沼氣含有多種氣體成分，主要成分是甲烷(CH4）。
沼氣分解有機物，產生沼氣的過程，叫沼氣發酵。根據沼氣發酵過程中各類的作用，沼氣可以分為兩大類。類叫做分解菌，它的作用是將復雜的有機物分解成簡單的有機物和二氧化碳(CO2）等。它們當中有專門分解纖維素的，叫纖維分解菌；有專門分解蛋白質的，叫蛋白分解菌；有專門分解脂肪的，叫脂肪分解菌；第二類叫含甲烷，通常叫甲烷菌，它的作用是把簡單的有機物及二氧化碳氧化或還原成甲烷。因此，有機物變成沼氣的過程，就好比工廠里生產一種產品的兩道工序：首先是分解將糞便、秸稈、雜草等復雜的有機物加工成半成品——結構簡單的化合物；再就是在甲烷的作用下，將簡單的化合物加工成產品——即生成甲烷。
沼氣是一種混合氣體，它的主要成分是甲烷，其次有二氧化碳、硫化氫(H2S）、氮及其他一些成分。沼氣的組成中，可燃成分包括甲烷、硫化氫、一氧化碳和重烴等氣體；不可燃成分包括二氧化碳、氮和氨等氣體。在沼氣成分中甲烷含量為55%～70%、二氧化碳含量為28%～44%、硫化氫平均含量為0.034%。
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