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El cambio climático y los crecientes problemas de gestión de residuos se combinan para hacer del biogás una fuente de energía ventajosa e incluso necesaria. En primer lugar, la quema de biogás —a diferencia de las fuentes de combustibles fósiles incrustadas en las profundidades de la tierra— no contribuye con dióxido de carbono (CO₂) adicional a la atmósfera, ya que sus orígenes, o sustrato, poseen carbono ya extraído de la atmósfera. Además, el biogás se deriva de sustratos que, en su mayor parte, están enterrados en vertederos o de otro modo desechados: restos y subproductos de alimentos; estiércol y excrementos de animales; lodos y aguas residuales; y vegetación en descomposición. Sin embargo, ¿cómo se convierten estas sustancias indeseables en energía?
Ya sea empleando combustibles fósiles o materia orgánica más ecológica —como en el caso del biogás—, los productores de energía buscan extraer gases para la combustión. En las centrales eléctricas, esta combustión impulsa energía mecánica que, una vez magnetizada, se convierte en electricidad. La gasificación fue la fuerza motriz detrás de la Revolución Industrial y el subsiguiente impulso hacia la modernidad. Sin embargo, conectar los puntos entre una sustancia geológica o biológica y los gases incendiarios implica una serie de reacciones químicas específicas. En los casos del petróleo o el carbón, el material de alimentación se calienta a más de 1.200 grados Fahrenheit mientras que el oxígeno y el vapor se calibran cuidadosamente para que no se produzca la combustión. El gas liberado de esta transacción se denomina gas de síntesis —syngas, para abreviar. Este gas contiene tanto CO₂ como monóxido de carbono (CO), así como nitrógeno (N₂) e hidrógeno (H₂). Puede encenderse a una temperatura más alta que el carbón o el petróleo sin gasificar.
Estrictamente hablando, los materiales orgánicos que originan el biogás pueden considerarse biomasa. Sin embargo, correctamente entendida, la biomasa se quema por sí misma para obtener energía, mientras que el sustrato que da lugar al biogás se somete a un largo orden de reacciones conocido como digestión anaeróbica. Aquí no se encuentra oxígeno en ninguna parte y esta ausencia permite que bacterias específicas trabajen en los materiales orgánicos. Este trabajo, a lo largo de muchos días, conduce a la liberación de CO₂, metano (CH₄) y una serie de otros compuestos de menor contenido. Como se indicó, la biomasa se gasifica mediante —al menos en parte— oxígeno. Por el contrario, el biogás solo puede resultar de un proceso desprovisto de oxígeno. Además, la biomasa generalmente se cultiva con el propósito de obtener combustible y energía alternativos; el biogás proviene en gran medida de sustancias orgánicas que de otro modo serían desechadas.
Los gases resultantes de la combustión de biogás incluyen efluentes y partículas nocivas como alquitranes, metales alcalinos, cloro y compuestos de nitrógeno. El biogás crudo, por su parte, a menudo está contaminado con sulfuro de hidrógeno, siloxanos y otros productos químicos corrosivos. Dependiendo del destino final del biogás o la biomasa gasificada, la limpieza debe realizarse según uno o más regímenes: limpieza con agua, absorción con aminas, adsorción con carbón activado, filtros de lecho de carbón y depuradores de bioaceite.
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