Atualmente, há um grande desafio na destinação adequada da casca do cacau, um dos mais volumosos resíduos da cultura cacaueira. Apenas a casca corresponde a 80% do peso do fruto de cacau. Portanto, este trabalho tem como objetivo o aproveitamento energético desse resíduo, através das rotas tecnológicas de Combustão Direta, Pirólise e Gaseificação. Foi realizada a síntese estrutural, aplicando o método heurístico, de forma a encontrar um fluxograma próximo ao ótimo. Ainda sob a ótica da Engenharia de Processos, o problema foi decomposto em subsistemas e representado em árvores de estado. O processo de pirólise foi estruturado em sete subsistemas e 576 configurações possíveis, para o processamento da biomassa do cacau. Para ambas as rotas de gaseificação e combustão direta, foram gerados sete subsistemas e 432 fluxogramas. O estudo indicou a rota de combustão direta como alternativa plausível, considerando o investimento inicial necessário.