利用各种微生物的代谢本领是微生物制造菌饲料的原理。利用有的微生物善于分解纤维素的能力，可以改善饲料的营养价值；利用有的微生物产生具有杀菌能力的物质像乳酸，可以延长贮存期；同时饲料经微生物发酵以后，还能减少饲料中致病菌的数量，对减少牲畜的病害也有一定好处，有的微生物菌体本身就是一种极好的饲料。
另外值得一提的是，菌体蛋白饲料（即纤维蛋白饲料和烃蛋白饲料的统称）的研制成功，将为饲料的工业化生产开辟出一条新的道路。利用锯末、废木材等纤维素和石油的馏分产物为原料，接种上理想的微生物，经过生长繁殖，便可获得大量的微生物菌体。据测定，菌体中所含的营养物质，其营养价值可与鱼粉、大豆等相媲美。豆饼中蛋白质的含量为45％，菌体中蛋白质的含量竟高达50％以上，并且还含有一定量的B族维生素和维生素D等。1吨菌体蛋白饲料所含的营养物质相当于80吨的青饲料。用菌体蛋白喂养奶牛，每天能多产牛奶六七公升，而且奶中的脂肪含量也有提高。用来喂猪，体重经对照也明显增加。养鱼长得快，体肥个大。养蜂能使蜂加快繁殖。特别值得一提的是，蚕对菌体的蛋白也有“兴趣”，如果大力推广，也许我们靠桑叶养蚕的状况会有一场革命呢！
沼气与沼气发酵
沼气是有机物经厌氧微生物发酵作用产生的可燃性气体，由于最初发现于沼泽中，所以叫沼气。实际上，在腐烂有机质含量丰富的池塘和粪坑中，也经常产生沼气。
沼气中含有甲烷、氢气、硫化氢和一氧化碳等多种气体。其中，甲烷的含量是60％～75％。甲烷是一种可燃性气体，燃烧的最高温度可达1400℃左右。因此沼气是一种理想的优质燃料，沼气发酵后的泥渣，除含有氮磷钾以外，还含有许多腐殖质，是一种很好的肥料。
有机物经发酵作用产生沼气的过程，是在无氧条件下经多种微生物综合作用的结果。参与发酵作用的微生物，按其作用不同可分为两大类：不产甲烷菌和产甲烷菌，其发酵过程也分为产酸阶段和产甲烷阶段。
发酵过程的第一阶段是产酸阶段，复杂有机物纤维素、果胶质等，被各种不产甲烷菌如纤维分解菌、果胶分解菌等分解，产生丁酸、乙酸、乙醇、甲醇等简单有机物以及CO2、H2等气体。含氮有机物分解后除产生有机酸和醇外还生成NH3和H2S。
第二阶段为产甲烷阶段，产甲烷菌利用第一阶段的分解产物乙酸、甲酸、乙醇等作为碳源，NH3作为氮源进行生长繁殖，甲烷则是产甲烷的一种代谢产物。以上过程，也就是沼气池中发生生化反应的过程。
产甲烷菌都是专性厌氧细菌，只在完全无氧的环境中生活，繁殖速度较慢，产甲烷菌几天才分裂一次，而大多数细菌在适宜条件下，20分钟左右即可分裂。
已知的产甲烷菌只有十几种，主要有产甲烷杆菌、甲烷八叠球菌、产甲烷螺菌和瘤胃甲烷杆菌等。
在自然界产甲烷菌常见于沼泽、池塘中的污泥中，食草动物的盲肠、瘤胃中也有大量的产甲烷菌，常随粪便排出，因此在制沼气时，可用塘泥及牲畜粪便接种。也可不专门接种沼气细菌（不过，为了提高产沼气量，新池投产前还是人工接种沼气细菌的好）。沼气细菌产气的速度一般随温度的升高而增大。根据沼气细菌最适产气温度的不同，可分为中温发酵（最适产气温度为30℃～35℃）和高温发酵（最适产气温度为50℃～57℃）两大类。高温发酵时，能杀死虫卵，但高温发酵要消耗较多的热能。所以，在卫生条件要求不高时，多采用中温发酵。当温度在8℃以下或60℃以上时，沼气细菌的生长繁殖受到抑制，产气很少，甚至不产气。这就是为什么冬天沼气池要保温的原因。
为了保持沼气发酵的最高产气量，还必须不断地给沼气细菌提供其所需要的营养物质，并定期进行搅拌。不过，在沼气发酵的过程中，投料量不宜过多。过多的有机物质，会造成有酸的累积，使得池中的酸度增加，不利于沼气细菌的生长繁殖。
在反刍动物瘤胃中，存在有大量纤维分解菌、产甲烷菌和其他厌氧微生物。这些微生物利用动物吃进的草料作为营养物质，其中的纤维分解菌可将纤素分解，并经发酵作用生成各种有机酸和醇类。这些简单有机物可供产甲烷菌作为碳源，因此，在牛和其他反刍动物的瘤胃中，也进行着类似沼气池中的发酵过程。其中的微生物代谢产物，可以直接被反刍动物吸收利用，而大量繁殖的细菌本身则可被胃液中的蛋白酶分解，生成氨基酸、维生素，成为有价值的营养物质。发酵过程产生的气体CH4、CO2等，则在逆呕过程从口腔中排出。据实验，一头大肥牛瘤胃可容纳100升发酵产物，每天排出的气体中，有200升甲烷。
微生物能源并非只有沼气一种形式。人们利用厌气、兼性细菌和部分营光合作用的细菌，对草、作物秸秆等进行发酵，能够产生氢气。氢气是一种极为理想的清洁燃料，它在燃烧过程中除释放出能量外，废物只有水，绝对不会造成环境污染。
净化废水
水是人类生产生活的必需品，水源多取自江河湖海。千百年来它们为人类提供了生活用水和水产资源，人们也将一定限度的生活污水和工业废水排入江河，靠水体自然净化。这种相互共存的和谐关系到了近代却被人类打破了。随着工业的发展以及人口的增加，化工厂、染料厂、石油冶炼厂的废水大量排入江河，昔日清洁的河水变脏变臭，水中鱼虾被毒死甚至灭绝，清澈的湖泊变成死水一潭。
为什么过去的年代里江河能和人类和睦相处，相互依赖，而现在却不可以了呢？
原来水中含有许多微生物，主要有原生动物、细菌、真菌、藻类等。其中细菌的数量最多，其次是原生动物，如鞭毛虫、变形虫、纤毛虫等。纤毛虫常见的有：草履虫、枝虫、钟虫。这些微生物能把水中的有机物变成简单的无机物，通过它们的生长繁殖活动使污水得以净化。
在自然状态下，细菌分解有机物的能力很强，将有机物转化为细菌的细胞和无机物质。无机物质又被藻类转化为藻类的细胞，这些细菌和藻类又成为原生动物的食物，水中的鱼常以原生动物等微小生物为食，鱼类又是人类的食物。当人类再一次将废物排入海中时，水中的细菌又将其分解，如此循环下去，从而保持了生态平衡。
在水体正常的生物循环中，水的净化是有一定限度的。能够净化的有机废物的最大数量称为水的自净容量。当污水量超过其自净容量时，则水中的生态平衡遭到破坏，当污染严重时鱼类则死亡，水质变黑、发臭。
1953年日本的水俣市发生了“狂猫跳海奇闻”，与此同时在市郊工业区排水口的海湾里大量鱼类死亡。医院里也发现有奇怪病症的患者，因为这种病最早出现在日本的水俣，所以把它叫做“水俣病”。
为什么猫会发疯？鱼类会死亡？人得怪病呢？后来，经过许多科学家的研究才搞清楚，原来是工业废水未经处理排入水中造成的。我们知道，汞及其化合物都是有毒物质，在含汞量为0．01～0．02毫克／升的水中，鱼就会中毒，而人不小心吃了含汞量高的鱼类，就会患水俣病。甲基汞中毒患者常常出现精神混乱，进而疯狂痉挛致死。
一些化工厂、染料厂、炼油厂排放的工业废水中常常含有汞、铅、镉、丙烯腊等。如果水中的烯腊含量超过25毫克／升，鱼类就会死亡，人畜饮用就会中毒。含酚量超过01毫克／升时，鱼肉则有异味不能食用。含酚量超过5毫克／升时，鱼就会死亡。有毒工业废水和大量生活污水未经处理直接排入江河湖海，不仅破坏了自然的生态平衡，还会直接危害人们的健康，这个问题已引起世界各国的高度重视。许多国家都制订了环境保护法规，采取了废水治理措施。
废水处理的方法有：物理方法、化学方法、生物处理方法。生物处理废水效果好，成本低，被人们广泛使用。
微生物中有少数细菌在没有空气的地方不但不会死亡，反而会生活得更好，这类细菌叫做厌氧细菌。如甲烷细菌的杆菌和球菌、非甲烷菌的杆菌、放线菌、大肠杆菌。还有一部分细菌在无氧时能生活，在有氧时也能生活，这些细菌叫兼性厌氧细菌。如兼性变形杆菌。绝大多数细菌必须在有氧时才能生活，这类细菌叫做好氧细菌，如球衣细菌、丝硫菌、丝状菌等。
生物处理方法根据好氧细菌和厌氧细菌分为好氧处理方法和厌氧处理方法两大类，通常所见为：氧化塘、曝气池、生物转盘、生物滤池等氧化塘就是在天然或人工整修的池塘里，利用水中生长的微生物处理有机废水的设施。池塘中的氧气可通过水面自然补气和藻类的生化作用来补气。其中主要植物性浮游生物是绿藻类的小球藻。原生动物是鞭毛虫类的滴虫、眼虫等。活性污泥法就是利用废水中有机污染物为培养基，在有溶解氧的条件下，连续地培养活性污泥，利用活性污泥中的活性微生物净化废水。其主要构筑物是曝气池和二次沉淀池。采用好氧处理方法，因为好氧细菌在分解有机物时需要充足的氧气，所以曝气池中必须打入空气或机械搅拌使空气中的氧溶入水中。
生物膜法和活性污泥一样，都是好氧处理方法。活性污泥法是依靠曝气池中的活性污泥来净化有机物，而生物膜法是依靠附着其表面的微生物来净化有机物，故称为生物膜法。通常有生物转盘和生物滤池。
生物转盘是一个个装在槽里的圆盘，圆盘上生长着微生物菌膜。圆盘慢慢地转动，菌膜忽而浸在水里，忽而露于空气中；在水里的时候吸收营养净化污水，与空气接触的时候就夺取氧气，加快繁殖。
生物滤池是一种简便有效的办法，它是在滤池上面铺一层碎石、卵石、煤渣、焦炭等组成的滤料，把培养好的微生物放在里面让它们定居下来，不断繁殖发展形成一层菌膜。菌膜由细菌的菌胶团和真菌的菌丝组成，有很大的表面积。当废水从上向下流过菌膜的时候，废水里的许多有机物就被菌膜留住，并氧化分解成无毒物质。上面流来的是废水，下面流出的就是净水了。这种方法能处理很多的不同性质的废水，而且花钱少，管理方便，但处理的效率赶不上活性污泥法，而且有池塘的臭气，有碍环境卫生。
在工厂里种粮食
长久以来，农业生产都是受到自然环境所制约的，农民一年的辛勤耕作常因一场自然灾害而毁于一旦。尽管农业生产在不断发展，但还是赶不上人口增长的速度，世界上还有不少地区粮食严重短缺。同时，土地已超负荷运转，土壤肥力又逐年降低。如何解决这一系列的问题呢？
人们又想到了微生物。有些微生物所含蛋白达40％～80％，是营养丰富的理想替代食品。还有些微生物体内含有大量的人体必需的氨基酸和维生素，这些物质在普通食品中含量很少。
那么，如何才能培养这些“高蛋白”的菌体呢？通过长期探索，人们发现了微生物能利用石油的奥秘，为人工大量培育可食菌体开辟了光明的道路。利用石油发酵法，原料成本低，但生产效率高，生产蛋白质的速度是粮食生产的几百倍。可以想见，如果石油发酵法得以推广，人类的食物结构就可能有了一次飞跃性的改变。这种利用石油发酵法生产的菌体蛋白叫做石油蛋白。石油蛋白目前还有一个严重的问题有待解决。石油中的稠环芳香烃被认为是致癌物质，石油蛋白生产过程中，不可能不混入这些烃类物质，在谈癌色变的今天，它就成了一个阻碍石油蛋白推广使用的最大绊脚石。目前，石油蛋白仍处在研究阶段。
有报道称，利用酵母菌生产蛋白质比种植大豆要经济得多。酵母菌含蛋白质55％，大豆含蛋白质34％，若每年世界人口增长7000万，所需蛋白质，若培养酵母菌只用200吨罐2500个即可满足。而种植大豆，将要种植3600万公顷。另外酵母菌比动植物繁殖快8000倍，而且含有人体所必需的氨基酸。
微生物不仅可以生产大量的蛋白质，而且有些微生物还可以生产另一种高能营养物质——脂肪。利用菌体生产脂肪已有七八十年的历史了，人造脂肪中含有大量的不饱和酸，食用之后不仅可以预防心血管疾病，而且可以医治动脉硬化等。
随着人口的迅速增长，改变人类的食物结构似乎势在必行。也许就在不久的将来，营养丰富，味道鲜美的人造菌体食品将会走入千家万户。
用微生物提取黄金
自古以来，黄金就被人们用做装饰品，皇家贵族还用它做生活器皿。如今，黄金的用途远不止这些，它已走进了电子和宇航工业，还成为做金币材料和牙科材料。世界上盛产黄金的国家主要是南非、俄罗斯、加拿大及中国等地。
长期以来，绝大多数的金厂都是用有毒的氰化物从脉金矿中提取黄金。由于氰化物提金存在着溶剂剧毒的弊端，人们一直在寻找无毒的浸金溶剂。其中利用微生物的某些代谢产物提取金，就成为人们研究的重要课题。
有些微生物或其代谢产物，对金、银或包裹金银的硫化矿物，具有溶解、吸附、氧化等作用，人们利用这些作用，开展了提取矿石中金、银的研究。近年来，这方面的研究进展很快，有的已进入工业生产。俄罗斯在寻求无毒生物提金剂方面作了大量的研究，他们曾做了不同细菌溶解能力的比较试验，并且发现某些巨大芽孢杆菌等溶金效果很好。