Een bioreactor is een vat dat een biologisch actieve omgeving biedt. Het is de plek waar cellen groeien, enzymen reageren en producten ontstaan. Het zorgt voor de temperatuur, pH-waarde, zuurstof en voedingsstoffen die levende organismen nodig hebben. Het zorgt ook voor menging, zodat cellen en voedingsstoffen gelijkmatig verdeeld worden. Zonder een bioreactor zou bioproductie beperkt blijven tot ondiepe kolven en petrischalen.

Bioreactoren zijn er in vele uitvoeringen. Roerreactoren zijn de meest gebruikte in de industrie. Ze gebruiken een roerwerk om de kweekvloeistof te mengen. Airliftreactoren gebruiken gasstroom om de vloeistof te circuleren. Pakkingsreactoren houden cellen of enzymen vast in een vaste matrix. Membraanbioreactoren scheiden de cellen continu van het product. De keuze hangt af van de cellen, het product en de schaal.

Opschalen is het lastige gedeelte. Een bioreactor van 10 liter gedraagt ​​zich anders dan een van 10.000 liter. Het mengen duurt langer. De zuurstofoverdracht wordt beperkend. Er ontstaat warmte. Ingenieurs gebruiken computermodellen en proefinstallaties om te voorspellen hoe een proces zich op grotere schaal zal gedragen. Dat is niet altijd voorspelbaar.

Bioreactoren worden ook gebruikt bij afvalverwerking, waar microben verontreinigende stoffen afbreken, en bij weefseltechnologie, waar ze een gecontroleerde omgeving bieden voor het kweken van cellen tot weefsels. Het concept van de reactor is eenvoudig. De techniek erachter is dat niet.