O uso intensivo dos recursos naturais tem elevado a geração de resíduos e efluentes. O despejo das águas residuárias nos ecossistemas aquáticos é a principal causa da poluição ambiental, resultando na eutrofização e na queda da qualidade sanitária dos recursos hídricos. Dessa forma,surge a necessidade de tratar esses efluentes antes do seu lançamento no meio ambiente. Os processos convencionais de tratamento de esgotos sanitários são razoavelmente eficientes, porém, a alta produção de lodo e de subprodutos químicos perigosos requer a utilização de métodos alternativos. Há algumas décadas, algas imobilizadas estão sendo utilizadas no tratamento de águas residuárias como uma alternativa eficiente e de baixo custo. Esse estudo objetivou a investigação, em escala laboratorial, do potencial da microalga Chlorella vulgaris na remoção de fósforo. O sistema experimental constitui-se de 2 biorreatores, com capacidade de 0,1 L cada, sendo um preenchido com algas imobilizadas em esferas de alginato de cálcio com concentração de 4% e o outro com esferas de alginato, sem algas, constituindo o reator controle. Os reatores foram alimentados com efluente de sistema UASB seguido de filtro anaeróbio em regime de batelada intermitente com tempo de contato de 6 horas. O experimento foi realizado em temperatura controlada de 27ºC sob iluminação artificial de 4 lâmpadas fluorescentes de 40 watts. Os principais mecanismos envolvidos no tratamento do efluente foram a atividade fotossintética das algas e as reações bioquímicas entre os constituintes da matriz imobilizante e o efluente. Os resultados obtidos da remoção de fósforo total e ortofosfato foram, respectivamente, 86,5% e 89,4%.. As remoções evidenciaram o potencial uso da Chlorella vulgaris na remoção de fósforo, se caracterizando como uma forma de tratamento economicamente viável e dentro da lógica do desenvolvimento sustentável.