La caña de azúcar se ha utilizado principalmente para la producción de azúcar y etanol. Crea grandes cantidades de biomasa residual lignocelulósica, como bagazo de caña de azúcar, hojas, puntas y vinaza. La biomasa es una perspectiva sostenible para las biorrefinerías que buscan optimizar los procesos de producción. Detallamos los recientes desarrollos de investigación en el reciclaje de la caña de azúcar, incluyendo la generación de energía y la pirólisis para obtener biocombustibles, por ejemplo. Para producir biochar, el costo energético de operar a altas temperaturas y la producción a gran escala siguen siendo obstáculos. Las perspectivas de generación de energía pueden mejorarse mediante la producción de pellets; sin embargo, requiere una mejora en el control de calidad para el almacenamiento a largo plazo o el transporte a larga distancia. En la construcción civil, los materiales aún necesitan demostrar su eficiencia y fiabilidad a largo plazo. En relación con los materiales adsorbentes, el uso de bagazo de caña de azúcar tiene la ventaja de ser de bajo costo y respetuoso con el medio ambiente. Sin embargo, la extracción, funcionalización y modificación de las fibras de celulosa, para mejorar sus propiedades de adsorción o incluso su modo de operación, sigue siendo un desafío. La síntesis de nanoestructuras aún carece de altos rendimientos y de la capacidad de escalar. Finalmente, controlar la dispersión y orientación y evitar la aglomeración de fibras podría mejorar la respuesta mecánica de los compuestos que utilizan bagazo de caña de azúcar. Las diferentes posibilidades de uso de la caña de azúcar y sus residuos refuerzan la importancia de este material para la industria y la economía global. Así, el presente trabajo aborda los desafíos y perspectivas actuales de diferentes procesos industriales que involucran la caña de azúcar, con el objetivo de apoyar futuras investigaciones sobre temas derivados de residuos.