バイオリファイナリー市場 サイズと展望 2025-2033

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バイオリファイナリー市場の成長要因

政府規制と再生可能エネルギー政策

多くの国が再生可能燃料基準、あるいはバイオ燃料義務化を導入しており、バイオ燃料などの再生可能資源から一定量の輸送燃料を調達することが義務付けられています。これらの義務化はバイオ燃料の需要を押し上げ、規制要件を満たすためのバイオリファイナリーへの投資を促しています。米国の再生可能燃料基準（RFS）は、輸送燃料にエタノールやバイオディーゼルなどの再生可能燃料を一定量以上含むことを義務付けています。RFSは、温室効果ガスの排出量を削減し、再生可能燃料セクターを拡大し、輸入石油への依存を減らすことを目的として、2005年に議会によって制定されました。 2007年のエネルギー独立安全保障法は、再生可能燃料基準を強化し、拡大しました。

• さらに、2023年6月21日、米国環境保護庁（EPA）は、輸送燃料に必要なバイオ燃料の量を2023年から2025年にかけて増加させる最終規則を公布しました。この規則により、再生可能燃料の総量は2023年に1.5%、2024年に4.4%、2025年に8.2%増加します。また、セルロース系バイオ燃料の量要件も2023年に25%、2024年に29%、2025年に33%引き上げられます。

さらに、政府はバイオ精製所などの再生可能エネルギー技術の開発と導入を促進するために、税制優遇措置、補助金、助成金、融資保証を頻繁に提供しています。これらの財政的インセンティブは、バイオリファイナリープロジェクトの初期コストを低下させ、経済的実現可能性を高めます。例えば、米国連邦政府は、エタノール混合のためのブレンダーズ税額控除やセルロース系バイオ燃料生産のための生産税額控除など、バイオ燃料生産者に対して様々な税額控除やインセンティブを提供しています。これらのインセンティブは、バイオリファイナリーへの投資を促進し、バイオ燃料産業の発展に貢献しています。

阻害要因

原料の入手可能性と持続可能性の課題

バイオリファイナリーで利用されるバイオマス原料（農業残渣、林業廃棄物、エネルギー作物など）は、食品・飼料製造などの他産業と競合することがよくあります。トウモロコシの茎葉や麦わらなどの作物残渣は、バイオリファイナリーの原料としての可能性を秘めており、農業においても家畜の敷料、土壌改良、浸食防止などに利用されています。 2023年の世界の飼料生産量は12億8,700万トン（BMT）と予測されており、これは2022年比で0.2%の減少となります。IEAの「再生可能エネルギー2022」調査では、バイオ燃料産業は2022年から2027年にかけて原料供給不足に陥ると予測されています。この分析では、予測期間中に植物油、廃棄物、残留油脂の需要が56%増加し、7,900万トンに達すると推定されています。

さらに、バイオマス原料が耕作地をめぐって食用作物と競合すると、土地利用紛争が発生します。トウモロコシやサトウキビなどのバイオ燃料生産のためのエネルギー作物の栽培は、森林破壊、土地転換、食料生産の代替につながる可能性があり、食料安全保障と生物多様性の減少に関する懸念が高まっています。単一栽培や集約農業は、土壌劣化、水質汚染、生物多様性の喪失など、環境に悪影響を及ぼす可能性のあるバイオマス生産戦略の例です。例えば、東南アジアにおけるバイオ燃料生産のためのパーム油農園の拡大は、森林伐採や生息地の破壊につながり、絶滅危惧種や生態系への脅威となっています。

さらに、トウモロコシはエタノール生産の主要原料であり、米国におけるバイオ燃料原料消費の大部分を占めています。米国農務省（USDA）は、2023～2024年度に53億ブッシェルのトウモロコシがエタノール生産に利用されると予測しており、この予測は9月のWASDE（世界農業開発計画）でも再確認されました。政府は、2022～2023年度のトウモロコシ由来エタノール使用量の予測を、前月の51億9,500万ブッシェルから51億7,700万ブッシェルに引き下げました。これは、バイオリファイナリー業界における原料供給と持続可能性の問題を浮き彫りにしています。しかし、トウモロコシエタノール生産は、食料、飼料、輸出など、トウモロコシの他の用途と競合するため、農業資源の食料生産以外の多様化への懸念が生じています。

市場機会

高度な変換技術の統合

バイオリファイナリー技術は進歩し、バイオマスをバイオ燃料、生化学製品、バイオプラスチック、バイオ複合材料など、幅広いバイオベース製品に変換しています。酵素加水分解、熱分解、ガス化などの高度な変換技術を統合することで、プロセス効率、製品収量、柔軟性が向上し、製品イノベーションとバイオリファイナリー市場の拡大の新たな可能性が生まれます。

さらに、ハイブリッドバイオリファイナリー設計では、生化学経路や熱化学経路などの変換プロセスを統合することで、資源利用、プロセス効率、製品の多様性を向上させます。ハイブリッドバイオリファイナリーは、原料の柔軟性、製品の統合、そしてプロセスの最適化を組み合わせることで、経済的かつ環境的な持続可能性を実現します。Nesteは、フィンランド、オランダ、シンガポールの製油所において、持続可能な方法で生産された幅広い原材料を用いて再生可能な製品を製造しています。また、Nesteは少量ながら持続可能な方法で生産された植物油も使用しており、短期から中期的には、再生農業から得られる独自の植物油を原料ポートフォリオに導入することを目指しています。

バイオリファイナリー市場のセグメンテーション分析

原料別

バイオリファイナリー市場は、原料別にさらにデンプン・砂糖作物、エネルギー作物、有機・農業残渣、複合原料に分類されます。デンプン・砂糖作物は、主にその高い供給能力により、市場シェアの大部分を維持すると予測されています。デンプン・砂糖作物は、豊富なデンプンまたは糖分を生産するために栽培されており、これらは発酵性糖へと容易に変換され、バイオ燃料や生化学製品の製造に利用されます。トウモロコシ、サトウキビ、テンサイ、小麦などがその例です。

• さらに、これらの作物はグルコースやスクロースなどの炭水化物を多く含み、酵素分解や発酵によって分解することで、バイオエタノール、バイオブタノール、その他のバイオベース製品を製造することができます。第一世代バイオ燃料の生産では、糖分やデンプン含有量が豊富で、加工技術も確立されているため、デンプン質作物や砂糖作物が広く利用されています。

エネルギー作物とは、バイオ精製所でバイオエネルギーを生産するためだけに栽培されるバイオマス作物です。これらの作物は、大量の植物原料を生産できる可能性、成長速度の速さ、そして農業に適した土地や荒廃した土地での栽培に適しているかどうかに基づいて選ばれます。

さらに、エネルギー作物は、セルロースエタノールや再生可能ディーゼルなどの非食用バイオマス源からリグノセルロース系バイオ燃料を生産するための第二世代バイオリファイナリーで、より一般的に利用されるようになっています。

プロセス別

バイオリファイナリー市場は、生化学、化学、機械／物理、熱化学、マルチプロセスの4つに細分化されています。生化学カテゴリーは、世界市場で最大の市場シェアを占めています。生化学プロセスは、生物または酵素を利用してバイオマスをバイオ燃料、生化学製品、その他のバイオベース製品に変換します。これらの方法には通常、発酵と酵素加水分解が含まれます。発酵は、酵母や細菌などの微生物を用いて炭水化物をエタノール、バイオブタノール、その他の化合物に変換します。酵素加水分解は、酵素を用いてバイオマス中の複合炭水化物を発酵可能な糖に分解します。一例として、農業残渣などのリグノセルロース原料からセルロース系エタノールを製造することが挙げられます。生化学的手法は、選択性や穏やかな操作条件などの利点があります。

しかし、バイオマスを酵素や微生物が利用できるようにするための前処理手順がしばしば必要になります。国際エネルギー機関（IEA）は、バイオリファイナリーでは生化学的変換が主流の方法であり、発酵はこの分野で広く利用されていると述べています。

化学プロセスは、バイオマスを有用な製品に変換するために化学反応を利用します。これらのプロセスでは、触媒が枯渇することなく化学反応を促進する触媒作用がしばしば使用されます。例としては、植物油や動物性脂肪をバイオディーゼルに変換するエステル交換反応や、セルロースなどの複雑なポリマーをより基本的な分子に分解する加水分解などが挙げられます。化学プロセスは、バイオ燃料、バイオプラスチック、特殊化学品など、多様な製品を生み出すことができます。これらの技術は優れた変換効率を誇り、個々の製品に合わせてカスタマイズ可能です。しかし、多大なエネルギー投入を必要とし、適切な処理が必要な化学廃棄物が発生する場合があります。

製品別

市場は、製品別にエネルギー、化学品、素材の3つにさらに細分化できます。エネルギー主導型セグメントが市場の大部分を占めると予測されており、化石燃料価格の変動がエネルギー主導型製品の競争力に影響を与えています。化石燃料価格の上昇に伴い、再生可能エネルギー源の経済的魅力も高まります。この要素が、このセグメントの成長を牽引する主な要因です。

さらに、多くの人々が自らの選択が環境に与える影響をより意識するようになり、持続可能な特性を持つ製品を積極的に求めています。バイオリファイナリー由来の製品には、エネルギーを動力源とする製品の持続可能性を示すグリーンラベルが付けられていることが多く、この要素もこのセグメントの拡大をさらに後押ししています。

素材主導型セグメントは、市場で最も魅力的なセグメントになると予測されています。バイオリファイナリーは、バイオマテリアル、バイオプラスチック、生化学製品など、様々な産業で使用される素材を生産しています。これらの製品は、化石燃料由来の従来の素材の代替品として一般的に利用されているため、環境意識の高い顧客や業界にとって魅力的な製品となっています。

地域別インサイト

アジア太平洋地域：年平均成長率8.8%で市場を牽引

アジア太平洋地域は、世界のバイオリファイナリー市場において最大のシェアを占めており、予測期間中に年平均成長率8.8%で成長すると予測されています。アジア太平洋地域は2023年に市場を牽引し、予測期間中に大幅な拡大が見込まれています。この地域の拡大は、環境汚染への意識の高まりと廃棄物のエネルギー源への転換に起因しています。この地域の人口は継続的に増加しており、天然ガス、石油、石炭などのエネルギー源の需要に大きな影響を与えています。アジアに拠点を置き、優れた研究開発で知られるバイオリファイナリー企業EcoCeres Inc.は、農業廃棄物のみを原料としたエタノールを欧州市場に初出荷すると発表しました。

さらに、PwC Indiaの報道によると、インド新再生可能エネルギー省（MNRE）は2022年11月、国家バイオエネルギープログラムとの協力を2025～2026年まで継続するため、エネルギー回収に85億8千万ルピーの予算を割り当てると発表しました。このプログラムは、バイオマス、牛糞、産業廃棄物を利用してエネルギーを抽出し、インドのバイオエネルギー利用促進の取り組みを支援しています。

北米：年平均成長率8.6%で最も急成長している地域

北米は、予測期間中に年平均成長率8.6%を示すと予想されています。北米はバイオリファイナリー市場において最も急速に拡大している地域であり、予測期間中に大幅な成長が見込まれています。原材料、インフラ、輸送手段の豊富さが都市化を促進しています。北米における世界市場の拡大は、主に産業革命によるものです。さらに、ユナイテッド・エアラインズ・ベンチャーズは、NEXT Renewable Fuelsへの戦略的投資を発表しました。これにより、オレゴン州ポートウェストワードにバイオ燃料精製所が設立され、2026年に操業開始予定です。

さらに、バイオエネルギー開発プログラムへの政府支出の増加により、米国は予測期間を通じて北米市場を独占すると予想されています。2022年6月、米国エネルギー省（DOE）は、アメリカの農村地域におけるバイオ燃料およびバイオ製品の製造を強化するために5,900万米ドルを割り当てました。この資金は、持続可能な航空燃料グランドチャレンジの一環として、2030年までに年間30億ガロン、2050年までに年間350億ガロンの航空バイオ燃料を生産するという政府の目標達成を支援することを目的としています。

ヨーロッパは大きな市場シェアを占めています。2023年には、ドイツがヨーロッパ市場で圧倒的な地位を占めていました。ドイツの今後の成長は、政策の進展によって促進されると予想されます。2020年1月に発表された「ドイツ新バイオエコノミー戦略」は、ドイツの潜在力を最大限に活用し、バイオエコノミー分野におけるリーダーとしての地位を確固たるものにするために必要な前提条件を確立しています。この計画は、生物学に関する知識と革新技術を融合させ、未来志向で持続可能かつ気候中立的な経済を構築することに重点を置いています。特に、バイオジェニック原料の産業における活用に焦点を当てています。

ラテンアメリカ市場では、ブラジルが最前線に立つことが期待されています。この地域では、持続可能なエネルギーの開発と炭素排出量の削減に重点が置かれており、クリーンエネルギー源とバイオリファイナリーに焦点を当てた複数の投資活動が促進されています。

中東・アフリカ市場は、技術革新の進展により拡大すると予想されています。例えば、2022年1月にはイスタンブールにバイオリファイナリーが正式にオープンしました。この工場では、藻類を航空燃料に変換します。この精製所では、リアクターとタンクで培養された藻類を用いて、バイオ燃料、有機バイオ肥料、動物飼料、栄養補助食品を製造しています。

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バイオリファイナリー市場のトップ競合他社

1. Honeywell International Inc. (U.S.)
2. Chempolis (Finland)
3. Sekab (Sweden)
4. Ørsted A/S (Denmark)
5. IES BIOGAS srl (Italy)
6. AB HOLDING SPA (Italy)
7. Zea2 Bioworks (U.S.)
8. UPM Global (Finland)
9. Neste (Finland)
10. BTS Biogas Srl/GmbH (Italy)

最近の進展

• 2024年5月～ Honeywellは、エネルギー管理の自動化を導入することで電力網の安定性を高めるため、Enel North Americaと提携しました。
• 3月 2024年～ Sekabは、温室効果ガスの排出削減を目指し、有力企業と独自の研究パートナーシップを締結しました。