Marktbericht für Bioraffinerien: Größe, Marktanteil und Trendanalyse nach Rohstoff (Stärke- und Zuckerpflanzen, Energiepflanzen, organische und landwirtschaftliche Reststoffe, Mehrkomponenten-Rohstoffe), Verfahren (biochemische, chemische, mechanische/physikalische, thermochemische und Mehrkomponenten-Verfahren), Produkt (Energie, Chemikalien, Materialien) und Region (Nordamerika, Europa, Asien-Pazifik, Naher Osten und Afrika, Lateinamerika) – Prognosen für 2025–2033

Wachstumsfaktoren des Bioraffineriemarktes

Regierungsvorschriften und Strategien für erneuerbare Energien

Viele Länder haben Standards für erneuerbare Kraftstoffe oder Biokraftstoffquoten eingeführt, die einen bestimmten Anteil erneuerbarer Energien wie Biokraftstoffe im Verkehrssektor vorschreiben. Diese Quoten steigern die Nachfrage nach Biokraftstoffen und fördern Investitionen in Bioraffinerien, um die gesetzlichen Anforderungen zu erfüllen. Der Renewable Fuel Standard (RFS) in den Vereinigten Staaten schreibt einen Mindestanteil erneuerbarer Kraftstoffe wie Ethanol und Biodiesel im Verkehrssektor vor. Der RFS wurde 2005 vom US-Kongress eingeführt, um Treibhausgasemissionen zu reduzieren, den Sektor der erneuerbaren Kraftstoffe auszubauen und die Abhängigkeit von Erdölimporten zu verringern. Der Energy Independence and Security Act von 2007 erweiterte und verbesserte den Renewable Fuel Standard.

• Darüber hinaus erließ die US-Umweltschutzbehörde (EPA) am 21. Juni 2023 eine endgültige Verordnung, die den erforderlichen Anteil an Biokraftstoffen im Verkehrssektor von 2023 bis 2025 erhöhte. Die Verordnung sieht eine Erhöhung des Gesamtanteils erneuerbarer Kraftstoffe um 1,5 % im Jahr 2023, um 4,4 % im Jahr 2024 und um 8,2 % im Jahr 2025 vor. Zudem werden die Anforderungen an den Anteil von Zellulose-Biokraftstoffen um 25 % im Jahr 2023, um 29 % im Jahr 2024 und um 33 % im Jahr 2025 angehoben.

Darüber hinaus bieten Regierungen häufig Steuererleichterungen, Subventionen, Zuschüsse und Kreditgarantien an, um die Entwicklung und den Einsatz von Technologien für erneuerbare Energien wie Bioraffinerien zu fördern. Diese finanziellen Anreize senken die Anfangskosten von Bioraffinerieprojekten und erhöhen deren Wirtschaftlichkeit. Beispielsweise gewährt die US-Bundesregierung verschiedene Steuergutschriften und Anreize für Biokraftstoffhersteller, etwa die Steuergutschrift für die Beimischung von Ethanol und die Produktionssteuergutschrift für die Herstellung von Zellulose-Biokraftstoffen. Diese Anreize fördern Investitionen in Bioraffinerien und tragen zum Aufbau der Biokraftstoffindustrie bei.

Hemmende Faktoren

Rohstoffverfügbarkeit und Herausforderungen im Bereich Nachhaltigkeit

Biomasse-Rohstoffe für Bioraffinerien, wie landwirtschaftliche Reststoffe, Forstabfälle und Energiepflanzen, stehen häufig im Wettbewerb mit anderen Branchen, beispielsweise der Lebensmittel- und Futtermittelindustrie. Erntereste wie Maisstroh und Weizenstroh, die Potenzial als Rohstoffe für Bioraffinerien besitzen, werden auch in der Landwirtschaft als Einstreu, Bodenverbesserungsmittel und zur Erosionsbekämpfung eingesetzt. Die weltweite Futtermittelproduktion wird 2023 voraussichtlich 1,287 Milliarden Tonnen betragen, ein Rückgang von 0,2 % gegenüber 2022. Die IEA-Studie „Renewables 2022“ prognostiziert für die Biokraftstoffindustrie von 2022 bis 2027 einen Rohstoffmangel. Die Analyse schätzt, dass die Nachfrage nach Pflanzenöl, Abfällen und Restölen und -fetten im Prognosezeitraum um 56 % auf 79 Millionen Tonnen steigen wird.

Darüber hinaus entstehen Landnutzungskonflikte, wenn Biomasse-Rohstoffe mit Nahrungspflanzen um Ackerland konkurrieren. Der Anbau von Energiepflanzen zur Biokraftstoffgewinnung, wie beispielsweise Mais oder Zuckerrohr, kann zu Entwaldung, Landnutzungsänderung und Verdrängung von Nahrungsmittelproduktion führen und somit Bedenken hinsichtlich der Ernährungssicherheit und des Rückgangs der Biodiversität aufwerfen. Monokulturen und intensive Landwirtschaft sind Beispiele für Strategien der Biomasseproduktion, die negative Umweltfolgen wie Bodendegradation, Wasserverschmutzung und Biodiversitätsverlust nach sich ziehen können. So wurde beispielsweise die Ausbreitung von Palmölplantagen zur Biokraftstoffproduktion in Südostasien mit Entwaldung und Lebensraumzerstörung in Verbindung gebracht, wodurch gefährdete Arten und Ökosysteme bedroht werden.

Darüber hinaus ist Mais der wichtigste Rohstoff für die Ethanolproduktion und macht den größten Teil des Verbrauchs an Biokraftstoffrohstoffen in den Vereinigten Staaten aus. Das US-Landwirtschaftsministerium (USDA) geht davon aus, dass im Wirtschaftsjahr 2023/24 5,3 Milliarden Bushel Mais für die Ethanolproduktion verwendet werden – eine Prognose, die im September im Rahmen des WASDE-Berichts bestätigt wurde. Die Regierung senkte ihre Prognose für den Maisethanolverbrauch im Wirtschaftsjahr 2022/23 auf 5,177 Milliarden Bushel, gegenüber 5,195 Milliarden Bushel im Vormonat. Dies verdeutlicht die Probleme der Rohstoffversorgung und der Nachhaltigkeit in der Bioraffineriebranche. Die Maisethanolproduktion konkurriert jedoch mit anderen Verwendungszwecken von Mais, wie der Nahrungsmittel-, Futtermittel- und Exportproduktion, was Bedenken hinsichtlich einer Diversifizierung der landwirtschaftlichen Ressourcen weg von der Nahrungsmittelproduktion aufkommen lässt.

Marktchancen

Integration fortschrittlicher Konvertierungstechnologien

Die Technologien der Bioraffinerie haben sich weiterentwickelt und wandeln Biomasse in eine breite Palette biobasierter Produkte wie Biokraftstoffe, Biochemikalien, Biokunststoffe undBiokompositeDie Integration hochentwickelter Umwandlungstechnologien wie enzymatischer Hydrolyse, Pyrolyse und Vergasung verbessert die Prozesseffizienz, die Produktausbeute und die Flexibilität und schafft so neues Potenzial für Produktinnovationen und die Expansion des Bioraffineriemarktes.

Darüber hinaus integrieren hybride Bioraffineriekonzepte Umwandlungsprozesse wie biochemische und thermochemische Verfahren, um Ressourcennutzung, Prozesseffizienz und Produktvielfalt zu verbessern. Durch die Kombination von Rohstoffflexibilität, Produktintegration und Prozessoptimierung erreichen hybride Bioraffinerien wirtschaftliche und ökologische Nachhaltigkeit. Neste verwendet eine breite Palette nachhaltig produzierter Rohstoffe zur Herstellung erneuerbarer Produkte in seinen Raffinerien in Finnland, den Niederlanden und Singapur. Neste setzt zudem geringere Mengen nachhaltig produzierter Pflanzenöle ein und arbeitet daran, kurz- bis mittelfristig einzigartige Pflanzenöle aus regenerativer Landwirtschaft in sein Rohstoffportfolio aufzunehmen.

Marktsegmentierungsanalyse für Bioraffinerien

Nach Rohstoff

Der Markt für Bioraffinerien ist nach Rohstoffen weiter unterteilt in Stärke- und Zuckerpflanzen, Energiepflanzen, organische und landwirtschaftliche Reststoffe sowie Mehrkomponenten-Rohstoffe. Stärke- und Zuckerpflanzen werden voraussichtlich aufgrund ihrer hohen Verfügbarkeit weiterhin einen dominanten Marktanteil halten. Sie werden hauptsächlich wegen ihres hohen Stärke- bzw. Zuckergehalts angebaut, der sich leicht in fermentierbare Zucker umwandeln lässt, um Biokraftstoffe und Biochemikalien herzustellen. Beispiele für solche Pflanzen sind Mais, Zuckerrohr, Zuckerrüben und Weizen.

• Diese Nutzpflanzen weisen zudem einen hohen Gehalt an Kohlenhydraten, darunter Glukose und Saccharose, auf, die durch enzymatische Hydrolyse oder Fermentation zu Bioethanol, Biobutanol und anderen biobasierten Produkten umgewandelt werden können. Die Biokraftstoffproduktion der ersten Generation nutzt vorwiegend Stärke- und Zuckerpflanzen aufgrund ihres hohen Zucker- bzw. Stärkegehalts und der etablierten Verarbeitungstechnologie.

Energiepflanzen sind Biomassepflanzen, die ausschließlich zur Energiegewinnung angebaut werden.Bioenergiein Bioraffinerien. Diese Pflanzen werden aufgrund ihres Potenzials zur Erzeugung großer Mengen an Pflanzenmaterial, ihrer schnellen Wachstumsraten und ihrer Eignung für den Anbau auf Flächen ausgewählt, die sich besser für die Landwirtschaft eignen oder geschädigt wurden.

Darüber hinaus werden Energiepflanzen immer häufiger in Bioraffinerien der zweiten Generation eingesetzt, um lignozellulosehaltige Biokraftstoffe aus Nicht-Nahrungsmittel-Biomassequellen wie Zellulose-Ethanol und erneuerbaren Diesel herzustellen.

Durch Prozess

Der Markt für Bioraffinerien ist in biochemische, chemische, mechanisch-physikalische, thermochemische und multiprozessuale Verfahren unterteilt. Die biochemische Kategorie hatte den größten Marktanteil weltweit. Biochemische Prozesse nutzen biologische Organismen oder Enzyme, um Biomasse in Biokraftstoffe, Biochemikalien und andere biobasierte Produkte umzuwandeln. Diese Methoden umfassen in der Regel Fermentation und enzymatische Hydrolyse. Bei der Fermentation werden Mikroorganismen wie Hefen oder Bakterien eingesetzt, um Kohlenhydrate in Ethanol, Biobutanol oder andere chemische Verbindungen umzuwandeln. Die enzymatische Hydrolyse nutzt Enzyme, um komplexe Kohlenhydrate in Biomasse in fermentierbare Zucker zu spalten. Ein Beispiel hierfür ist die Herstellung von Zellulose-Ethanol aus lignozellulosehaltigen Rohstoffen wie landwirtschaftlichen Reststoffen. Biochemische Verfahren bieten Vorteile wie Selektivität und schonende Betriebsbedingungen.

Allerdings sind häufig Vorbehandlungsverfahren erforderlich, um die Biomasse für Enzyme und Mikroorganismen zugänglich zu machen. Die Internationale Energieagentur (IEA) gibt an, dass die biochemische Umwandlung die vorherrschende Methode in Bioraffinerien ist, wobei die Fermentation in diesem Bereich weit verbreitet ist.

Chemische Prozesse nutzen chemische Reaktionen, um Biomasse in wertvolle Produkte umzuwandeln. Diese Prozesse beinhalten häufig Katalyse, bei der Katalysatoren chemische Reaktionen beschleunigen, ohne dabei selbst verbraucht zu werden. Beispiele hierfür sind die Umesterung, ein Verfahren, bei dem Pflanzenöle oder tierische Fette in Biodiesel umgewandelt werden, und die Hydrolyse, ein Prozess, bei dem komplexe Polymere wie Cellulose in einfachere Moleküle zerlegt werden. Chemische Prozesse können vielfältige Produkte erzeugen, darunter Biokraftstoffe, Biokunststoffe und Spezialchemikalien. Diese Technologien bieten eine hohe Umwandlungseffizienz und können an individuelle Produkte angepasst werden. Allerdings können sie einen erheblichen Energieaufwand erfordern und chemische Abfälle erzeugen, die sachgerecht entsorgt werden müssen.

Nebenprodukt

Der Markt lässt sich nach Produkten weiter in Energie, Chemikalien und Werkstoffe unterteilen. Das energiegetriebene Segment dürfte den Markt dominieren, wobei die Wettbewerbsfähigkeit energiegetriebener Produkte von den schwankenden Kosten fossiler Brennstoffe beeinflusst wird. Mit steigenden Kosten fossiler Brennstoffe nimmt auch die wirtschaftliche Attraktivität erneuerbarer Energiequellen zu. Dieser Faktor ist der Haupttreiber für das Wachstum dieses Segments.

Zudem werden sich immer mehr Menschen der Umweltauswirkungen ihrer Entscheidungen bewusst und suchen aktiv nach Produkten mit nachhaltigen Eigenschaften. Produkte aus Bioraffinerien tragen häufig ein grünes Label, das ihre energiebasierte Nachhaltigkeit kennzeichnet. Dieses Merkmal unterstreicht zusätzlich das Wachstum dieses Produktsegments.

Das materialgetriebene Segment dürfte der attraktivste Teil des Marktes sein. Bioraffinerien produzieren Materialien, die in verschiedenen Branchen verwendet werden, darunterBiomaterialienBiokunststoffe und Biochemikalien. Diese Produkte werden häufig als Ersatz für herkömmliche, aus fossilen Brennstoffen gewonnene Materialien eingesetzt, was sie für umweltbewusste Verbraucher und Industrien attraktiv macht.

Regionale Einblicke

Asien-Pazifik: Dominante Region mit 8,8 % durchschnittlicher jährlicher Wachstumsrate

Der asiatisch-pazifische Raum ist der bedeutendste Marktteilnehmer im globalen Bioraffineriemarkt und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 8,8 % wachsen. Die Region dominierte den Markt im Jahr 2023 und dürfte im Prognosezeitraum ein deutliches Wachstum verzeichnen. Dieses Wachstum ist auf das zunehmende Bewusstsein für Umweltverschmutzung und die Umwandlung von Abfällen in Energiequellen zurückzuführen. Die stetig wachsende Bevölkerung in der Region beeinflusst den Bedarf an Energieträgern wie Erdgas, Erdöl und Kohle erheblich. EcoCeres Inc., ein in Asien ansässiges Bioraffinerieunternehmen, das für seine herausragende Forschung und Entwicklung bekannt ist, gab die erste Lieferung von Ethanol, das vollständig aus landwirtschaftlichen Abfällen hergestellt wird, an den europäischen Markt bekannt.

Darüber hinaus kündigte das Ministerium für Neue und Erneuerbare Energien (MNRE) im November 2022 an, ein Budget von 858 Crore Rupien für die Energierückgewinnung bereitzustellen, um die Zusammenarbeit mit dem Nationalen Bioenergieprogramm bis 2025/26 fortzusetzen, wie PwC Indien berichtete. Das Programm nutzt Biomasse, Rinderdung und industrielle Bioabfälle zur Energiegewinnung und unterstützt damit Indiens Bemühungen zur Förderung der Bioenergienutzung.

Nordamerika: Am schnellsten wachsende Region mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 8,6 %

Für Nordamerika wird im Prognosezeitraum ein jährliches Wachstum von 8,6 % erwartet. Nordamerika ist die am schnellsten wachsende Region im Markt für Bioraffinerien und dürfte im Prognosezeitraum ein signifikantes Wachstum verzeichnen. Die Verfügbarkeit von Rohstoffen, Infrastruktur und Transportmöglichkeiten begünstigt die Urbanisierung. Die Expansion des globalen Marktes in Nordamerika ist hauptsächlich auf die Industrielle Revolution zurückzuführen. Darüber hinaus kündigte United Airlines Ventures eine strategische Investition in NEXT Renewable Fuels an, die den Bau einer Biokraftstoffraffinerie in Port Westward, Oregon, ermöglicht. Die Inbetriebnahme ist für 2026 geplant.

Aufgrund erhöhter staatlicher Investitionen in Bioenergieprogramme wird erwartet, dass die USA den nordamerikanischen Markt im Prognosezeitraum dominieren werden. Im Juni 2022 stellte das US-Energieministerium (DOE) 59 Millionen US-Dollar bereit, um die Produktion von Biokraftstoffen und Bioprodukten in ländlichen Gebieten Amerikas zu fördern. Diese Finanzierung soll die Regierung dabei unterstützen, ihr Ziel zu erreichen, bis 2030 jährlich 3 Milliarden Gallonen und bis 2050 35 Milliarden Gallonen Biokraftstoff für die Luftfahrt zu produzieren – ein Ziel, das im Rahmen der Initiative „Sustainable Aviation Fuel Grand Challenge“ verfolgt wird.

Europa hält einen bedeutenden Marktanteil. Deutschland nahm 2023 eine dominante Stellung auf dem europäischen Markt ein. Die erwartete Expansion Deutschlands dürfte durch die zunehmende politische Entwicklung weiter vorangetrieben werden. Die Neue Deutsche Bioökonomiestrategie vom Januar 2020 schafft die notwendigen Voraussetzungen, um Deutschlands Potenzial voll auszuschöpfen und seine Position als führender Akteur im Bereich der Bioökonomie zu festigen. Der Plan betont die Kombination von biologischem Wissen und innovativer Technologie, um eine zukunftsorientierte, nachhaltige und klimaneutrale Wirtschaft zu schaffen. Er konzentriert sich insbesondere auf die Nutzung biogener Rohstoffe durch die Industrie.

Auf dem lateinamerikanischen Markt wird Brasilien voraussichtlich eine Vorreiterrolle einnehmen. Die Region hat ihre Bemühungen um die Entwicklung nachhaltiger Energien und die Reduzierung von CO₂-Emissionen verstärkt. Dies hat zahlreiche Investitionsinitiativen angestoßen, die sich auf saubere Energiequellen und Bioraffinerien konzentrieren.

Der Markt im Nahen Osten und in Afrika dürfte aufgrund des zunehmenden technologischen Fortschritts wachsen. So wurde beispielsweise im Januar 2022 in Istanbul eine Bioraffinerie offiziell eröffnet. Die Anlage wird Algen in … umwandeln.FlugkraftstoffDie Raffinerie nutzt gezüchtete Algen in Reaktoren und Tanks zur Herstellung von Biokraftstoffen, organischen Biodüngern, Tierfutter und Nahrungsergänzungsmitteln.