ナノファイバー市場 サイズと展望 2025-2033

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ナノファイバー市場の成長要因

医療・製薬業界における採用拡大

製薬業界では、ナノファイバーは主に様々な疾患における薬物送達システムに使用されています。ナノファイバーはサイズが小さいため、体内の適切な部位に薬剤を送達するための理想的な薬剤キャリアです。医療業界では、人工血管、人工臓器、薬剤・遺伝子送達、医療用フェイスマスクなど、ナノファイバーは様々な用途に使用されています。ナノファイバーは、関節の傷や怪我の修復、そして血液凝固にも役立ちます。

高度に調整可能なナノファイバー材料の設計、開発、製造を行う米国企業、Matregenix Inc.は、カリフォルニア州アーバインに新たな製造施設を開設し、事業を拡大すると発表しました。同社は新施設に新たなナノファイバー生産ラインを設置し、医療・ヘルスケア分野におけるナノファイバーの需要の急増に対応するため、年末までに少なくとももう1ラインを追加する予定です。製薬業界

さらに、政府支出と民間企業による様々な疾患の治療への支出の増加は、体内の標的部位に薬物システムを送達するためのツールとして使用されるナノファイバーの需要を促進するでしょう。

COVID-19によるフェイスマスクとPPEキットの需要増加

COVID-19などの感染症の突如の発生により、PPEキット、フェイスマスクまたはサージカルマスク、N95マスクの需要が急増しています。マスクは、飛沫として空気中に拡散するウイルスや細菌から呼吸器を保護するために不可欠なアイテムです。ナノファイバーマスクは有害な大気汚染物質から身を守ります。汚染された空気中に含まれる直径2.5ミクロン以下のPM2.5は、肺胞に直接入り込み、喘息を含む多くの疾患を引き起こす可能性があります。PM2.5粒子に付着した重金属は、環境中に含まれる粒子に長期曝露することで、がんなどの深刻な慢性的な健康問題を引き起こす可能性があります。

発展途上国における劣悪な衛生状態に起因する大気汚染物質とウイルス感染の増加は、今後数年間でナノファイバーマスクとPPEキットの需要を増大させると予測されています。

市場の制約

サイズが小さく複雑であるため、カーボンナノファイバーを研究室規模から工場規模に移行することが困難

カーボンナノファイバーは、そのサイズが小さく複雑であるため、研究室規模から工場規模への移行が困難です。実験室でのカーボンナノファイバーの製造は、工業規模での生産に比べると比較的容易ですが、製薬業界向けナノファイバーの製造には、収集、下流工程、その他いくつかの難点があり、大量生産は常に大きな課題となっています。

ナノファイバーの大量処理は手間のかかるプロセスであり、製薬業界の生産能力には適していません。スケールアップした電界紡糸に有機溶媒を使用することで、安全性と環境への懸念が生じる可能性があります。工場規模での生産では、電界紡糸プロセスのパラメータの一部は容易に変更できますが、これは依然として製造業者が直面する大きな課題です。

難水溶性薬物の溶解に使用される揮発性溶媒は、ニードルレス技術では通常、急速に蒸発するため、濃度が変化し、製造方法の取り扱いが困難になります。この課題は、一般的に高濃度溶液と高揮発性溶媒で発生し、製造工程全体にわたって精度と再現性の低下を引き起こします。この問題を解決するための多くの試みが行われてきましたが、依然として課題となっています。

市場機会

セルロースナノファイバーの先進的な研究開発と成長市場

セルロースナノファイバーに関しては、ナノファイバーの需要にプラスの影響を与える可能性のある複数の研究開発活動が進行中です。日本製紙は、鉛蓄電池やリチウムイオン電池と比較して、より高い性能効率と環境への影響の少ないエネルギー貯蔵・放出を可能にするスーパーキャパシタの製造を目指しています。これは、木材パルプを100分の1ミクロン以下に精製することで生成されるセルロースナノファイバーを原料として用いることで実現されます。現在、セルロースナノファイバーはおむつや食品添加物に使用されています。

電気自動車の普及率向上は、電界内に質量のない電子を保持できるスーパーキャパシタの潜在能力を引き出す絶好の機会となり得ます。一方、従来のバッテリーはエネルギーを化学的形態で蓄えます。スーパーキャパシタは短時間かつ強力な電力を供給できますが、その蓄電容量はリチウムイオンバッテリーのほんの一部に過ぎません。2021年3月号のNature誌に掲載された論文によると、リチウムイオンバッテリーの限界は充電速度の遅さにあります。一方、セルロースナノファイバー・スーパーキャパシタは、大容量の電力を蓄えるために利用でき、将来的には携帯型電子機器、物流、再生可能エネルギーの貯蔵といった用途にも応用できる可能性があります。

潤沢な資本と低い負債比率を持つ企業は、研究開発費を増やすことができます。日本製紙をはじめとするセルロースナノファイバーの多くのエンドユーザーは、既に競争優位性を築くために、こうした取り組みを開始しています。

製品インサイト

製品タイプ別に見ると、世界のナノファイバー市場は、カーボンナノファイバー、セラミックナノファイバー、複合ナノファイバー、ポリマーナノファイバー、炭水化物系ナノファイバー、金属および金属酸化物ナノファイバーに分類されます。ポリマーナノファイバーセグメントは世界のナノファイバー市場の大部分を占め、2021年には3億9,500万米ドルと評価され、2030年には13億3,500万米ドルに達し、年平均成長率（CAGR）15%で成長すると予想されています。2021年にはシェアが約50%に達すると推定されています。しかし、炭水化物系ナノファイバーセグメントは、2030年までに35%という最も高いCAGRを記録すると予想されています。

ポリマーは、一連の構成要素を結合（化学的に連結）することで形成される大きな分子です。したがって、ポリマーは2つ以上の同一のモノマーが鎖状に連結されてポリマー材料を形成します。ポリマーには、天然ポリマー、合成ポリマー、ハイブリッドポリマーなど、様々な種類があります。天然ポリマーは天然に存在するポリマー材料であり、合成ポリマーは人工的に製造されたポリマーで、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、合成ゴム、フェノールホルムアルデヒド樹脂、ナイロン、ポリアクリロニトリル、PVB、シリコーンなどが挙げられます。ハイブリッドポリマーは、天然に存在するポリマーに化学修飾を施したもの、または合成ポリマーに修飾を加えて目的のポリマーを合成したものです。電界紡糸法を用いることで、このようなポリマー材料からポリマーナノファイバーと呼ばれる極細繊維を製造できます。このようなポリマーの超微細繊維構造は、細胞接着、物質移動、薬物負荷特性の向上に非常に有用です。

さらに、ナノデバイス、水処理材料、航空機、薬物送達、組織工学、光センサー、繊維などの開発においても継続的な進歩が見られます。ポリマーはほぼすべての産業で広く使用されていますが、そのコンパクトなサイズと超微細構造により、継続的な技術進歩がポリマーナノファイバーの消費を促進すると予想されています。

アプリケーションインサイト

水と空気のろ過セグメントは、2021年に7億4,000万米ドルと評価され、2030年には12億2,500万米ドルに達し、年平均成長率13%で成長すると予測されています。しかし、医療セグメントは最も高い成長率を記録すると予想されています。電界紡糸ナノファイバーベースのフィルターメディアは、高い表面積/容積比、低い圧力損失、良好な空隙相互接続性、そして調整可能な接続性と形態を特徴としており、優れたろ過に最適です。これらの理由から、ナノファイバーは高効率粒子状空気（HEPA）フィルターに使用されています。高い濾過効率と性能を有する電界紡糸フィルター膜は、HEPAフィルターに最適な材料となる可能性があります。さらに、金属酸化物半導体から製造されるナノファイバーは、近年、空気質検知、危険ガスおよび可燃性ガスの検査、環境モニタリングなど、様々な化学・ガスセンシング用途において広く研究されています。

ナノファイバーは、熱駆動型MD（膜分留）水処理技術にも利用されています。世界中で清潔で利用可能な水の不足が深刻化しているため、水処理の需要は近年大幅に増加しており、これがナノファイバーの需要を押し上げています。上記の要因は、予測期間中、水および空気ろ過におけるナノファイバー市場に影響を与える可能性があります。

地域別インサイト

北米はナノファイバー市場全体の約37%を占め、最大のシェアを占めています。北米のナノファイバー市場は2021年に2億9,000万米ドルと評価され、2030年には10億6,000万米ドルに達し、年平均成長率（CAGR）16%で成長すると予想されています。米国は世界最高水準の医療・ヘルスケア施設を有しています。医療産業は米国の主要産業の一つであり、研究開発集約型産業の一つです。このことがナノファイバーの需要を押し上げると予測されています。全体として、様々なエンドユーザー産業の成長が、予測期間中のナノファイバー市場を牽引すると予想されます。

アジア太平洋地域：最も急成長している地域

アジア太平洋地域は予測期間中に最も高い成長を記録し、2030年には15億5,500万米ドルに達し、年平均成長率（CAGR）21%で成長すると予想されています。アジア太平洋地域において、中国はGDPで最大の経済大国です。2029年までに、中国のリチウムイオン電池の総容量は電気自動車（EV）3,900万台分に匹敵する規模になると予想されています。これらの投資は、市場需要の拡大に大きく貢献すると見込まれます。

さらに、中国は世界有数の太陽光発電需要を擁しています。2019年の中国の設置量は30.1GWで、前年比で約32%の減少となりました。2020年の年間設置量は約30GWと推定されており、太陽電池の需要を押し上げ、ひいては中国のナノファイバー市場をさらに牽引すると予想されています。中国のヘルスケア産業は米国に次ぐ世界第2位の規模であり、2030年までに世界のヘルスケア収益の25%を占めると予測されています。これにより、薬物送達、組織工学、幹細胞治療、がん治療、創傷治癒に使用されるナノファイバー複合材料の需要が拡大すると予測されています。

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ナノファイバー市場のトップ競合他社

1. Applied Sciences Inc
2. Argonide Corporation
3. CHUETSU PULP & PAPER CO. LTD.
4. Donaldson Company Inc
5. DuPont Esfil
6. Tehno ASAS
7. Spin Technologies Inc
8. Hollingsworth & Vose Company
9. IREMA-Filter GmbH
10. Japan Vilene Company Ltd.
11. LIME
12. Merck KgAA
13. Nanofiber Solutions
14. NanoLayr Limited
15. NANOVAL GmbH & Co. KG
16. NIPPON PAPER INDUSTRIES CO. LTD
17. PARDAM s.r.o
18. SAPPI LTD
19. SNC Fibers
20. SPUR AS
21. TEIJIN LIMITED
22. TORAY INDUSTRIES INC
23. US Global Nanospace Inc

最近の開発状況

• 2021年4月～ 帝人株式会社は、新型ナノフロントの量産化に向けた新技術を開発しました。
• 2020年2月～ SPUR ASは、新型コロナウイルスの封じ込めに効果的な医療用フェイスマスクの製造に必要な基準を満たす特殊なナノ素材を開発しました。この素材は、優れたウイルスろ過効率（70～95%）を誇りながら、圧力損失はわずか（45～85Pa）です。
• 2020年12月 - 日本製紙株式会社は、セルロースナノファイバー（CNF）とその中間体を使用したCELLENPIA製品ラインを開発しました。