La caña de azúcar (Saccharum officinarum) se utiliza principalmente para la producción de azúcar y etanol. El bagazo de caña y las vinazas son residuos generados durante estas actividades y representan un desafío para alcanzar objetivos de producción más limpia, ya que se producen en grandes cantidades y no se manejan adecuadamente. En Panamá, no existen desarrollos tecnológicos para valorizar el bagazo de caña de azúcar, a pesar de su potencial como bioadsorbente. Por otro lado, unos de los componentes más recalcitrantes de las vinazas son los fenoles y sus derivados. El presente estudio evaluó el bagazo de caña de azúcar como material bioadsorbente para la remoción de fenoles en vinazas. El bagazo de caña se sometió a un proceso de modificación por esterificación con ácido cítrico y se comparó la efectividad del bagazo crudo con el bagazo modificado en la remoción de fenoles de muestras de vinaza. La efectividad de la modificación del bagazo se midió en términos de la relación de las intensidades de las señales características de los grupos carbonilo e hidroxilo, optimizadas mediante una metodología de superficie de respuesta basada en los factores de tiempo, concentración de ácido cítrico (% p/v) y peso del bagazo (g). Para optimizar las condiciones de bioadsorción con ambos tipos de bagazo, se aplicó la metodología de superficie de respuesta evaluando el efecto del pH, la cantidad de bagazo y la concentración (% v/v) de vinaza. El contenido fenólico se midió en términos de taninos totales (mg/L). La caracterización del bagazo crudo, del bagazo modificado y del bagazo residual después del proceso de bioadsorción se realizó mediante espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier y microscopía electrónica de barrido. La microscopía confocal láser se utilizó para evidenciar la presencia de moléculas autofluorescentes en contacto con el bagazo. Las condiciones óptimas para la esterificación con ácido cítrico fueron 20 minutos, 1 g de bagazo y 10 % (p/v) de ácido cítrico, siendo el tiempo y la concentración de ácido cítrico los factores que incidieron significativamente en la respuesta. Los espectros infrarrojos evidenciaron la modificación estructural del bagazo, mientras que la microscopía electrónica mostró cambios en la morfología debido al tratamiento con ácido cítrico. Ambas muestras de bagazo mostraron capacidad de remoción de fenoles, siendo mayor el porcentaje experimental de remoción con el bagazo modificado con un 80,30% y para el bagazo crudo un 77,31% en condiciones optimizadas. Para ambos bioadsorbentes, la dilución (v/v) de vinaza fue un factor significativo, pero para el bagazo modificado fue el único factor relevante, siendo la dilución al 50% la que produjo los mejores resultados. Los resultados de la caracterización del bagazo residual, tanto crudo como modificado, sugieren que la bioadsorción ocurrió principalmente por fisisorción. Finalmente, la microscopía confocal láser evidenció la presencia de fluoróforos en contacto con los materiales bioadsorbentes. De acuerdo con la metodología aplicada, se concluye que el bagazo de caña tiene capacidad para remover fenoles presentes en vinazas. La información generada motiva futuros estudios en este tema y brinda resultados preliminares para el desarrollo de protocolos de remoción de fenoles en vinazas de caña de azúcar.