Il biogas è il prodotto finale di un processo di conversione anaerobico. Questo processo può essere descritto in quattro fasi. Microorganismi ed enzimi diversi, ma che vivono a stretto contatto gli uni con gli altri in una sorta di simbiosi, prendono parte a ciascuna delle fasi del processo.
Il biogas viene formato in quattro fasi
Nella prima fase (idrolisi) i carboidrati, le proteine e i grassi vengono convertiti rispettivamente in zuccheri semplici, in amminoacidi e in acidi grassi. In seguito durante la fase di produzione di acidi (acidogenesi), i prodotti dell’idrolisi vengono convertiti principalmente in acidi organici oltre che in alcoli. La fase seguente di formazione dell’acido acetico (acetogenesi) è il passo che porta alla formazione di metano. In questa fase gli acidi organici vengono convertiti in acido acetico, idrogeno e anidride carbonica che sono i prodotti necessari alla formazione di metano (metanogenesi). In un processo ben funzionante queste fasi sono sincronizzate.

Affinché queste fasi possano procedere senza problemi, è necessario mantenere i parametri di processo entro valori ottimali. La concentrazione di nutrienti e di oligoelementi ha un ruolo fondamentale.

Gli oligoelementi, oltre ad avere un ruolo fondamentale nella duplicazione dei microorganismi, sono componenti fondamentali di enzimi e coenzimi e vengono riutilizzati molteplici volte come catalizzatori dei vari passaggi del processo sopra descritto. Ben sette enzimi e tre coenzimi sono convolti nella sola formazione del metano a partire da CO₂ e H₂.

Il processo di fermentazione risponde alla “legge del minimo” secondo Liebig. Questa dice che in carenza anche di un solo nutriente, non è possibile ottenere la massima resa. Inoltre, anche nutrienti in eccesso possono avere effetto tossico sui microorganismi.

Poiché per alcuni elementi i limiti di concentrazione ottimale e di concentrazione troppo elevata si trovano molto vicini tra loro, analisi esatte e dosaggio di oligoelementi preciso sono di importanza fondamentale per il processo di formazione di metano. Per proteggere il suolo e l’ambiente si devono evitare concentrazioni elevate di macroelementi e di oligoelementi.