Метановое брожение (по-другому иногда неверно называется анаэробным брожением) — процесс биологического разложения органических веществ с выделением свободного метана.
Органические соединения (белки, углеводы, жиры), которые присутствуют в биомассе, начинают распадаться на простейшие органические соединения (аминокислоты, сахара, жирные кислоты) под действием гидролитических ферментов. Эта стадия называется гидролизом и протекает под воздействием ацетогенных бактерий. На второй стадии происходит гидролизное окисление части простейших органических соединений под воздействием гетероацетогенных бактерий, в результате которой получается ацетат, диоксид углерода и свободный водород. Другая часть органических соединений с полученным на 2 стадии ацетатом образует С1 соединения (простейшие органические кислоты). Полученные вещества являются питательной средой для метанообразующих бактерий 3 стадии. 3 стадия протекает по двум процессам, вызванным различными группами бактерий. Эти две группы бактерий преобразуют питательные соединения 2-й стадии в метан СН4, воду H2O и диоксид углерода[1].
Процесс происходит в бактериальной биомассе и включает конверсию сложных органических соединений — полисахаров, жиров и белков в метан СН4 и оксид углерода СО (4).
Наиболее важным исходным вопросом при рассмотрении вопроса о применении систем анаэробного сбраживания является сырье для данного процесса. Почти любой органический материал может быть переработан с помощью анаэробного сбраживания[2]; однако, если целью является производство биогаза, то уровень гниения является ключевым фактором его успешного применения[3]. Чем более гнилостный (усваиваемый) материал, тем выше выход газа из системы.
Сырье может включать биоразлагаемые отходы, такие как макулатура, обрезки травы, остатки пищи, сточные воды и отходы животноводства[4]. Древесные отходы являются исключением, потому что они в значительной степени не подвержены пищеварению, так как большинство анаэробов не способны разлагать лигнин. Для расщепления лигнина можно использовать ксилофалгические анаэробы (потребители лигнина) или использовать высокотемпературную предварительную обработку, такую как пиролиз. Анаэробные дигесторы также могут питаться специально выращенными энергетическими культурами, такими как силос, для специализированного производства биогаза. В Германии и континентальной Европе эти установки называются «биогазовыми». Установка для коферментации обычно представляет собой сельскохозяйственный анаэробный реактор, который принимает два или более исходных материала для одновременного переваривания[5].