La creciente demanda de enzimas industriales requiere estrategias de producción rentables y sostenibles. Este estudio investiga el potencial de las aguas residuales industriales como un medio de fermentación alternativo para la síntesis de enzimas, alineándose con los principios de la bioeconomía circular. Se evaluaron cuatro tipos de aguas residuales de Québec, Canadá: aguas residuales de bebidas (BW), lodo activado de fábricas de pulpa y papel (PPMS), aguas residuales de la industria alimentaria (FIW) y aguas residuales de la industria del almidón (SIW) por su potencial para apoyar la producción de proteasa, amilasa y lipasa. La selección inicial identificó el SIW como óptimo para la producción de amilasa y el PPMS para la producción de proteasa. Luego se realizó una optimización utilizando el diseño de Box-Behnken, seguida de experimentos a gran escala en biorreactores de 5 L. Se logró 5.73 +/- 0.01 U/mL de amilasa a las 48 h bajo 40 g/L de sólidos totales, 30 grados C y un tamaño de inóculo del 2%, mientras que se produjo la mayor proteasa de 55.41 +/- 3.54 U/mL a las 24 h. La producción de lipasa se mantuvo en niveles despreciables en todos los medios y cepas. Estos hallazgos demuestran la viabilidad del potencial de la producción de enzimas a partir de aguas residuales, reduciendo la dependencia de sustratos sintéticos costosos, mitigando las cargas ambientales y contribuyendo a la transición hacia una bioeconomía circular.