Este estudio investigó los fenómenos de bifurcación que pueden ocurrir en un biorreactor continuo para la producción de biomasa rica en lípidos que se alimenta de aguas residuales de refinería. Se desarrolló un modelo no estructurado del biorreactor basado en estudios validados experimentalmente reportados en la literatura. El análisis del modelo en estado no estacionario se llevó a cabo tanto analíticamente como a través de simulaciones numéricas. Se demostró que el efecto de inhibición de la tasa de crecimiento de la biomasa puede llevar a la aparición de bistabilidad estática en el modelo. También se encontró un comportamiento periódico para cierto rango de parámetros del modelo. Además, se investigó el efecto de los parámetros del modelo en la productividad del biorreactor. El análisis realizado en este estudio permitió detectar regiones de operación inseguras en el biorreactor, lo que ayudaría en la atenuación de estos problemas operativos en la etapa inicial del diseño del proceso.