O Brasil é maior produtor mundial de cana-de-açúcar. Durante a produção de açúcar e álcool é gerado o bagaço, que vem sendo estudado na produção de etanol de segunda geração. Este bagaço possui um grande potencial na produção de ácidos graxos voláteis (AGVs) e biohidrogênio pela via fermentativa anaeróbica devido a sua composição rica em celulose e hemiceluloses. Enquanto alguns AGVs podem ser utilizados como moléculas-plataforma na produção de diversos materiais, o biohidrogêniocaracteriza-se como uma fonte alternativa de energia renovável. Este trabalho teve como objetivo realizar a caracterização química da cana-de-açúcar e realizar fermentações anaeróbicas para produção de AGV e biohidrogênio. As fermentações foram conduzidas com um consórcio microbiano bioprospectado e um cepa pura (ATCC 8260). Em ambos os casos foi obtido 1,5 – 2,5 L_gás/L_meio com concentração de biohidrogênio entre 10 e 12%. O perfil de AGV foi diferente quando cepa pura e o consórcio foram utilizados, mas em ambos observou-se produção de moléculas mais oxidadas, o que explica o teor de biohidrogênio obtido e sugere que o bagaço possui potencial na produção de moléculas plataforma.