O lodo granular aeróbio é uma tecnologia inovadora no tratamento de efluentes, caracterizada pela formação de grânulos compactos e densos de biomassa em sistemas de tratamento biológico aeróbio. Esses apresentam alta eficiência na remoção de matéria orgânica, nutrientes (como nitrogênio e fósforo) e sólidos suspensos, sendo uma evolução em relação aos sistemas tradicionais de lodo ativado.
Trata-se de uma forma de biomassa microbiana que se auto-organiza em grânulos esféricos compactos sob condições específicas de operação, que se formam naturalmente em condições aeróbias (com presença de oxigênio). São formados principalmente por bactérias, mas podem incluir também outros microrganismos, como fungos e protozoários, que trabalham em conjunto para degradar matéria orgânica e outros poluentes presentes no esgoto.
Segundo Fábio Campos, especialista em tratamento de águas residuárias, é um processo inspirado no modelo de granulação anaeróbia, baseada na automobilização dos microrganismos, isto é, ao contrário do biofilme bacteriano que necessita ter uma superfície de contato para seu desenvolvimento, o grânulo aeróbio se faz sem estruturas de apoio.
O aglomerado de microrganismos (bactérias) confere ao processo capacidade de compacidade, já que a densidade demográfica é muito superior a observada em biomassa de crescimento em suspensão (floco biológico), além de criar condições ambientais para abrigar microrganismos capazes de remover nutrientes.
A estrutura granular garante maior resistência ao cisalhamento hidráulico, além de promover a coexistência de diferentes comunidades microbianas em camadas específicas. A primeira delas é a Externa, chamada Aeróbia, onde ocorre a remoção de matéria orgânica e nitrificação. Depois temos a Intermediária, que engloba a Zona anóxica para desnitrificação. Por fim, temos a Interna, que é a anaeróbia, útil na remoção de fósforo e degradação de matéria orgânica complexa.

“O lodo granular aeróbio possui uma densidade e compactação maiores que o lodo ativado convencional, permitindo uma separação mais eficiente e rápida dos sólidos no sistema de tratamento. Ademais apresenta taxas mais altas de remoção de matéria orgânica, nitrogênio e fósforo, devido à sua estrutura multicamada, que suporta diferentes processos metabólicos em uma única partícula” - complementa Bruno Dinamarco, diretor executivo da B&F Dias.
As principais aplicações estão no tratamento de efluentes domésticos e industriais, especialmente em situações que demandam alta eficiência e otimização de espaço físico. No setor de saneamento, ele é amplamente utilizado em estações de tratamento de esgoto municipais para a remoção simultânea de matéria orgânica, nitrogênio e fósforo. 
Já na indústria, destaca-se no tratamento de efluentes de setores como alimentício, químico, farmacêutico, têxtil e de bebidas, onde a carga orgânica é elevada e há a necessidade de atender a padrões rigorosos de qualidade do efluente.
Além disso, também é aplicado em reatores biológicos compactos, sendo ideal para locais com limitações de área ou para ampliações de capacidade em plantas existentes. Sua alta eficiência também permite o uso em sistemas de reúso de água, tornando-se uma solução sustentável em regiões com escassez hídrica. 
“Em resumo, é uma alternativa versátil, aplicável tanto em grandes plantas municipais quanto em indústrias que buscam maior eficiência energética, redução de custos operacionais e tratamento avançado de efluentes” - enfatiza Emílio Bellini Neto, diretor da Alphenz.

O processo
O lodo granular aeróbio é composto principalmente por microrganismos, como bactérias heterotróficas e autotróficas, protozoários e, em menor proporção, fungos, que se agregam em estruturas esféricas compactas e densas. Esses microrganismos produzem substâncias poliméricas extracelulares (EPS), responsáveis por conferir coesão e estabilidade aos grânulos. 
Suas principais características incluem uma alta densidade e excelente capacidade de sedimentação, o que facilita a separação do lodo e do efluente tratado. Além disso, por causa da estrutura estratificada, com zonas aeróbias externas e zonas anóxicas ou anaeróbias internas, permite a coexistência de diferentes microrganismos e a realização simultânea de processos como nitrificação, desnitrificação e remoção de fósforo. 
O processo ocorre por meio de procedimentos biológicos, onde os microrganismos formam grânulos compactos e densos que degradam a matéria orgânica e removem nutrientes simultaneamente. Essa formação e seu funcionamento envolvem interações microbianas complexas, que permitem a remoção eficiente de matéria orgânica, nutrientes e outros poluentes. 
Segundo Campos, em linhas gerais, a granulação aeróbia consiste em um processo gradual envolvendo a transformação de lodo ativado floculento em agregados compactos. “Experimentalmente, isso pode ser conduzido através da imposição de tempos de sedimentação cada vez mais curtos, de forma que alguns flocos consigam manter-se no interior do reator dando continuidade à sua transformação em grânulos, enquanto que outros serão lavados juntamente com o efluente” - detalha o especialista.
No início do processo, os microrganismos são submetidos a condições seletivas, como ciclos de alta e baixa carga orgânica, sedimentação rápida e estímulo à agregação celular, o que induz a formação dos grânulos. Dentro desses grânulos, a distribuição de oxigênio é gradiente: a camada externa é a aeróbia, onde ocorre a degradação da matéria orgânica (processo heterotrófico) e a nitrificação (conversão de amônia em nitrato). 
Já nas zonas internas, devido à baixa disponibilidade de oxigênio, predominam condições anóxicas ou anaeróbias, permitindo processos como a desnitrificação (redução do nitrato a nitrogênio gasoso) e a remoção biológica de fósforo.
A operação ocorre em reatores biológicos com aeração intermitente ou contínua, geralmente no formato de SBR (Reator em Batelada Sequencial), que favorece a formação e a manutenção dos grânulos. O ciclo de tratamento é dividido em quatro etapas principais.
Tudo se inicia com o enchimento do reator com o efluente bruto. Depois temos a fase de aeração, onde ocorre a degradação biológica e remoção de nutrientes. Seguindo ocorre a sedimentação rápida dos grânulos, e, por fim, a descarga do efluente tratado. Vale ressaltar que todas as etapas são realizadas em um único tanque, demandando menor área construída, contudo, demanda um alto grau de automação.
Por outro lado, a excelente capacidade de sedimentação dos grânulos permite a separação eficiente do lodo e da água tratada, garantindo maior eficiência no processo em comparação ao lodo ativado convencional. “Esse funcionamento permite uma combinação de processos biológicos no mesmo reator, promovendo alta eficiência no tratamento, menor tempo de retenção hidráulica e uma significativa redução de área física necessária para a instalação” - destaca Bellini Neto.

Vantagens e principais desafios
O uso do lodo granular aeróbio oferece diversas vantagens em comparação aos sistemas convencionais de lodo ativado, sendo a eficiência operacional e a otimização de espaço físico dois dos principais benefícios. Isso porque,  devido à alta densidade e excelente capacidade de sedimentação dos grânulos, o processo permite uma separação mais rápida e eficiente entre o lodo e o efluente tratado, eliminando a necessidade de grandes tanques de decantação. 

Além disso, a estrutura estratificada dos grânulos favorece a ocorrência simultânea de processos aeróbios, anóxicos e anaeróbios, possibilitando a remoção integrada de matéria orgânica, nitrogênio e fósforo em um único reator. 
Outro benefício importante é a maior resistência do sistema a choques hidráulicos e de carga orgânica, garantindo maior estabilidade operacional. A tecnologia também demanda menor tempo de retenção hidráulica, resultando em um tratamento mais rápido e eficiente. 
Adicionalmente, o lodo granular aeróbio reduz significativamente o volume de lodo gerado, o que diminui os custos com manuseio e descarte. Essas vantagens tornam o processo mais econômico, compacto e sustentável, oferecendo uma solução ideal para atender às crescentes exigências ambientais e de reúso de água em diferentes setores.
“Resumindo, estamos falando de um processo que oferece capacidade de remoção conjunta de matéria orgânica e nutrientes, algo muito importante, sobretudo, porque alguns Estados já começam a incorporar em suas legislações, limites de amônia para lançamento em corpo receptor. E não podemos esquecer a sua compacidade e a possibilidade de reúso, tanto do efluente final como da biomassa granular” - explica Campos. 
Mas, segundo Bellini Neto, apesar das inúmeras vantagens, existem algumas limitações e desafios relacionados ao seu uso. Um dos principais desafios é a necessidade de condições operacionais específicas para a formação e manutenção dos grânulos, como ciclos de aeração controlados, tempo de sedimentação curto e a aplicação de uma carga orgânica adequada. A falta de controle desses parâmetros pode levar à desagregação dos grânulos e ao retorno do sistema a uma fase de lodo floculento, comprometendo a eficiência do processo.
Outro desafio é a sensibilidade a compostos tóxicos ou inibidores presentes em alguns efluentes industriais, que podem interferir na microbiota responsável pela formação dos grânulos. Ademais, a implementação dessa alternativa em plantas existentes pode demandar adaptações nos reatores e no sistema de controle operacional, o que pode representar um investimento inicial significativo.
Dinamarco lembra ainda que algumas características devem ser respeitadas para o uso dessa tecnologia, principalmente quanto à parte operacional, o que pode acabar se tornando um desafio para sua aplicação.  
Segundo ele é fundamental se atentar ao Tempo de maturação (a formação de grânulos pode ser lenta, levando semanas para atingir a maturidade ideal); a Taxa adequada de aeração; aos Requerimentos de controle operacional, uma vez que o sistema precisa de monitoramento constante para garantir que os parâmetros ideais (pH, temperatura, oxigênio dissolvido) sejam mantidos; e a Concentração de nutrientes adequada. 
Por fim, é importante destacar que a tecnologia ainda está em processo de aprimoramento para aplicações em larga escala em algumas regiões, sendo necessário maior disseminação de conhecimento técnico e treinamento dos operadores. 
“No Brasil, a aplicação dessa técnica tem avançado significativamente, especialmente com a implementação do sistema Nereda®, desenvolvido pela Universidade Técnica de Delft, na Holanda, e patenteado pela Royal HaskoningDHV. Essa tecnologia tem sido adotada em diversas Estações de Tratamento de Esgoto (ETE) no país, destacando-se por sua eficiência e sustentabilidade” - destaca o diretor da B&F Dias.
Diante de tudo isso, o que podemos dizer, é que o lodo granular aeróbio representa uma abordagem moderna e eficiente no tratamento de efluentes, com benefícios que incluem maior eficiência, economia de espaço e redução de resíduos. 
E, apesar de alguns desafios, continua sendo uma alternativa promissora e eficiente, com os desafios sendo amplamente superados através de boas práticas operacionais e avanços tecnológicos contínuos, ou seja, é uma solução promissora para atender às crescentes demandas ambientais e de saneamento no mundo moderno. 

Contatos
Alphenz: www.alphenz.com.br
B&F Dias: www.bfdias.com.br
Fábio Campos: fcampos@usp.br