Le biogaz est issu de la décomposition de matières organiques en absence d'oxygène. Regroupées sous le nom de biomasse, ces matières organiques peuvent être des déchets organiques, des boues de station d'épuration, des sous-produits de l'industrie du bois, de l'industrie agroalimentaire ou de l'agriculture. Composé principalement de méthane (CH₄) et d'autres gaz à l'état de traces comme l'hydrogène sulfureux (H₂S), le biogaz possède les mêmes caractéristiques que le gaz naturel. Mais contrairement à celui-ci, d'origine fossile et dont les quantités sont limitées, le biogaz est considéré comme une énergie renouvelable à part entière puisque la biomasse dont il est issu est une ressource renouvelable à l'échelle humaine.

En France, le biogaz est produit par plusieurs types de gisements mais une grande partie (67%) n'est pas récupérable car émise par des sources diffuses : marais, déjections d'élevage, etc. La fraction qui pourrait être collectée est produite principalement par les centres de stockage de déchets (30%) et les unités de méthanisation (3%) appelées aussi digesteurs. Mais les filières sont en mutation et l'interdiction de stocker les déchets organiques dans les centres de stockage tend à encourager le développement de la filière de méthanisation. Cependant, seulement 18% de la fraction récupérable est réellement collectée soit 558.000 tonnes et seulement 143.000 tonnes sont actuellement valorisées, le reste étant brûlé en torchère. Par conséquent la production d'énergie renouvelables issue du biogaz est faible et atteignait, en 2004, 370 kTep soit 2% de la production d'énergies renouvelables française.

Pourtant le biogaz est l'une des seules énergies renouvelables qui peut être assez aisément transformée en toute forme d'énergie utile (chaleur, électricité, carburant, etc). Brut, il est généralement utilisé sur les sites de production pour produire du froid, de l'énergie mécanique, de l'électricité, de la chaleur ou les deux simultanément en cas de cogénération. Épuré et mis en conformité avec le réseau de gaz classique, il peut être distribué par les gazoducs existants et utilisé sur les équipements standard ce qui permet une valorisation éloignée du site de production. Enfin, une épuration plus poussée permet de valoriser le biogaz sous forme de carburant mais avec certaines conditions de stockage.
En quelques chiffres, 100 m3 de biogaz correspond à 0,065 tep de pouvoir calorifique soit 700 kWh thermiques ou 230 kWh électriques.

La filière biogaz présente certains avantages. Premièrement, l'utilisation du biogaz évite de relâcher dans l'atmosphère du méthane (CH₄), gaz à effet de serre 11 fois plus puissant que le CO₂. La simple combustion du biogaz limite les dégâts puisqu'elle rejette du CO₂ préalablement stocké lors de la croissance des végétaux. On considère alors que le bilan est nul et n'aggrave pas le phénomène de l'effet de serre.
Ensuite ce biogaz pourrait se substituer au gaz naturel que la France importe à 90% et dont la consommation augmente de 3,5% par an.
Enfin la filière biogaz pourrait constituer un nouveau débouché pour l'agriculture et permettrait de développer des synergies locales entre communes, agriculteurs et entreprises.

Cependant la filière est loin d'être optimisée. Selon une étude menée par SOLAGRO le gisement potentiellement valorisable en France, toutes sources confondues, est de l'ordre de 3,5 MTep/an. Afin de favoriser la filière, la Ministre Nelly Olin a annoncé aux assises des déchets de La Baule en septembre dernier une augmentation de 50% du tarif de rachat de l'électricité issue du biogaz. D'un autre côté la filière de méthanisation est fortement liée au développement des collectes sélectives des déchets et à l'amélioration du tri au niveau local.

Quelques initiatives ont néanmoins vu le jour dans les communes, comme à Besançon où le biogaz produit par la station d'épuration de la ville (STEP) alimente les besoins de la station en chaleur et en électricité à toutes les étapes de traitements. L'installation est autosuffisante en énergie thermique et couvre un quart des besoins en énergie électrique.

L'utilisation du biogaz en tant que carburant semble prendre également de l'essor. En France, Lille a été l'une des premières villes à réfléchir à la question. Dès 1994, des bus roulant au biogaz produit par une STEP de la ville ont été testé et en 2002 ils étaient plus d'une centaine dans les rues. En 2006, la communauté urbaine va poursuivre dans cette voie en coordonnant un projet européen visant à démontrer que les agglomérations peuvent produire du carburant de haute qualité à partir notamment du traitement des déchets organiques. Ce biogaz carburant doit servir à approvisionner les transports publics (la flotte de bus urbains) mais aussi des bateaux et les bennes à ordures ménagères.
La Suède va même plus loin et a annoncé, en octobre dernier, la mise en circulation d'un train fonctionnant au biogaz. Composé d'un seul wagon pouvant transporter une soixantaine de passagers, ce train a vu ses moteurs diesel remplacés par deux moteurs à gaz. L'engin, qui relie les villes de Linköping, au sud de Stockholm à Västervik, sur la côte est suédoise, effectuera un trajet quotidien d'environ 80 km, mais d'autres trajets sont déjà prévus.

Malgré de nombreux exemples prouvant l'intérêt du biogaz que ce soit pour la production de chaleur, d'électricité ou en tant que carburant, la filière reste très marginale en France et est concurrencée par d'autres énergies renouvelables déjà bien développées comme l'hydraulique ou le bois-énergie.