甲烷屬於一種最簡單的碳氫化合物；二氧化碳則通常是在動物、植物呼吸或者煤炭燃燒時才產生的，那麼，為什麼這些氣體竟然會從池塘裏冒出來呢？
天然有機物的自然發酵
在死水的池塘底裏，往往沉積著各種各樣的天然有機物質，像樹皮、草根、敗葉、枯枝、垃圾以及動物的糞便之類。這些有機物質的主要成分，是植物光合作用所產生的碳水化合物。
這些有機物質加上塵土，一層層淤積在池底，密密實實，隔絕了空氣，加上溫度、濕度適宜，所以生存著大量的、形形色色的嫌氣性細菌。這些細菌是專門靠積聚在池底的有機物質生存的。在它們大“吃”有機物質，把它消化為自身養分的時候，也就把結構十分複雜的各種有機物質的大分子，一步步地肢解開來，最後就變成了最簡單的碳氫化合物甲烷和二氧化碳了。整個過程，如果用一個化學式來表示的話，那就很明白了：
（C6H10O5）n（有機物質）＋nH2O（水）
細菌3nCO2（二氧化碳）＋3nCH4（甲烷）
不過化學式雖然簡單、明自，但因為各種嫌氣性細菌都各有“專長”，所以整個過程又可以分為兩個階段。
第一個叫做“酸發酵階段”。天然的有機物質是五花八門的，但大體上不外乎纖維素、蛋白質、脂肪等幾大類。這些不同類型的大分子化合物，各有自己的分子結構特征。有趣的是嫌氣性細菌中，就有著與之相對應的各種“專業”菌種，比如對付纖維素，就有使纖維素分解細菌；對付蛋白質，就有使蛋白質分解細菌；對付脂肪，就有使脂肪分解細菌，等等。它們的作用，就是把各種天然有機物質，先分解成比較簡單的有機物分子。這些比較簡單的有機物質，通常是丁酸、丙酸、乙酸等低級有機酸。所以這個階段叫做“酸發酵階段”。這裏所謂“發酵”，是給細菌分解有機物質過程的一個專門名稱。這個階段的特點，是把種類繁多的天然有機物質，分解成比較單一的幾種低級有機酸。
第二個稱為“氣體發酵階段”。在這個階段，工作是由嫌氣細菌中的另一類——甲烷細菌來承擔的。甲烷細菌靠“吃”丁酸、丙酸、乙酸等過活。在它們消化這些“食物”的過程中，就進一步把丁酸、丙酸、乙酸分解成最簡單的物質，也就是甲烷和二氧化碳。
經過這樣兩個階段的分解，最後便使沉積在池底的有機物質，變成了主要由甲烷和二氧化碳組成的沼氣。那死水池塘裏冒上來的氣泡，就是這樣產生的。
不光是池底，像陰溝、沼澤、人畜糞坑裏，凡是有大量有機物質積聚，而又隔絕空氣，有適宜溫度、濕度的處所，都會滋生嫌氣性細菌，都會生出沼氣來。
沼氣登上能源舞台
說到底，沼氣就是嫌氣性酸化細菌和甲烷細菌生命活動中排出的廢氣，就像動物生命活動中呼出二氧化碳一樣。但是二氧化碳不能燃燒，沼氣卻是二次能源。
算起來，嫌氣性細菌還是地球上最早的生物哩。好幾億年前，地球上還遠沒有出現我們今天看到的動物和植物，這些細菌，就在沒有氧氣的海底繁殖起來了。有了這些細菌，也就有了沼氣，所以沼氣在地球上出現的曆史，已經非常久遠了，應該說沼氣的存在是毫不稀奇的。奇怪的倒是，人類從遠古到不久之前，竟然沒有想到去碰它一碰，當然更不必說利用了。
英國人是世界上最早使用沼氣。1895年在英國愛斯特鎮附近建成的那一座沼氣槽，大概要算是全球第一個生產沼氣的設施了吧。建造人是卡曼倫，他把池塘底裏產生氣泡的過程，搬到了一隻特製的密封槽裏，然後把收集到的氣體，用來點燃愛斯特鎮街道的路燈。
沼氣受到人們重視，還是最近一些年來的事。當地球上的煤、石油、天然氣等顯得越用越少，不能節流、必須開源的時候，除了開發原子能、太陽能、氫能等等之外，人們很自然地會去尋求一切可能的能源，更何況科學技術的發展，在世界各地並不那麼均衡。地球上有很大一部分地區，有不少國家，在經濟、技術、資源等方麵，還不具備發展高級能源的條件，但對能源的需求卻同樣緊迫，急待解決，這樣，沼氣的利用便應運而起。