A busca por fontes de energia renovável e a preocupação com a emissão de gases poluentes na atmosfera é um assunto muito atual e de grande importância no cenário mundial. A produção de energia através de biomassa é uma alternativa interessante neste cenário, já que além de ser uma fonte renovável, tem a grande vantagem de ter um efeito quase neutro nas emissões de CO2. O biogás é uma das formas de energia que pode ser produzida através da biomassa, sendo obtido a partir da digestão anaeróbia da matéria orgânica. Este trabalho dedica-se a estudar um biorreator para produção de biogás, através da sua modelagem matemática e otimização de parâmetros, buscando uma forma de operação e condições que favoreçam a produção deste combustível. São estudadas duas formas de operar o biorreator. A primeira conduz a biodigestão em uma única etapa, com todas as fases da digestão anaeróbia acontecendo em uma só condição. A segunda forma opera o biodigestor em duas etapas, sendo a primeira dedicada à hidrólise e acidogênese da matéria orgânica, e a segunda dedicada a metanogênese, quando o gás é efetivamente formado. Por fim, as duas formas de operação, etapa única ou duas etapas, são comparadas quanto à produção de biogás, e é avaliada qual delas oferece um maior rendimento para uma mesma carga do biorreator.