Metāna bioreaktors ir vairāk pazīstams kā anaerobs bioreaktors, jo tas sadala organiskos atkritumus, ierobežojot skābekļa uzņemšanu, un rada metāna gāzi kā blakusproduktu. Organisko vielu, piemēram, dzīvnieku fekāliju, pārtikas atkritumu un augu izcelsmes vielu, anaerobā sadalīšanās ir dabisks process, kas rada metāna gāzi, bet, kad tā notiek metāna bioreaktorā, gāzi var savākt un izmantot kā degvielu. Lielas lauksaimniecības darbības un atkritumu apstrādes iekārtas bieži pārstrādā dzīvnieku atkritumus un notekūdeņus metāna bioreaktorā un izmanto gāzi, kas ir līdzīga dabasgāzei, apkurei un elektroenerģijas ražošanai.
Anaerobā sadalīšanās notiek divos posmos. Pirmajā atkritumos esošās sarežģītās organiskās molekulas skābie mikrobi sadala peptīdos, spirtā un vienkāršajos cukuros. Pēc tam šīs molekulas atkal sadala cits mikrobu kopums. Kā blakusprodukts process rada gāzes, tostarp metānu, ūdeņradi un oglekļa dioksīdu, kā arī cietas vielas, kurās ir daudz slāpekļa. Šis process atšķiras no aerobās sadalīšanās jeb sadalīšanās skābekļa klātbūtnē, kas galvenokārt rada oglekļa dioksīdu un amonjaku kā blakusproduktus. Turklāt tas arī reducē izejvielu vielā, kurā ir mazāk slāpekļa un ko var izmantot kā mēslojumu.
Metāna bioreaktora konstrukcijā ietilpst hermētisks konteiners ar pieslēgvietu atkritumu ievadīšanai un caurule gāzes savākšanai. Gremošana vislabāk norit temperatūrā no 32°C līdz 35°C (89°F līdz 95°F) un strauji samazināsies, ja temperatūra nokrītas zem 16°C (61°F). Cieto vielu un ūdens attiecībai jābūt aptuveni 8%, kas nozīmē, ka dzīvnieku atkritumi jāsajauc ar vienādu daudzumu ūdens. Lai gan metāna bioreaktors labi darbosies tikai ar dzīvnieku atkritumiem, tā efektivitāti var uzlabot, pievienojot augu izcelsmes vielas.
Divkāršās degvielas priekšrocības elektrībai un siltumam, kā arī atkritumu samazināšana līdz pārstrādājamām dūņām bez smaržas padara metāna bioreaktoru par rentablu un videi draudzīgu atkritumu apstrādes iespēju. Lielo bioreaktoru var būvēt kā segtu lagūnu ar kolektoriem gāzes savākšanai, savukārt mazāku var veidot no tvertnes, kas var tikt novietota uz zemes vai aprakta. Tvertņu bioreaktorus var sildīt, kas padara tos par labākiem kandidātiem aukstākam klimatam. Lai gan metāna bioreaktors samazina atkritumus līdz materiālam bez smaržas, process nav bez smaržas. Turklāt bioreaktori izdala kaitīgas gāzes, piemēram, oglekļa monoksīdu, sēra oksīdus un amonjaku, tāpēc liela bioreaktora tiešā zona nav ideāla dzīvojamā zona.