Rantai pasok pertanian menghadapi tantangan berupa fluktuasi pasokan, keterbatasan kapasitas penyimpanan, serta timbulnya limbah organik yang berdampak pada keberlanjutan. Oleh karena itu, diperlukan suatu pendekatan optimasi yang tidak hanya berfokus pada minimasi biaya, tetapi juga memperhatikan aspek ketepatan pemenuhan permintaan (responsiveness) dan pengelolaan limbah dalam kerangka rantai pasok tertutup (closed-loop supply chain). Penelitian ini mengembangkan model optimasi multi objektif berbasis Mixed Integer Linear Programming (MILP) pada kasus multi produk, multi eselon, dan multi periode. Struktur jaringan yang dibangun meliputi petani sebagai pemasok, pusat distribusi, konsumen, pusat kompos, serta siklus umpan balik kompos kembali ke petani. Fungsi objektif yang diformulasikan meliputi: (1) minimasi total biaya produksi, transportasi, penyimpanan, dan emisi; (2) maksimasi responsiveness terhadap permintaan pelanggan; serta (3) minimasi limbah melalui proses daur ulang dan komposisasi. Model diselesaikan menggunakan perangkat lunak LINGO dengan pendekatan transformasi fungsi objektif melalui metode weighted sum. Analisis dilakukan dengan beberapa skenario variasi permintaan dan biaya transportasi untuk mengevaluasi trade-off antar tujuan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa peningkatan responsiveness cenderung meningkatkan biaya total, sedangkan penerapan sistem tertutup mampu mengurangi limbah pertanian secara signifikan sekaligus memberikan manfaat sosial-ekonomi bagi petani. Secara keseluruhan, model yang dikembangkan memberikan kerangka pengambilan keputusan yang lebih komprehensif dalam perencanaan rantai pasok pertanian berkelanjutan, khususnya pada kondisi multi produk, multi eselon, dan multi periode.