바이오연료 효소 시장 - 글로벌 산업 규모, 점유율, 추세, 기회 및 예측, 유형(셀룰라아제, 아밀라아제, 자일라나아제, 리파아제, 기타), 응용 분야(리그노셀룰로오스 에탄올, 바이오디젤, 옥수수/전분 기반 에탄올, 기타), 지역 및 경쟁별로 세분화, 2019-2029F

시장 개요

글로벌 바이오연료 효소 시장은 2023년에 12억 3천만 달러로 평가되었으며, 2029년까지 7.78%의 CAGR로 예측 기간 동안 인상적인 성장을 보일 것으로 예상됩니다. 바이오연료 효소 시장은 환경적 지속 가능성에 대한 우려가 커지고 대체 에너지원을 찾아야 할 필요성이 커지면서 수년간 성장을 경험해 왔습니다. 효소는 복잡한 바이오매스를 간단한 당으로 분해하여 발효시켜 바이오에탄올과 바이오디젤과 같은 바이오연료를 생산함으로써 바이오연료 생산에 중요한 역할을 합니다. 글로벌 바이오연료 효소 시장에 영향을 미치는 주요 요인에는 전 세계 정부의 지원 정책과 인센티브가 포함되며, 이는 바이오연료 산업의 성장과 그에 따른 바이오연료 생산에 사용되는 효소에 대한 수요에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다. 옥수수, 사탕수수, 셀룰로오스 물질과 같은 바이오매스 원료의 가용성과 비용은 바이오연료로 전환하는 데 사용되는 효소에 대한 수요에 영향을 미칠 수 있습니다. 효소를 포함한 바이오연료 생산 기술의 연구 개발에 대한 투자는 혁신을 주도하고 시장 성장으로 이어질 수 있습니다. 에너지에 대한 전반적인 수요와 온실 가스 배출을 줄여야 할 필요성은 바이오연료 채택을 촉진하고 그에 따라 바이오연료 효소 시장에 영향을 미칠 수 있습니다. 신흥 시장에서 바이오연료 및 관련 효소 기술의 도입은 경제 성장, 에너지 안보, 환경 문제와 같은 요인에 의해 영향을 받을 수 있습니다.

주요 시장 동인

바이오연료 효소 시장을 활성화하는 신제품 출시

효소 기술 분야의 지속적인 연구 개발을 통해 더욱 효율적이고 비용 효율적인 효소를 발견하여 바이오연료 생산 공정에서 도입이 촉진될 수 있습니다. 효소를 포함한 바이오연료 생산 기술의 연구 개발에 대한 투자는 혁신을 촉진하고 시장 성장으로 이어질 수 있습니다.

예를 들어, Royal DSM은 eBOOSTTM GT와 섬유 전환을 위한 새로운 효소인 eBREAKTM 1000F를 출시하면서 2019년부터 일리노이에서 바이오연료 산업을 위한 저글리세롤 효모 기술 제품군을 확대하고 있습니다. 외부에서 공급되는 Glucoamalyse(GA)가 최대 60% 적은 eBOOST GT는 상업적 규모로 테스트 및 승인을 받았으므로 전분 발효에서 eBOOST의 견고성과 수율 이점을 얻을 수 있습니다.

생명공학 분야의 지속적인 연구 개발을 통해 보다 효율적이고 비용 효율적인 효소가 발견되었습니다. 효소 기술이 향상됨에 따라 바이오연료 생산 공정의 효율성이 높아져 전 세계적으로 수요가 증가하는 에너지 시장에서 바이오연료의 경쟁력이 높아졌습니다. 게다가 전 세계의 많은 정부가 온실 가스 배출을 줄이고 에너지 안보를 달성하기 위한 노력의 일환으로 바이오연료 사용을 촉진하기 위한 정책과 인센티브를 시행했습니다. 이러한 지원 조치는 예측 기간 동안 바이오연료 생산 기술에 대한 투자를 촉진할 수 있습니다.

바이오디젤 응용 분야 사용 급증

바이오디젤에 대한 수요가 증가함에 따라 바이오연료 효소가 산업에서 널리 사용되고 있습니다. 바이오디젤은 더 깨끗한 연료이기 때문에 전 세계적으로 디젤을 대체했습니다. 질소 산화물 외에 대기 오염 물질과 온실 가스를 덜 배출합니다. 석유 기반 제품의 비용이 상승하고 있어 바이오디젤은 석유 디젤에 비해 더 저렴한 대안이 되었습니다. 바이오디젤을 사용하면 화석 연료에 대한 필요성이 줄어듭니다. BioCube와 같은 장치를 사용하면 가난한 나라의 농촌 네트워크에서 부유한 나라의 대도시 네트워크까지 모든 네트워크에 연결하여 대체 에너지원으로 처리하기가 비교적 쉽습니다.

미국은 매년 139억 갤런 이상 또는 거의 530억 리터의 에탄올을 생산하여 소비와 연료 사용 모두에서 세계 최대의 에탄올 생산국입니다.

바이오연료는 옥수수, 사탕수수, 셀룰로스 물질, 조류 등 다양한 원료에서 생산할 수 있습니다. 옥수수, 사탕수수, 셀룰로스 물질과 같은 바이오매스 원료의 가용성과 비용은 바이오연료로 전환하는 데 사용되는 효소에 대한 수요에 영향을 미칠 수 있습니다.

효소는 다양한 원료와 최적으로 작동하도록 조정할 수 있으므로 바이오연료 생산을 보다 다재다능하게 만들고 지역 농업 자원에 적응할 수 있습니다.

전 세계 온실 가스(GHG) 배출량은 에너지의 3분의 2 이상을 차지한다고 추정됩니다. 국제 에너지 기구에 따르면 석탄은 연료 연소로 인한 전 세계 배출량의 45%를 차지했고, 그 다음은 석유(32%), 천연 가스(22%)였습니다. 유럽 연합, 인도, 러시아 연방, 중국, 미국이 합쳐서 연료 연소로 인한 전 세계 배출량의 45%를 차지했습니다.

기후 변화와 환경 영향에 대한 우려가 커지면서 재생 가능하고 지속 가능한 에너지원에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 바이오매스에서 생산된 바이오연료는 화석 연료에 비해 환경 친화적인 대안을 제공하며, 효소는 효율적인 생산에 중요한 역할을 합니다. 인구의 환경적 우려 증가와 석유 및 연료에 대한 수입 의존도는 개발도상국의 바이오연료 효소 시장을 견인할 것으로 예상됩니다. 수입 화석 연료에 대한 의존도를 줄이고 에너지 믹스를 다양화하는 것이 많은 국가의 필수 목표이기 때문입니다. 효율적인 효소의 도움을 받아 바이오연료 생산에 국내에서 조달한 바이오매스를 사용하면 에너지 안보를 강화할 수 있습니다.

연구 개발 증가

생명공학 분야의 지속적인 연구 개발로 인해 더욱 효율적이고 비용 효율적인 효소가 발견되었습니다. 효소 기술이 향상됨에 따라 바이오연료 생산 공정의 효율성이 높아져 바이오연료가 에너지 시장에서 경쟁력을 갖게 되었습니다.

브라질 에너지 및 재료 연구 센터(CNPEM)의 과학자들은 균류를 유전자 변형하여 바가스 및 사탕수수 폐기물(꼭대기와 잎)과 같은 바이오매스의 탄수화물을 발효 가능한 당으로 용해하여 바이오연료로 산업적으로 효율적으로 전환하는 효소 혼합물을 생산했습니다.

2세대 에탄올 생산의 가장 큰 장애물 중 하나는 저렴한 효소 조합을 만드는 것입니다. 2세대 바이오연료는 목재 칩, 농업 폐기물, 사용된 튀김용 기름을 포함한 다양한 비식품 바이오매스를 사용하여 생산됩니다. CNPEM 연구팀이 개발한 방법은 바이오연료를 만드는 데 사탕수수 폐기물을 가장 효과적으로 사용할 수 있는 길을 열어줍니다.

예를 들어, Novozymes는 2020년에 최첨단 효모 균주와 효소를 사용하여 옥수수 섬유를 에탄올로 전환하는 포괄적인 플랫폼인 Fiberex를 출시했습니다. Novozymes는 플랫폼 발표의 일환으로 최초의 Fiberex 제품을 출시했습니다. Fiberex R1은 별도의 섬유-에탄올 공정에서 에탄올을 전달하기 위해 특별히 만들어진 기술이고, Fiberex F1은 공정 중 기술을 위한 섬유 전환을 전달하기 위해 만들어진 셀룰라아제 효소입니다.

주요 시장 과제

기술적 복잡성 및 개발 비용

글로벌 바이오연료 효소 시장이 직면한 가장 중요한 과제 중 하나는 바이오연료 생산을 위한 효소 공정을 개발하고 최적화하는 것의 복잡성입니다. 효소는 복잡한 바이오매스 물질을 발효 가능한 당으로 분해하여 바이오연료로 전환하는 데 중요한 역할을 합니다. 그러나 효소 제형과 생산 공정을 최적화하려면 상당한 기술적 복잡성과 R&D 비용이 필요합니다. 연구자들은 바이오연료를 경제적으로 더 실행 가능하게 만들기 위해 생산 비용을 줄이는 동시에 효소 성능, 안정성 및 특이성을 향상시키기 위해 끊임없이 노력합니다. 이러한 목표를 달성하려면 연구, 개발 및 혁신에 상당한 투자가 필요하며, 특히 자원이 제한된 소규모 업체의 경우 바이오연료 효소 시장에서 운영하는 회사에 어려움을 줍니다.

대체 기술의 경쟁

대체 기술의 경쟁은 글로벌 바이오연료 효소 시장에 상당한 어려움을 안겨줍니다. 효소 공정은 높은 특이성, 온화한 반응 조건 및 다양한 원료 공급원과의 호환성을 포함하여 바이오연료 생산에 수많은 이점을 제공하지만 열화학 및 생화학적 전환 공정과 같은 대체 기술과도 경쟁합니다. 열분해 및 가스화와 같은 열화학적 공정은 바이오매스를 직접 열 또는 화학적으로 분해하여 바이오연료를 생산하는 반면, 발효 및 혐기성 소화와 같은 생화학적 공정은 미생물에 의존하여 바이오매스를 바이오연료로 전환합니다. 이러한 대체 기술은 원료 유연성, 공정 효율성 및 제품 수율 측면에서 다양한 이점과 상충 관계를 제공하여 바이오연료 효소 제조업체가 제품을 차별화하고 시장에서 경쟁 우위를 입증하는 데 어려움을 겪습니다. 또한, 대체 기술의 지속적인 발전과 원료 전처리 및 하류 처리의 개선이 결합되어 바이오연료 산업의 경쟁이 더욱 심화되고 혁신이 촉진되어 바이오연료 효소 제조업체는 경쟁 우위를 유지하기 위해 연구 개발에 지속적으로 투자해야 합니다.

주요 시장 동향

2세대 바이오연료로의 전환

농업 잔류물, 임업 폐기물, 전용 에너지 작물과 같은 비식품 원료에서 파생된 2세대 바이오연료는 1세대 바이오연료에 대한 지속 가능한 대안으로 주목을 받고 있습니다. 식량 생산과 경쟁하고 식량 안보와 토지 이용 변화에 대한 우려를 제기하는 1세대 바이오연료와 달리 2세대 바이오연료는 환경적 이점을 제공하고 이러한 과제를 완화합니다. 바이오연료 효소는 목질셀룰로오스 바이오매스를 2세대 바이오연료 생산을 위한 발효 가능한 당으로 전환하는 데 중요한 역할을 합니다. 그러나 2세대 바이오연료의 상용화는 높은 생산 비용, 기술적 복잡성, 지원 인프라 및 정책 부족을 포함한 여러 가지 과제에 직면합니다.

지속 가능한 바이오정제소에 대한 집중 증가

지속 가능한 바이오정제소는 바이오연료 생산을 다른 부가가치 제품 및 폐기물 활용과 통합하는 것을 목표로 바이오연료 산업의 핵심 참여자로 부상하고 있습니다. 이러한 바이오정제소는 바이오연료 효소를 사용하여 다양한 원료를 바이오연료뿐만 아니라 생화학 물질, 바이오플라스틱 및 기타 바이오제품으로 전환합니다. 순환 경제 접근 방식을 채택함으로써 지속 가능한 바이오정제소는 폐기물 발생을 최소화하고 자원 효율성을 극대화하며 환경 영향을 줄이는 것을 목표로 합니다. 그러나 지속 가능한 바이오정제소의 개발 및 운영은 기술 통합, 경제적 실행 가능성 및 바이오제품에 대한 시장 수요와 관련된 과제에 직면합니다. 또한 규제 프레임워크와 인센티브는 지속 가능한 바이오 정제소에 대한 투자를 장려하고 성장을 촉진하는 데 중요한 역할을 합니다.

세그먼트별 통찰력

유형

유형에 따라 셀룰라아제 효소는 2세대 바이오 연료의 초석인 셀룰로오스 에탄올 생산에 없어서는 안 될 역할을 하기 때문에 글로벌 바이오 연료 효소 시장에서 지배적인 위치를 차지하고 있습니다. 지구상에서 가장 풍부한 유기 화합물이자 목질 셀룰로오스 바이오매스의 주요 성분인 셀룰로오스는 바이오 연료 생산을 위한 재생 가능하고 지속 가능한 원료 역할을 합니다. 그러나 셀룰로오스의 복잡한 구조는 발효 가능한 당으로 전환하는 데 상당한 어려움을 겪습니다. 셀룰라아제 효소는 셀룰로오스 분자를 발효 과정을 통해 에탄올 생산에 적합한 발효 가능한 당인 포도당으로 가수분해하여 이 과제를 해결합니다. 셀룰라아제 효소는 셀룰로오스를 발효 가능한 당으로 효율적으로 분해할 수 있는 능력을 가지고 있어 농업 잔류물, 임업 폐기물, 전용 에너지 작물과 같은 비식품 바이오매스를 바이오연료로 전환하는 데 필수적인 촉매가 됩니다. 게다가 셀룰라아제 효소는 높은 기질 특이성, 광범위한 조건에서의 강력한 활성, 다양한 바이오매스 공급원과의 호환성을 포함한 여러 가지 장점을 제공합니다. 전 세계 정부가 기후 변화를 완화하고 화석 연료에 대한 의존도를 줄이기 위해 지속 가능하고 재생 가능한 에너지원 개발을 우선시함에 따라 셀룰로오스 에탄올과 그에 따른 셀룰라아제 효소에 대한 수요가 계속 증가하고 있습니다. 또한 효소 엔지니어링과 생명 공학의 발전으로 향상된 특성을 가진 새로운 셀룰라아제 제형이 개발되어 시장 성장을 더욱 촉진했습니다. 목질셀룰로오스 바이오매스를 바이오연료로 전환하는 데 중요한 역할을 하는 셀룰라아제는 글로벌 바이오연료 효소 시장에서 지배적인 세력으로 부상했으며, 바이오연료 산업이 성숙하고 발전함에 따라 확장을 계속할 태세를 갖추고 있습니다.

응용 분야 통찰

응용 분야 세그먼트를 기준으로 목질셀룰로오스 에탄올은 농업 잔류물, 임업 폐기물, 전용 에너지 작물과 같은 비식품 바이오매스 공급원에서 파생됩니다. 옥수수와 사탕수수와 같은 식품 기반 원료에 의존하는 1세대 바이오연료와 달리 목질셀룰로오스 에탄올은 식량 작물과의 경쟁 감소, 온실 가스 배출 감소, 지속 가능성 향상 등 여러 가지 이점을 제공합니다. 그러나 목질셀룰로오스 바이오매스를 에탄올로 전환하려면 셀룰라아제, 헤미셀룰라아제, 리그닌 분해효소를 포함한 특수 효소를 사용하여 복잡한 폴리사카라이드를 발효 가능한 당으로 분해해야 합니다.

글로벌 바이오연료 효소 시장에서 목질셀룰로오스 에탄올이 우세한 것은 여러 요인에 의해 주도됩니다. 증가하는 환경적 우려와 온실 가스 배출을 줄이기 위한 규제 이니셔티브는 목질셀룰로오스 에탄올과 같은 지속 가능한 바이오연료에 대한 수요를 촉진했습니다. 효소 기술과 생물 처리 기술의 발전으로 목질셀룰로오스 에탄올 생산의 효율성과 비용 효율성이 향상되어 시장 성장이 더욱 촉진되었습니다. 또한, 목질셀룰로오스 에탄올은 1세대 바이오연료에 비해 원료 선택과 지리적 분포 면에서 더 큰 유연성을 제공하므로 전 세계 바이오연료 생산자에게 매력적인 옵션입니다.

지역별 통찰력

글로벌 바이오연료 효소 시장은 상당한 성장을 보이고 있으며, 각 지역이 고유한 방식으로 시장 확대에 기여하는 몇몇 주요 지역이 주도하고 있습니다. 이러한 지역 중에서 북미는 글로벌 바이오연료 효소 시장에서 두드러진 리더로 돋보입니다.

최근 개발

• NREL은 2023년 1월 LanzaTech, Northwestern University, Yale University와 협력하여 바이오연료 발견 기술을 강화하기 위한 합성 생물학 프로젝트를 시작했습니다. 이 협력은 산업적 규모로 지속 가능한 바이오연료를 생산할 수 있는 탄소 소모 박테리아를 개발하는 것을 목표로 합니다. 박테리아의 유전자 조작을 위한 기존의 시행착오 방식 대신, 이 팀은 예측 설계 전략을 채택하여 게놈 엔지니어링과 머신 러닝 도구를 통합하여 보다 효율적이고 타겟팅된 수정을 할 것입니다.

주요 시장 참여자

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