A celulose nanoestruturada tem se destacado como reforço nanométrico devido as suas propriedades únicas, como grande superfície de contato com a matriz. Ela pode ser obtida a partir de fibras lignocelulósicas e, uma vez que grande quantidade de rejeito lignocelulósico é descartada pelas cadeias produtivas, a obtenção de nanocelulose surge como possibilidade de agregar alto valor a estes resíduos. Os objetivos deste trabalho foarm extrair a celulose nanoestruturada por hidrólise ácida de rejeitos agroindustriais (resíduo de fibra têxtil e fibra de rejeito da coroa do abacaxi); funcionalizar a celulose nanoestruturada com agente de acoplamento (organosilano) e processar os nanocompósitos por moldagem por compressão; caracterizar a celulose nanoestruturada e os nanocompósitos através de ensaios térmicos, mecânicos e morfológicos e, por meio dos resultados obtidos, direcionar a aplicação dos nanocompósitos. A extração da nanocelulose foi realizada por hidrólise ácida com ácido sulfúrico, e foi necessária a realização de pré-tratamentos para remoção dos compostos não-celulósicos na fibra da coroa do abacaxi (mercerização e branqueamento com peróxido alcalino). As nanoceluloses obtidas foram funcionalizadas, e suas propriedades em relação às fibras macroscópicas foram estudas por meio de testes de MEV, DRX, FTIR, TGA e teor e absorção de umidade. Foram também prensados compósitos com matriz de PEAD reforçados com 1% das nanoceluloses obtidas, os quais tiveram sua umidade, propriedades mecânicas e estruturais investigadas através de ensaio de tração, FTIR e teste de absorção de umidade. Obteve-se nanocelulose na forma esférica, a partir de condições de extração diferentes das utilizadas na literatura, o que é interessante pois ela apresenta propriedades únicas. No entanto, a estabilidade térmica destas nanoceluloses mostrou ser o maior fator limitante para sua larga utilização, mas com uma reação de funcionalização parcial já se obteve pequenas melhoras nesta propriedade. Dentre as matérias-primas utilizadas, a fibra da coroa do abacaxi, que macroscopicamente não apresentava boas propriedades para ser incorporada em compósitos poliméricos, foi a que apresentou melhores resultados na escala nanométrica, sendo que o seu compósito foi o que apresentou o maior módulo de Young.