A questão da destinação dos resíduos sólidos urbanos aliada com a sua crescente produção é um grande problema nos dias de hoje, visto a escassez de alternativas para a sua destinação e tratamento. Uma opção para o tratamento destes resíduos são os biodigestores anaeróbios, pois criam um ambiente propício para o desenvolvimento dos microrganismos permitindo que a fração orgânica seja degradada, tendo como resultado o biogás e biofertilizante. Utilizar a digestão anaeróbia em dois estágios, separando fisicamente em dois reatores, permite enriquecer e selecionar os microrganismos diferentes fazendo o controle das condições dentro dos reatores para que tenham o melhor desempenho. Para otimizar a produção de biogás de um sistema piloto que realiza a digestão anaeróbia dos resíduos sólidos orgânicos (RSO) da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), utilizou-se dois reatores: o primeiro acidogênico, onde ocorre a etapa inicial da digestão anaeróbia (fase de hidrólise e acidogênese), estabilizando o RSO para o segundo reator que é chamado de metanogênico, onde ocorre a produção do biogás. Este estudo tem como objetivo o monitoramento físico-químico da eficiência de reatores anaeróbios de dois estágios no tratamento de RSO. A carga orgânica volátil será aumentada gradualmente até atingir a máxima suportada pelos reatores em condições estáveis de operação. Verificou-se que o caráter ácido do primeiro reator propiciou a hidrólise de moléculas complexas, já o caráter neutro do segundo reator propicia a produção de biogás.