La formation de biogaz est un procédé de fermentation complexe, effectué par différents micro-organismes, qui nécessite donc des conditions stables. De multiples facteurs peuvent sortir la biologie du digesteur de son équilibre optimal, perturbant ainsi la production de biogaz.

Le biogaz est le produit final d'un processus de dégradation anaérobie. Ce processus peut être décrit en quatre étapes. Micro-organismes et enzymes différents, mais vivant en contact étroit les uns avec les autres dans une sorte de symbiose, prennent part à chacune des étapes du processus.

Le biogaz est formé en quatre étapes

Dans la première étape (hydrolyse), des glucides, des protéines et des graisses, sont convertis respectivement en sucres simples, en acides aminés et en acides gras. Ensuite, au cours de l’étape de production d'acide (acidogénèse), les produits d'hydrolyse sont principalement transformés en acides organiques et en alcools. Etape de formation de l'acide acétique (acétogénèse), étape qui précède à celle de la formation de méthane. Dans cette phase, les acides organiques sont convertis en acide acétique, en hydrogène et en dioxyde de carbone, qui sont des produits nécessaires à la formation de méthane (méthanogénèse). Dans un processus qui fonctionne bien, ces phases sont synchronisées.

Pour que ces étapes puissent se poursuivre sans problème, il est nécessaire de maintenir les valeurs optimales des paramètres du processus. La concentration des nutriments et des oligo-éléments jouent un rôle crucial.

Outre son rôle fondamental dans la multiplication de micro-organismes, les oligo-éléments sont des composants essentiels des enzymes et des coenzymes, réutilisés multiples fois en tant que catalyseurs du procédé décrit ci-dessus. Un total de 7 enzymes et 3 co-enzymes sont impliqués dans la formation de méthane à partir de CO2 et H2.

Le processus de fermentation répond à la « loi du minimum », selon Liebig. Avec un manque d'un seul élément nutritif, il est impossible d'obtenir un rendement maximum. En outre, l'excès de nutriments peut avoir des effets toxiques sur les micro-organismes.

Parce que la frontière entre concentration optimale et effets toxiques de certains éléments est très proche, des analyses rigoureuses ainsi qu’un dosage précis en oligo-éléments est fondamental pour le processus de formation du méthane. Pour protéger le sol et l'environnement, de fortes concentrations en macro et oligo-éléments doivent être évitées..