Devido à sua abundância, o carbonato de cálcio (CaCO3) tem elevados potenciais como fonte de alcalinidade para aplicações biotecnológicas. A aplicação do CaCO3 em sistemas biológicos como agente neutralizante é, no entanto, limitada devido a potenciais dificuldades no controle do pH. O objetivo do presente estudo foi determinar os processos dominantes que controlam o pH em um processo microbiano formador de ácido na presença de CaCO3. Para isso, foi feito um modelo matemático com um conjunto mínimo de reações cinéticas controladas e de equilíbrio que foi capaz de reproduzir os dados experimentais de um experimento de fermentação em lote usando CaCO3 finamente pulverizado. No modelo, o equilíbrio termodinâmico foi assumido para todas as reações de especiação, complexação e precipitação, enquanto que, reações de taxa limitada foram incluídas para a produção biológica de ácidos graxos, a transferência de massa de CO2 da fase líquida para a fase gasosa e o transporte convectivo de CO2 para fora da fase gasosa. O padrão de pH estimado assemelhava-se fortemente ao pH medido, sugerindo que o conjunto escolhido de reações cinéticas controladas e de equilíbrio estava estabelecendo o pH experimental. Uma análise detalhada do sistema de reação com o auxílio do modelo revelou que o estabelecimento do pH era mais sensível a quatro fatores: a taxa de transferência de massa de CO2 para a fase gasosa, a taxa de produção de ácido biológico, a pressão parcial de CO2 e a concentração de Ca+2 na solução. As influências individuais destes fatores sobre o pH foram investigadas através da extrapolação do modelo para um caso de reator de tanque continuamente agitado (CSTR). Este estudo de caso indica como o pH de um processo biotecnológico contínuo comumente utilizado poderia ser manipulado e ajustado através da alteração destes quatro fatores. Conseguir uma melhor percepção dos processos que controlam o pH de um sistema biológico utilizando CaCO3 como seu agente neutralizador pode resultar em aplicações mais amplas de CaCO3 em indústrias biotecnológicas. Biotecnol. Bioeng. 2015;112: 905–913. 2014 Wiley Periodicals, Inc.