Biyolojik süreç, istenen bir ürünü üretmek için canlı hücreler veya enzimler kullanır. Biyolojik üretimin motorudur. Hücreler, insülin üreten bakteriler, etanol üreten mayalar veya antikor üreten memeli hücreleri olabilir. Enzimler, deterjanlar için amilazlar veya biyoyakıtlar için selülazlar olabilir. Ürün ise bir ilaç, bir gıda bileşeni, bir kimyasal veya bir yakıt olabilir.

Biyolojik süreçler çeşitli bileşenlerden oluşur. Hücreler veya enzimler gibi biyokatalizörler işi yapar. Hammadde, hammaddeyi sağlar. Biyoreaktör, kontrollü ortamı sağlar. Sonraki işlem, ürünü saflaştırır. Her bileşen, verim, maliyet ve kalite açısından optimize edilmelidir. Sıcaklık, pH veya besin konsantrasyonundaki küçük değişiklikler büyük etkilere sahip olabilir.

Biyolojik süreçler genellikle kimyasal süreçlerden daha sürdürülebilirdir. Daha düşük sıcaklık ve basınçlarda çalışırlar, yenilenebilir hammaddeler kullanırlar ve daha az tehlikeli atık üretirler. Ancak otomatik olarak çevre dostu değillerdir. Su ve enerji tüketirler ve atık biyokütle üretirler. Faydalarını doğrulamak için yaşam döngüsü analizi gereklidir.

Endüstriler kimyasal senteze biyolojik alternatifler aradıkça bu alan büyüyor. Zorluk ölçek ve maliyettir. Laboratuvarda işe yarayan bir süreç, 100.000 litrelik bir tankta da güvenilir ve ekonomik bir şekilde çalışmalıdır. İşte biyoproses mühendisliğinin önemi burada ortaya çıkıyor.