沼氣是隔絕於空氣(如沼氣池)中的壹些有機物(如稭稈、雜草、樹葉、人畜糞便等廢棄物)在壹定的溫度、濕度和酸度條件下，經微生物作用(發酵)產生的可燃氣體。沼氣是壹種氣體混合物，其中含有60 ~ 70%的甲烷，此外還有二氧化碳、硫化氫、氮氣和壹氧化碳。含有少量硫化氫，所以有輕微的氣味。發酵是壹個復雜的生化變化，涉及許多微生物。反應大致可分為兩個階段:(1)微生物將復雜有機物中的糖、脂肪、蛋白質降解為簡單物質，如低級脂肪酸、醇類、醛類、二氧化碳、氨、氫氣、硫化氫等。(2)壹些簡單物質在甲烷菌的作用下轉化為甲烷。
要正常生產沼氣，就要為微生物的生存和繁殖創造良好的條件。沼氣池必須滿足各種條件。首先，沼氣池要封閉。有機物發酵成沼氣是各種厭氧菌活動的結果，需要為厭氧菌創造缺氧環境。建造沼氣池時，要註意隔絕空氣，做到密閉不透氣。其次，沼氣池內要保持20 ~ 40℃，因為這個溫度下產氣率通常最高。第三，沼氣池要有充足的養分。為了生存和繁殖，微生物必須從發酵物質中吸收營養。沼氣池的發酵原料中，人畜糞便可以提供氮，農作物稭稈等纖維素可以提供碳。第四，發酵原料要含有適量的水分，沼氣池發酵原料中壹般要求在80%左右。過多或過少都不利於產氣。第五，沼氣池的pH值壹般控制在7 ~ 8.5。
沼氣是意大利物理學家A. Volta於1776年在沼澤中發現的。1916年，俄羅斯β п Omelyanski分離出第壹個產甲烷菌(但不純)。目前世界上已分離出近20株甲烷，我國在1980首次成功分離出甲烷球菌。
世界上第壹臺沼氣發生器(又稱自動凈化器)是法國的L. Mullah於1860年由壹個簡易的沈澱池改良而成。德國於1925和美國於1926建造了帶加熱設施和集氣裝置的沼氣池，是現代大中型沼氣發生裝置的原型。二戰後，壹些西歐國家發展了沼氣發酵技術，但受到廉價石油湧入市場的影響。後來，隨著全球能源危機的出現，沼氣再次引起了人們的關註。1955壹種新的沼氣發酵工藝——高速厭氧消化工藝應運而生。它突破了傳統的工藝流程，使單位池體積產氣率(即產氣率)由每天0.7 ~ 1.5立方米沼氣提高到中溫下4 ~ 8立方米沼氣，停留時間由15天或更長縮短到幾天甚至幾小時。20世紀20年代初，中國由羅國瑞在廣東潮美建成第壹座沼氣池，隨後成立中國瑞瓦斯總公司推廣沼氣技術。從65438年到0985年，全國農村戶用沼氣池達到500萬口。目前，我國高速厭氧消化工藝生產性實驗裝置已在糖廠和酒廠正常運行。
沼氣是壹種混合氣體，其主要成分是甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2)。甲烷占60%-70%，二氧化碳占30%-40%，還有氫氣、壹氧化碳、硫化氫、氧氣、氮氣等少數氣體。沼氣可以用作燃料，因為它含有可燃氣體甲烷。沼氣是細菌在厭氧條件下分解有機物的產物。城市有機垃圾、汙水處理廠汙泥、農村人畜糞便、農作物稭稈等。都可以作為生產沼氣的原料。細菌分解有機物的過程大致可分為兩個階段:第壹階段，復雜的高分子有機物轉化為低分子有機物，如乙酸、丙酸、丁酸等；在第二階段，第壹階段的產物轉化為甲烷和二氧化碳。
在上述過程中，發酵分解是各種細菌相互作用的結果。為了使沼氣發酵繼續進行，需要提供和維持沼氣發酵中各種微生物所需的生存條件。產甲烷細菌是厭氧的，少量的氧氣會嚴重影響其生長繁殖。這需要壹個可以隔絕氧氣的密閉消化器。溫度是厭氧消化過程中的壹個重要因素。甲烷桿菌能在0-80℃的溫度範圍內生存。能適應低溫(20℃)、中溫(30℃)和高溫(50℃)的細菌種類繁多，最適繁殖溫度分別為65438±05℃、35℃和53℃左右。產甲烷菌生長和繁殖的最適pH值約為7.0-7.5。超過這個範圍，厭氧消化的效率就會降低。在厭氧消化中負責廢物發酵的細菌也需要氮、磷和其他營養物。按碳氮比，投入沼氣池的原料比例應等於20: 1-25: 1。此外，還應控制影響沼氣發酵的有害物質濃度。
農村如何開發利用沼氣？
壹個4-5口人的家庭，壹般建壹個8立方米的沼氣池就夠了。
第二，壹般需要2000元左右。主要是材料費1000元左右，水泥、沙子、磚、壹點鋼筋；造池技師工資300元以上；沼氣設備300元以上，如沼氣池、壓力表、管道、脫硫器等；挖池資質約150元；苦力成本不是150元左右。
第三，沼氣難以液化和灌裝。因為沼氣的主要成分是甲烷，液化點的溫度太低，所需壓力太高。