O 4-Nonilfenol (4-NF) é o principal produto formado a partir da degradação do Nonilfenol etoxilado, surfactante não iônico amplamente utilizado em formulações de uso doméstico e industrial. Objetivou-se neste estudo desenvolver método de quantificação de 4-NF em HPLC; avaliar a remoção de 4-NF em reatores em batelada com co-substratos (etanol, metanol e fumarato) e avaliar a remoção e degradação de 4-NF em Reator Anaeróbio de Leito Fluidificado (RALF) em escala aumentada (20L), bem como caracterizar a comunidade microbiana estabelecida no material suporte por meio das técnicas de PCR/DGGE do gene RNAr 16S e sequenciamento massivo via plataforma Illumina-Miseq®. O RALF foi preenchido com areia como material suporte, operado com Tempo de Detenção Hidráulico (TDH) de 18,2±1,1 horas e alimentado com meio de cultura acrescido de 4-NF PESTANAL® (Sigma-Aldrich®). Análises de monitoramento da concentração de 4-NF e matéria orgânica, bem como, dos parâmetros físico-químicos foram realizadas para avaliar a estabilidade do reator quanto a remoção e degradação do composto de interesse. A operação do reator foi dividida em distintas etapas, contando com inoculação do RALF em circuito fechado, adaptação ao meio de cultura e subsequentes fases com adição de 4-NF. Para reatores em batelada a adição de 4-NF (de 288,97±96,49 a 469,98±182,42 µg L^-1) favoreceu a produção média de metano acumulada (de 2.292,3 para 2.744,7 mol, respectivamente) para todos os co-susbtratos testados, todavia, retardou o tempo médio de início da produção (de 15,9 h para 107,9 h), bem como reduziu a velocidade de produção (de 24,4 para 10,9 µmol d^-1). Para ensaio com adição de 4-NF e Fumarato foram verificados os maiores valores de produção acumulada de metano (3.163,68±169,17 µmol) e de remoção de DQO (75,52±0,34% para DQO inicial de 1.242,00±27,48 mg L^-1), em relação aos demais ensaios com adição de 4-NF. Para a remoção de 4-NF em reatores em batelada os valores não diferiram significativamente. Para o RALF, foram verificadas eficiências médias de remoção de DQO de 90,34±6,1% (Fase I), 94,0±1,2% (Fase II), 97,0±1,3% (Fase III) e 95±1,5% (Fase IV) e 4-NF de 73,2±11,1% (Fase II), 67,3±7,3% (Fase III) e 77,88±8,9% (Fase IV). As diferentes concentrações de 4-NF aplicadas ao RALF não afetaram a eficiência de remoção de DQO e promoveram a seleção dos microrganismos que compuseram a biomassa do leito. Os gêneros mais abundantes identificados no reator sem adição de 4-NF foram Prolixibacter, Geothrix, Klebsiella, Lactobacillus e Geobacter. Os gêneros com maior abundância relativa identificados após adição de 4-NF foram os seguintes: Geothrix, Holophaga, Elusimicrobium, Paludibacter, Lactobacillus, Aeromonas, Pelobacter, Aquaspirillum, Pseudomonas, Delftia, Acinetobacter, Arcobacter, Ignavibacterium, Treponema, Lysinibacillus e Enterococcus.