Anaerobna probava je biološki proces u kojem bakterije razgrađuju organski materijal u bazičnije spojeve bez potrebe za kisikom kao komponentom procesa. Vjeruje se da su se te bakterije pojavile na Zemlji prije otprilike 3,800,000,000 godina i da su bile dominantan oblik života na planeti prije nego što su se pojavile biljke. Kako je biljni svijet nastao prije otprilike 3,200,000,000 godina, anaerobna probava se nastavila u prirodnim sredinama gdje je kisik bio odsutan kao što su močvare, tla preplavljena vodom i u tlu koje je stalno prekriveno vodom kao što su jezera i rijeke. Biološki procesi anaerobne probave zahtijevaju da nekoliko vrsta bakterija razgrađuje organsku tvar u nizu od četiri koraka, uključujući hidrolizu, fermentaciju, acetogenezu i metanogenezu.
Od 2011., glavna upotreba za anaerobnu digestiju u ljudskoj industriji je proizvodnja plina metana za proizvodnju goriva i električne energije. To se radi u postrojenjima za obradu otpada koja prerađuju poljoprivredni otpad kao što je gnoj ili komunalni otpad. Pivarska industrija također se oslanja na anaerobnu digestiju kako bi razgradila organske nusproizvode proizvodnje piva u metansko gorivo koje bi inače morali odlagati komunalni sustavi za pročišćavanje otpadnih voda.
Proces anaerobne probave u prirodi također je ključan u stvaranju oblika obnovljive energije poznatog kao prirodni plin. Iako je prirodni plin fosilno gorivo, sastoji se od oko 80% metana zajedno s drugim srodnim plinovima kao što su propan i butan, a zemlja ga lakše proizvodi od drugih fosilnih goriva kao što je nafta. To je fosilno gorivo koje se često taloži uz druga fosilna goriva kao što su ugljen i nafta.
Industrijski reaktori na biomasu koji prerađuju otpad od biomase kao što je gnoj za proizvodnju goriva općenito proizvode manje plina metana u volumnom postotku od onoga što je sadržano u prirodnom plinu. Tipični izlaz zadanog volumena bioplina iz digestora je 50% do 80% metana sa značajnom količinom otpadnog plina u obliku ugljičnog dioksida od 20% do 50%. U procesu nastaju i drugi plinovi u tragovima koji imaju određenu komercijalnu vrijednost kao što su vodik, dušik i kisik, a također nastaju otrovni plinovi koji se moraju sigurno zbrinuti uključujući sumporovodik i ugljični monoksid.
Biološki procesi koji su nužni za učinkovito odvijanje probave otpada mogu biti složeni i oslanjati se na strogo kontrolirane uvjete. Temperatura je glavna briga u tom procesu jer bakterije koje razgrađuju otpad najbolje uspijevaju na različitim razinama. Neke od bakterija su mezofilne, uspijevaju na umjerenoj temperaturi od 98° Fahrenheita (36.7° Celzija), a neke su termofilne i uspijevaju na višoj optimalnoj temperaturi od 130° Fahrenheita (54.4° Celzijusa).
Uvjeti se moraju promijeniti za temperaturu, pH i druge čimbenike poput omjera vode i krutine u mješavini biomase i omjera ugljika/dušika jer se organski materijal također kemijski razgrađuje. Dvije glavne vrste bakterija koje se koriste u anaerobnoj probavi su acetogene i metanogene bakterije, i, iako se koriste u tandemu, svaka ima jedinstvene životne uvjete u kojima uspijeva. Acetogene bakterije proizvode kemijski acetat tijekom anaerobne probave, a metanogene bakterije proizvode metan.
Materijal biomase prolazi kroz četiri stupnja za učinkovitu oporabu metana. Stadij hidrolize koristi vodu za razgradnju čvrstih ili polukrutih tvari u jednostavnije spojeve, a zatim se ili fermentacija ili acidogeneza koristi za razgradnju struktura lanca ugljikohidrata u bazičnije spojeve poput amonijaka, vodika i organskih kiselina. Acetogeneza se zatim koristi kao treći korak u procesu, gdje acetogene bakterije pretvaraju organske kiseline u octenu kiselinu zajedno s daljnjim nusproduktima poput vodika i ugljičnog dioksida. Završni korak metanogeneze koristi metanogene bakterije za kombiniranje ovih primarnih krajnjih proizvoda acetata, vodika i ugljičnog dioksida u metan, koji se zatim može koristiti za gorivo.