A vinhaça é um resíduo da indústria sucroalcooleira altamente poluente e gerado em grandes quantidades. O cultivo de microalgas em vinhaça é uma maneira de utilizar e tratar o resíduo, economizar com a produção de meios de cultura e gerar biomassa com alto valor agregado. Diversos estudos abordam este possível uso, mais ainda faltam investigações que aprimorem as condições para tornar sua aplicação em larga escala viável. São ainda necessários estudos para seleção de cepas tolerantes à vinhaça, tratamentos do resíduo menos custosos, além de medidas de produtividade da biomassa algal que considerem os microorganismos contaminantes inerentes a cultivos em resíduos, tais como fungos e bactérias. Neste estudo foram selecionadas condições menos custosas para realização de dois tratamentos do resíduo, a centrifugação e a adsorção em argila esmectita e carvão ativado, que foram comparados após este melhoramento. A centrifugação foi mais viável econômica e ambientalmente e, por isso, foi adotada no decorrer desta pesquisa. Dez cepas de microalgas foram cultivadas em diferentes concentrações do resíduo centrifugado e as espécies mais produtivas foram selecionadas. Foram avaliadas as eficiências da aclimatação e seleção artificial das microalgas para o incremento da produção de biomassa nos cultivos das oito espécies selecionadas. Os resultados mostraram que estes processos biológicos não foram eficientes no aumento das produtividades. Realizando cultivos em concentrações predeterminadas de vinhaça tratada, foram obtidas maiores biomassas secas, biovolumes celulares, produtividades e quantias de proteínas totais do que nos controles em BG11. Além disso, as biomassas produzidas em vinhaça tiveram baixa proporção de contaminantes, de até 22%. Haematococcus pluvialis, Scenedesmus quadricauda e Tetraselmis gracilis se destacaram em relação à alta produtividade. Todas as cepas avaliadas apresentaram metabolismo mixotrófico, mas com diferentes proporções quanto ao uso de carbono inorgânico e orgânico. Avaliando concepções de alunos do ensino fundamental em relação à temática dos resíduos, foi observado que questões envolvendo efluentes, legislação ambiental, órgãos fiscalizadores e medidas mitigadoras são pouco conhecidas, o que pode explicar a falta de atuação e de reconhecimento das pesquisas ambientais pela sociedade. Foi proposto um curso de curta duração abordando diferentes aspectos do tema, o qual se mostrou importante para a mudança de comportamento perante o meio ambiente, podendo contribuir para a ocorrência de futuras ações de preservação ambiental. Seja por meio da seleção de condições mais promissoras para os cultivos algais em vinhaça ou pelo trabalho de Educação Ambiental com a temática dos resíduos, esta tese de doutorado traz medidas que podem contribuir para uma produção de etanol mais sustentável e limpa.