Com o passar dos anos, as discussões sobre sustentabilidade e o desenvolvimento sustentável ganharam força, impactando a sociedade, o setor público e, principalmente, o empresarial. Produtos que eram vistos antigamente como alternativas benéficas para o consumidor e indústria, agora são pontos de atenção em diversos lugares no mundo. Isso porque, o aumento do consumo de produtos, em especial dos descartáveis, não foram acompanhados de uma educação da população e políticas de retorno ou reuso. Principalmente após ser instituída a Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS) em 2010, a logística reversa surge, então, como processo importante para solucionar, ou ao menos mitigar os impactos ambientais causados pelo descarte de lixo. Ela é uma etapa da cadeia responsável desde o recolhimento dos resíduos produzidos até a sua destinação correta. Atualmente, um dos materiais que mais impacta o ambiente é o plástico, cuja embalagem PET é um importante componente. Desse modo, o presente trabalho tem como objetivo otimizar um problema de programação não linear mista de dois estágios considerando um agente avesso a risco. O modelo foi linearizado e reescrito como um problema amostral, possibilitando a sua solução em solvers comerciais. Além de visar um aumento da coleta das embalagens pós consumo, o modelo busca viabilizar o aumento de material reciclado nas próximas garrafas plásticas disponibilizadas no mercado. A estratégia é incentivar as cooperativas de catadores, comprando a matéria prima por um valor mais alto, reduzir os intermediários da cadeia e assim, conseguir revender o PET descartado para usinas de reciclagem a um preço mais barato. Essa redução oferecida poderia ser retornada à empresa, por meio de um desconto dado no produto final, a resina PET reciclada. A partir disso, foi realizado um estudo de caso, utilizando-se da realidade de uma companhia do ramo de bebidas na região da grande São Paulo, uma das indústrias que mais consome PET. Algumas das variáveis estratégicas foram variadas, possibilitando a análise do seu impacto no custo final do projeto. Foi possível concluir que, mesmo com os custos de infraestrutura e um aumento de 5 porcento de resina reciclada na composição da garrafa, quando comparado com a realidade atual, obteve-se uma economia de aproximadamente 224 mil reais por mês na produção de 8575T de garrafas com a solução sugerida.