Os hidrocarbonetos monoaromáticos benzeno, tolueno, etilbenzeno e xilenos, coletivamente conhecidos como btex são compostos tóxicos presentes em derivados de petróleo, como a gasolina, e utilizados em larga escala nas indústrias químicas e petroquímicas. estes compostos quando liberados no meio ambiente contaminam o solo e as águas subterrâneas, podendo inviabilizar a exploração de aquíferos, que atualmente representam uma fonte alternativa de água potável. dessa forma, é fundamental a pesquisa de processos de biodegradação, particularmente quando múltiplos substratos estão presentes no sistema. neste trabalho investigou-se a cinética de biodegradação dos compostos btx, individualmente e em mistura. para tanto, foi avaliado o desempenho de diversos modelos não-estruturados de crescimento microbiano, utizando dados experimentais. as equações do balanço material em operação batelada foram numericamente resolvidas aplicando os modelos de monod e andrews à cinética de biodegradação individual dos substratos. igualmente, as equações aplicadas à cinética de biodegradação da mistura btx foram resolvidas considerando os modelos de inibição competitiva, acompetitiva e não-competitiva, bem como o modelo soma cinética dos parâmetros de interação (sum kinetic interactions parameters – skip). os parâmetros cinéticos foram estimados por meio de um método de otimização global conhecido como enxame de partículas (particle swarm optimization – pso), implementado no software maple® 14. além disso, também foi realizada a identificação das bactérias presentes no lodo in natura, lodos adaptados (batelada e fluxo contínuo), o teste de toxicidade e analisada a influência dos parâmetros diâmetro de partícula, concentração de glicose e substrato (btx) na biodegradação dos btx. foi utilizado lodo aeróbio de estação de tratamento sanitário como fonte de micro-organismos. as leituras de concentração de btx foram realizadas em hplc. através das análises de microscopia eletrônica de varredura e microscopia ótica de contrastes de fundo escuro observou-se uma abundância em micro-organismos presentes e uma adequada formação de biofilme. observou-se que o gênero pseudomonas foi encontrado no lodo adaptado, o que indica que este gênero possui afinidade aos substratos btx. a biodegradação individual dos substratos tolueno e o-xileno foram adequadamente representados pelos modelos de monod e andrews, onde foi observado que o tolueno apresentou maior facilidade de degradação quando comparado ao xileno. com respeito aos modelos de degradação multicomponente, para a associação tolueno-xileno, o modelo skip proporcionou a melhor representação da cinética para a associação bicomponente tx, pois além de apresentar um ótimo ajuste aos dados experimentais também mostrou o menor valor de função objetivo, quando comparado aos modelos de inibição. na avaliação das variáveis na biodegradação monocomponente e bicomponente, o diâmetro de partícula apresentou diferença significativa ao nível de 95% de confiança, seguido pelo substrato utilizado, sendo que pela avaliação a concentração de glicose não apresentou diferença significativa. quando se avaliou a associação tricomponente, o modelo de inibição acompetitiva apresentou o menor valor de função objetivo, no entanto, nenhum dos modelos pode ser descartado para as interações multicomponentes, visto a pequena diferença dos valores de função objetivo. os parâmetros cinéticos encontrados para as associações multicomponentes coincidem com valores encontrados na literatura. dessa forma, os resultados alcançados neste trabalho mostram que todos os modelos avaliados podem ser aplicados com sucesso na avaliação e otimização de processos biodegradativos de compostos tóxicos.