A crescente demanda mundial por energia tem impulsionado a pesquisa em energia renovável. Embora a geração de bioenergia a partir da biomassa tenha crescido nos últimos anos e sua participação na matriz energética brasileira tenha aumentado, as informações sobre inovações tecnológicas para o aproveitamento do potencial energético da biomassa ainda são muito limitadas. No presente estudo, foi realizada uma análise da viabilidade energética e econômica de um sistema híbrido solar-PV de biogás (HRES) para geração de bioenergia a partir da valorização energética de águas residuárias de mandioca. Inicialmente, foi realizada uma revisão sistemática da literatura por meio do protocolo PRISMA e complementada pelo estudo de indicadores bibliométricos por meio dos softwares Vosviewer e Openrefine. Ambas as investigações reconheceram possíveis lacunas / oportunidades científicas / tecnológicas para resíduos de biomassa com maior potencial para geração de bioenergia em um sistema híbrido de biogás solar-PV. A partir dessas avaliações, foi desenvolvido um balanço energético para entender a viabilidade técnica por meio do cálculo da eficiência energética da usina. Em seguida, foi realizado um estudo de viabilidade econômica através do Custo Nivelado de Energia (LCOE), Valor Presente Líquido (VPL), Taxa Interna de Retorno (TIR) e Payback. Por fim, a viabilidade técnico-econômica foi analisada para dois casos: 1) HRES sem considerar energia e calor combinados (CHP) e 2) HRES considerando CHP e a venda de energia excedente. Os resultados da análise demonstraram que a valorização energética de 133.333 l / dia de água residuária de mandioca, por meio da digestão anaeróbia com captura de CO₂ por microalgas (Chlorella sp), bem como pela geração de bioenergia por um motor / gerador Carterpillar G3520C movido a biogás, tiveram potencial significativo para fornecer potência instalada de HRES de 14 MW, atendendo a demanda de energia de 12,98 MW para 40.000,00 habitantes com um excedente de energia de 1,02 MW. O fator de hibridização no HRES foi de 64% do subsistema de biogás e 36% do subsistema solar PV. A eficiência geral do HRES para os casos 1 e 2 foram, respectivamente: 18% e 21,76%. O LCOE do biogás e os subsistemas solar-PV foram, respectivamente: 0,0553 US$ / kWh e 0,0852 US$ / kWh. O LCOE do HRES para os casos 1 e 2 foi de 0,0446 US$ / kWh e 0,0413 US$ / kWh, respectivamente. O VPL para o HRES considerando os casos 1 e 2 foi de US$ 321.124,21 e US$ 339.174,89, respectivamente. A TIR para os casos 1 e 2 foi de 35,08% e 49,94%, respectivamente, ambos acima do TMA de 12%. O período de payback foi de 5 anos e 6 meses para o caso 1 e 3 anos e 8 meses para o caso 2. O caso 2 apresentou maior viabilidade técnico-econômica por meio da CHP e da venda de energia excedente (US$ 307.370,88). Portanto, sugere-se que uma aplicação tecnológica do HRES em regiões rurais do Brasil, considerando a valorização energética da água residuária da mandioca visando a geração de bioenergia, é uma opção tecnológica promissora.