A produção de etanol de segunda geração (E2G) a partir de resíduos agroindustriais representa uma estratégia promissora para a transição energética e a consolidação de modelos produtivos sustentáveis. Neste trabalho, avaliou-se de forma integrada a viabilidade técnica, logística, ambiental e econômica da utilização da casca de laranja como matéria-prima para a produção de E2G, considerando o contexto brasileiro e, em especial, a cadeia citrícola do estado de São Paulo. O estudo abrangeu desde o levantamento da disponibilidade e logística de coleta do resíduo até a descrição detalhada das etapas de pré-tratamento por explosão a vapor, hidrólise ácida diluída, fermentação de hexoses e pentoses, destilação e gestão dos resíduos gerados ao longo do processo. Os resultados indicam elevado potencial da casca de laranja como biomassa lignocelulósica, devido ao seu alto teor de carboidratos fermentáveis e à possibilidade de recuperação de coprodutos de valor agregado, como o D-limoneno. A integração de tecnologias como resinas de troca iônica para tratamento do condensado, digestão anaeróbia para valorização de resíduos sólidos, reaproveitamento de água residual e captura do CO₂ fermentativo para cultivo de microalgas reforça o alinhamento do processo com os princípios da economia circular e da bioeconomia. Conclui-se que a rota proposta é tecnicamente viável e ambientalmente adequada, desde que associada a uma gestão rigorosa dos resíduos e em conformidade com as normativas ambientais vigentes, contribuindo para a redução de emissões e para a diversificação da matriz energética renovável.