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O artigo, de natureza exploratória e qualitativa, tem como objetivo entender como os aspectos de sustentabilidade têm direcionado a inovação corporativa no setor sucroenergético, com foco na gestão de resíduos sólidos. O método utilizado foi o estudo de caso. Foi utilizada a triangulação de dados, originados de diferentes fontes, bem como a triangulação da teoria, considerando as diferentes perspectivas das teorias escolhidas para a validação das proposições elaboradas para a pesquisa. A partir do arcabouço teórico sobre inovação sustentável foram analisados os direcionadores que levaram a empresa a inovar com foco na gestão sustentável de resíduos sólidos. Os principais resultados foram ganhos de competitividade por meio da redução de custo e risco, além de levar à melhoria da imagem da empresa, gerando oportunidades de negócio com a autossuficiência energética e comercialização do excedente de bioenergia produzida a partir dos resíduos da cana. A contribuição do estudo é centrada principalmente no entendimento da influencia do ambiente institucional, principalmente do governo, nas práticas de inovação corporativa na gestão de resíduos sólidos. Essas informações são relevantes para a formulação e validação de políticas públicas, e para definição de estratégias corporativas que contribuam com os desafios da gestão estratégica de resíduos sólidos.