Penelitian ini mengembangkan model optimasi closed-loop supply chain (CLSC) untuk industri pisang dengan mempertimbangkan aspek ekonomi dan lingkungan. Model yang dibangun merupakan model bi-objektif mixed-integer non-linear programming (MINLP) yang bertujuan meminimasi total biaya rantai pasok sekaligus meminimasi total emisi karbon. Aspek ekonomi mencakup biaya pembelian bahan baku, biaya pemrosesan, biaya pembukaan fasilitas, biaya penyimpanan, biaya transportasi, dan biaya penghancuran limbah. Aspek lingkungan mencakup emisi dari aktivitas pemrosesan, penyimpanan, dan transportasi. Model mengintegrasikan logika FIFO (First-In-First-Out) untuk mengakomodasi karakteristik perishable dari komoditas pisang dengan umur simpan yang berbeda. Fungsi transformasi berbasis metode min-max normalization digunakan untuk menggabungkan kedua fungsi objektif menjadi bentuk single objective. Model diuji dengan contoh numerik melibatkan 3 kebun pisang, 3 distribution center, 6 jenis fasilitas, 5 titik permintaan, dan 10 periode perencanaan menggunakan software LINGO 20.0. Analisis sensitivitas dilakukan terhadap sembilan parameter untuk menguji robustness model. Hasil menunjukkan solusi optimal dengan total biaya Rp124.024.065.490,08 dan total emisi 372.587,61 kg CO₂-eq. Parameter permintaan dan biaya pembukaan fasilitas teridentifikasi sebagai parameter paling sensitif, sementara biaya transportasi dan biaya penyimpanan menunjukkan elastisitas terendah.