Les archées sont apparentées aux bactéries et réduisent le dioxyde de carbone en méthane à l'aide d'hydrogène. Dans la nature, elles vivent dans les marais ou dans les sédiments d'eaux stagnantes (boues putréfiées). Mais ces archées méthanogènes jouent également un rôle important dans la panse (estomac) des ruminants et dans l'intestin d'autres animaux.

Dans une installation de biogaz, le processus de fermentation anaérobie de la biomasse a lieu. Au cours de ce processus, les matières organiques telles que le fumier et le lisier, les résidus végétaux ou les déchets alimentaires sont décomposés par des micro-organismes dans un récipient fermé, appelé fermenteur, dans des conditions exemptes d'oxygène.

L'interaction entre ces micro-organismes est très importante pour le bon déroulement de la digestion anaérobie. Un déséquilibre dans la population de ces micro-organismes peut entraîner une diminution de la production de biogaz, voire un arrêt complet de l'installation. Il est donc important que les conditions dans le fermenteur, comme le pH, la température et l'apport en nutriments, soient optimales pour la croissance et l'activité de ces micro-organismes.

Les bactéries doivent tout d'abord broyer les morceaux beaucoup trop gros pour elles. Pour ce faire, elles sécrètent des exoenzymes qui prédigèrent le substrat en dehors de la bactérie.

La digestion du substrat se poursuit ensuite dans les bactéries. Il en résulte entre autres des acides qui sont à leur tour mangés par d'autres bactéries. Au final, les micro-organismes rejettent du méthane.
Le méthane est récupéré et forme, avec d'autres gaz issus de la décomposition de la biomasse, du biogaz.

Il existe différents types d'archées méthanogènes qui peuvent être présentes dans les installations de biogaz, notamment Methanosarcina, Methanobacterium et Methanococcus.

Dans les installations de biogaz, les conditions sont optimisées pour permettre aux archées méthanogènes de travailler efficacement afin de produire la quantité maximale de biogaz. Le biogaz produit peut ensuite être utilisé comme source d'énergie renouvelable, par exemple pour produire de l'électricité ou comme carburant pour les véhicules.