バイオベースの材料の展望は何ですか

バイオベースの材料とは、バイオマスを原料として使用する材料、または (および) 生物学的製造によって得られる材料を含む、天然バイオマスに由来する材料を指す。 バイオベースの材料は再生可能資源から得られ、炭素削減や持続可能性などの多くの利点があります。

カーボンニュートラルの概念の導入に伴い、バイオベースの材料、さらにはバイオベースの分解性材料でさえ、その優れた環境保護特性のために広く注目されています。 バイオベースの材料の現在の需要と供給状況は何ですか? 下流分布とは何ですか? 以下を見てみましょう。

EU市場の需要は需要を上回り、バイオベースの材料には幅広い成長の余地があります

石油ベースの原材料ではなくバイオマス原料、生化学的方法または生物学的方法の組み合わせは、化学製造業の発展のための重要な方向性です。 バイオベースの化学物質とは、再生可能なバイオマス (デンプン、グルコース、リグノセルロースなど) を原料として製造されたバルク化学物質やファインケミカルなどの製品を指します。

Nova Instituteの調査によると、技術的な観点から、化石資源から作られたほとんどすべての工業用材料は、バイオベースの材料に置き換えることができます。 近年、バイオリファイニング技術に関連するゲノミクス、プロテオミクス、メタボロミクス、およびシステム生物学の進歩により、化学物質と下流材料の生合成ネットワークが共同で構築されています。

近年、様々な国の政策の指導の下で、バイオ燃料生産能力の成長は、バイオ精製部門の発展を促進してきました。また、農業部門の産業チェーン全体の構築を加速します-バイオ精製部門-下流の製造業者-認証機関-消費者部門、下流のバイオベースの化学を駆动する制品と新素材の急速な発展。

ヨーロッパのバイオ経済には先発者の利点があります。 欧州連合が主導するRoadToBioプロジェクトは、多様なバイオベースの製品ポートフォリオを実現することを目的として、欧州の化学産業がバイオエコノミーに移行するためのロードマップを計画しています。

RoadToBioプロジェクトは、バルク化学物質、溶剤、プラスチック用ポリマー、化学繊維製品、塗料/コーティング/インク/染料、界面活性剤、化粧品、パーソナルケア製品などのバイオベース製品を細分化します。接着剤、潤滑剤、および可塑剤エージェントおよびその他の分野。

バイオベースの化学物質と下流の材料の世界最大の消費者市場の1つとして、EUは公式の長期政策宣伝の下で製品の多くの聴衆を持っています。 EUのバイオベースの製品カテゴリには、バルク化学物質、プラスチック、溶剤、界面活性剤などの10の主要なカテゴリ (バイオ燃料を除く) が含まれます。 その中でも、バルク化学物質と溶剤はすべて、界面活性剤、パーソナルケア/化粧品、接着剤などの基本的な化学物質です。 接着剤、潤滑剤、可塑剤はすべてファインケミカルであり、塗料/コーティング/インク/染料、プラスチック、繊維製品はバイオベースのポリマーです。

2018年、EU市場のバイオベースの化学物質と下流の生産量は約470万トン、需要は約550万トン、生産額は約92億ユーロでした。 ハイエンドの消費者市場では、バイオベースの製品に対する強い需要があります。 一連のバイオベース製品の中で、界面活性剤、塗料/コーティング/インク/燃料、繊維製品、パーソナルケア/化粧品の製造が最大です。 これは、EU市場での消費レベルの上昇と、バイオベースの油脂に対する需要の大きさによるものです。。

地域の生産規模によって制限される価格の面では、基本的なバイオベースの化学物質の価格は、この段階で石油ベースの製品の価格よりも高くなっています。 製品カテゴリーがより洗練されるにつれて、最終消費者に近づくほど、製品価格は低くなります。 価格差は縮小した。 生合成技術の急速な進歩に伴い、一部のバイオベースのファインケミカル (コハク酸、PA56など) の販売価格は、対応する石油化学製品よりもさらに低くなっています。

EU市場におけるバイオベースの化学物質と下流の普及率はわずか3% であり、将来の市場成長スペースは4倍であり、世界市場は1,000億ユーロを超えると予想されています。 JRCのデータによると、2018年のEUの対応するサブセクターにおける化学物質の総生産量は1億6000万トン/年近くであり、バイオベースの化学物質の割合はわずか3% でした。特に、総生産量の77% を占めるバルク化学およびプラスチック産業では、バイオベースの代替率はわずか0.7% です。

EUの「産業バイオテクノロジービジョンプラン」によると、バルク化学物質とプラスチック製品の最小交換率は6% 、ファインケミカルの30% と計算されています。 2030年までに、バイオベース製品の生産額は370億ユーロ/年に達し、2018年の92億ユーロの生産額と比較して、成長の余地は4倍に達します。

JRCのデータによると、上記のサブセクターへの新規民間投資額は、2018年から2025年にかけて190億ユーロに達すると予想されています。 近年増加し続けているEUのバイオエコノミー特別計画への投資に重ね合わせて、将来のバイオベース製品の交換率の余地はたくさんあります。

EU市場に加えて、米国と中国の生物経済戦略も活発に実施されています。 市場規模がEUと同等であると仮定すると、世界のバイオベースの化学物質および下流市場は、将来的に1,000億ユーロのレベルに達すると予想されます。

多くのバイオベースの化学物質と下流のレーストラックがあり、国は参入を加速しています

バイオベースの化学物質の生産量は、近年急速に増加しています。 IEA Bioenergyの推定によると、2019年のバイオベースの化学物質の総生産量は、年間約1,000万トン (燃料エタノールを除く) になります。2011年から今年までの複合成長率はほぼ10% です。

現在、世界の主要なバルクバイオベースの化学物質には、エチレン、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、ブチレングリコール、乳酸、セバシン酸などが含まれます。そして生合成技術は工業化されました。

その中でも、糖系化合物エチレン、エチレングリコール、プロピレングリコール、乳酸、ブチレングリコール、コハク酸、ペンタンジアミン、などは、下流のバイオベースのPE、PLA、PET、PBS、PTT、PBATなどの主要な原材料です。オイルベースの化合物グリセリン、 長鎖脂肪酸と脂肪酸は、PHA、PA、エポキシ樹脂などのバイオベースの材料の調製に使用されます。

1.伝統的な石油化学の巨人は、大きなバイオベースの化学回路でレイアウトを強化します

政府の政策と計画に勇気づけられて、ブリティッシュ・ペトロリアム (BP) 、シェル、BASF、デュポン、ダウケミカル、エボニック、DSM DSM) および他の大規模な多国籍石油および化学の巨人は、バイオ製造のための産業バイオテクノロジーを開発するために生化学産業に多額の投資を行ってきました。

多数の新しい力の流入は、バイオベースの化学物質から新しい材料への産業チェーンの統合された構築を加速させました。

ブラスケムは、バイオベースのオレフィンとポリオレフィンの世界有数の生産者です。 同社は再生可能資源のサトウキビエタノールからエチレンを生産し、2010年にグリーンPEを市場に投入しました。 現在、ブラスケムはブラジル、米国、ドイツに36の生産拠点を持っています。 場所を待ちます。

Avantiumは、次世代のバイオベースの化学物質とプラスチックの開発と商品化に取り組んでいます。 その主な事業と技術には、植物ベースの工業用糖からのエチレングリコール (MEG) の生産、植物ベースの単糖 (フルクトース) の変換が含まれます。さまざまな化学物質やプラスチック (PEFなど) への変換、非食品植物材料の工業用糖やリグニンへの変換、電気化学による二酸化炭素の高価値化学物質への変換など。

乳酸は、バイオベースの化学物質の比較的大きな部分です。 それは下流の分解性および环境に优しい新しい材料PLAの生产のために主に使用されます。 関連会社には、主にオランダのCorbion、ベルギーのGalactic、米国のNatureWorksが含まれます。 コービンは乳酸とラクチドを生成します。 PLAフォーム材料をさらに製造するために、オランダのシンブラなどの企業に売却されました。NatureWorksとGalacticはPLAのリーダーです。 後者はまた、PLA材料をリサイクルし、PLA製品を乳酸にさらに分解します。

私の国のバイオベースの化学研究は比較的遅れて始まりましたが、「第12次5年間」の国家科学技術支援計画では、バイオベースの材料とバイオベースの化学物質が研究コアとしてリストされており、下流の材料アプリケーションとビジネスモデルの開発が活発に推進されています。

中国の大手アミノ酸会社であるMeihua Bio、バイオベースの二塩基酸のリーダーであるCathay Biotech、および乳酸業界のリーダーであるJindan Technology、各サブ業界のすべてのリーダーです。 化学事業で良い仕事をしている間、それは積極的に下流のバイオベースの材料を展開しています。

2.新技術の工業化への道

商用プラントを設立する前に、新しい変換技術は通常、小規模な実験室テストからスケールアップ、そしてパイロットテストへの開発パスを通過します。 これは、ほとんどのバイオベースの製品 (特に生物学的経路) に特に当てはまります。 このように。

生物学的製品の商品化に必要な年数は、製品自体の技術的ルートと経済性および互換性に大きく依存します (ベンチマークの石油化学ベースの製品と比較して、元の石油化学支援施設がバイオテクノロジールートとバイオベースに一致するかどうか製品の性能が下流の機器と需要に一致するかどうかなど) 、 変革技術のタイプとパートナーシップ (上流および下流のサプライチェーン統合)。

技術準備レベル (TRL) は、バイオベースのプロジェクトの技術的成熟度を測定するための重要な指標です。 EUの地平線計画によると、TRLレベルはレベル1〜9に分割され、小さなテスト検証段階 (レベル1〜3) に対応しています。 スケールアップステージ (レベル4-5) 、パイロットステージ (デモンストレーション施設、レベル6-7) 、および商品化ステージ (レベル8-9)。

JRCの調査によると、支援政策環境では、一般的なバイオベースの化学物質がTRL5からTRL8に移行するまでに約10年かかる場合があります。 したがって、この段階は「死の谷」としても知られています。 典型的な例はPLAおよびTRL8である。 上流の乳酸産業の発展の歴史;

ただし、従来の下流プロセス (化学的方法から生物学的方法への移行など) を使用する場合、特定のステップ (機器の互換性テストなど) このプロセスをスピードアップし、バイオベース制品の商品化の成功率を高めるためにスキップすることができます。 現在、小規模な研究開発およびパイロット規模の施設のほとんどは、北米が過半数を占めるヨーロッパと北米、およびアジア (主に中国) にあります。商品化段階でバイオベース製品の製造を支配しています。

バイオベースのプラスチック: 新興市場は急速な成長の出発点にあります

1.バイオベースのプラスチックは現在、バイオベースの化学物質の下流材料の最も重要な応用分野です

名前が示すように、バイオベースのプラスチックは、原材料が全体的または部分的にバイオマス (トウモロコシ、サトウキビ、セルロースなど) に由来する新しい材料を指します。 特定の条件下で微生物 (バクテリア、カビ、藻类など) によって小分子化合物に分解できるかどうかに応じて、バイオベースのプラスチックは生分解性プラスチックと非生分解性プラスチックに分けられます。

ヨーロッパのバイオプラスチックデータは、バイオベースのポリヒドロキシアルカノエート (PHA) 、ポリ乳酸 (PLA) 、コハク酸ポリブチレン (PBS) 、アジピン酸/ブチレンテレフタレート (PBAT) を示していますそして澱粉ベースのプラスチックは両方とも生分解性プラスチックです。

バイオベースのポリエチレン (PE) 、ポリプロピレン (PP) 、プロピレンテレフタレート (PTT) 、ポリエチレンテレフタレート (PET) 、ナイロン (PA) シリーズおよびポリエチレンフラネート (PEF) 等は生分解性ではない。

バイオベースのプラスチック製品には、2つの主な利点があります。(1) 優れた排出削減能力。 バイオプラスチックの二酸化炭素排出量は、従来のプラスチックのわずか20% です。(2) 一部のプラスチックは、自然に生分解性で非分解性です。 ベースプラスチックはリサイクルして再利用することもできます。

2018年の世界のプラスチック生産量は約3億6000万トンで、2020年のバイオベースのプラスチックの生産量は約211万トンで、1% 未満でした。 近年、需要の増加とバイオベースのポリマー、アプリケーション、製品の出現により、バイオプラスチック市場は成長を続けています。

MarketsandMarketsの予測によると、世界のバイオプラスチックおよびポリマー市場は2020年に105億米ドルになると予想されています。 さまざまな政府の産業支援政策に牽引されて、2025年には279億米ドルに成長し、年間の複合成長率は21.7% になると予想されています。

世界のバイオベースのプラスチックのトップ5は、デンプン系プラスチック (19%) 、PLA (19%) 、PA (12%) 、PE (11%) 、PTT (9%) です。 PBAT (13%) は、全生産量の80% 近くを占める。

地域の流通に関しては、ヨーロッパはバイオプラスチック産業全体の主要なハブであり、バイオプラスチック開発のための比較的成熟した地域です。 バイオプラスチックの研究開発において極めて重要な位置を占めており、世界最大の産業市場です。 しかし、ヨーロッパのバイオプラスチックの市場成長率は比較的低く、2020年の生産量は26% を占め、アジア太平洋地域の46% を下回っています。

アジア太平洋地域は新興市場です。 主要な生産センターとして、世界の射出成形インフラの約70% がアジアにあるため、市場は最も急速に成長しています。 南北アメリカは合計27% でした。 近年、生産量は前年比で増加しており、市場スペースは大きい。 それは将来のバイオプラスチックのプロモーションのための明るいスポットです。

2.バイオベースのプラスチックの応用範囲はますます多様化しています

バイオベースのプラスチックは、主に包装 (ハード包装、フレキシブル包装) 、繊維、自動車および輸送、消費財、農業および園芸、コーティングおよび接着剤、建築および建設に使用されています。電子機器、電化製品、およびその他の産業。 バイオプラスチックは、その優れた光沢、優れたバリア、電気抵抗、および印刷特性により、包装業界に適しています。 したがって、包装業界はバイオプラスチックの最大の応用分野であり、バイオプラスチック市場全体の約47% 、約100万トンを占めています。

バイオベースのPETは、リジッドパッケージングで使用されるバイオプラスチックの最大の割合を占めています。 たとえば、コカ・コーラのすべての飲料はPETボトルに包装されていますが、フレキシブル包装に使用されるバイオプラスチックは生分解性デンプン混合物の最大の割合を占めています。

テキスタイルに使用されるバイオプラスチックは、バイオプラスチック全体の約11% を占め、最大の割合はPTTです。 自動車や輸送に使用されるバイオプラスチックの最大の割合は、バイオベースのPAです。 PLAは、その優れた使用および加工特性のために、包装および繊維分野でも多くの用途があることに言及する価値があります。 バイオベースのプラスチックには幅広い用途があり、その市場の見通しは非常に印象的です。