バイオ燃料酵素市場 - 世界の業界規模、シェア、傾向、機会、予測、タイプ別（セルラーゼ、アミラーゼ、キシラナーゼ、リパーゼ、その他）、アプリケーション別（リグノセルロースエタノール、バイオディーゼル、コーン/デンプンベースのエタノール、その他）、地域別および競合状況別、2019-2029年予測

市場概要

世界のバイオ燃料酵素市場は2023年に12億3,000万米ドルと評価され、2029年までの予測期間中に7.78%のCAGRで目覚ましい成長が見込まれています。バイオ燃料酵素市場は、環境の持続可能性に関する懸念の高まりと代替エネルギー源を見つける必要性により、長年にわたって成長を遂げています。酵素は、複雑なバイオマスを単純な糖に分解する触媒作用を及ぼし、これを発酵させてバイオエタノールやバイオディーゼルなどのバイオ燃料を生産することで、バイオ燃料の生産に重要な役割を果たします。世界のバイオ燃料酵素市場に影響を与える主な要因には、世界各国の政府による支援政策やインセンティブがあり、これらはバイオ燃料産業の成長に大きく影響し、その結果、バイオ燃料生産に使用される酵素の需要にも影響します。トウモロコシ、サトウキビ、セルロース材料などのバイオマス原料の入手可能性とコストは、バイオ燃料への変換に使用される酵素の需要に影響を与える可能性があります。酵素を含むバイオ燃料生産技術の研究開発への投資は、イノベーションを促進し、市場の成長につながる可能性があります。エネルギーの全体的な需要と温室効果ガスの排出削減の必要性は、バイオ燃料の採用を促進し、その結果、バイオ燃料酵素市場に影響を与える可能性があります。新興市場におけるバイオ燃料および関連酵素技術の採用は、経済成長、エネルギー安全保障、環境問題などの要因に左右される可能性があります。

主要な市場推進要因

バイオ燃料酵素市場を後押しする新製品の発売

酵素技術の継続的な研究開発により、より効率的でコスト効率の高い酵素が発見され、バイオ燃料生産プロセスでの採用が促進される可能性があります。酵素を含むバイオ燃料生産技術の研究開発への投資は、イノベーションを促進し、市場の成長につながる可能性があります。

たとえば、Royal DSMは、eBOOSTTM GTと繊維変換用の新しい酵素であるeBREAKTM 1000Fの発売により、2019年からイリノイ州のバイオ燃料業界向けの低グリセロール酵母技術の製品範囲を拡大しています。商業規模でテストおよび承認された外部供給のグルコアマイゼ（GA）が最大60％少ないeBOOST GTにより、デンプン発酵におけるeBOOSTの堅牢性と収量の利点が可能になります。

バイオテクノロジーの継続的な研究開発により、より効率的で費用対効果の高い酵素が発見されました。酵素技術が向上するにつれて、バイオ燃料生産プロセスの効率が向上し、世界中で需要が高まるエネルギー市場でバイオ燃料の競争力が高まります。さらに、世界中の多くの政府が、温室効果ガスの排出を削減し、エネルギー安全保障を達成するための取り組みの一環として、バイオ燃料の使用を促進するための政策やインセンティブを実施しています。これらの支援策は、予測期間中にバイオ燃料生産技術への投資を促進する可能性があります。

バイオディーゼル用途の使用急増

バイオディーゼルの需要が高まっているため、バイオ燃料酵素は業界で広く使用されています。バイオディーゼルはよりクリーンな燃料であるため、世界中でディーゼルに取って代わっています。窒素酸化物以外の大気汚染物質や温室効果ガスの排出も少なくなっています。石油ベースの製品のコストが上昇しているため、バイオディーゼルは石油ディーゼルよりも手頃な代替品となっています。バイオディーゼルを使用すると、化石燃料の必要性が減ります。貧しい国の農村ネットワークから裕福な国の大都市ネットワークまで、あらゆるネットワークに BioCube のようなデバイスを装備すれば、代替エネルギー源として処理するのは比較的簡単です。

米国は、年間 139 億ガロン以上、つまり約 530 億リットルのエタノールを生産しており、消費用と燃料用の両方で世界最大のエタノール生産国です。

バイオ燃料は、トウモロコシ、サトウキビ、セルロース材料、藻類など、さまざまな原料から生産できます。トウモロコシ、サトウキビ、セルロース材料などのバイオマス原料の入手可能性とコストは、バイオ燃料への変換に使用される酵素の需要に影響を与える可能性があります。

酵素は、さまざまな原料で最適に機能するように調整できるため、バイオ燃料生産の汎用性が向上し、地域の農業資源に適応しやすくなります。

世界中の温室効果ガス (GHG) 排出量は、エネルギーの 3 分の 2 以上を占めていると推定されています。国際エネルギー機関によると、世界の燃料燃焼による排出量のうち、石炭が45%を占め、石油（32%）、天然ガス（22%）がそれに続きます。欧州連合、インド、ロシア連邦、中国、米国を合わせると、世界の燃料燃焼による排出量の45%を占めています。

気候変動と環境への影響に対する懸念が高まる中、再生可能で持続可能なエネルギー源の需要が高まっています。バイオマスから生産されるバイオ燃料は、化石燃料よりも環境に優しい代替品であり、酵素は効率的な生産において重要な役割を果たします。国民の環境への関心の高まりと石油と燃料の輸入への依存は、発展途上国のバイオ燃料酵素市場を牽引すると予想されます。輸入化石燃料への依存を減らし、エネルギーミックスを多様化することは、多くの国にとって不可欠な目標です。効率的な酵素の助けを借りて、国内産のバイオマスをバイオ燃料生産に使用すると、エネルギー安全保障を高めることができます。

研究開発の増加

バイオテクノロジーの継続的な研究開発により、より効率的でコスト効率の高い酵素が発見されました。酵素技術が向上するにつれて、バイオ燃料生産プロセスの効率が向上し、エネルギー市場におけるバイオ燃料の競争力が高まります。

ブラジルエネルギー材料研究センター (CNPEM) の科学者は、バガスやサトウキビ廃棄物 (葉と茎) などのバイオマスに含まれる炭水化物を発酵可能な糖に分解し、効率的にバイオ燃料に変換する酵素の混合物を生産するために、真菌の遺伝子組み換えを行いました。

第 2 世代エタノールの生産における最大の障害の 1 つは、安価な酵素の組み合わせを作成することです。第二世代バイオ燃料は、木材チップ、農業廃棄物、使用済み揚げ油など、さまざまな非食用バイオマスを使用して生産されます。CNPEM 研究チームが開発した方法は、サトウキビ廃棄物を最も効果的に使用してバイオ燃料を作成するための道を開きます。

たとえば、Novozymes は 2020 年に Fiberex を発売しました。これは、最先端の酵母株と酵素を使用してトウモロコシの繊維をエタノールに変える包括的なプラットフォームです。Novozymes は、プラットフォームの発表の一環として、最初の Fiberex 製品を発表しました。Fiberex R1 は、特定の繊維からエタノールへのプロセスでエタノールを供給するために特別に作成された技術であり、Fiberex F1 は、インプロセス技術の繊維変換を実現するために作成されたセルラーゼ酵素です。

主要な市場の課題

技術的な複雑さと開発コスト

世界のバイオ燃料酵素市場が直面している最大の課題の 1 つは、バイオ燃料生産のための酵素プロセスの開発と最適化の複雑さです。酵素は、複雑なバイオマス材料を発酵可能な糖に分解し、バイオ燃料に変換する上で重要な役割を果たします。しかし、酵素の配合と製造プロセスを最適化するには、かなりの技術的複雑さと研究開発コストがかかります。研究者は、バイオ燃料をより経済的に実行可能にするために、酵素の性能、安定性、特異性を高めながら製造コストを削減しようと絶えず努力しています。これらの目標を達成するには、研究、開発、革新への多額の投資が必要であり、バイオ燃料酵素市場で事業を展開する企業、特にリソースが限られている小規模企業にとって課題となっています。

代替技術との競争

代替技術との競争は、世界のバイオ燃料酵素市場にとって大きな課題です。酵素プロセスは、高い特異性、穏やかな反応条件、さまざまな原料源との適合性など、バイオ燃料製造に多くの利点をもたらしますが、熱化学および生化学変換プロセスなどの代替技術との競争にも直面しています。熱分解やガス化などの熱化学プロセスでは、バイオマスを直接熱分解または化学分解してバイオ燃料を生産しますが、発酵や嫌気性消化などの生化学プロセスでは、微生物を利用してバイオマスをバイオ燃料に変換します。これらの代替技術は、原料の柔軟性、プロセス効率、製品収率の点でさまざまな利点とトレードオフを提供し、バイオ燃料酵素メーカーにとって、製品を差別化し、市場で競争上の優位性を発揮することが課題となっています。さらに、代替技術の継続的な進歩と原料の前処理および下流処理の改善により、バイオ燃料業界での競争がさらに激化し、イノベーションが促進されるため、バイオ燃料酵素メーカーは競争力を維持するために研究開発に継続的に投資する必要があります。

主要な市場動向

第 2 世代バイオ燃料への移行

農業残渣、林業廃棄物、専用エネルギー作物などの非食品原料から得られる第 2 世代バイオ燃料は、第 1 世代バイオ燃料の持続可能な代替品として注目を集めています。食料生産と競合し、食料安全保障や土地利用の変化に関する懸念を引き起こす第 1 世代バイオ燃料とは異なり、第 2 世代バイオ燃料は環境上の利点を提供し、これらの課題を軽減します。バイオ燃料酵素は、リグノセルロース系バイオマスを発酵性糖に変換して第 2 世代バイオ燃料を製造する際に重要な役割を果たします。しかし、第 2 世代バイオ燃料の商業化には、生産コストの高さ、技術的な複雑さ、支援インフラや政策の欠如など、いくつかの課題があります。

持続可能なバイオリファイナリーへの注目の高まり

持続可能なバイオリファイナリーは、バイオ燃料生産と他の付加価値製品や廃棄物利用の統合を目指し、バイオ燃料業界の主要プレーヤーとして台頭しています。これらのバイオリファイナリーは、バイオ燃料酵素を利用して、さまざまな原料をバイオ燃料だけでなく、生化学製品、バイオプラスチック、その他のバイオ製品に変換します。循環型経済のアプローチを採用することで、持続可能なバイオリファイナリーは、廃棄物の発生を最小限に抑え、資源効率を最大化し、環境への影響を減らすことを目指しています。しかし、持続可能なバイオリファイナリーの開発と運用は、技術の統合、経済的実現可能性、バイオ製品の市場需要に関連する課題に直面しています。さらに、規制の枠組みとインセンティブは、持続可能なバイオリファイナリーへの投資を奨励し、その成長を促進する上で重要な役割を果たします。

セグメント別インサイト

タイプ

タイプ別では、セルラーゼ酵素は、第 2 世代バイオ燃料の基礎となるセルロースエタノールの生産に不可欠な役割を果たしているため、世界のバイオ燃料酵素市場で支配的な地位を占めています。地球上で最も豊富な有機化合物であり、リグノセルロース系バイオマスの主成分であるセルロースは、バイオ燃料生産のための再生可能で持続可能な原料として機能します。ただし、セルロースの複雑な構造は、発酵性糖への変換に大きな課題をもたらします。セルラーゼ酵素は、セルロース分子をグルコースに加水分解する触媒作用を及ぼし、発酵プロセスによるエタノール生産に適した発酵性糖に変換することで、この課題に対処します。セルラーゼ酵素は、セルロースを発酵可能な糖に効率的に分解する能力があるため、農業残渣、林業廃棄物、専用エネルギー作物などの非食用バイオマスをバイオ燃料に変換する上で不可欠な触媒となります。さらに、セルラーゼ酵素には、高い基質特異性、さまざまな条件下での強力な活性、さまざまなバイオマス源との適合性など、いくつかの利点があります。世界中の政府が気候変動を緩和し、化石燃料への依存を減らすために持続可能で再生可能なエネルギー源の開発を優先しているため、セルロースエタノール、そしてその結果としてセルラーゼ酵素の需要は増加し続けています。さらに、酵素工学とバイオテクノロジーの進歩により、特性が強化された新しいセルラーゼ製剤が開発され、市場の成長をさらに促進しています。リグノセルロース系バイオマスをバイオ燃料に変換する上で極めて重要な役割を果たすセルラーゼは、世界のバイオ燃料酵素市場で支配的な存在として浮上しており、バイオ燃料産業が成熟し進化するにつれて、セルラーゼは拡大を続けると見込まれています。

アプリケーション インサイト

アプリケーション セグメントに基づくと、リグノセルロース系エタノールは、農業残渣、林業廃棄物、専用エネルギー作物などの非食用バイオマス源から得られます。トウモロコシやサトウキビなどの食用原料に依存する第 1 世代バイオ燃料とは異なり、リグノセルロース系エタノールには、食用作物との競合の軽減、温室効果ガス排出量の削減、持続可能性の向上など、いくつかの利点があります。しかし、リグノセルロース系バイオマスをエタノールに変換するには、複雑な多糖類を発酵可能な糖に分解するために、セルラーゼ、ヘミセルラーゼ、リグニナーゼなどの特殊な酵素を使用する必要があります。

世界のバイオ燃料酵素市場におけるリグノセルロース系エタノールの優位性は、いくつかの要因によって推進されています。環境への懸念の高まりと、温室効果ガスの排出削減を目的とした規制イニシアチブにより、リグノセルロース系エタノールなどの持続可能なバイオ燃料の需要が高まっています。酵素技術とバイオプロセス技術の進歩により、リグノセルロース系エタノール生産の効率と費用対効果が向上し、市場の成長がさらに促進されています。さらに、リグノセルロースエタノールは、第一世代バイオ燃料と比較して、原料の選択と地理的な流通においてより柔軟性が高く、世界中のバイオ燃料生産者にとって魅力的な選択肢となっています。

地域別洞察

世界のバイオ燃料酵素市場は著しい成長を遂げており、いくつかの主要地域が市場を支配しており、それぞれが独自の方法で市場の拡大に貢献しています。これらの地域の中で、北米は世界のバイオ燃料酵素市場の著名なリーダーとして際立っています。

最近の開発

• 2023 年 1 月、NREL は、ランザテック、ノースウェスタン大学、イェール大学と共同で、バイオ燃料の発見のための技術を強化するための合成生物学プロジェクトを開始しました。このコラボレーションは、持続可能なバイオ燃料を産業規模で生産できる炭素消費細菌の開発を目指しています。細菌の遺伝子操作のための従来の試行錯誤の方法の代わりに、チームは予測設計戦略を採用し、ゲノムエンジニアリングと機械学習ツールを統合して、より効率的でターゲットを絞った変更を行います。

主要な市場プレーヤー

• ABEnzymes GmbH
• AdvancedEnzyme Technologies Ltd.
• Agrivida,Inc.
• BASF SE
• Codexis,Inc.
• EnzymeDevelopment Corporation
• Aemetis,Inc.
• LogenCorporation
• NovozymesA/S
• DuPont deNemours, Inc.