Рынок технологий биологической очистки — глобальный размер отрасли, доля, тенденции, возможности и прогноз, сегментированный по обработке (компостирование, вермикомпостирование, обработка от черной львинки, анаэробное сбраживание, ферментация), по применению (жилой, коммерческий, промышленный), по региону и конкуренции, 2019–2029 гг.

Обзор рынка

Глобальный рынок технологий биологической очистки оценивался в 2,47 млрд. долларов США в 2023 году и, как ожидается, будет демонстрировать устойчивый рост в прогнозируемый период со среднегодовым темпом роста 4,25% до 2029 года

Строгие экологические нормы и стандарты, вводимые правительствами во всем мире, требуют от отраслей и муниципалитетов очистки сточных вод, управления органическими отходами и контроля выбросов. Технологии биологической очистки часто являются предпочтительным выбором для соблюдения этих норм. Рост различных отраслей промышленности, включая обрабатывающую промышленность, сельское хозяйство и нефтехимию, привел к увеличению образования органических отходов и сточных вод. Решения по биологической очистке необходимы для эффективного управления и обработки этих отходов. Производство биогаза, возобновляемого источника энергии, посредством таких процессов, как анаэробное сбраживание, является привлекательным драйвером для отраслей, ищущих энергию и восстановление ресурсов. Биогаз можно использовать для выработки электроэнергии и отопления. Текущие достижения в области биотехнологии и синтетической биологии привели к разработке более эффективных и специализированных микроорганизмов для различных процессов очистки, повышая производительность технологий биологической очистки. Наличие новых загрязняющих веществ в воде и сточных водах, таких как фармацевтические препараты и средства личной гигиены, увеличило спрос на передовые процессы биологической очистки, способные удалять эти загрязняющие вещества.

Основные движущие силы рынка

Рост образования промышленных отходов

По мере роста и расширения отраслей промышленности они, как правило, производят большие объемы органических отходов. Эти отходы могут включать такие материалы, как пищевые отходы, сельскохозяйственные остатки и органические побочные продукты производственных процессов. Технологии биологической очистки хорошо подходят для эффективного управления и преобразования этих органических отходов в ценные ресурсы. Отрасли подчиняются строгим экологическим нормам, которые требуют от них надлежащего управления своими отходами и сточными водами. Технологии биологической очистки предлагают эффективные решения для выполнения этих нормативных требований, поскольку они могут разлагать и удалять загрязняющие вещества из различных типов потоков органических отходов. Отрасли, правительства и общественность все больше обеспокоены воздействием утилизации отходов на окружающую среду. Методы биологической очистки, такие как анаэробное сбраживание и компостирование, предлагают более устойчивые и экологически чистые альтернативы традиционным методам утилизации отходов, таким как захоронение и сжигание. Технологии биологической очистки могут способствовать извлечению ценных ресурсов из органических отходов. Например, анаэробное сбраживание генерирует биогаз, который можно использовать для производства энергии, а полученный дигестат может служить богатым питательными веществами почвенным кондиционером. Этот аспект восстановления ресурсов может сделать принятие биологической очистки экономически привлекательным.

В долгосрочной перспективе технологии биологической очистки могут привести к экономии затрат для отраслей. Эти технологии могут снизить затраты на утилизацию отходов, снизить потребление энергии и создать возможности для получения доходов за счет продажи биогаза, компоста или других побочных продуктов. Многие отрасли принимают устойчивость как основную ценность и ставят конкретные цели в области устойчивости. Технологии биологической очистки соответствуют этим целям, помогая компаниям сократить свое воздействие на окружающую среду, повысить эффективность использования ресурсов и способствовать формированию более устойчивого имиджа. Общественное восприятие и корпоративная ответственность являются значимыми факторами, влияющими на промышленную практику. Внедрение технологий биологической очистки может улучшить экологическую репутацию компании и продемонстрировать приверженность экологически чистым методам управления отходами. В некоторых регионах правительства предоставляют стимулы, субсидии или гранты для поощрения отраслей к внедрению технологий биологической очистки. Эти стимулы могут сделать первоначальные инвестиции более привлекательными для бизнеса. Этот фактор поможет в развитии глобального рынка технологий биологической очистки.

Достижения в области биотехнологии

Достижения в области биотехнологии внесли значительный вклад в разработку и совершенствование технологий биологической очистки. Эти достижения расширили возможности и эффективность процессов биологической очистки в различных областях применения, включая очистку сточных вод, биоремедиацию и управление органическими отходами. Биотехнология позволила разработать специализированные штаммы микроорганизмов, которые более эффективно разлагают определенные загрязняющие вещества или органические материалы. Эти сконструированные микроорганизмы могут ускорить разложение загрязняющих веществ в сточных водах и загрязненных средах, делая процессы очистки более быстрыми и эффективными. Биотехнология позволяет проводить генетическую модификацию микроорганизмов для улучшения их метаболических возможностей. Это может привести к появлению микроорганизмов, которые будут более устойчивыми, адаптивными и способными выживать в сложных условиях, что особенно ценно для приложений биоремедиации.

Биотехнология повлияла на конструкцию биореакторов, используемых в различных процессах биологической очистки. Усовершенствованные системы биореакторов включают в себя такие инновации, как биопленочные реакторы, мембранные биореакторы и иммобилизованные ферментные системы, все из которых повышают эффективность очистки и сокращают площадь очистных сооружений. Биотехнология предоставляет молекулярные инструменты, такие как полимеразная цепная реакция (ПЦР) и секвенирование ДНК, которые являются ценными для мониторинга и оценки микробных сообществ в системах биологической очистки. Эти инструменты позволяют лучше контролировать и оптимизировать процессы очистки. Область синтетической биологии играет важную роль в технологиях биологической очистки. Она включает в себя проектирование и создание биологических частей, устройств и систем для создания новых микроорганизмов или путей для конкретных целей очистки. Синтетическая биология позволяет настраивать микроорганизмы для эффективной деградации загрязняющих веществ и восстановления ресурсов.

Биотехнология позволила использовать метагеномику для изучения генетического состава целых микробных сообществ в системах очистки. Этот подход дает представление о функциональном потенциале этих сообществ и позволяет идентифицировать новые гены и метаболические пути, которые могут быть использованы для целей очистки. Биотехнология способствовала разработке биологических датчиков, которые могут обнаруживать определенные загрязняющие вещества или микробную активность в режиме реального времени. Эти датчики используются для мониторинга и управления процессами, гарантируя оптимальную работу систем очистки. Технологии Omics, включая геномику, протеомику и метаболомику, произвели революцию в нашем понимании микробных сообществ и их взаимодействия в процессах очистки. Эти технологии обеспечивают всестороннее понимание динамики микробных популяций, метаболических путей и их реакций на изменения окружающей среды. Биотехнология внесла свой вклад в разработку инструментов и баз данных биоинформатики, которые помогают исследователям и инженерам анализировать сложные биологические данные. Эти инструменты помогают в интерпретации геномных и метагеномных данных для улучшения проектирования и эксплуатации систем очистки. Достижения в области биотехнологий привели к разработке микробных топливных элементов и других технологий, которые могут генерировать электроэнергию из микробного метаболизма. Это может снизить потребление энергии в системах биологической очистки. Этот фактор будет стимулировать спрос на мировом рынке технологий биологической очистки

Растущая потребность в восстановлении энергии и ресурсов

Одним из основных факторов является способность технологий биологической очистки, таких как анаэробное сбраживание, производить биогаз в качестве побочного продукта. Биогаз в основном состоит из метана и углекислого газа и может использоваться в качестве возобновляемого источника энергии для выработки электроэнергии и отопления. Это особенно привлекательно для отраслей, стремящихся сократить свои затраты на электроэнергию и воздействие на окружающую среду. Поскольку спрос на возобновляемые источники энергии растет, биогаз, полученный с помощью процессов биологической очистки, соответствует целям устойчивого развития и зеленой энергетики. Он снижает зависимость от ископаемого топлива и помогает бороться с изменением климата за счет снижения выбросов парниковых газов. Технологии биологической очистки позволяют преобразовывать органические отходы, включая сельскохозяйственные отходы, пищевые отходы и осадок сточных вод, в ценный энергетический ресурс. Такой подход к переработке отходов в энергию не только снижает затраты на утилизацию отходов, но и способствует более устойчивому энергетическому балансу. Обрабатывая органические отходы с помощью биологических процессов, отрасли могут значительно снизить затраты, связанные с утилизацией отходов, а также уменьшить потребность в захоронении или сжигании. Технологии биологической очистки могут извлекать ценные ресурсы помимо энергии, такие как богатый питательными веществами дигестат, который можно использовать в качестве почвенного кондиционера или удобрения. Этот аспект восстановления ресурсов может создавать дополнительную ценность и снижать воздействие утилизации отходов на окружающую среду.

Биологическая очистка поддерживает принципы круговой экономики, в которой отходы преобразуются в ценные ресурсы, тем самым сокращая добычу первичных ресурсов и минимизируя образование отходов. Некоторые правительства предлагают финансовые стимулы, субсидии или налоговые льготы для поощрения внедрения технологий биологической очистки для восстановления энергии и ресурсов. Эти стимулы могут сделать инвестиции более привлекательными для отраслей. Многие компании поставили перед собой цели в области устойчивого развития, включая снижение воздействия на окружающую среду и повышение эффективности использования ресурсов. Восстановление энергии и ресурсов соответствует этим корпоративным инициативам в области устойчивого развития. Методы биологической очистки считаются экологически чистыми, поскольку они сокращают выбросы метана со свалок, который является мощным парниковым газом. Улавливая и используя метан, образующийся в процессе анаэробного сбраживания, эти технологии помогают смягчить последствия изменения климата. Производство биогаза посредством биологической очистки обеспечивает альтернативный источник энергии, способствуя энергетической безопасности за счет диверсификации энергетического баланса и снижения зависимости от традиционных источников энергии. Этот фактор ускорит спрос на мировом рынке технологий биологической очистки.

Основные проблемы рынка

Масштабируемость технологий

Масштабирование процессов биологической очистки часто связано с более сложными инженерными и проектными задачами. Такие факторы, как массоперенос, теплопередача и динамика жидкости, становятся все более важными по мере роста масштаба очистных сооружений. Конструкция и размеры оборудования, такого как биореакторы и системы аэрации, должны быть оптимизированы для больших объемов, и это может потребовать значительных инженерных знаний. При очистке сточных вод поддержание надлежащего времени гидравлического удержания и распределения потока на более крупных очистных сооружениях имеет решающее значение для эффективности очистки. Масштабирование может нарушить эту динамику. Эффективное распределение питательных веществ и кислорода по всей более крупной системе очистки становится более сложным по мере увеличения масштаба. Это особенно важно в процессах биологической очистки, таких как активированный ил и МБР. Управление и поддержание здоровья микробных популяций становится более сложным по мере расширения систем очистки. Правильное смешивание, доступность питательных веществ и контроль загрязняющих веществ имеют жизненно важное значение для здоровья и активности микробов. Более крупные очистные сооружения могут потреблять больше энергии, и задача состоит в том, чтобы сбалансировать преимущества масштабирования (например, увеличение производства биогаза) с более высокими требованиями к энергии. Поддержание эффективных систем контроля и мониторинга на более крупных объектах имеет решающее значение. Это включает в себя возможность корректировать рабочие параметры в ответ на изменяющиеся условия.

Стоимость внедрения

Настройка систем биологической очистки часто требует существенных капиталовложений. Это включает в себя закупку оборудования, строительство очистных сооружений и развитие инфраструктуры. Многие технологии биологической очистки требуют специализированного оборудования, такого как биореакторы, системы аэрации и приборы мониторинга. Их закупка и установка могут быть дорогими. В некоторых случаях существующая инфраструктура может нуждаться в модернизации или модификации для обеспечения процессов биологической очистки. Эти изменения могут значительно увеличить стоимость внедрения. Эксплуатация и обслуживание систем биологической очистки часто требует квалифицированной и специализированной рабочей силы. Набор, обучение и компенсация такого персонала вносят свой вклад в эксплуатационные расходы. Для улучшения и внедрения инновационных технологий биологической очистки необходимы постоянные исследования и разработки. Инвестиции в НИОКР увеличивают общую стоимость внедрения.

В некоторых случаях отрасли или муниципалитеты могут уже иметь внедренные методы утилизации отходов. Переход к технологиям биологической очистки может повлечь за собой невозвратные затраты в существующих системах и инфраструктуре. Процессы биологической очистки требуют постоянных эксплуатационных расходов, включая электроэнергию, техническое обслуживание и мониторинг. Энергозатраты могут быть значительными, особенно для процессов, требующих аэрации, нагрева или охлаждения. Соблюдение нормативных требований часто требует дополнительных инвестиций в технологии очистки, системы мониторинга и процедуры отчетности для обеспечения соответствия. Для строительства очистных сооружений или установки оборудования могут потребоваться обширные земли или пространство, что может стать проблемой затрат, особенно в густонаселенных или ограниченных по площади районах.

Основные тенденции рынка

Точное земледелие

Точное земледелие может помочь сократить использование удобрений, пестицидов и других химикатов в сельском хозяйстве. Используя целевые и основанные на данных подходы, фермеры могут минимизировать избыточный сток питательных веществ и выщелачивание химикатов в окружающую среду. Это, в свою очередь, может снизить потребность в биологической очистке сельскохозяйственных стоков, сохраняя качество воды и сокращая затраты на очистку. Точное сельское хозяйство опирается на данные с датчиков, спутников и других источников для принятия обоснованных решений об управлении урожаем. Эти данные также могут быть использованы для разработки стратегий управления водными ресурсами, помогая сократить потребление воды и минимизировать сельскохозяйственные стоки, которые могут потребовать очистки. Точное сельское хозяйство продвигает интегрированные методы борьбы с вредителями, которые направлены на борьбу с вредителями биологическими средствами и сокращение потребности в химических пестицидах. Это может привести к уменьшению количества остатков химикатов в почве и воде, что снижает экологическую нагрузку на системы биологической очистки.

Точное сельское хозяйство оптимизирует использование ресурсов, включая воду, энергию и землю. Более эффективное использование ресурсов и минимизация отходов снижает воздействие сельского хозяйства на окружающую среду и потенциальную потребность в расширенной биологической обработке сельскохозяйственных отходов. Точное земледелие часто фокусируется на улучшении здоровья и плодородия почвы. Здоровые почвы могут лучше поглощать и удерживать питательные вещества и воду, уменьшая сток питательных веществ и потенциал загрязнения водоемов. Технологии дистанционного зондирования, используемые в точном земледелии, могут помочь обнаружить ранние признаки стресса или заболевания сельскохозяйственных культур, что позволяет проводить целенаправленные вмешательства и сводить к минимуму необходимость в химической обработке.

Сегментарные данные

Информация об обработке

Основываясь на обработке, анаэробное сбраживание стало доминирующим сегментом в глобальном

Информация о применении

Основываясь на применении, промышленные технологии стали самым быстрорастущим сегментом на мировом рынке технологий биологической очистки в прогнозируемый период.

Региональные данные

Основываясь на регионе, Северная Америка стала самым быстрорастущим регионом на мировом рынке технологий биологической очистки в 2023 году.

Последние события

• В мае 2023 года компания Lummus Technology, ведущий мировой поставщик технологических процессов и энергетических решений, объявила о соглашении с Siemens Energy для приобретения активов из своего портфеля водных решений, включая интеллектуальную собственность, авторские права, коммерческие тайны и научно-исследовательские и опытно-конструкторские активы. Эти технологии, разработанные для нужд очистки воды и сточных вод в нефтегазовой отрасли, используют адсорбцию углерода, биологическую очистку и гидротермальные процессы. Lummus Technology приобретет технологию окисления мокрым воздухом Zimpro компании Siemens Energy и систему PACT, а также связанную с ней интеллектуальную собственность, лабораторное оборудование и сопутствующие активы. Это приобретение значительно улучшит устойчивые и комплексные решения Lummus для очистки воды и сточных вод на нефтехимических и нефтеперерабатывающих предприятиях. Система Zimpro фокусируется на очистке едких отходов от этиленовых крекеров, в то время как процесс PACT эффективно удаляет органические загрязнители из промышленных сточных вод, предлагая ряд преимуществ по сравнению с традиционными методами очистки, включая преобразование и уничтожение потоков высокоактивных отходов при минимизации образования вторичных отходов.

Ключевые игроки рынка

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