Mercado de tecnologías de tratamiento biológico: tamaño de la industria global, participación, tendencias, oportunidades y pronóstico, segmentado por tratamiento (compostaje, vermicompostaje, tratamiento de la mosca soldado negra, digestión anaeróbica, fermentación), por aplicación (residencial, comercial, industrial), por región y competencia, 2019-2029F

Descripción general del mercado

El mercado global de tecnologías de tratamiento biológico se valoró en USD 2,47 mil millones en 2023 y se prevé que sea testigo de un crecimiento constante en el período de pronóstico con una CAGR del 4,25% hasta 2029

Las estrictas regulaciones y estándares ambientales impuestos por los gobiernos a nivel mundial requieren que las industrias y los municipios traten las aguas residuales, gestionen los desechos orgánicos y controlen las emisiones. Las tecnologías de tratamiento biológico suelen ser la opción preferida para cumplir con estas regulaciones. El crecimiento de varias industrias, incluidas la manufactura, la agricultura y la petroquímica, ha provocado un aumento en la generación de desechos orgánicos y aguas residuales. Las soluciones de tratamiento biológico son esenciales para gestionar y tratar estos desechos de manera eficiente. La producción de biogás, una fuente de energía renovable, a través de procesos como la digestión anaeróbica, es un factor atractivo para las industrias que buscan la recuperación de energía y recursos. El biogás se puede utilizar para la generación de energía y calefacción. Los avances continuos en biotecnología y biología sintética han llevado al desarrollo de microorganismos más eficientes y especializados para diversos procesos de tratamiento, mejorando el rendimiento de las tecnologías de tratamiento biológico. La presencia de contaminantes emergentes en el agua y las aguas residuales, como productos farmacéuticos y de cuidado personal, ha aumentado la demanda de procesos avanzados de tratamiento biológico capaces de eliminar estos contaminantes.

Impulsores clave del mercado

Aumento de la generación de residuos industriales

A medida que las industrias crecen y se expanden, suelen producir mayores volúmenes de residuos orgánicos. Estos residuos pueden incluir materiales como restos de comida, residuos agrícolas y subproductos orgánicos de los procesos de fabricación. Las tecnologías de tratamiento biológico son adecuadas para gestionar de manera eficiente y convertir estos residuos orgánicos en recursos valiosos. Las industrias están sujetas a estrictas regulaciones ambientales que les exigen gestionar adecuadamente sus residuos y aguas residuales. Las tecnologías de tratamiento biológico ofrecen soluciones eficaces para cumplir con estos requisitos reglamentarios, ya que pueden descomponer y eliminar contaminantes de varios tipos de corrientes de desechos orgánicos. Las industrias, los gobiernos y el público están cada vez más preocupados por el impacto ambiental de la eliminación de desechos. Los métodos de tratamiento biológico, como la digestión anaeróbica y el compostaje, ofrecen alternativas más sostenibles y ecológicas a los métodos tradicionales de eliminación de desechos, como el vertido y la incineración. Las tecnologías de tratamiento biológico pueden facilitar la recuperación de recursos valiosos de los desechos orgánicos. Por ejemplo, la digestión anaeróbica genera biogás, que se puede utilizar para la producción de energía, y el digestato producido puede servir como un acondicionador de suelo rico en nutrientes. Este aspecto de recuperación de recursos puede hacer que la adopción del tratamiento biológico sea económicamente atractiva.

A largo plazo, las tecnologías de tratamiento biológico pueden generar ahorros de costos para las industrias. Estas tecnologías pueden reducir los costos de eliminación de desechos, disminuir el consumo de energía y crear oportunidades para la generación de ingresos mediante la venta de biogás, compost u otros subproductos. Muchas industrias están adoptando la sostenibilidad como un valor fundamental y han establecido objetivos de sostenibilidad específicos. Las tecnologías de tratamiento biológico se alinean con estos objetivos, ayudando a las empresas a reducir su huella ambiental, aumentar la eficiencia de los recursos y promover una imagen más sostenible. La percepción pública y la responsabilidad corporativa son factores importantes que influyen en las prácticas industriales. La adopción de tecnologías de tratamiento biológico puede mejorar la reputación ambiental de una empresa y demostrar un compromiso con las prácticas de gestión de residuos respetuosas con el medio ambiente. En algunas regiones, los gobiernos ofrecen incentivos, subsidios o subvenciones para alentar a las industrias a adoptar tecnologías de tratamiento biológico. Estos incentivos pueden hacer que la inversión inicial sea más atractiva para las empresas. Este factor ayudará en el desarrollo del mercado mundial de tecnologías de tratamiento biológico.

Avances en biotecnología

Los avances en biotecnología han contribuido significativamente al desarrollo y la mejora de las tecnologías de tratamiento biológico. Estos avances han ampliado las capacidades y la eficiencia de los procesos de tratamiento biológico en varias aplicaciones, incluido el tratamiento de aguas residuales, la biorremediación y la gestión de residuos orgánicos. La biotecnología ha permitido el desarrollo de cepas microbianas especializadas que son más eficientes en la degradación de contaminantes específicos o materiales orgánicos. Estos microorganismos modificados pueden acelerar la descomposición de contaminantes en aguas residuales y entornos contaminados, lo que hace que los procesos de tratamiento sean más rápidos y efectivos. La biotecnología permite la modificación genética de microorganismos para mejorar sus capacidades metabólicas. Esto puede dar como resultado microorganismos más robustos, adaptables y capaces de sobrevivir en condiciones difíciles, lo que es especialmente valioso para aplicaciones de biorremediación.

La biotecnología ha influido en el diseño de biorreactores utilizados en varios procesos de tratamiento biológico. Los sistemas de biorreactores avanzados incorporan innovaciones como reactores de biopelícula, biorreactores de membrana y sistemas de enzimas inmovilizadas, todos los cuales mejoran la eficiencia del tratamiento y reducen la huella de las instalaciones de tratamiento. La biotecnología proporciona herramientas moleculares, como la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) y la secuenciación de ADN, que son valiosas para monitorear y evaluar las comunidades microbianas en los sistemas de tratamiento biológico. Estas herramientas permiten un mejor control y optimización de los procesos de tratamiento. El campo de la biología sintética juega un papel importante en las tecnologías de tratamiento biológico. Implica el diseño y la construcción de piezas, dispositivos y sistemas biológicos para crear microorganismos o vías novedosas para objetivos de tratamiento específicos. La biología sintética permite la personalización de microorganismos para una degradación eficiente de contaminantes y la recuperación de recursos.

La biotecnología ha permitido el uso de la metagenómica para estudiar la composición genética de comunidades microbianas enteras en sistemas de tratamiento. Este enfoque proporciona información sobre el potencial funcional de estas comunidades y permite la identificación de nuevos genes y vías metabólicas que pueden aprovecharse para fines de tratamiento. La biotecnología ha facilitado el desarrollo de sensores biológicos que pueden detectar contaminantes específicos o actividad microbiana en tiempo real. Estos sensores se utilizan para el control y monitoreo de procesos, asegurando que los sistemas de tratamiento funcionen de manera óptima. Las tecnologías ómicas, incluidas la genómica, la proteómica y la metabolómica, han revolucionado nuestra comprensión de las comunidades microbianas y sus interacciones en los procesos de tratamiento. Estas tecnologías brindan información integral sobre la dinámica de las poblaciones microbianas, las vías metabólicas y sus respuestas a los cambios ambientales. La biotecnología ha contribuido al desarrollo de herramientas bioinformáticas y bases de datos que ayudan a los investigadores e ingenieros a analizar datos biológicos complejos. Estas herramientas ayudan en la interpretación de datos genómicos y metagenómicos para mejorar el diseño y el funcionamiento del sistema de tratamiento. Los avances en biotecnología han llevado al desarrollo de células de combustible microbianas y otras tecnologías que pueden generar electricidad a partir del metabolismo microbiano. Esto tiene el potencial de reducir el consumo de energía en los sistemas de tratamiento biológico. Este factor acelerará la demanda del mercado global de tecnologías de tratamiento biológico

Creciente necesidad de recuperación de energía y recursos

Uno de los principales impulsores es la capacidad de las tecnologías de tratamiento biológico, como la digestión anaeróbica, para producir biogás como subproducto. El biogás se compone principalmente de metano y dióxido de carbono y se puede utilizar como fuente de energía renovable para la generación de electricidad y calefacción. Esto es particularmente atractivo para las industrias que buscan reducir sus costos de energía y su huella ambiental. A medida que aumenta la demanda de fuentes de energía renovables, el biogás producido a través de procesos de tratamiento biológico se alinea con los objetivos de sostenibilidad y energía verde. Reduce la dependencia de los combustibles fósiles y ayuda a combatir el cambio climático al disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero. Las tecnologías de tratamiento biológico permiten la conversión de desechos orgánicos, incluidos los residuos agrícolas, los desechos de alimentos y los lodos de depuradora, en un valioso recurso energético. Este enfoque de conversión de residuos en energía no solo reduce los costos de eliminación de residuos, sino que también contribuye a una combinación energética más sostenible. Al tratar los residuos orgánicos mediante procesos biológicos, las industrias pueden reducir significativamente los costos asociados con la eliminación de residuos, así como reducir la necesidad de vertederos o incineración. Las tecnologías de tratamiento biológico pueden recuperar recursos valiosos más allá de la energía, como el digestato rico en nutrientes, que se puede utilizar como acondicionador del suelo o fertilizante. Este aspecto de recuperación de recursos puede crear valor adicional y reducir el impacto ambiental de la eliminación de residuos.

El tratamiento biológico respalda los principios de la economía circular, donde los materiales de desecho se transforman en recursos valiosos, reduciendo así la extracción de recursos vírgenes y minimizando la generación de residuos. Algunos gobiernos ofrecen incentivos financieros, subsidios o créditos fiscales para alentar la adopción de tecnologías de tratamiento biológico para la recuperación de energía y recursos. Estos incentivos pueden hacer que la inversión sea más atractiva para las industrias. Muchas empresas se han marcado objetivos de sostenibilidad, entre ellos la reducción del impacto medioambiental y el aumento de la eficiencia de los recursos. La recuperación de energía y recursos se alinea con estas iniciativas de sostenibilidad corporativa. Los métodos de tratamiento biológico se consideran respetuosos con el medio ambiente porque reducen las emisiones de metano de los vertederos, que es un potente gas de efecto invernadero. Al capturar y utilizar el metano producido durante la digestión anaeróbica, estas tecnologías ayudan a mitigar el cambio climático. La generación de biogás mediante tratamiento biológico proporciona una fuente alternativa de energía, que contribuye a la seguridad energética al diversificar la combinación energética y reducir la dependencia de las fuentes de energía convencionales. Este factor acelerará la demanda del mercado mundial de tecnologías de tratamiento biológico.

Principales desafíos del mercado

Escalabilidad de la tecnología

La ampliación de los procesos de tratamiento biológico suele implicar desafíos de ingeniería y diseño más complejos. Factores como la transferencia de masa, la transferencia de calor y la dinámica de fluidos se vuelven cada vez más importantes a medida que aumenta la escala de la instalación de tratamiento. El diseño y el tamaño de los equipos, como los biorreactores y los sistemas de aireación, deben optimizarse para volúmenes mayores, y esto puede requerir una importante experiencia en ingeniería. En el tratamiento de aguas residuales, mantener tiempos de retención hidráulica y distribución de caudal adecuados en plantas de tratamiento de mayor tamaño es crucial para la eficiencia del tratamiento. La ampliación puede alterar esta dinámica. La distribución eficaz de nutrientes y oxígeno en un sistema de tratamiento de mayor tamaño se vuelve más compleja a medida que aumenta la escala. Esto es especialmente importante en procesos de tratamiento biológico como lodos activados y MBR. La gestión y el mantenimiento de la salud de las poblaciones microbianas se vuelve más difícil a medida que se expanden los sistemas de tratamiento. La mezcla adecuada, la disponibilidad de nutrientes y el control de contaminantes son vitales para la salud y la actividad microbianas. Las instalaciones de tratamiento de mayor tamaño pueden consumir más energía, y el desafío es equilibrar los beneficios de la ampliación (por ejemplo, mayor producción de biogás) con los mayores requisitos de energía. Mantener sistemas de control y monitoreo eficientes en instalaciones de mayor tamaño es crucial. Esto incluye la capacidad de ajustar los parámetros operativos en respuesta a las condiciones cambiantes.

Costo de implementación

La instalación de sistemas de tratamiento biológico a menudo requiere una inversión de capital sustancial. Esto incluye la compra de equipos, la construcción de instalaciones de tratamiento y el desarrollo de infraestructura. Muchas tecnologías de tratamiento biológico requieren equipos especializados, como biorreactores, sistemas de aireación e instrumentos de monitoreo. Estos sistemas pueden resultar costosos de adquirir e instalar. En algunos casos, la infraestructura existente puede necesitar actualizaciones o modificaciones para adaptarse a los procesos de tratamiento biológico. Estos cambios pueden aumentar significativamente el costo de implementación. La operación y el mantenimiento de los sistemas de tratamiento biológico a menudo requieren una fuerza laboral calificada y especializada. El reclutamiento, la capacitación y la compensación de dicho personal contribuyen a los gastos operativos. Se necesitan esfuerzos continuos de investigación y desarrollo para mejorar e innovar las tecnologías de tratamiento biológico. La inversión en I+D aumenta el costo general de implementación. En algunos casos, las industrias o los municipios pueden tener ya establecidos métodos de eliminación de desechos. La transición a tecnologías de tratamiento biológico puede implicar costos irrecuperables en los sistemas e infraestructura existentes. Los procesos de tratamiento biológico requieren costos operativos continuos, que incluyen energía, mantenimiento y monitoreo. Los costos de energía pueden ser significativos, especialmente para los procesos que requieren aireación, calefacción o refrigeración. Cumplir con los requisitos regulatorios a menudo requiere inversiones adicionales en tecnologías de tratamiento, sistemas de monitoreo y procedimientos de informes para garantizar el cumplimiento. Es posible que se necesiten terrenos o espacios extensos para construir instalaciones de tratamiento o instalar equipos, lo que puede ser un desafío de costos, particularmente en áreas densamente pobladas o con limitaciones de tierra.

Tendencias clave del mercado

Agricultura de precisión

La agricultura de precisión puede ayudar a reducir el uso de fertilizantes, pesticidas y otros productos químicos en la agricultura. Al emplear enfoques específicos y basados en datos, los agricultores pueden minimizar el exceso de escorrentía de nutrientes y la lixiviación de productos químicos en el medio ambiente. Esto, a su vez, puede reducir la necesidad de tratamiento biológico de la escorrentía agrícola, preservando la calidad del agua y reduciendo los costos de tratamiento. La agricultura de precisión se basa en datos de sensores, satélites y otras fuentes para tomar decisiones informadas sobre la gestión de los cultivos. Estos datos también pueden informar las estrategias de gestión del agua, ayudando a reducir el consumo de agua y minimizar la escorrentía agrícola que puede requerir tratamiento. La agricultura de precisión promueve prácticas integradas de manejo de plagas, cuyo objetivo es controlar las plagas mediante medios biológicos y reducir la necesidad de pesticidas químicos. Esto puede generar menos residuos químicos en el suelo y el agua, lo que reduce la carga ambiental de los sistemas de tratamiento biológico.

La agricultura de precisión optimiza el uso de los recursos, incluidos el agua, la energía y la tierra. Al utilizar los recursos de manera más eficiente y minimizar los desechos, se reduce el impacto ambiental de la agricultura y la posible necesidad de un tratamiento biológico avanzado de los desechos agrícolas. La agricultura de precisión a menudo se centra en mejorar la salud y la fertilidad del suelo. Los suelos saludables pueden absorber y retener mejor los nutrientes y el agua, lo que reduce la escorrentía de nutrientes y el potencial de contaminación de los cuerpos de agua. Las tecnologías de teledetección utilizadas en la agricultura de precisión pueden ayudar a detectar signos tempranos de estrés o enfermedades en los cultivos, lo que permite intervenciones específicas y minimiza la necesidad de tratamientos químicos.

Información segmentaria

Información sobre el tratamiento

Según el tratamiento, la digestión anaeróbica ha surgido como el segmento dominante en el mercado global

Información sobre la aplicación

Según la aplicación, la industria ha surgido como el segmento de más rápido crecimiento en el mercado global de tecnologías de tratamiento biológico durante el período de pronóstico.

Información regional

Según la región, América del Norte ha surgido como la región de más rápido crecimiento en el mercado global de tecnologías de tratamiento biológico en 2023.

Acontecimientos recientes

• En mayo de 2023, Lummus Technology, un proveedor global líder de tecnologías de procesos y soluciones energéticas, anunció un acuerdo con Siemens Energy para adquirir activos de su cartera de soluciones de agua, incluida la propiedad intelectual, los derechos de autor, el comercio y los derechos de autor. secretos y activos de investigación y desarrollo. Estas tecnologías, diseñadas para las necesidades de tratamiento de agua y aguas residuales de la industria del petróleo y el gas, utilizan adsorción de carbono, tratamiento biológico y procesos hidrotermales. Lummus Technology se hará cargo de la tecnología de oxidación por aire húmedo Zimpro y el sistema PACT de Siemens Energy, junto con la propiedad intelectual asociada, el equipo de laboratorio y los activos relacionados. Esta adquisición mejorará significativamente las soluciones sostenibles e integradas de Lummus para el tratamiento de agua y aguas residuales en instalaciones petroquímicas y de refinación. El sistema Zimpro se centra en el tratamiento de residuos cáusticos de los craqueadores de etileno, mientras que el proceso PACT elimina de manera eficiente los contaminantes orgánicos de las aguas residuales industriales, ofreciendo varias ventajas sobre los métodos de tratamiento tradicionales, incluida la conversión y destrucción de corrientes de residuos de alto nivel al tiempo que minimiza la generación de residuos secundarios.

Principales actores del mercado

• BioCoTech Americas Inc. 
• BIFFA Ltd
• Global Composting Solutions Ltd.
• Alfatherm Ltd. 
• Supreme International Limitada
• Soluciones ambientales de circuito cerrado
• Evoqua Water Technology LLC 
• Pentair PLC
• Alfa Laval Corporate AB
• Scarab International