La fermentación de residuos de alimentos en 2,3-butanodiol (2,3-BDO), un producto químico de alto valor, es ambientalmente sostenible y un método económico para reciclar residuos. Comparado con la fermentación mesofílica tradicional, la fermentación termofílica puede inhibir el crecimiento de bacterias contaminantes, mejorando así el éxito de la fermentación de residuos de alimentos. Sin embargo, los efectos de las concentraciones de azúcar y nutrientes en las fermentaciones termofílicas de residuos de alimentos no están claros actualmente. Aquí, investigamos los efectos de las concentraciones de azúcar y nutrientes (extracto de levadura (YE) y peptona) en la producción de 2,3-BDO a partir de la fermentación de glucosa y medios de residuos de alimentos utilizando la nueva cepa termofílica aislada YNP5-TSU. Cuando se utilizó medio de glucosa, la fermentación se vio fuertemente afectada por las concentraciones de azúcar y nutrientes: el exceso de glucosa (>70 g/L) ralentizó la fermentación y pocos nutrientes (2 g/L YE y 1 g/L peptona) causaron fallos en la fermentación. Sin embargo, cuando se utilizaron medios de residuos de alimentos con poca adición de nutrientes, las bacterias consumieron todos los 57,8 g/L de azúcares en 24 h y produjeron 24,2 g/L de 2,3-BDO, equivalente a un rendimiento de fermentación de 0,42 g/g. Un aumento en el contenido inicial de azúcar (72,9 g/L) resultó en un mayor título de 2,3-BDO de 36,7 g/L con un rendimiento casi teórico de 0,47 g/g. Estos hallazgos pueden proporcionar conocimientos fundamentales para diseñar una fermentación rentable de residuos de alimentos para producir 2,3-BDO.