RESUMOO aumento da competitividade global, a crescente demanda por eficiência operacional, as regulações socioambientais, a pressão dos stakeholders e a rápida transformação tecnológica desafiam cada vez mais as empresas a inovarem com foco ambiental. O objetivo do estudo foi a elaboração de um relato técnico para analisar o potencial de projetos de ecoinovação aplicados em uma usina sucroenergética com vistas ao gerenciamento adequado do processo de captação, reuso e descarte de água, visando diminuição de custos operacionais e melhoria dos aspectos ambientais. O método de pesquisa utilizado foi um estudo de caso único, qualitativo e de natureza aplicada. A pesquisa teve como estudo uma indústria sucroenergética, situada na região Noroeste do estado de Minas Gerais. Quanto à eficiência operacional e redução de custos, a empresa almeja, com a implantação, a redução dos gastos com recursos hídricos de 20%, o que representa uma economia de aproximadamente 7,4 milhões de reais ao ano, apesar dos investimentos no montante total de R$ 1,18 milhão em adequações estruturais para a implantação total do projeto. Pretende-se aperfeiçoar cada vez mais esse projeto, buscando expandir a ecoinovação em outros processos organizacionais da empresa. Com esse estudo buscou-se avançar as discussões de ecoinovação na agroindústria, visto que é um setor representativo para economia brasileira.Palavras-chave: Cana-de-açúcar. Inovação sustentável. Resíduos industriais. Sustentabilidade.