由出料口出料，費勞力少，出料方便。發(fā)酵方式基本為間歇加料，半連續(xù)發(fā)酵，年平均產(chǎn)氣率一般0.2m3／m3以上。糞便通過發(fā)酵達到良好的除蟲滅菌效果，傳染病和寄生蟲病的發(fā)病率大大下降，農村環(huán)境衛(wèi)生得到很大改善。同時通過沼氣池腐熟的糞便，肥效得到了保存，有顯著的增產(chǎn)效果，且農作物病蟲害減少世界各國已經(jīng)開始將沼氣用作燃料和用于照明。用沼氣代替汽油、柴油，發(fā)動機器的效果也很好。一些發(fā)達國家，也正在進行利用微生物厭氧消化農場廢物、生產(chǎn)甲烷的較大規(guī)模試驗。英國建立了甲烷的自動化工廠。在厭氧消化器中有三個基本過程：*階段的水解把不溶解的有機化合物和聚合物，通過酶法轉化為可溶解的有機物。第二階段再將上一步轉化成的產(chǎn)物如碳水化合物、蛋白質、脂肪類、醇等發(fā)酵為有機酸。第三階段由有機酸發(fā)酵產(chǎn)生甲烷。據(jù)估計，在英國，利用人和動物的各種有機廢物，通過微生物厭氧消化所產(chǎn)生的甲烷，可以替代整個英國25％的煤氣消耗量。蘇格蘭已設計出一種小型甲烷發(fā)動機，可供村莊、農場或家庭使用。美國一牧場興建了一座工廠，主體是一個寬30米、長213米的密封池組成的中烷發(fā)酵結構，它的任務是把牧場廄肥和其他有機廢物，由微生物轉變成甲烷、二氧化碳和干燥肥料。這座工廠每天可處理1650噸廄肥，每日可為牧場提供11.3萬立方米的甲烷，足夠1萬戶家庭使用。目前美國已擁有24處利用微生物發(fā)酵的能量轉化工程。從世界范圍看，利用各種微生物協(xié)同作用生產(chǎn)甲烷的研究和應用，正處于方興未艾的階段。
　　近幾年，伴隨我國城市化進程的加速推進，我國城市垃圾量年均以6.5%的速度增長，這為利用垃圾產(chǎn)生沼氣發(fā)電提供了有利條件。目前，我國90%以上的城市采取填埋的方式處理垃圾。許多城市垃圾填埋場日處理垃圾能力都在千噸以上，總填埋庫容達數(shù)千萬立方米。這些被填埋的垃圾產(chǎn)生的沼氣量是一個驚人的數(shù)字。