El diseño del biogás difiere según los materiales disponibles y la escala de producción. El biogás es un tipo de biocombustible formado por la descomposición anaeróbica, o sin oxígeno, de materiales orgánicos por bacterias. Los materiales orgánicos generalmente incluyen desechos de animales y plantas y cultivos energéticos, o cultivos que se cultivan con el propósito expreso de producir combustible. El gas formado a partir de este proceso se puede utilizar con fines de calefacción o, en su forma concentrada, para la propulsión de vehículos. Si bien el diseño del biogás difiere en los detalles, la mayoría de las plantas de biogás tienen componentes principales similares, incluidos un digestor y un recipiente de gas.
El digestor es un recipiente hermético en el que se vierten y descomponen los residuos, y el depósito de gas es un tanque que aprovecha los gases emitidos por la lechada. Las bacterias dentro del tanque digestor descomponen los desechos y, a medida que se descomponen, se liberan gases como monóxido de carbono, metano, hidrógeno y nitrógeno. Para facilitar la descomposición rápida con una producción óptima de gas, el tanque se mantiene entre las temperaturas de 29 ° C y 41 ° C (84.2 ° F-105.8 ° F). Es mejor mantener la lechada en el tanque a un pH ligeramente básico para asegurar una descomposición más rápida. En un intento por neutralizar la suspensión, el material tenderá a emitir más dióxido de carbono ácido, un producto de descomposición deseado.
A través de un sistema presurizado, los gases liberados en el digestor se conducen a un orificio en el tambor del recipiente de gas. El diseño de biogás del recipiente de gas está especializado para permitir que el gas fluya libremente hacia el recipiente al tiempo que evita que el gas aprovechado se escape al digestor o al ambiente exterior. Esto es importante, tanto por eficiencia como por seguridad, porque muchos de estos gases son combustibles y pueden causar explosiones cuando se mezclan con oxígeno u otros gases. La lechada dentro del tanque también debe agitarse ocasionalmente para evitar que se forme una costra dura sobre los desechos. Una costra puede atrapar los gases dentro de la lechada e impedir la capacidad de la maquinaria para aprovechar los gases.
El diseño del biogás puede variar según la cantidad de gas necesaria, la cantidad de desechos disponibles y si el digestor está construido para alimentación por lotes o alimentación continua. Los sistemas de alimentación por lotes utilizan principalmente desechos sólidos que se agregan al tanque en cuotas, y los modelos de alimentación continua alimentan líquidos continuamente al digestor. Un diseño de biogás puede colocar una planta por encima o por debajo del suelo, aunque existen ventajas y desventajas en ambos modelos. Una planta de biogás sobre el suelo es más fácil de mantener y puede beneficiarse de la calefacción solar, pero requiere más inversión en construcción porque debe construirse para manejar la presión interna del digestor. Una planta de biogás subterránea es más barata de construir y más fácil de alimentar, pero más difícil de limpiar y reparar.
A menudo se prefiere el biogás a las fuentes de energía de combustibles fósiles, como el petróleo o el carbón, tanto por razones ambientales como económicas. La creciente concentración de carbono en la atmósfera se ha convertido en un tema central en el problema del calentamiento global. Aunque tanto el biogás como los combustibles fósiles emiten carbono, los combustibles fósiles liberan carbono que ha estado enterrado durante muchos años en biomasa antigua y se ha eliminado eficazmente del ciclo del carbono. El carbono liberado durante la producción y el uso del biogás se ha almacenado en forma de materia orgánica solo recientemente y todavía forma parte del ciclo. Por lo tanto, no causa tanta alteración en la concentración de carbono en la atmósfera cuando se libera.
Los defensores de la producción de biogás también prefieren el biogás a los combustibles fósiles porque es una fuente de energía renovable de bajo costo que utiliza materiales que de otro modo se desperdiciarían. El diseño de biogás puede adaptarse a sitios de pequeña escala, lo que lo convierte en una opción viable para regiones de países en desarrollo. Los críticos del diseño del biogás argumentan que los cultivos alimentarios que se cultivan con el propósito de producir biogás crearán una escasez mundial de alimentos. Los biocombustibles también pueden causar deforestación, contaminación del agua, erosión del suelo y un impacto negativo en las naciones productoras de petróleo.