Das Design von Biogas unterscheidet sich je nach den zur Verfügung stehenden Materialien und dem Produktionsumfang. Biogas ist ein Biokraftstoff, der durch anaeroben oder sauerstofffreien Abbau organischer Stoffe durch Bakterien entsteht. Organische Materialien umfassen typischerweise tierische und pflanzliche Abfälle sowie Energiepflanzen oder Pflanzen, die ausdrücklich für die Kraftstoffproduktion angebaut werden. Das dabei entstehende Gas kann zu Heizzwecken oder in konzentrierter Form für den Fahrzeugantrieb verwendet werden. Obwohl sich das Design von Biogas in den Details unterscheidet, haben die meisten Biogasanlagen ähnliche Hauptkomponenten, einschließlich Fermenter und Gasspeicher.
Der Fermenter ist ein luftdichter Behälter, in dem der Abfall entsorgt und zersetzt wird, und der Gasbehälter ist ein Tank, der die von der Gülle ausgestoßenen Gase nutzt. Bakterien innerhalb des Faulbehälters zersetzen den Abfall und bei seiner Zersetzung werden Gase wie Kohlenmonoxid, Methan, Wasserstoff und Stickstoff freigesetzt. Um eine schnelle Zersetzung mit optimaler Gasproduktion zu ermöglichen, wird der Tank zwischen 29 °C und 41 °C (84.2 °F-105.8 °F) gehalten. Es ist am besten, die Gülle im Tank bei einem leicht basischen pH-Wert zu halten, um eine schnellere Zersetzung zu gewährleisten. Beim Versuch, die Aufschlämmung zu neutralisieren, neigt das Material dazu, mehr saures Kohlendioxid, ein gewünschtes Zersetzungsprodukt, abzugeben.
Durch ein Drucksystem werden die im Fermenter freigesetzten Gase in ein Loch in der Trommel des Gasbehälters geleitet. Das Biogas-Design des Gasbehälters ist darauf spezialisiert, das Gas ungehindert in den Behälter strömen zu lassen und gleichzeitig zu verhindern, dass das angesammelte Gas zurück in den Fermenter oder in die Außenumgebung entweicht. Dies ist sowohl für die Effizienz als auch für die Sicherheit wichtig, da viele dieser Gase brennbar sind und in Mischung mit Sauerstoff oder anderen Gasen Explosionen verursachen können. Die Aufschlämmung im Tank muss auch gelegentlich umgerührt werden, um zu verhindern, dass sich eine harte Kruste auf den Abfällen bildet. Eine Kruste kann die Gase in der Aufschlämmung einschließen und die Fähigkeit der Maschine beeinträchtigen, die Gase zu nutzen.
Das Design von Biogas kann je nach benötigter Gasmenge, Menge an Abfall und ob der Fermenter für Chargenbeschickung oder kontinuierliche Beschickung konstruiert ist, variieren. Chargenfütterungssysteme verwenden hauptsächlich feste Abfälle, die dem Tank in Raten hinzugefügt werden, und Modelle mit kontinuierlicher Fütterung führen dem Fermenter kontinuierlich Flüssigkeiten zu. Ein Biogas-Design kann eine Anlage entweder ober- oder unterirdisch platzieren, obwohl beide Modelle Vor- und Nachteile haben. Eine oberirdische Biogasanlage ist einfacher zu warten und kann von Solarwärme profitieren, erfordert jedoch mehr Bauinvestitionen, da sie für den Innendruck des Fermenters gebaut werden muss. Eine unterirdische Biogasanlage ist kostengünstiger zu bauen und leichter zu speisen, aber schwieriger zu reinigen und zu reparieren.
Biogas wird aus ökologischen und wirtschaftlichen Gründen häufig fossilen Energieträgern wie Öl oder Kohle vorgezogen. Die steigende Kohlenstoffkonzentration in der Atmosphäre ist zu einem zentralen Thema im Problem der globalen Erwärmung geworden. Obwohl sowohl Biogas als auch fossile Brennstoffe Kohlenstoff emittieren, setzen fossile Brennstoffe Kohlenstoff frei, der seit vielen Jahren in alter Biomasse vergraben und effektiv aus dem Kohlenstoffkreislauf entfernt wurde. Der bei der Biogasproduktion und -nutzung freigesetzte Kohlenstoff wird erst seit kurzem in Form von organischem Material gespeichert und ist noch immer Teil des Kreislaufs. Daher verursacht es bei der Freisetzung keine so große Störung der Kohlenstoffkonzentration in der Atmosphäre.
Befürworter der Biogasproduktion ziehen Biogas auch fossilen Brennstoffen vor, weil es eine kostengünstige, erneuerbare Energiequelle ist, die ansonsten verschwendete Materialien verwendet. Biogas-Design kann für kleine Standorte geeignet sein, was es zu einer praktikablen Option für Regionen in Entwicklungsländern macht. Kritiker des Biogasdesigns argumentieren, dass Nahrungspflanzen, die zum Zwecke der Biogasproduktion angebaut werden, zu einer weltweiten Nahrungsmittelknappheit führen werden. Biokraftstoffe können auch Entwaldung, Wasserverschmutzung, Bodenerosion und negative Auswirkungen auf ölproduzierende Nationen verursachen.