O Programa de Sustentabilidade avalia os impactos de novas tecnologias sobre a sustentabilidade da cadeia produtiva de cana-de-açúcar/bioetanol. Esta avaliação se dá de duas maneiras. A curto-prazo (dois a três anos) a pesquisa abrange a tecnologia atual, com foco nas opções comerciais que estarão à disposição do mercado nos próximos anos. Já a longo-prazo, a análise inclui as principais inovações científicas e tecnológicas que poderão ser incorporadas à cadeia produtiva do biocombustível.

Por ser sustentabilidade um conceito amplo, as prioridades de pesquisa do Programa do CTBE nesta área foram escolhidas por meio de um workshop exploratório realizado em maio de 2009 com renomados pesquisadores do Brasil e do exterior. Foram definidos seis itens fundamentais das agendas nacional e internacional:

• Balanços de energia e de emissões de gases de efeito estufa (GEE).
• Mudanças no estoque de carbono no solo e emissões de N₂O e CH₄.
• Impactos diretos e indiretos da mudança do uso da terra.
• Impactos socioeconômicos, considerando tecnologias convencionais e alternativas.
• Impacto da expansão da atividade canavieira sobre recursos hídricos.
• Impactos sobre a biodiversidade.

Emissões de GEE é um assunto dominante na agenda do Programa de Sustentabilidade devido ao potencial de redução de emissões dos biocombustíveis comparados aos de origem fóssil e à grande quantidade de incertezas científicas que circundam tal análise. Outra atividade de interesse dos pesquisadores do Laboratório é a obtenção e a validação de dados experimentais que reflitam as condições brasileiras de produção de cana-de-açúcar e etanol.

A estratégia de ação do Programa envolve o estabelecimento de parcerias com grupos de excelência no Brasil para potencializar o processo de pesquisa e otimizar o uso de recursos. São parceiros do CTBE instituições como o o Imperial College London, da Inglaterra, e o National Renewable Energy Laboratory (NREL), dos Estados Unidos. No Brasil, o Centro de Gestão e Estudos Estratégicos (CGEE), o Instituto de Estudos do Comércio e Negociações Internacionais (ICONE) e a Delta CO₂.