在千姿百態(tài)的生物世界中，存在一種我們肉眼看不見、摸不著的微生物，能為人類提供能源。提起微生物，往往會使人們想起它會使食物腐爛變質，也會使人感染上各種疾病。因此，對它們又害怕、又憎惡。但是，在微生物的家族中，因為種類不同，它們的作用也不盡相同，有的會給人類帶來災難，有的會給人類帶來幸福。微生物中，能為人類提供能量的甲烷細菌和酵母菌，它們可以生產出沼氣和酒精，為人類作出貢獻。
說到沼氣，顧名思義就是沼澤里的氣體。人們經常看到，在沼澤地、污水溝或糞池里，有氣泡冒出來，如果我們劃著火柴，可把它點燃，這就是自然界天然發(fā)生的沼氣。沼氣，是各種有機物質，在隔絕空氣（還原條件），并必適宜的溫度、濕度下，經過微生物的發(fā)酵作用產生的一種可燃燒氣體。沼氣的主要成分是甲烷，約占所產生的各種氣體的60%～80%。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)熱最為 34000焦耳，每立方米沼氣的發(fā)熱量約為20800～23600焦耳。即1立方米沼氣完全燃燒后，能產生相當于0.7千克無煙煤提供的熱量。
關于沼氣發(fā)生的基本原理，目前尚在探索之中。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；然后把上述各類產物繼續(xù)轉化為甲烷和二氧化碳等。
目前，世界各國已經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。將它作為農村的能源，具有許多優(yōu)點。例如，修建一個平均每人l～1．5立方米的發(fā)酵池，就可以基本解決一年四季的燃柴和照明問題；人、畜的糞便以及各種作物秸桿、雜草等，通過發(fā)酵后，既產生了沼氣，還可作為肥料，而且由于腐熟程度高使肥效更高，糞便等沼氣原料經過發(fā)酵后，絕大部分寄生蟲卵被殺死，可以改善農村衛(wèi)生條件，減少疾病的傳染。現(xiàn)在，沼氣的應用正在各國廣大農村推廣，沼氣能源的開發(fā)利用的普及等方面，已經取得了較好的成績。
世界上一些發(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：
第一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)同作用生產甲烷的研究和應用，正處于方興未艾的階段。
近年來，我國沼氣事業(yè)獲得了迅速的發(fā)展，沼氣池總數(shù)已達到4700多萬個。在四川、浙江、江蘇、廣東、上海等省市農村，有些地方除用沼氣煮飯、點燈外，還辦起了小型沼氣發(fā)電站，利用沼氣能源作動力進行脫粒、加工食料、飼料和制茶等，闖出了用“土”辦法解決農村電力問題的新路子。
專家們認為，21世紀沼氣在農村之所以能夠成為主要能源之一，是因為它具有不可比擬的特點，特別是在我國的廣大農村，這些特點就更為顯著了。
首先，沼氣能源在我國農村分布廣泛，潛力很大，凡是有生物的地方都有可能獲得制取沼氣的原料，所以沼氣是一種取之不盡，用之不竭的再生能源。其次，可以就地取材，節(jié)省開支。沼氣電站建在農村，發(fā)酵原料一般不必外求。興辦一個小型沼氣動力站和發(fā)電站，設備和技術都比較簡單，管理和維修也很方便，大多數(shù)農村都能辦到。據(jù)調查對比，小型沼氣電站每千瓦投資只要400元左右，僅為小型水力電站的1/2～1/3，比風力、潮汐和太陽能發(fā)電低得多。小型沼氣電站的建設周期短，只要幾個月時問就能投產使用，基本上不受自然條件變化的影響。采用沼氣與柴油混合燃燒，還可以節(jié)省17％的柴油。
我國地廣人多，生物能資源豐富。研究表明，在21世紀無論在農村還是城鎮(zhèn)，都可以根據(jù)本地的實際情況，就地利用糞便、桔桿、雜草、廢渣、廢料等生產的沼氣來發(fā)電。
