El interés en la nanocelulosa bacteriana (NCB) ha crecido debido a su alta pureza, excelentes propiedades mecánicas y compatibilidad biológica. Sin embargo, la producción industrial de NCB enfrenta desafíos relacionados con el elevado costo de las fuentes de carbono y nitrógeno para la fermentación. En este contexto, las hojas y raquis de banano desechadas durante la cosecha presentan una oportunidad valiosa como fuentes de nutrientes. Este estudio se enfoca en la revalorización de los residuos lignocelulósicos del banano para la obtención de NCB y el desarrollo de empaques para uso agroindustrial, además de realizar un análisis de ciclo de vida (ACV). Para caracterizar las propiedades estructurales, térmicas y morfológicas de la NCB, se emplearon técnicas como espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR), microscopía electrónica de barrido (SEM), difracción de rayos X (XRD) y análisis termogravimétrico (TGA). La optimización del proceso se llevó a cabo mediante el diseño Box-Benhken, obteniendo un modelo con un R² ajustado de 99,78%, y un rendimiento de 8,82 g/L de NCB en peso seco al día 14. Adicionalmente, se utilizó almidón de cáscara de banano y NCB para sustituir parcialmente el polietileno de baja densidad (PEBD), empleando el diseño Simplex-Centroide. El modelo optimizado mostró un R² ajustado de 99,89%. La caracterización de los grupos funcionales mediante FTIR indicó que la película de base biológica es comparable a la película de PEBD. En particular, se encontró que el potencial de calentamiento global del bioplástico (2,06kg CO2-eq) es inferior al del PEBD (2,67 kg CO2-eq). El análisis financiero revela que, con una inversión inicial total de 3.016.633 dólares, se proyecta generar ingresos anuales de 1.092.025,97 dólares. Esta proyección se basa en la producción y venta de biopelículas de NCB, una bebida análoga al té de kombucha y pellets de fibra. Los ingresos se estiman bajo la premisa de venta completa de los productos, con un margen bruto del 58,25% y un retorno de la inversión del 12,50%. La tasa interna de retorno (TIR) después de impuestos es del 16,93%, y el tiempo de amortización es de 4,75 años, indicando una recuperación rápida de la inversión inicial. La producción de bioplástico a partir de NCB tiene un costo de 0,97 $/kg, con un precio de venta de 1,20 $/kg, logrando una utilidad del 24%, comparable al costo del PEBD. La estrategia de utilizar una biorrefinería maximiza las ventajas ambientales y económicas del proceso biotecnológico. Este enfoque resalta el uso de residuos del banano como una solución circular para la producción de NCB y plásticos de base biológica, fomentando la sostenibilidad en el cultivo del banano y contribuyendo a los Objetivos de Desarrollo Sostenible. Palabras claves: Banano, biorrefinería, sostenibilidad, análisis de ciclo de vida, nanocelulosa bacteriana, bioplástico, residuos lignocelulósicos