Marktbericht zu Zero Liquid Discharge (ZLD)-Systemen: Größe, Marktanteil und Trendanalyse nach Technologie (thermisch, membranbasiert), Endverbraucherbranche (Energie, Öl und Gas, Metallurgie und Bergbau, Chemie und Petrochemie, Pharmazeutika, Sonstige Endverbraucherbranchen) und Region (Nordamerika, Europa, Asien-Pazifik, Naher Osten und Afrika, Lateinamerika), Prognosen 2025–2033

Wachstumsfaktoren des Marktes für abwasserfreie Systeme (ZLD)

Steigende Nachfrage nach Süßwasser

Insgesamt trägt das abwasserfreie System dazu bei, Abwässer von Süßwasser fernzuhalten und kann als alternative Ressource dienen, um den Bedarf an Süßwasser zu decken. Aufgrund der schwindenden Süßwasserressourcen nimmt die Nachfrage nach Abwasserbehandlungsanlagen zu, was die Entwicklung abwasserfreier Systeme im Prognosezeitraum voraussichtlich maßgeblich beeinflussen wird. Die strengen Vorschriften für die Abwasserbehandlung und die Notwendigkeit, den Wasserverbrauch zu reduzieren, sind Faktoren, die jedes Unternehmen im aktuellen Kontext berücksichtigen muss. Zahlreiche Industriebetriebe haben abwasserfreie Systeme (ZLD) als Lösung eingesetzt, um den strengen Genehmigungsverfahren, den zahlreichen Umweltgesetzen und der Wasserknappheit zu begegnen.

Strengere Vorschriften für die Abwasserentsorgung

Zu den Initiativen zum Schutz von Süßwasser gehören das Nationale Programm zur Vermeidung von Schadstoffeinleitungen (NPDES), nationale und lokale Vorbehandlungsstandards, das Programm zur Klärschlammverwertung und -entsorgung sowie das Gewässergütemanagement. Angesichts der zunehmenden Bedrohung der menschlichen Gesundheit und der Umwelt durch Verschmutzung wurde 1971 in Japan das Gewässerschutzgesetz verabschiedet, um die Einleitung von Wasser aus Unternehmen und Industrien in öffentliche Gewässer zu regeln. Da die Notwendigkeit des Umweltschutzes immer stärker anerkannt wird, verstärken zahlreiche Industrieanlagen und Abwasserbehörden ihre Maßnahmen zur Reduzierung von Industrieabfällen durch die Implementierung von Systemen zur abwasserfreien Produktion (Zero Liquid Discharge, ZLD) und begrenzen so die flüssigen Abfälle am Ende industrieller Prozesse. Insgesamt wird die Nachfrage nach ZLD-Systemen durch die weltweit zunehmenden Vorschriften zur Begrenzung der Einleitung von Industrieabwässern in Süßwasserströme angetrieben. Aufgrund der Megatrends Urbanisierung und Industrialisierung gerät die Umwelt, insbesondere die weltweiten Süßwasserressourcen, immer stärker unter Druck.

Marktbeschränkungen

Hohe Kapital- und Energiekosten der Technologie

Inklusive aller erforderlichen Ausrüstungs-, Planungs-, Installations- und Inbetriebnahmekosten kann der Preis für ein ZLD-System mit einer Durchflussrate von 1.000 bis 3.000 Gallonen pro Minute zwischen 25 und 50 Millionen US-Dollar liegen. Systeme mit einer Durchflussrate von 1 bis 20 Gallonen pro Minute kosten preislich zwischen 250.000 und 2 Millionen US-Dollar. Die Vorbehandlung ist hinsichtlich Kosten und Effektivität mit der primären Abwasserbehandlung vergleichbar. Membranverfahren sind zwar etwas teurer, ähneln aber denen der Wasseraufbereitung und -reinigung. Die Schadstoffe werden in diesen hohen Konzentrationen angereichert, um höhere Ausbeuten zu erzielen. Die Verdampfungs- und Kristallisationsprozesse können den größten Anteil ausmachen. Der Verdampfungs-/Kristallisationsblock kann 60–70 % der Gesamtanlagenkosten ausmachen, während die vorgelagerte Vorbehandlung und die Umkehrosmose 30–40 % der Kosten verursachen. Diese Werte können mit zunehmender Systemgröße stärker schwanken.

Marktchance

Wachsende Nachfrage in der Stromerzeugungsindustrie

Der Energiesektor dominiert den Markt für abwasserfreie Produktionssysteme (Zero Liquid Discharge, ZLD). Kraftwerksbetreiber legen großen Wert auf ein effizientes Wassermanagement, und der Einsatz von ZLD kann die Abwassereinleitung vollständig unterbinden. ZLD ist insbesondere für die Dampfkraftwerksbranche relevant, da die Abwasserentsorgung von Kohlekraftwerken komplexer ist und einen höheren Wasserbedarf mit sich bringt. Kohlekraftwerke in China erzeugen fast 70 % des gesamten nationalen Strombedarfs. Zudem befinden sich die meisten dieser Kraftwerke in Gebieten mit begrenzten Wasserressourcen. Der Konflikt zwischen Chinas Wasserknappheit und dem steigenden Energiebedarf treibt die Nachfrage nach ZLD-Systemen in die Höhe. Laut dem „World Energy Outlook“ der Internationalen Energieagentur (IEA) wird erwartet, dass in den nächsten 25 Jahren weltweit mehr als 2.457 Gigawatt (GW) an elektrischer Kapazität installiert werden.

Technologie-Einblick

Das Segment der thermischen Verfahren hält den größten Marktanteil und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 7,92 % wachsen. Die älteste und weltweit am weitesten verbreitete Technologie für abwasserfreie Anwendungen ist das thermische ZLD-System.WärmetauscherFür die thermische ZLD-Abwasserbehandlung werden häufig thermische Verfahren eingesetzt. Die Aufbereitung und Verwertung des Abwassers, das durch die enormen Wassermengen der Kohlechemieindustrie entsteht, stellt eine erhebliche Herausforderung dar. Daher behandeln die meisten Kohleunternehmen ihre Abwässer mit thermischen Methoden. Verdampfung/Konzentration, Produktkühlung und Kristallisation sind Standardverfahren. In thermischen ZLD-Systemen sind Solekonzentratoren unerlässlich. Sie werden hauptsächlich in mechanischen Dampfkompressionsverdampfungsverfahren eingesetzt. Es wird erwartet, dass thermische ZLD-Systeme im Prognosezeitraum Marktanteile an membranbasierte ZLD-Systeme verlieren werden, obwohl sie die größte und am weitesten verbreitete Technologie in wichtigen Endverbraucherbranchen darstellen.

Die Bedeutung membranbasierter Technologien übertrifft die konventioneller thermischer ZLD-Systeme. Gründe hierfür sind unter anderem die deutlich geringeren Investitionskosten und die im Allgemeinen einfachere Dimensionierung der Verdampfungsanlagen. Die drei wichtigsten Verfahren für membranbasierte ZLD-Systeme sind Elektrodialyse (ED), Vorwärtsosmose (FO) und Membrandestillation (MD). Eines dieser Verfahren dient der Abwasserbehandlung vor der Soleherstellung. In einem späteren Schritt wird die ZLD durch Solekristallisation oder Verdampfung erreicht, um die Solekonzentration zu erhöhen. Neben der deutlich höheren Entsalzungskapazität der ED im Vergleich zum thermischen Verfahren ist die geringere Foulingneigung der FO im Vergleich zur Umkehrosmose (RO) in thermischen Systemen ein wesentlicher Faktor für die steigende Nachfrage nach membranbasierter ZLD. Obwohl dieses Verfahren mehr Energie verbraucht als thermische Prozesse, wird es hauptsächlich aufgrund seiner höheren Reinigungseffektivität eingesetzt.

Einblick in die Endnutzerbranche

Der Energiesektor ist der größte Marktteilnehmer und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 9,15 % wachsen. Eine der wichtigsten untersuchten Marktkategorien ist der Stromerzeugungssektor. Im Jahr 2021 überwand der Energie- und Versorgungssektor erhebliche Hindernisse, erzielte sichtbare Fortschritte und erhielt von der neuen Regierung Unterstützung für erneuerbare Energien. Trotz der wirtschaftlichen Entwicklung der letzten 15 Jahre stagnierte der Strombedarf in etablierten Volkswirtschaften nahezu. Insgesamt entfielen 93 % des globalen Nettowachstums des Strombedarfs auf Schwellen- und Entwicklungsländer, davon 58 % allein auf China. Die Betreiber von Kraftwerken legen großen Wert auf ein effizientes Wassermanagement. Dies kann aus verschiedenen Gründen problematisch sein, darunter strengere Umweltauflagen für die Abwasserentsorgung, regionale Wasserknappheit und die öffentliche Meinung gegenüber Kraftwerken. Die Implementierung von ZLD (Zero Low Drainage) kann zur Lösung dieser Probleme beitragen. Durch den Verzicht auf Einleitungen am Ende des Abwasserbehandlungszyklus ermöglicht das ZLD-Verfahren die Rückgewinnung und vielfältige sinnvolle Nutzung des aufbereiteten Wassers.

Um der steigenden Nachfrage nach Rohstoffen für die Kunststoff- und Bekleidungsindustrie gerecht zu werden, rechnet Nayara Energy mit der Inbetriebnahme von 15 bis 20 neuen integrierten petrochemischen Anlagen in Indien in den nächsten zehn Jahren. Der indische Minister betonte, dass der Chemie- und Petrochemiesektor des Landes bis 2025 Investitionen in Höhe von insgesamt 8 Billionen INR erhalten wird und weiterhin rasant wächst. Indien verfügt aufgrund mehrerer Faktoren über Wettbewerbsvorteile, darunter die Schaffung von Industriegebieten, Investitionen in die nationale Infrastrukturpipeline und wettbewerbsfähige Löhne.

Die chemische und petrochemische Industrie bevorzugt Odisha und Andhra Pradesh als Standorte. Zu den Abwasserverunreinigungen im pharmazeutischen Sektor zählen Chemikalien wie Anästhetika, Desinfektionsmittel, Chemikalien aus Laborarbeiten, resorbierbare organische Halogenverbindungen (AOX), radioaktive Abfälle und Infektionserreger. Die drei primären Vor-Ort-Abwasserbehandlungsverfahren sind die Sofortbehandlung zur Entfernung von Feststoffen, die Sekundärbehandlung mit Hilfe einheimischer Bakterien zur Entfernung gelöster und suspendierter biologischer Stoffe sowie die Tertiärbehandlung zur weiteren Reinigung des Abwassers von Krankheitserregern, Phosphor und überschüssigen Stickstoffnährstoffen.

Regionalanalyse

Der asiatisch-pazifische Raum ist der bedeutendste Marktteilnehmer im globalen Markt für abwasserfreie Produktionssysteme (Zero Liquid Discharge, ZLD) und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 9,83 % wachsen. China ist ein großer Chemieproduzent und trägt maßgeblich zur weltweiten Chemieproduktion bei. Die Nachfrage nach ZLD-Systemen in dieser Branche dürfte im Prognosezeitraum aufgrund der weltweit steigenden Nachfrage nach verschiedenen Chemikalien zunehmen. Laut dem Weltstahlverband ist China der weltweit größte Stahlproduzent. Indien verfügt über eines der größten BIPs im asiatisch-pazifischen Raum und zählt zu den aufstrebenden Volkswirtschaften der Welt. Nahezu alle Endverbraucherbranchen expandieren aufgrund des Bevölkerungswachstums, des steigenden Lebensstandards und des wachsenden Pro-Kopf-Einkommens. ArcelorMittal Nippon Steel India (AM/NS India) gab im April 2022 bekannt, dass im Rahmen ihres 8.500 Crore INR umfassenden Entwicklungsplans zur Herstellung von Mehrwertprodukten, dessen Inbetriebnahme für 2024 geplant ist, moderne Stahlverarbeitungsanlagen in Hazira, Gujarat, errichtet werden. Alle diese Investitionen dürften im Prognosezeitraum die Nachfrage nach ZLD-Systemen ankurbeln.

Die chemische Industrie ist nach dem Transportmaschinenbau der zweitgrößte Industriezweig Japans. Der bekannteste Industriezweig Japans ist die Automobilindustrie, die stark auf chemische Rohstoffe angewiesen ist. Transportmaschinen sind Teil dieses Sektors. Gemessen am Chemieumsatz zählen Shin-Etsu Chemical Co., Mitsui Chemicals Inc., Sumitomo Chemical Co., Ltd., Toray Industries Inc. und Mitsubishi Chemical Corp. zu den 30 größten Chemieunternehmen weltweit.

Markttrends für abwasserfreie Systeme (ZLD) in Europa

Europa wird voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 7,29 % wachsen und im Prognosezeitraum 1.626,86 Millionen US-Dollar erwirtschaften. Mit über 2.900 Chemieunternehmen verfügt Deutschland über den bedeutendsten Chemiesektor. Über 70 % der europäischen Chemieexporte stammen aus Deutschland, einem wichtigen Chemieproduzenten der Region. Zu den Hauptakteuren der deutschen Chemiebranche zählen BASF, Bayer, Henkel, Evonik, Covestro, Merck, Lanxess, Freudenberg, Wacker und Bayer. Der globale Markt für abwasserfreie Produktionsanlagen (Zero Liquid Discharge, ZLD) dürfte im Prognosezeitraum aufgrund der steigenden Nachfrage wichtiger Endverbraucherbranchen expandieren. Laut der World Nuclear Association erzeugt Frankreich dank einer langjährigen, auf Energiesicherheit ausgerichteten Politik über 70 % seines Stroms aus Kernenergie. Langfristige Marktveränderungen zugunsten erneuerbarer Energien werden sich voraussichtlich auswirken. Der Markt wird im Prognosezeitraum jedoch voraussichtlich vom Ausbau der Kernenergie getrieben. Frankreich verfügt über reichlich Bodenschätze wie Uran, Bauxit und Eisenerz. Zudem ist es Europas zweitgrößter Kohleproduzent. In Französisch-Guayana ist der Bergbau, der hauptsächlich von Kleinbergbauern und kleinen bis mittleren Unternehmen betrieben wird, der zweitgrößte Wirtschaftszweig gemessen am Umsatz.

Für Nordamerika wird im Prognosezeitraum ein deutliches Wachstum erwartet. Der Chemiesektor in den USA expandiert aufgrund des Wachstums wichtiger Endverbrauchermärkte, was die Nachfrage nach Chemikalien deutlich erhöht hat. Die lokale Chemieindustrie wird durch den Zugang zu günstigeren und reichlicheren Rohstoffen und Energiequellen profitabler. Da Thunder Horse South eines der größten Ölfelder im Golf von Mexiko ist, wird die zweite Phase des Erweiterungsprojekts das Marktwachstum fördern. In Kürze werden im Rahmen dieses Projekts zwei neue Unterwasser-Förderbohrungen durchgeführt, und insgesamt werden etwa acht Bohrungen niedergebracht.

Darüber hinaus investiert die kanadische Bergbauindustrie in letzter Zeit verstärkt in Forschung und Innovation. Sie arbeitet an der Erschließung eines bisher unentdeckten Minerals und dessen kommerzieller Anwendung, was in den kommenden Jahren die Möglichkeit zur Erweiterung der Bergbauaktivitäten im Land eröffnen könnte. Die Stahlproduktion des Landes dürfte im Prognosezeitraum steigen, was Kanadas Ziel der Klimaneutralität unterstützt. Bergbau und Metallurgie zählen zu den führenden Wirtschaftszweigen des Landes. Obwohl Umwelt- und Sozialverantwortung Anlass zur Sorge gibt, hat die Bergbauindustrie in Innovationen und neue Technologien investiert und den Sektor dadurch rasant transformiert. Konsolidierungen im Bergbausektor werfen jedoch auch Fragen hinsichtlich des Wachstumspotenzials der Branche im Prognosezeitraum auf.

Brasilien verfügt über 875 Wasserkraftwerke, 615 Windparks und 114 Solarparks, was einen Trend hin zu erneuerbaren Energien signalisiert. Der Umstieg auf erneuerbare Energien wird die Marktnachfrage im Prognosezeitraum voraussichtlich beeinflussen. Die brasilianische Chemieindustrie hat sich von der Wirtschaftskrise und anderen Marktschwierigkeiten noch nicht erholt. Einst der sechstgrößte Markt weltweit, belegt sie heute nur noch den achten Platz. Die bergbaufreundliche Politik der Macri-Regierung hat in Argentinien zu einem rasanten Wachstum des Bergbausektors geführt. Die Abschaffung der 5%igen Exportsteuer auf Metalle, die Einführung eines Mehrwertsteuer-Rückerstattungsprogramms und die Lockerung des Verbots der Gewinnverlagerung ins Ausland sind nur einige der wichtigsten Maßnahmen, die die Regierung ergriffen hat, um das Wachstum der Bergbauindustrie im Land zu fördern.