La vinaza, subproducto líquido del proceso de destilación de la caña de azúcar, ha sido ampliamente estudiada en los últimos años debido a su potencial aprovechamiento. La producción de polímeros biodegradables como los polihidroxialcanoatos (PHAs) se presentaría como una alternativa sustentable y rentable para reemplazar los polímeros sintéticos convencionales. Este proyecto tiene como objetivo diseñar un proceso sostenible para la producción de PHAs a partir de vinaza, mediante una evaluación termo-económica que permita escalarlo industrialmente. Luego de una profunda revisión bibliográfica, se caracterizaron las propiedades fisicoquímicas de la vinaza, evidenciando su alto contenido orgánico. Además, se simuló un proceso en el software, SuperPro Designer, utilizando datos experimentales de la literatura encontrada y obteniendo un margen de error del 2.52%, lo que garantizó su precisión para el análisis. A partir de 245 mL de vinaza procesada, se logró un rendimiento del 24.8%. El análisis exergético reveló bajas eficiencias, entre 4.5 y 27.7%, evidenciando que las etapas de centrifugación, fermentación e intercambio de calor son las que mayor exergía destruyen. Se concluye que para una producción industrial estimada de 10,821.35 toneladas anuales, se necesita una inversión de USD $809,934.98, un TIR del 35% y un VAN de USD $2,438,052.37, demostrando la viabilidad económica del proyecto. Palabras Clave: SuperPro Designer, exergía, biopolímeros, sustentabilidad.