Biogas entsteht bei der anaeroben (sauerstofffreien) Vergärung von organischem Material. Als Ausgangsstoffe für die technische Produktion von Biogas eignen sich:

• vergärbare, biomassehaltige Reststoffe wie Klärschlamm, Bioabfall oder Speisereste,
• Wirtschaftsdünger (Gülle, Mist),
• gezielt angebaute Energiepflanzen (Nachwachsende Rohstoffe).

Dabei stellt die Landwirtschaft mit den beiden letztgenannten Möglichkeiten das größte Potenzial für die Produktion von Biogas.

Je nach Herkunft wird unterschieden nach:

• Klärgas (aus Kläranlagen),
• Deponiegas (aus Deponien) und
• Biogas (aus Pflanzen hergestellt in Biogasanlagen).

Im Falle der unkontrollierten Entstehung durch natürliche Prozesse und der ungenutzten Entweichung in die Atmosphäre - aus Gewässern, Mist, Reisfeldern und tierischen Quellen wie dem Pansen von Wiederkäuern - nennt man das Gas im allgemeinen Faulgas oder Sumpfgas.

Biogas enthält stets auch unerwünschte Bestandteile wie Schwefelwasserstoff, die ihm bei Bedarf vor der technischen Nutzung entzogen werden. Biogas wird in Deutschland aufgrund der gesetzlich garantierten Vergütung bisher meist als Brennstoff für Blockheizkraftwerke zur Stromerzeugung oder zu Heizungszwecken genutzt.

Technologie

Die Biogaserzeugung findet in einer Biogasanlage statt. In dem gesteuerten Prozess der Biogasentstehung sind verschiedenste Arten von anaeroben Mikroorganismen beteiligt, deren Mengenverhältnis zueinander durch Ausgangsstoffe, pH-Wert, Temperatur- und Faulungsverlauf beeinflusst wird. Aufgrund der Anpassungsfähigkeit dieser Mikroorganismen an die Prozessbedingungen können nahezu alle organischen Substanzen durch Verfaulen abgebaut werden. Voraussetzung für eine erfolgreiche Methanbildung ist ein Wasseranteil im Ausgangssubstrat von mindestens 50 %.

Man unterscheidet nach dem heutigen Erkenntnisstand vier parallel bzw. nacheinander ablaufende und ineinander greifende biochemische Einzelprozesse, die den anaeroben Abbau biogener Substanzen ermöglichen.

Der mikrobiologische Prozess der Biogaserzeugung, läuft bis heute noch als so genannte "Black Box" ab. Das bedeutet, dass man zwar weiß, was in den Reaktor hinein- und was herauskommt, der mikrobiologische Prozess dazwischen ist jedoch noch weitgehend unerforscht. So ist es schwierig, Steuerungsparameter für einen geregelten und auf maximale Methanausbeute ausgelegten Ablauf zu finden (meist beruhen diese auf Erfahrung), das Zusammenspiel der Mikroorganismen ist aber nur unzureichend bekannt. Forschungsprojekte zur Erklärung des genauen Ablaufs und der Charakterisierung der mikrobiologischen Populationen bzw. Gemeinschaften werden bald Aufschluss über den genauen Verlauf geben können.

Zur Aufrechterhaltung des Faulprozesses wird etwa die Hälfte der Abwärme aus der Stromproduktion mit Biogas zur Aufrechterhaltung der Temperatur der Biogasanlage benötigt. Die verbleibende Wärme kann für andere Heizzwecke verwendet werden. Für den Gesamtwirkungsgrad einer solchen Anlage ist daher die optimale Nutzung der Abwärme und eine Temperaturregelung im Prozess entscheidend.