Un reactor de biofilm utilizează colonii de bacterii în procesele de laborator și industriale pentru a produce substanțe precum oțetul și acidul acetic. De asemenea, este folosit pentru a produce etanol, acid lactic, butanol, acid fumaric și acid succinic. Biofilmul este, de asemenea, utilizat în mod regulat pentru tratarea apelor uzate, iar bacteriile pot absorbi sau descompune substanțele toxice din apă. Diferitele tipuri de reactoare cu biofilm includ reactoare cu membrană, pat fluidizat, pat compact, aeriana și reactoare anaerobe cu pătură de nămol.
În interiorul unui reactor de biofilm, celulele bacteriene cresc într-o matrice structurală și aderă la o suprafață. Celulele individuale trebuie să se atașeze mai întâi de o suprafață, fie prin sarcină electrică sau atracție chimică, fie din cauza concentrației de nutrienți din apropierea acestei suprafețe. Celulele trebuie să fie atașate ireversibil de suprafață pentru a forma un biofilm, ceea ce se întâmplă atunci când sunt produse substanțe polimerice extracelulare (EPS). Biofilmele se dezvoltă în reactor pe măsură ce se formează canale de apă în interiorul lor, astfel încât nutrienții să poată ajunge în zonele subterane. Pe măsură ce nutrienții sunt epuizați, celulele care se concentrează pe producerea EPS apoi descompun matricea pentru hrană și pentru a scăpa.
Nutrienții, temperatura și natura celulelor afectează calitatea unui reactor de biofilm. Reactoarele cu biofilm cu membrană, în care filmul crește pe o membrană de transfer de gaz, sunt un singur tip. Un substrat în fază gazoasă, care poate fi fie hidrogen, oxigen, fie metan, amoniac sau dioxid de carbon, este utilizat de bacterii. Contaminanții, cum ar fi nitrații, nitriții, clorații, bromatul, arsenantele, selenatul și cloroformul, pot fi reduse în produse inofensive prin acest proces.
Mediile sunt agitate mecanic într-un reactor cu rezervor cu agitare continuă, dar amestecul nu poate fi agitat atunci când există o structură de susținere pentru film. Un reactor cu pat umplut este mai întâi umplut cu materiale suport înainte ca bacteriile să fie introduse și este alimentat de jos în sus cu nutrienți. Celulele bacteriene tind să crească rapid în acest tip de reactor de biofilm. Reactoarele cu pat superior sunt alimentate de sus, dar nu fiecare celulă din film primește nutrienții. Alte reactoare includ pat fluidizat, potrivite pentru descompunerea substanțelor chimice fenolice toxice, și reactoare de transport aerian, care amestecă aerul de la fund cu lichid în două tuburi.
Pentru tratarea apei, reactoarele anaerobe cu nămol cu curgere ascendentă procesează apele uzate și efluenții industriali. Un reactor de biofilm poate fi, de asemenea, utilizat pentru a descompune gazele, precum și mirosurile. În general, poate trata volume mari de apă sau fluide la rate mari, creând un proces industrial eficient.