沼气含有多种气体成分，主要成分是甲烷(CH4）。
沼气分解有机物，产生沼气的过程，叫沼气发酵。根据沼气发酵过程中各类的作用，沼气可以分为两大类。类叫做分解菌，它的作用是将复杂的有机物分解成简单的有机物和二氧化碳(CO2）等。它们当中有专门分解纤维素的，叫纤维分解菌；有专门分解蛋白质的，叫蛋白分解菌；有专门分解脂肪的，叫脂肪分解菌；第二类叫含甲烷，通常叫甲烷菌，它的作用是把简单的有机物及二氧化碳氧化或还原成甲烷。因此，有机物变成沼气的过程，就好比工厂里生产一种产品的两道工序：首先是分解将粪便、秸秆、杂草等复杂的有机物加工成半成品——结构简单的化合物；再就是在甲烷的作用下，将简单的化合物加工成产品——即生成甲烷。
沼气是一种混合气体，它的主要成分是甲烷，其次有二氧化碳、硫化氢(H2S）、氮及其他一些成分。沼气的组成中，可燃成分包括甲烷、硫化氢、一氧化碳和重烃等气体；不可燃成分包括二氧化碳、氮和氨等气体。在沼气成分中甲烷含量为55%～70%、二氧化碳含量为28%～44%、硫化氢平均含量为0.034%。
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