La industria azucarera cubana abre una perspectiva extraordinaria para transformarse en una biorrefinería que emplee integralmente la caña de azúcar como fuente de energía, de productos químicos y de biocombustibles como el biodiésel y el bioetanol. En este trabajo se propone el desarrollo de una biorrefinería en la Empresa Agroindustrial Azucarera Héctor Molina. Se consideran como materias primas principales la caña de azúcar, el bagazo y las microalgas. Debido a las grandes potencialidades que presenta la industria azucarera y sus derivados, se evaluó un esquema de biorrefinería que incluye la producción de azúcar, etanol de primera y segunda generación, biodiésel y levadura torula. Se estudió el impacto de la extracción del jugo de los filtros del proceso de producción de azúcar. A su vez se muestra un ahorro energético y un aumento de la disponibilidad de bagazo para otros usos. En la producción de etanol, el consumo de miel se reduce con lo que se puede aumentar el tiempo de trabajo de la destilería fuera de zafra. En la producción de biodiésel se alcanzó un rendimiento de 83,42 % utilizando la transesterificación con metanol. La ganancia máxima que puede ser obtenida por el esquema propuesto es de 227 309 791,67 CUP/año. Al evaluar económicamente la biorrefinería resultó ser factible la inversión, recuperándose a partir del tercer año con un valor de VAN de 8 020 558,41 CUP/año y una TIR de 32 %.