生物学的処理技術市場 – 世界の業界規模、シェア、傾向、機会、予測、処理別（堆肥化、ミミズ堆肥化、クロミミズバエ処理、嫌気性消化、発酵）、用途別（住宅、商業、工業）、地域および競合別、2019～2029年予測

市場概要

世界の生物学的処理技術市場は2023年に24億7000万米ドルと評価され、2029年までの予測期間中に4.25％のCAGRで着実に成長すると予想されています

世界的に政府によって課せられた厳格な環境規制と基準により、産業や自治体は廃水の処理、有機廃棄物の管理、排出物の抑制を行う必要があります。生物学的処理技術は、これらの規制に準拠するための好ましい選択肢であることがよくあります。製造、農業、石油化学を含むさまざまな産業の成長により、有機廃棄物と廃水の発生が増加しています。生物学的処理ソリューションは、この廃棄物を効率的に管理および処理するために不可欠です。嫌気性消化などのプロセスによる再生可能エネルギー源であるバイオガスの生産は、エネルギーと資源の回収を求める業界にとって魅力的な推進力です。バイオガスは発電と暖房に使用できます。バイオテクノロジーと合成生物学の継続的な進歩により、さまざまな処理プロセス用のより効率的で特殊な微生物が開発され、生物学的処理技術のパフォーマンスが向上しました。医薬品やパーソナルケア製品などの水と廃水に新たな汚染物質が存在するため、これらの汚染物質を除去できる高度な生物学的処理プロセスの需要が高まっています。

主要な市場推進要因

産業廃棄物の増加

産業が成長し拡大するにつれて、通常、大量の有機廃棄物が発生します。この廃棄物には、食品廃棄物、農業残渣、製造プロセスからの有機副産物などの材料が含まれます。生物学的処理技術は、この有機廃棄物を効率的に管理し、貴重な資源に変換するのに適しています。産業は、廃棄物と廃水を適切に管理することを要求する厳しい環境規制の対象となります。生物学的処理技術は、さまざまな種類の有機廃棄物ストリームから汚染物質を分解して除去できるため、これらの規制要件を満たすための効果的なソリューションを提供します。業界、政府、および一般市民は、廃棄物処理の環境への影響についてますます懸念しています。嫌気性消化や堆肥化などの生物学的処理方法は、埋め立てや焼却などの従来の廃棄物処理方法よりも持続可能で環境に優しい代替手段を提供します。生物学的処理技術は、有機廃棄物からの貴重な資源の回収を促進できます。たとえば、嫌気性消化はバイオガスを生成し、これはエネルギー生産に使用できます。また、生成された消化物は栄養豊富な土壌改良剤として使用できます。この資源回収の側面により、生物学的処理の採用は経済的に魅力的になります。

長期的には、生物学的処理技術は業界のコスト削減につながります。これらの技術は、廃棄物処理コストを削減し、エネルギー消費を減らし、バイオガス、堆肥、またはその他の副産物の販売を通じて収益を生み出す機会を創出できます。多くの業界が持続可能性をコアバリューとして受け入れており、特定の持続可能性目標を設定しています。生物学的処理技術はこれらの目標に沿っており、企業が環境フットプリントを削減し、資源効率を高め、より持続可能なイメージを促進するのに役立ちます。 世間の認識と企業責任は、産業慣行に影響を与える重要な要素です。 生物学的処理技術を採用することで、企業の環境評判を向上させ、環境に優しい廃棄物管理慣行への取り組みを示すことができます。 一部の地域では、政府がインセンティブ、補助金、または助成金を提供して、業界が生物学的処理技術を採用するように奨励しています。 これらのインセンティブにより、企業にとって初期投資がより魅力的になります。 この要因は、グローバル生物学的処理技術市場の発展に役立ちます。

バイオテクノロジーの進歩

バイオテクノロジーの進歩は、生物学的処理技術の開発と改善に大きく貢献しています。 これらの進歩により、廃水処理、バイオレメディエーション、有機廃棄物管理など、さまざまな用途における生物学的処理プロセスの機能と効率が拡大しました。 バイオテクノロジーにより、特定の汚染物質や有機物質をより効率的に分解する特殊な微生物株の開発が可能になりました。これらの遺伝子組み換え微生物は、廃水や汚染された環境における汚染物質の分解を加速し、処理プロセスをより迅速かつ効果的にします。バイオテクノロジーにより、微生物の遺伝子組み換えによって代謝能力を高めることができます。これにより、微生物はより強靭で、適応性が高く、厳しい条件でも生存できるようになり、バイオレメディエーション用途に特に役立ちます。

バイオテクノロジーは、さまざまな生物学的処理プロセスで使用されるバイオリアクターの設計に影響を与えてきました。高度なバイオリアクター システムには、バイオフィルム リアクター、膜バイオリアクター、固定化酵素システムなどの革新が組み込まれており、これらはすべて処理効率を向上させ、処理施設の設置面積を削減します。バイオテクノロジーは、ポリメラーゼ連鎖反応 (PCR) や DNA シーケンシングなどの分子ツールを提供します。これらは、生物学的処理システムにおける微生物群集の監視と評価に役立ちます。これらのツールにより、処理プロセスのより適切な制御と最適化が可能になります。合成生物学の分野は、生物学的処理技術において重要な役割を果たしています。合成生物学には、特定の処理目標のための新しい微生物または経路を作成するための生物学的部品、デバイス、およびシステムの設計と構築が含まれます。合成生物学により、微生物をカスタマイズして、効率的な汚染物質の分解と資源の回収が可能になります。

バイオテクノロジーにより、メタゲノミクスを使用して、処理システム内の微生物群全体の遺伝子構成を研究できるようになりました。このアプローチにより、これらの群の機能的可能性に関する洞察が得られ、処理目的で利用できる新しい遺伝子と代謝経路を特定できます。バイオテクノロジーにより、特定の汚染物質または微生物の活動をリアルタイムで検出できる生物学的センサーの開発が促進されました。これらのセンサーは、処理システムが最適に動作することを保証するプロセスの監視と制御に使用されます。ゲノミクス、プロテオミクス、メタボロミクスなどのオミクス技術は、微生物群と処理プロセスにおけるそれらの相互作用に関する理解に革命をもたらしました。これらの技術は、微生物群集、代謝経路、および環境変化に対するそれらの反応のダイナミクスに関する包括的な洞察を提供します。バイオテクノロジーは、研究者やエンジニアが複雑な生物学的データを分析するのに役立つバイオインフォマティクスツールとデータベースの開発に貢献してきました。これらのツールは、ゲノムデータとメタゲノムデータの解釈を支援し、処理システムの設計と運用を改善します。バイオテクノロジーの進歩により、微生物の代謝から電気を生成できる微生物燃料電池やその他の技術が開発されました。これにより、生物学的処理システムのエネルギー消費を削減できる可能性があります。この要因により、世界の生物学的処理技術市場の需要が加速します

エネルギーと資源の回収の必要性が高まる

主な推進力の1つは、嫌気性消化などの生物学的処理技術が副産物としてバイオガスを生成する能力です。バイオガスは主にメタンと二酸化炭素で構成されており、発電と暖房用の再生可能エネルギー源として使用できます。これは、エネルギー コストと環境への影響を削減したいと考えている業界にとって特に魅力的です。再生可能エネルギー源の需要が高まるにつれて、生物学的処理プロセスによって生成されるバイオガスは、持続可能性とグリーン エネルギーの目標と一致します。バイオガスは化石燃料への依存を減らし、温室効果ガスの排出を減らすことで気候変動と戦うのに役立ちます。生物学的処理技術により、農業残渣、食品廃棄物、下水汚泥などの有機廃棄物を貴重なエネルギー資源に変換できます。この廃棄物からエネルギーへのアプローチは、廃棄物処理コストを削減するだけでなく、より持続可能なエネルギー ミックスにも貢献します。生物学的プロセスを使用して有機廃棄物を処理することで、業界は廃棄物処理に関連するコストを大幅に削減できるだけでなく、埋め立てや焼却の必要性を減らすことができます。生物学的処理技術は、土壌改良剤や肥料として使用できる栄養豊富な消化物など、エネルギー以外の貴重な資源を回収できます。この資源回収の側面により、付加価値が生まれ、廃棄物処理による環境への影響が軽減されます。

生物学的処理は、廃棄物が貴重な資源に変換される循環型経済の原則をサポートし、未使用の資源の採取を減らし、廃棄物の発生を最小限に抑えます。一部の政府は、エネルギーと資源の回収のための生物学的処理技術の採用を奨励するために、財政的インセンティブ、補助金、または税額控除を提供しています。これらのインセンティブにより、業界にとって投資がより魅力的になります。多くの企業が、環境への影響を減らし、資源効率を高めるなど、持続可能性の目標を設定しています。エネルギーと資源の回収は、これらの企業の持続可能性イニシアチブと一致しています。生物学的処理方法は、強力な温室効果ガスである埋立地からのメタン排出を減らすため、環境に優しいと考えられています。嫌気性消化中に生成されるメタンを捕捉して利用することで、これらの技術は気候変動の緩和に役立ちます。生物学的処理によるバイオガスの生成は、代替エネルギー源を提供し、エネルギーミックスを多様化し、従来のエネルギー源への依存を減らすことでエネルギー安全保障に貢献します。この要因により、世界の生物学的処理技術市場の需要が加速します。

主要な市場の課題

技術の拡張性

生物学的処理プロセスのスケールアップには、より複雑なエンジニアリングと設計の課題が伴うことがよくあります。処理施設の規模が大きくなるにつれて、質量移動、熱伝達、流体力学などの要因がますます重要になります。バイオリアクターや曝気システムなどの機器の設計とサイズ設定は、より大きな容量に合わせて最適化する必要があり、これにはかなりのエンジニアリングの専門知識が必要になる場合があります。廃水処理では、大規模な処理プラントで適切な水力保持時間と流量分布を維持することが、処理効率にとって重要です。スケールアップは、これらのダイナミクスを乱す可能性があります。大規模な処理システム全体にわたる栄養素と酸素の効果的な分配は、規模が大きくなるにつれて複雑になります。これは、活性汚泥やMBRなどの生物学的処理プロセスで特に重要です。処理システムが拡大するにつれて、微生物群集の健康状態の管理と維持はより困難になります。適切な混合、栄養素の利用可能性、および汚染物質の制御は、微生物の健康と活動にとって不可欠です。処理施設の規模が大きくなると、消費エネルギーも増えるため、規模拡大のメリット（バイオガス生産量の増加など）とエネルギー要件の増加とのバランスを取ることが課題となります。大規模な施設全体で効率的な制御および監視システムを維持することが重要です。これには、変化する状況に応じて動作パラメータを調整する機能が含まれます。

実装コスト

生物学的処理システムの設定には、多くの場合、多額の資本投資が必要です。これには、機器の購入、処理施設の建設、インフラストラクチャの開発が含まれます。多くの生物学的処理技術には、バイオリアクター、曝気システム、監視機器などの特殊な機器が必要です。これらの調達と設置には費用がかかる場合があります。場合によっては、生物学的処理プロセスに対応するために、既存のインフラストラクチャをアップグレードまたは変更する必要があります。これらの変更により、実装コストが大幅に増加する可能性があります。生物学的処理システムの運用と保守には、多くの場合、熟練した専門の労働力が必要です。そのような人員の採用、トレーニング、報酬は、運用コストに影響します。生物学的処理技術を改善し、革新するには、継続的な研究開発の取り組みが必要です。研究開発への投資は、全体的な実装コストを増加させます。

場合によっては、業界や自治体がすでに廃棄物処理方法を確立していることがあります。生物学的処理技術への移行には、既存のシステムやインフラストラクチャへの埋没コストがかかる可能性があります。生物学的処理プロセスには、エネルギー、メンテナンス、監視などの継続的な運用コストが必要です。特に、エアレーション、加熱、冷却を必要とするプロセスでは、エネルギーコストが大きくなる可能性があります。規制要件を満たすには、コンプライアンスを確保するために、処理技術、監視システム、報告手順への追加投資が必要になることがよくあります。処理施設の建設や機器の設置には広大な土地やスペースが必要になる場合があり、特に人口密度の高い地域や土地が限られている地域ではコスト面で課題となる可能性があります。

主要な市場動向

精密農業

精密農業は、農業における肥料、農薬、その他の化学物質の使用削減に役立ちます。ターゲットを絞ったデータに基づくアプローチを採用することで、農家は過剰な栄養分の流出や環境への化学物質の浸出を最小限に抑えることができます。これにより、農業排水の生物学的処理の必要性が減り、水質が維持され、処理コストが削減されます。精密農業は、センサー、衛星、その他のソースからのデータを利用して、作物管理に関する情報に基づいた決定を下します。このデータは水管理戦略にも役立ち、水の消費量を削減し、処理が必要な農業排水を最小限に抑えるのに役立ちます。精密農業は、生物学的手段で害虫を駆除し、化学農薬の必要性を減らすことを目的とした総合的害虫管理の実践を推進します。これにより、土壌や水中の化学物質の残留物が減少し、生物学的処理システムへの環境負荷が軽減されます。

精密農業は、水、エネルギー、土地などの資源の使用を最適化します。資源をより効率的に使用し、廃棄物を最小限に抑えることで、農業の環境への影響が軽減され、農業廃棄物の高度な生物学的処理の必要性も軽減されます。精密農業では、土壌の健全性と肥沃度の向上に重点が置かれることがよくあります。健全な土壌は栄養素と水分をよりよく吸収して保持できるため、栄養素の流出と水域の汚染の可能性が軽減されます。精密農業で使用されるリモートセンシング技術は、作物のストレスや病気の早期兆候を検出するのに役立ち、対象を絞った介入を可能にし、化学処理の必要性を最小限に抑えます。

セグメント別インサイト

処理に関するインサイト

処理に基づいて、嫌気性消化が世界の生物学的処理技術市場で支配的なセグメントとして浮上しました。

アプリケーションに関するインサイト

アプリケーションに基づいて、産業は予測期間中に世界の生物学的処理技術市場で最も急速に成長しているセグメントとして浮上しました。

地域別インサイト

地域に基づいて、北米は2023年に世界の生物学的処理技術市場で最も急速に成長している地域として浮上しました。

最近の開発

• 2023年5月、プロセス技術とエネルギーソリューションの大手プロバイダーであるLummus Technologyは、知的財産、著作権、貿易を含む水ソリューションポートフォリオから資産を取得する契約をSiemens Energyと発表しました。ルムス テクノロジーは、シーメンス エナジーの Zimpro 湿式空気酸化技術と PACT システム、および関連する知的財産、実験装置、関連資産を引き継ぎます。これらの技術は、石油およびガス業界の水および廃水処理のニーズに合わせて設計されており、炭素吸着、生物学的処理、および水熱処理を利用しています。ルムス テクノロジーは、シーメンス エナジーの Zimpro 湿式空気酸化技術と PACT システム、および関連する知的財産、実験装置、関連資産を引き継ぎます。この買収により、石油化学および精製施設における水と廃水の処理に関する Lummus の持続可能で統合されたソリューションが大幅に強化されます。Zimpro システムはエチレン クラッカーからの苛性廃棄物の処理に重点を置いていますが、PACT プロセスは産業廃水から有機汚染物質を効率的に除去し、二次廃棄物の発生を最小限に抑えながら高レベル廃棄物ストリームを変換および破壊するなど、従来の処理方法に比べていくつかの利点を提供します。

主要な市場プレーヤー

• BioCoTech Americas Inc.
• BIFFA Ltd
• Global Composting Solutions Ltd.
• Alfatherm Ltd.
• Supreme International Limited
• Closed Loop Environmentalソリューション
• Evoqua Water Technology LLC
• Pentair PLC
• Alfa Laval Corporate AB
• Scarab International