Σχηματισμός Βιοαερίου

Σε αντίθεση με την αερόβια υποβάθμιση της βιομάζας , (π.χ. μετατροπή υδατανθράκων σε διοξείδιο του άνθρακα και νερό ) δεν υπάρχουν συγκεκριμένοι οργανισμοί οι οποίοι μπορούν να παράξουν βιοαέριο απευθείας απο βιομάζα. Μόνο υπο τον σωστό συνδυασμό διαφορετικών ομάδων μικροοργανισμών , η περίπλοκη αντίδραση της μεθανογένεσης μπορεί να λάβει χώρα. Τύποι βακτηρίων , τα οποία δεν μπορούν να επιζήσουν υπο την παρουσία οξυγόνου , χαρακτηρίζονται υποχρεωτικά ως αναερόβια. Η αναερόβια υποβάθμιση της χώνευσης , πραγματοποιείται μέσω 4 βημάτων , το καθένα επηρεαζόμενο απο διαφορετικής κατηγορίας μικροοργανισμούς.

1ο Βήμα :  
Το πρώτο βήμα είναι η λεγόμενη υδρόλυση.Κατα την υδρόλυση , χωνευμένα βακτήρια , διαχωρίζουν τους πολυμερείς συνδυασμούς όπως τους υδατάνθρακες , τις πρωτείνες και το λίπος , μέσω διάφορων ενζύμων.

2ο Βήμα : Στην δεύτερη φάση , κατα την χώνευση και την δημιουργία των οξέων , τα μονομερή των βακτηρίων του πρώτου βήματος προετοιμάζονται για την περαιτέρω χώνευση. Τα προιόνται του δεύτερου βήματος είναι οργανικά οξέα και αλκοολούχες ουσίες , καθώς επίσης και υδρογόνο (H2) , διοξείδιο του άνθρακα (CO2) , αμμωνία (NH4) και υδρόθειο (H2S).

3ο Βήμα : 
Κατα την ανάπτυξη του αιθανικού οξέος , η λεγόμενη οξεογένεση , τα οργανικά οξέα και οι αλκοολούχες ουσίες οι οποίες δημιουργούνται απο την χώνευση μετατρέπονται σε αιθανικό οξύ , υδρογόνο και διοξείδιο του άνθρακα. Η συγκεκριμένη αντίδραση είναι ενδοθερμική , άρα η θερμότητα θα πρέπει να προστεθεί απο εξωτερική πηγή.

4ο Βήμα 
Περιλαμβάνει , την ανάπτυξη του μεθανίου , την λεγόμενη μεθανογένεση. Τα βακτήρια μεθανίου , μετατρέπουν το αιθανικό οξύ και το διοξείδιο του άνθρακα σε μεθάνιο.Η παρουσία υδρογόνου σε συνδυασμό με την επιμέρους πίεση , είναι καθοριστικοί παράγοντες για την συγκεκριμένη αντίδραση. Το ποσοστό του υδρογόνου ωστόσο στην παραδομένη πρώτη ύλη , είναι πολύ μικρό.

Η περιγραφή της υδρόλυσης σαν ένα ξεχωριστό βήμα , επηρρεάζεται περισσότερο απο την τεχνολογία της διαδικασίας παρα απο την βιολογία της. Καθώς η υδρόλυση , επηρρεάζεται απο τους ίδιους οργανισμούς όπως και τα οξέα της χώνευσης , οι συγκεκριμένες διαδικασίες θα πρέπει να εξετάζονται παράλληλα.

Τα βακτήρια , τα οποία αναπτύσσουν το μεθάνιο ( βήμα 4ο ) έχουν πολύ μεγαλύτερες απαιτήσεις σχετικά με τις συνθήκες συγκρινόμενα με τα βακτήρια τα οποία αναπτύσσουν τα οξέα ( βήμα 3ο )

Τα συγκεκριμένα βακτήρια , χρειάζονται : – Αναερόβιο περιβάλλον – θερμοκρασίες μεταξύ 15°C και 55°C, 
- Τιμές ΡH μεταξύ 6,5 και 8,0, 
- ποικιλία πρώτης ύλης η οποία δεν είναι τόσο μεγάλη – αποφυγή επιβραδυντικών , όπως βαρέα μέταλλα , αντιβιοτικά και απολυμαντικά 
- ισχνή παρουσία μετάλλων όπως νικέλιο και μολυβδένιο

Τα βακτήρια τα οποία παράγουν , μεθάνιο , χρειάζονται περισσότερο χρόνο αναπαραγωγής απο τα βακτήρια τα οποία παράγουν οξέα.Άρα η ταχύτητα και το μέγεθος της χώνευσης βασίζονται στην ισχύ του μεταβολισμού των βακτηρίων του μεθανίου. Οι δύο αυτές κατηγορίες βακτηρίων , συμβιώνουν μεταξύ τους , αναπτύσσοντας ένα είδος οικοσυστήματος . Τα βακτήρια των οξέων , μπορούν να υπάρξουν μόνο όταν το υδρογόνο και τα οξέα μετατρέπονται σε τελικά προιόντα αέριας μορφής μέσω των βακτηρίων του μεθανίου.