A tecnologia de lodo granular desenvolvida em reatores em bateladas sequenciais (rbs) é uma nova geração de processo alternativa aos lodos ativados para tratamento de águas residuárias. porém, estudos utilizando esgoto real destacaram dificuldades para alcançar estabilidade dos grânulos e completa remoção de nutrientes. além disso, atualmente existe a demanda pelo desenvolvimento de tecnologias inovadoras e sustentáveis que alcancem além da proteção ambiental, a recuperação de recursos, a eficiência energética e espacial. neste contexto, os objetivos desta tese de doutorado foram (i) identificar o papel da comunidade microbiana para sustentar granulação, remoção de nutrientes e formação de substâncias poliméricas extracelulares (eps), e (ii) investigar o potencial de biorrefinaria de exopolímeros do tipo alginato, em sistemas de tratamento de esgoto sanitário utilizando lodo granular. no primeiro estudo da tese (§ 4.1), as investigações iniciaram-se com a granulação e remoção de nitrogênio em um rbs piloto, tratando esgoto sanitário (0,6-1,0 g dqosolúvel l -1 d -1 ). os grânulos formados (300 ¿m) eram compostos por protozoários e bactérias, com predominância de organismos oxidante de amônia (aob) nas camadas externas do grânulo. a nitrificação parcial foi a principal via metabólica da conversão de nitrogênio. as rotas de desnitrificação via nitrito, desnitrificação autotrófica, desnitrificação completa e incompleta também foram verificadas, com moderadas emissões de n2o (2,8 % da carga total de nitrogênio afluente). no segundo estudo da tese (§ 4.2), o desempenho da granulação e da remoção de nutrientes foram comparadas entre dois regimes de enchimento: rápido (estratégia operacional eo1: 18 l min-1 ) e lento (estratégia operacional eo2: 3,5 l min-1 ), em um rbs piloto com esgoto sanitário. o enchimento lento foi benéfico para formar grânulos maiores, para aumentar a fração de grânulos no lodo e para melhorar a sedimentabilidade (eo1: 290 ¿m, 55% grânulos,109 ml gsst -1 ; eo2: 450 ¿m, 78%, 74 ml gsst -1 ). o lento enchimento em eo2 também foi vantajoso para a hidrólise da matéria orgânica particulada, no acúmulo de biomassa (0,7 gssv l -1 em eo1 e 1,5 gssv l -1 em eo2) e na remoção de fósforo (33% em eo1 e > 97,5% em eo2 a partir de 165 dias). porém, em ambas eo a biomassa não se acumulou substancialmente e houve o acúmulo de nitrito no sistema. estas falhas de processo foram relacionadas com à configuração do ciclo do rbs e aos micro-organismos selecionados pela operação. os organismos heterotróficos ordinários (oho) de crescimento rápido foram predominantes em ambas eo (30% thauera em eo1; 56% comamonas em eo2). as populações afiliadas à rhodocyclaceae, como o gênero thauera, contribuiram positivamente para a granulação nas condições operacionais utilizadas para a remoção de c-n (eo1), porém resultou na formação de grânulos irregulares, levando à desintegração dos grânulos após 274 dias em eo1. por outro lado, no terceiro estudo da tese (§ 4.3), a aplicação de condições de seleção de organismos acumuladores de poli-fosfato (pao) de crescimento lento do gênero ¿candidatus accumulibacter¿ (também membro da família rhodocyclaceae) em um rbs de bancada, resultou em granulação robusta, demonstrando uma relevante diferença no impacto, a nível de gênero, no desempenho da estabilidade. o quarto estudo desta tese (§ 4.4), revelou que condições de aumento gradual da carga orgânica (0,3 a 2,0 g dqoacetato dia-1 l -1 ), razão c:p (8-16 g dqo g -1 p), e razão ca:mg (0,37-1 mol ca mol-1 mg), levaram à elevada seleção de ¿ca. accumulibacter¿ (máximo 83% de contagem de leitura total) em condições ambientais de ph 7,5 e 18 oc, e sustentaram a formação de substancial fração em massa de exopolímero no lodo granular (máximo 0,53 g steps g -1 svbm). o exopolímero extraído do lodo granular apresentou um comportamento reológico típico de alginato. em conclusão, a seleção de pao por meio da gestão da operação do reator leva à efetiva coesão dos grânulos, promove remoção de fósforo e sustenta a produção de biopolímeros de elevado valor agregado ao interesse industrial, inserindo, portanto, a tecnologia de lodo granular na economia circular.