La combinación de modelado de procesos tecnoeconómicos y evaluación del ciclo de vida es una metodología integrada que aborda datos operativos cuantitativos y evalúa las emisiones asociadas con cualquier proceso en desarrollo. En particular, la valorización de flujos de residuos en el contexto de la economía circular podría considerarse un enfoque válido y prometedor, especialmente en lo que respecta a indicadores tecnoeconómicos y ambientales. Este manuscrito tiene como objetivo evaluar la valorización integral de los residuos de manzana de la industria de procesamiento en bioetanol y vinazas (un subproducto del proceso de destilación) en biogás y digestato como biofertilizante. Además de la producción de biogás, se consideraron la lagunación y el compostaje como estrategias para la gestión de vinazas. Después de completar el diseño conceptual de las opciones de proceso, se estimó el perfil ambiental de la producción de bioetanol en diferentes escenarios. Cuando se integró la producción de biogás para reducir la demanda energética de la biorrefinería, la huella de carbono fue de 1.13 kg COeqkg. Esta huella aumentó a valores alrededor de cuatro cuando se utilizaron la lagunación y el compostaje como estrategias de gestión de vinazas. Aunque la dimensión económica planteó una limitación significativa debido a los altos costos de inversión, el análisis de ecoeficiencia mostró que el escenario de coproducción de bioetanol y biogás es la mejor alternativa. A pesar de los resultados prometedores, se necesita más investigación para explorar la recuperación de co-productos adicionales para desarrollar una estrategia de alto potencial para los residuos de manzana.