El cultivo en fotobiorreactores tubulares (tPBRs) presenta un enfoque prometedor para la producción comercial de nutracéuticos y productos alimenticios, ya que puede lograr alta productividad y un control efectivo del proceso. Sin embargo, en fotobiorreactores cerrados, pueden acumularse grandes cantidades de oxígeno producido fotosintéticamente. Hasta ahora, ha habido una amplia discusión sobre cómo las concentraciones de oxígeno disuelto (DOCs) afectan la cinética de los bioprocesos, y el tema se ha evaluado principalmente de manera empírica. En este estudio, utilizamos fotorespirometría para cuantificar el impacto de los DOCs en la cinética de crecimiento y el contenido de ficocianina de la cianobacteria ampliamente cultivada. La rutina fotorespirométrica reveló que la intensidad de iluminación y la concentración de peso seco celular son parámetros de proceso interconectados importantes detrás del impacto que los DOCs tienen en la cinética del bioproceso. Condiciones de proceso desfavorables, como bajas concentraciones de biomasa o altas intensidades de iluminación, produjeron una inhibición significativa del crecimiento y redujeron el contenido de ficocianina en hasta un 35%. Para predecir la productividad de biomasa del cultivo a gran escala en tPBRs, se amplió un modelo de proceso simple para incluir la producción y acumulación de oxígeno fotoautotrófico en el tPBR para evaluar el rendimiento de dos configuraciones de un tPBR de 5000 L.