氧氣消化是微生物在缺氧情況下分解可生物降解材料的一系列過程。 該過程用于工業或家庭目的，以管理廢物或生產燃料。 工業上用于生產食品和飲料產品以及家庭發酵的大部分發酵都使用厭氧消化。

厭氧消化自然發生在某些土壤以及湖泊和洋盆沉積物中，通常被稱為厭氧活動。 這是亞歷山德羅·沃爾特 (Alessandro Volta) 于 1776 年發現的沼氣甲烷的來源。

消化過程從輸入材料的細菌水解開始。 不溶性有機聚合物，如碳水化合物，被分解成可溶性衍生物，可供其他細菌使用。 然后產酸細菌將糖和氨基酸轉化為二氧化碳、氫氣、氨和有機酸。 在乙酸生成過程中，細菌將這些產生的有機酸轉化為乙酸，以及其他化合物中的氨、氫和二氧化碳。 最后，產甲烷菌將這些產物轉化為甲烷和二氧化碳。 產甲烷古菌種群在厭氧廢水處理中起著不可或缺的作用。

厭氧消化被用作處理可生物降解廢物和污水污泥的過程的一部分。 作為綜合廢物管理系統的一部分，厭氧消化減少了垃圾填埋場氣體向大氣的排放。 厭氧消化池也可以使用專門種植的能源作物，如玉米。

厭氧能源被廣泛用作可再生能源。 該過程產生沼氣，由甲烷、二氧化碳和微量其他“污染”氣體組成。 這種沼氣可直接用作燃料，用于熱電聯產燃氣發動機或升級為天然氣質量的生物甲烷。 還生產出營養豐富的沼渣，可用作肥料。

隨著廢物作為資源的再利用和降低資本成本的新技術方法，厭氧消化近年來受到許多國家政府的越來越多的關注，其中包括英國（2011 年）、德國、丹麥（ 2011) 和美國。

許多微生物影響厭氧消化，包括形成乙酸的細菌（acetogens）和形成甲烷的古細菌（methanogens）。 這些生物促進了將生物質轉化為沼氣的許多化學過程。

通過物理密封將氣態氧排除在反應之外。 厭氧菌利用氧氣以外的來源的電子受體。 這些受體可以是有機材料本身，也可以由輸入材料中的無機氧化物提供。 當厭氧系統中的氧源來自有機材料本身時，“中間”最終產物主要是醇類、醛類、有機酸以及二氧化碳。 在專門的產甲烷菌存在的情況下，中間體會轉化為甲烷、二氧化碳和痕量硫化氫的“最終”最終產物。 在厭氧系統中，起始材料中包含的大部分化學能由產甲烷古細菌釋放為甲烷。

厭氧微生物種群通常需要很長一段時間才能完全發揮作用。 因此，通常的做法是從現有種群的材料中引入厭氧微生物，這一過程稱為消化池接種，通常通過添加污水污泥或牛糞來完成。

厭氧消化的四個關鍵階段涉及水解、產酸、產乙酸和產甲烷。整個過程可以用化學反應來描述，其中葡萄糖等有機物質通過厭氧反應生化消化成二氧化碳 (CO2) 和甲烷 (CH4) 微生物。

C6H12O6 → 3CO2 + 3CH4

• 水解

在大多數情況下，生物質由大型有機聚合物組成。 為了讓厭氧消化器中的細菌獲得材料的能量潛力，這些鏈必須首先分解成更小的組成部分。

這些組成部分或單體，例如糖，很容易被其他細菌利用。 打破這些鏈并將較小分子溶解到溶液中的過程稱為水解。 因此，這些高分子聚合物組分的水解是厭氧消化中必要的xxx步。 通過水解，復雜的有機分子被分解成單糖、氨基酸和脂肪酸。

xxx階段產生的乙酸鹽和氫氣可直接供產甲烷菌使用。 其他分子，例如鏈長大于乙酸鹽的揮發性脂肪酸 (VFA)，必須首先分解代謝成可被產甲烷菌直接使用的化合物。