O biogás é constituído por uma mistura de gás metano (CH4) e dióxido de carbono (CO2).

Para que o biogás possa ser produzido a partir de materiais orgânicos, são necessários diferentes grupos de microrganismos, que atuam juntamente com uma série de fatores, como, por exemplo: pH, temperatura e tipo de substrato.

Todos esses fatores afetam a composição do biogás produzido.O metano se forma naturalmente o tempo todo, e um fator importante para que haja formação de gás metano a partir de material orgânico é que não tenha presença de oxigênio no ambiente.

Como mencionado anteriormente, o biogás se forma a partir de lama de lagos e pântanos e, também, no rúmen de ruminantes. Quanto melhor for a digestão por parte das bactérias produtoras de metano, melhor será a qualidade do biogás produzido.

Normalmente é denominado biogás o gás que ainda não passou pelo processo de purificação.Geralmente o biogás bruto é constituído por um terço de metano, um terço de outros gases, como: H2S, O2, NH3e um terço de dióxido de carbono.

Se o biogás é purificado, ou seja, constituído apenas por metano, pode ser utilizado para geração de energia e como combustível veicular. Na figura abaixo tem-se uma representação esquemática das etapas do processo de digestão anaeróbia, ou seja, a conversão da matéria orgânica em gases.

Hidrólise

A digestão anaeróbia divide-se em quatro etapas, sendo a primeiras delas a hidrólise.

Esta etapa é muito importante para uma instalação de biogás, pois o material orgânico submetido ao processo de digestão deve ser quebrado em pequenas moléculas para que os microrganismos consigam se alimentar delas.

As bactérias disponíveis no biodigestor também segregam enzimas que rompem as moléculas de proteína e as transformam em aminoácidos, hidratos de carbono em açúcares simples e álcoois e graxas em ácidos graxos.

A quebra das moléculas do material orgânico faz com que os microrganismos absorvam as pequenas partes do material orgânico e tirem proveito da energia que nelas estão contidas.

A rapidez do processo depende do tipo de material e de como este é estruturado.

Fermentação

A segunda etapa do processo de digestão é a fermentação. O que acontece nesta etapa depende do tipo de material orgânico que é adicionado ao processo de digestão anaeróbia, assim como dos microrganismos que estão disponíveis no sistema.

A maioria dos microrganismos que estava ativa na etapa de hidrólise também estará ativa nesta etapa. Os componentes menores derivados da ruptura de moléculas grandes na hidrólise continuam a ser quebrados em moléculas sempre menores.

Nesta etapa, ácidos são formados por meio das reações e dividem-se em ácidos orgânicos, álcoois e amoníaco, além de hidrogênio e dióxido de carbono.

Exemplos de ácidos orgânicos são o acético, butírico e láctico. Os produtos formados dependem dos microrganismos disponíveis e de fatores ambientais.

Os ácidos graxos formados durante a hidrólise não são quebrados durante a fase de fermentação, e sim, na etapa de oxidação anaeróbica, a terceira etapa da digestão.

Oxidação anaeróbia

É a etapa que antecede a formação de gás metano.

Nesta etapa, as moléculas, rompidas durante as fases de hidrólise e fermentação, rompem-se em moléculas ainda menores pela oxidação anaeróbia, sendo necessário que haja boa interação entre os microrganismos produtores de metano.

Esta etapa também é conhecida como acetogênese. As bactérias acetogênicas convertem o material degradado nas etapas anteriores em ácido acético, hidrogênio e dióxido de carbono.

Entretanto, essas bactérias não são resistentes a grandes quantidades de hidrogênio e, por este motivo, faz-se necessário que as bactérias metanogênicas consumam o hidrogênio. Mais informações sobre esta etapa podem ser obtidas na descrição da quarta e última etapa.

Formação de metano

Nesta última etapa, também conhecida como metanogênese, tem-se a fase de formação de metano, sendo o metano o produto da reação que mais nos interessa.

O metano formado pelos microrganismos metanogênicos necessitam, para sua formação, de ácido acético e CO2e de mais alguns produtos de menor importância. São subprodutos das três etapas anteriores, sendo na fase metanogênica também formados dióxido de carbono e água.

Infelizmente, os microrganismos metanogênicos são mais sensíveis a interferências do que os microrganismos que atuaram em fases anteriores da digestão anaeróbia, pois não pertencem ao mesmo grupo de microrganismos, chamado Archaea.

As bactérias metanogênicas não são resistentes às perturbações de alterações no pH e substâncias tóxicas, as quais podem ser alteradas ao longo do processo.

É importante adaptar o processo para que as bactérias metanogênicas possam sentir-se da melhor maneira possível, pois é o gás metano que gera rentabilidade.