O aumento da produtividade do etanol e a geração de bioenergia nas biorrefinarias de cana-de-açúcar são algumas das alternativas para aliviar a crise do setor sucroalcooleiro frente ao atual cenário político-econômico do país. Neste cenário, esforços em P&D vêm sendo concentrados para a produção de etanol de 2ª geração (2G), obtido a partir do bagaço proveniente da moenda da cana utilizada para o tradicional etanol de 1ª geração (1G). A integração da produção de etanol de 1ª e 2ª geração (1G2G) eleva a produtividade do biocombustível por hectare de cana plantada, assim como o volume das correntes líquidas residuais, notadamente vinhaça (proveniente da destilação do etanol) e licor de pentoses (proveniente do pré-tratamento do bagaço para a produção de etanol 2G). Como forma sustentável de dispor tais resíduos, tem-se a produção de biogás a partir da biodigestão dessas correntes, que além de promover sua adequação ambiental, possibilita a geração de energia através do uso do biogás, que deve ser previamente purificado. Esta abordagem estimula a produção de etanol 2G, já que o aproveitamento energético do biogás possibilita a liberação de parte do bagaço da cogeração. Embora existam pesquisas acerca da biodigestão anaeróbia da tradicional vinhaça da cana-de-açúcar, o mesmo não ocorre para a vinhaça gerada no processo 2G e para o licor de pentoses, havendo lacunas consideráveis na literatura a respeito. Dessa forma, esta pesquisa propõe a investigação da biodigestão anaeróbia da vinhaça 1G2G e licor de pentoses, sob aspectos fundamentais e operacionais, com vistas a contribuir para a aplicação e expansão desta tecnologia sustentável. Uma nova proposta para purificação do biogás, integrada ao cultivo de microalgas, também será explorada, com vistas a expandir a possibilidades de obtenção de produtos de valor agregado no conceito de biorrefinarias de cana-de-açúcar. O desenvolvimento do presente projeto deverá se constituir em uma das primeiras fontes de conhecimento para a produção brasileira de bioetanol 1G2G aliada à responsabilidade ambiental. (AU)