Ein Bioprozess nutzt lebende Zellen oder Enzyme zur Herstellung eines gewünschten Produkts. Er ist der Motor der Bioproduktion. Bei den Zellen handelt es sich beispielsweise um Bakterien, die Insulin produzieren, Hefen, die Ethanol herstellen, oder Säugetierzellen, die Antikörper produzieren. Die Enzyme können Amylasen für Detergenzien oder Cellulasen für Biokraftstoffe sein. Das Produkt kann ein Arzneimittel, ein Lebensmittelbestandteil, eine Chemikalie oder ein Kraftstoff sein.

Bioprozesse bestehen aus mehreren Komponenten. Der Biokatalysator, ob Zellen oder Enzyme, verrichtet die eigentliche Arbeit. Das Ausgangsmaterial liefert den Rohstoff. Der Bioreaktor sorgt für die kontrollierte Umgebung. Im Downstream-Prozess wird das Produkt gereinigt. Jede Komponente muss hinsichtlich Ausbeute, Kosten und Qualität optimiert werden. Geringfügige Änderungen der Temperatur, des pH-Werts oder der Nährstoffkonzentration können große Auswirkungen haben.

Bioprozesse sind oft nachhaltiger als chemische Prozesse. Sie laufen bei niedrigeren Temperaturen und Drücken ab, nutzen nachwachsende Rohstoffe und erzeugen weniger gefährliche Abfälle. Sie sind jedoch nicht automatisch umweltfreundlich. Sie verbrauchen Wasser und Energie und erzeugen Biomasse als Abfall. Eine Lebenszyklusanalyse ist erforderlich, um die Vorteile zu bestätigen.

Das Feld wächst, da die Industrie nach biologischen Alternativen zur chemischen Synthese sucht. Die Herausforderung liegt in der Skalierung und den Kosten. Ein im Labor funktionierender Prozess muss auch in einem 100.000-Liter-Tank zuverlässig und wirtschaftlich funktionieren. Genau hier liegt die Stärke der Bioprozesstechnik.