A evolução de cadeias sustentáveis de suprimento de insumos energéticos representa um dos desafios mais relevantes para nossa sociedade contemporânea. A dinâmica desta evolução é condicionada por uma ampla gama de feedbacks positivos e negativos. Neste contexto, o presente artigo pretende abordar os desafios sistêmicos para cadeias inovadoras e sustentáveis de abastecimento de insumos energéticos. Inicialmente, um modelo conceitual do processo de inovação nas cadeias de suprimentos será descrito. Em seguida, usando uma metodologia de planejamento de cenários, desafios sistêmicos e estratégias para o caso da cadeia de suprimentos do bioetanol brasileiro serão sistematizados. Finalmente, polÃticas e diretrizes para os tomadores de decisão da referida cadeia serão propostas. Hoje, e nas décadas por vir, as cadeias de fornecimento de energia sustentável representarão um enorme desafio para a integração das redes de produção e logÃstica.