 世界の持続可能な化学原料市場 2027年～2035年The Global Market for Sustainable Chemical Feedstocks 2027-2035 化学産業は、20世紀半ばの石炭から石油への移行に匹敵するような、原料基盤の変革の真っ只中にあります。今回の原動力は、より安価な炭素源ではなく、よりクリーンな炭素源への移行です。 この業界のカーボンフッ... もっと見る
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サマリー化学産業は、20世紀半ばの石炭から石油への移行に匹敵するような、原料基盤の変革の真っ只中にあります。今回の原動力は、より安価な炭素源ではなく、よりクリーンな炭素源への移行です。 この業界のカーボンフットプリントの約3分の2は、エネルギー由来のものではなく、原料そのものに含まれる炭素であり、これらは最終的にプラスチック、繊維、溶剤、肥料、医薬品などに転化される。再生可能電力では、この炭素を取り除くことはできない。炭素の供給源を変えることだけが、その解決策となる。 石油ナフサや天然ガスに取って代わるべく、6つの原料カテゴリーが競い合っている。バイオマスは糖類、油脂、リグノセルロースを供給する。回収された二酸化炭素は、燃料、ポリマー、建設資材へと変換できる。 廃プラスチックは、モノマーやクラッカーの原料へと再分解できる。都市ごみ、農業残渣、産業残渣は、埋立処分される代わりに化学製品として有効活用できる。スラグや尾鉱などの産業副産物にも回収可能な価値がある。再生可能水素は、アンモニア、メタノール、そしてあらゆる二酸化炭素水素化経路の基盤となる反応剤を供給する。これらは互換性があるわけではない。汚染物質の組成、変換反応、資本集約度、商業化の成熟度において差異があり、初期段階の原料戦略において最もよくある誤りは、これらを単一のカテゴリーとして扱うことである。中には、下流工程の変更を必要としないドロップイン代替品もあるが、供給量の制約を受ける。 他方、はるかに大きな市場を開拓できるものもあるが、それには全く新しい反応プラットフォーム、水素の確保、および電力調達戦略が求められる。 制約となる要因が科学的なものであることは稀だ。持続可能な原料は争奪の対象となる資源である。例えば、同じ廃棄脂質が再生可能ディーゼル、航空燃料、油脂化学製品の原料として利用され、規制による燃料需要は一般的に化学品需要を上回る入札価格となる。 二酸化炭素を削減する変換経路は、分子の価格ではなくエネルギーコストによって左右される。廃棄物由来の原料は不均一であるため、コストが集中するのは反応器ではなく精製工程である。設備投資コストは従来の石油化学製品に比べてはるかに高く、世界初のプロジェクトに伴うリスクにより資金調達のコストも高止まりしている。 変化しているのは、コスト曲線の方向性である。化石原料の経済性は、成熟し、減価償却が完了したシステムによって決定され、原油価格や炭素価格の上昇に伴い上昇する。一方、持続可能な原料の経済性は、まだ発展途上のサプライチェーンによって決定され、生産量、ノウハウの蓄積、規模の拡大に伴い低下する。 炭素価格、再生可能原料含有率の義務化、ブランド所有者のコミットメントが需要を牽引している一方で、マスバランス認証により、新たな資産を投入することなく、再生可能炭素を汎用製品チェーンに取り入れることが可能になっている。この転換はもはや単一のグローバルな出来事ではなく、地域ごと、製品ごとに起こる一連の出来事となっている。 『2027-2035年 持続可能な化学原料の世界市場』は、化学産業が石油ナフサや天然ガスから、バイオマス、回収二酸化炭素、廃棄物流、再生プラスチック、工業副産物、再生可能水素へと移行する過程を包括的に評価したものです。 本レポートでは、原料そのもの、それらを実用的な化学物質に変換する技術、そしてその結果として再構築されつつある下流市場について取り上げています。 本レポートでは、バイオマスの分類と前処理、二酸化炭素の回収および変換経路、熱分解、ガス化、溶解、脱重合による化学的リサイクル、水の電気分解と電解槽の技術基盤、バイオリファイニングと産業用バイオテクノロジー、先進的な触媒反応と生体触媒反応、合成生物学と代謝工学、グリーン溶剤、 廃棄物の有価化および重要物質の回収について取り上げています。 ポリマー・材料、農業、建設、包装、化粧品・パーソナルケア、塗料・コーティング、エレクトロニクス、繊維、燃料・潤滑油、医薬品、積層造形、そして化学設計への人工知能および量子化学の応用に至るまで、13の下流市場が詳細に分析されています。 この分析は、バリューチェーン全体にわたる2,000社以上の組織に関する製品および技術の解説を含む、広範な企業調査によって裏付けられています。予測、技術成熟度評価、生産能力データが随所に提供されているほか、原料の入手可能性や競争、精製コスト、資本集約度、規制変更のペースなど、商業的展開を依然として制約している障壁の評価も盛り込まれています。 レポートの内容は以下の通りです： • エグゼクティブ・サマリー — 推進要因とトレンド、同セクターの排出プロファイル、消費者および規制面からの圧力、炭素税、コスト構造、そして変革が進む市場 • 原料 — バイオマスの種類と組成、前処理と変換、リグノセルロース系および非リグノセルロース系原料、藻類、エネルギー作物、炭素源としてのCO2、廃棄物の有効利用、再生可能水素、およびセクター別の原料移行経路 • グリーンケミストリーの原則と応用 — 12の原則、原子・工程の経済性、グリーン溶媒、触媒および生体触媒、グリーン指標およびライフサイクルアセスメント • 化学産業における循環型経済 — 循環性を考慮した設計、熱分解・ガス化・溶解・脱重合による化学的リサイクル、プラントの処理能力、アップサイクリング、循環型ビジネスモデル • 化学プロセスの電化 — 再生可能電力、電気化学的・電気有機合成、CO₂還元、窒素固定、プラズマ・マイクロ波化学、Power-to-X • 化学分野におけるデジタル化とインダストリー4.0 - ビッグデータ、AIおよび機械学習、デジタルツイン、ブロックチェーンによるトレーサビリティ、サイバーセキュリティ • 先進製造技術 - 連続流化学、マイクロリアクターおよびプロセス強化、モジュール式・分散型製造、化学物質の3Dプリンティング、先進プロセス制御 • バイオリファイニングと産業バイオテクノロジー - バイオリファイナリーの概念、リグノセルロースおよび藻類の処理、上流・下流バイオプロセス、スケールアップ、分析手法 • CO₂利用技術 - 回収技術、変換経路、ビジネスモデル、CO₂由来の燃料、化学品、ポリマーおよび建設資材、石油増進回収、鉱物化 • 持続可能な化学のための先進触媒 - 生体触媒の種類、タンパク質工学、工業用酵素の応用、製造方法、新興の設計技術 • 合成生物学および代謝工学 - 代謝工学、DNA合成・組立、ゲノム工学、菌株構築、宿主生物、原料 • グリーン溶媒および代替反応媒体 - バイオベース溶媒、スイッチ可能な溶媒、深共晶溶媒、超臨界流体、無溶媒法およびメカノケミストリー • 廃棄物の価値化と資源回収 — 都市廃棄物および農業廃棄物からの化学物質製造、重要物質の抽出、電池および希土類の回収、廃水からの資源回収、鉱業廃棄物 • エネルギー効率と再生可能エネルギーの統合 — 効率化対策、熱回収およびピンチ分析、再生可能エネルギー源、エネルギー貯蔵、熱電併給（CHP）、産業共生 • 安全性および持続可能性の評価 — グリーンケミストリー指標、ライフサイクルアセスメント（LCA）、設計段階からの安全性確保（Safety by Design）、リスク評価、環境影響評価、社会的・倫理的配慮 • 規制および政策 — 化学物質規制の変遷、環境政策の推進要因、インセンティブ、新興技術の規制における課題、国際的な調和 • 市場と製品 — 13の川下市場を詳細に分析：持続可能な材料およびポリマー、農業用化学品、建設資材、包装、化粧品およびパーソナルケア、塗料およびコーティング、エレクトロニクス、繊維および繊維製品、代替燃料および潤滑油、医薬品およびヘルスケア、3Dプリンティング用先端材料、化学設計におけるAI、量子化学の応用 • 経済的側面とビジネスモデル - 技術別のコスト競争力、投資動向、循環型経済のビジネスモデル、商業的な事例研究 • 将来展望と新たなトレンド - バイオ、ナノ、情報技術の融合、量子コンピューティング、宇宙空間での製造、人工光合成、AIを活用した研究開発 • 付録および参考文献 - 裏付けとなる参考資料および完全な出典リスト 取り上げられている企業：1point8、1QBit、3Bar Biologics、3D Systems、3M、3R-BioPhosphate、44.01、 4R Energy Corporation、525 Solutions, Inc、8Rivers、9Fiber, Inc、Aamati Green Pvt Ltd、Aanika Biosciences、ABIS Aerogel Co., Ltd、Absci Corp、アブダビ国営石油会社（ADNOC）、Accelegrow、Accurec Recycling GmbH、 ACE Green Recycling、Active Aerogels、Adaptavate、Adaptive Biotechnologies、Adaptive Symbiotic Technologies、ADBioplastics、Adionics、Adjuvants Plus、 アドリアーノ・ディ・マルティ／デセルト、アドソルビ、アドゥロ・クリーン・テクノロジーズ、アドバンスト・バイオケミカル（タイランド）株式会社、エキュン・ケミカル株式会社、エメティス社、AEPポリマーズ、エアロベルBV、エアロファイバーズ・テクノロジーズSL、 エアロゲル・テクノロジーズLLC、エアロゲル-it GmbH、エアロパウダー・リミテッド、エターナル・アップサイクリング、AFINGEN、アゲイン・バイオ、アグバイオーム、AGFA-ゲヴァート、アギリックス、AGITECインターナショナルAG、アグラ・エナジー、アグラジーン、AGRANAシュターケGmbH、AGRI SMILE、 Agrinos、AgriSea NZ Seaweed Ltd、Agrivida、Agrobiomics、AgroSpheres、AgroSustain SA、AGvisorPRO、Ahlstrom-Munksjo Oyj、AI Proteins、AIM Solder、Air Company、Air Liquide S.A、Air Products、Air Protein、Aircela Inc、 エアコ・プロセス・テクノロジー、アイレックス・エナジー、エアハイブ、エアロベーション・テクノロジーズ、アイザワ・コンクリート・コーポレーション、アコーン・テクノロジー、アクゾ・ノーベルN.V、アルベマール、アルベルディンク・ボレイGmbH、アルバータ・イノベーツ、アルケミーGmbH（アルケミー）、 Alfa Kimya S.A、Algaeing、Algal Bio Co., Ltd、Algenesis Corporation、Algenol、Algiecel ApS、AlgiKnit、Algix LLC、Algorithmiq、AlixLabs AB、 オールネックス、アロニアLLC、アロザイムズ、アルマサイエンス、アルファ・アセンブリ・ソリューションズ、アルファ・バイオフューエルズ（シンガポール）Pte Ltd、アルファ・リサイクラージュ・コンポジット、アルト・レザー、アルタナAG（ヘリオソニックGmbH）、アルター・エコ・パルプ、アルターパックス、アルテラ・エナジー、アルティリウム、 アルト・ニューロサイエンス、アルトロポール・クンストstoff GmbH、アンバーサイクル、アメリカン・バッテリー・テクノロジー・カンパニー（ABTC）、アムフォラ、アムジェン、アミカテラ、アンフィスター、アンプリー・ディスカバリー、アムロイ・ヨーロッパ、AMSilk GmbH、エイミリス社、アン・ファット・バイオプラスチック、アナカルダ社、 アナナス・アナム社、アンデルマット・バイオコントロール、アンデス・AG社、アンドリッツAG、アネロテック社、アンファ・タイセン、安徽オアースン・リソース・テクノロジー、アンコール・バイオプラスチック社、アノメラ社、ANPOLY社、 安慶和興化学有限公司、アンテア、アヌビア、APChemi Pvt. Ltd、アピール・サイエンシズ、アペイロン・バイオエナジー、アペラム・バイオエネルギア、アペックス・キュービット、アフェア・バイオ、APK AG、アプライド・バイオプラスチックス、アプライド・グラフェン・マテリアルズ、アプライド・インク・ソリューションズ、 アプライド・リサーチ・アソシエイツ社（ARA）、アクエミア、アクアメタルズ社、アクアフィル社、アクアラン・カーボン・キャプチャー、アクアパック・ポリマーズ社、アラレズ・バイオ、アルボレア、アルカ、アルカディア・バイオサイエンシズ、アルカディア・eFuels、アルセロール・ミッタル社、 アーチャー・ダニエルズ・ミッドランド・カンパニー（ADM）、アークロマ、アークティック・バイオマテリアルズ・オイ、ARCUS グリーンサイクリング、アルダ・バイオマテリアルズ、アルドラ・バイオ、アレカパック・GmbH、アルジョウィギンズ・グループ、アルケマ S.A、アルケオン・バイオテクノロジーズ、アルランクセオ、アルマセル・インターナショナル S.A、 アロー・グリーンテック、アリスタ・ライフサイエンス、アルゼダ・コーポレーション、旭化成株式会社、ASBバイオディーゼル・リミテッド、アセンド・エレメンツ、アスクライブ・バイオサイエンス、アスフェルト・グローバル、アシモフ、アスペン・エアロゲルズ社、アスピラDAC Pty Ltd、アスパイリング・マテリアルズ、アストラゼネカ、 アタンタレス、アトス・セラピューティクス、アトランティカ・アグリコラ、アトモニア、アトコ、アトムワイズ、アトス・クオンタム、アテロ、アティス・イノベーションズ（LLC）、アウディ、オーリジーン・ファーマシューティカル・サービス、オートルス、AVAバイオケムAG、 アバロン・バイオエナジー、アヴァニ・エコ、アヴァンティウムN.V、アヴィセンナ・バイオサイエンシズ、アヴィエント・コーポレーション、アヴィオックス、アヴノス社、アクサルタ、アクセロン・バイオポリマーズ・コーポレーション、アクセンズSA、 アヤス・リニューアブルズ・インク、アイミウム、アゾラ、アゾティック・テクノロジーズ、アズール・エナジー、B-PREG、バックテック・エンバイロメンタル・コーポレーション、バレナ、バランス・アグリニュートリエント、バラード・パワー・システムズ、バルランプール・チニ・ミルズ、バンドー・ケミカル、BANIQL、バリル・コーティングス B.V、バークテックス、 バートン・ブレイクリー・テクノロジーズ・リミテッド、ベースキャンプ・リサーチ、BASF SE、バシリスク、バッテリー・ポリューション・テクノロジーズ、バックス・エナジーズ・プライベート・リミテッド、バイエル・クロップサイエンス、BBCAバイオケミカル＆ギャラクティック・ラクト酸株式会社、BCバイオカーボン、Bcircular、BDI-バイオエナジー・インターナショナルGmbH、 BEEバイオ燃料、ビー・ベクタリング・テクノロジーズ、BeFC、ベネフューエル社、ベネヴォレントAI、ベンソン・ヒル、バークレー・エネルギア、ベトラー、ビヨンド・レザー・マテリアルズApS、BHP、ビッグハット・バイオサイエンシズ、ビッグシス、バイオ・ファブNZ、BIO-FED、BIO-LUTIONSインターナショナルAG、 Bio-Oils、Bio2Coat、Bio2Materials Sp. z o.o、BioAge Labs、Biobest、BioBetter、BioBTX、Biocatalysts Ltd、Bioceres Crop Solutions、BioConsortia、Bioelements Group、Bioeutectics、Bioextrax AB、 Biofabrik Technologies GmbH、Biofibre GmbH、Biofine Technology, LLC、Bioform Technologies、Biofy、BiogasClean A/S、Biohm、Biojet AS、 Biokemik、Bioleather、Biolevel、Biolexis Therapeutics、Bioline AgroSciences、BioLNG Eurohub、BIOLO、BioLogiQ, Inc、BioMap、Biomason, Inc、Biomass Resin Holdings Co., Ltd、Biomatter Designs、Biome Bioplastics、 バイオーム・メイカーズ、バイオメモリー、ビオネマ、バイオパック（オーストラリア）、バイオフェロ、バイオフィリカ、バイオファイ、バイオプラステック・リミテッド、バイオプティマス・SAS、バイオスマート・ナノ、バイオシンティア、バイオタリス、BIOTEC GmbH & Co. KG、 Biotecam、Biotelliga、Biotic Circular Technologies Ltd、Biotrem、Biovox GmbH、Bioweg、BioZeroc、bit.bio、Blastr Green Steel、Blest、BlockTexx Pty Ltd、Bloom Biorenewables SA、 BluCon Biotech GmbH、Blue BioFuels, Inc、Blue Cycle、Blue Goose Biorefineries、Blue Ocean Closures、Blue Planet Systems Corporation、BlueAlp Technology、Bluepha、Blueshift Materials, Inc、BMW、Bolt Threads, Inc、Bon Vivant、Bontera、Boreal Bioproducts、Borealis AG、 Borregaard、Bosk Bioproducts Inc、Boston Materials、Boston Metal、Botanical Solutions、BotanoCap、Botree Cycling、Bowil Biotech Sp. z o.o、Braskem SA、 ブレイヴン・エンバイロメンタル（Braven Environmental, LLC）、ブラジリアン・ニッケル（Brazilian Nickel PLC）、ブリュワー・サイエンス（Brewer Science）、ブライトマーク（Brightmark）、ブライトプラス（Brightplus Oy）、ブライトシード（Brightseed）、ブリリアント・プラネット（Brilliant Planet）、ブリムストーン（Brimstone）、ブラザートン・シード・カンパニー（Brotherton Seed Company）、bse メタノール（bse Methanol GmbH）、BTG バイオリキッド（BTG Bioliquids B.V）、BTG-BTL、 ブチャ・バイオ社、ブルゴ・グループ社、ビジネス・イノベーション・パートナーズ株式会社、バイフュージョン・グローバル社、BYK-ケミー社、バイオジー・リニューアブルズ社、B'ZEOS、その他多数。 目次1 概要1.1 化学産業における新時代の必要性 1.2 化学産業の新時代の定義 1.3 世界的な推進要因と動向 1.4 化学産業の変容する状況 1.5 化学産業の新時代における新興市場および変革中の市場 2 原料 2.1 持続可能な原料：新時代の基盤 2.2 持続可能な原料の選択肢の概要 2.3 化学原料としてのバイオマス 2.4 炭素源としてのCO2 2.5 廃棄物の有効利用 2.6 再生可能（グリーン）水素 2.7 産業における原料転換の道筋 3 グリーンケミストリーの原則と応用 3.1 グリーンケミストリーの12の原則 3.2 合成における原子経済と工程経済 3.3 溶媒の使用削減とグリーン溶媒 3.4 グリーンケミストリーのための触媒作用 3.5 化学分野におけるグリーン指標とライフサイクルアセスメント 3.6 原料ごとのグリーンケミストリーへのアプローチ 4 化学産業における循環型経済 4.1 循環型経済の原則 4.2 化学製品における循環性を考慮した設計 4.3 化学リサイクル技術 4.4 化学廃棄物のアップサイクリング 4.5 化学分野における循環型ビジネスモデル 4.6 循環型社会の実現における課題と機会 4.7 企業 5 化学プロセスの電化 5.1 化学生産における再生可能電力の役割 5.2 電気化学的合成 5.3 プラズマ化学 5.4 マイクロ波支援化学 5.5 化学生産における「Power-to-X」技術の統合 6 化学分野におけるデジタル化とインダストリー4.0 6.1 化学研究におけるビッグデータと高度な分析 6.2 人工知能（AI）と機械学習の応用 6.3 化学プラントの運用におけるデジタルツイン 6.4 サプライチェーンの透明性とトレーサビリティのためのブロックチェーン 6.5 デジタル化された化学産業におけるサイバーセキュリティの課題 7 先進製造技術 7.1 連続流化学 7.2 モジュール式および分散型製造 7.3 化学物質および材料の3Dプリンティング 7.4 高度なプロセス制御とリアルタイムモニタリング 7.5 柔軟かつ適応性の高い生産システム 8 バイオレフィナリーと産業用バイオテクノロジー 8.1 バイオレフィナリーの概念と構成 8.2 リグノセルロース系バイオマスの処理 8.3 藻類を用いたバイオレフィナリー 8.4 アップストリーム処理 8.5 発酵 8.6 ダウンストリーム処理 8.7 製剤化 8.8 バイオプロセスの開発 8.9 分析手法 8.10 生産規模 8.11 運転モード 8.12 宿主生物 9 CO₂利用技術 9.1 概要 9.2 CO₂の非変換および変換技術 9.3 炭素利用のビジネスモデル 9.4 CO₂利用の経路 9.5 変換プロセス 9.6 CO₂由来製品 9.7 石油増進回収（EOR）におけるCO₂利用 9.8 鉱物化促進 10 持続可能な化学のための先進触媒 10.1 生体触媒技術の概要 10.2 生体触媒の種類 10.3 生産方法とプロセス 10.4 生体触媒分野における新興技術とイノベーション 10.5 企業 11 合成生物学と代謝工学 11.1 代謝工学 11.2 遺伝子およびDNA合成 11.3 遺伝子合成とアセンブリ 11.4 ゲノム工学 11.5 タンパク質／酵素工学 11.6 合成ゲノミクス 11.7 菌株の構築と最適化 11.8 スマートバイオプロセシング 11.9 シャーシ生物 11.10 バイオミメティクス 11.11 持続可能な材料 11.12 ロボティクスと自動化 11.13 バイオインフォマティクスと計算ツール 11.14 ゼノバイオロジーと拡張遺伝子アルファベット 11.15 バイオセンサーおよびバイオエレクトロニクス 11.16 原料 12 グリーン溶媒および代替反応媒体 12.1 バイオベース溶媒 12.2 スイッチ可能な溶媒 12.3 深共晶溶媒（DES） 12.4 産業用途における超臨界流体 12.5 無溶媒反応とメカノケミストリー 12.6 溶媒選定ツールとフレームワーク 12.7 企業 13 廃棄物の価値化と資源回収 13.1 都市固形廃棄物から化学物質への転換 13.2 農業・食品廃棄物の有価化 13.3 重要物質抽出技術 13.4 廃水処理と資源回収 13.5 鉱業廃棄物の有価化 13.6 関連企業 14 エネルギー効率と再生可能エネルギーの統合 14.1 化学プラントにおけるエネルギー効率化対策 14.2 熱回収とピンチ分析 14.3 化学製品製造における再生可能エネルギー源 14.4 プロセス産業向けエネルギー貯蔵技術 14.5 熱電併給（CHP）システム 14.6 産業共生とエネルギーの統合 15 安全性および持続可能性の評価 15.1 グリーンケミストリーの測定基準と持続可能性指標 15.2 化学プロセスにおけるライフサイクルアセスメント（LCA） 15.3 設計による安全性の原則 15.4 新しい化学技術におけるリスク評価と管理 15.5 環境影響評価 15.6 化学物質の新たな時代における社会的・倫理的配慮 16 規制と政策 16.1 世界の化学物質規制とその変遷 16.2 持続可能な化学を推進する環境政策 16.3 グリーンケミストリーのためのインセンティブと支援メカニズム 16.4 新興技術の規制における課題 16.5 国際協力と調和に向けた取り組み 17 市場と製品 17.1 持続可能な材料とポリマー 17.2 持続可能な農業用化学物質 17.3 持続可能な建設資材 17.4 持続可能な包装材 17.5 グリーン化粧品およびパーソナルケア製品 17.6 バイオベースおよび環境に優しい塗料・コーティング 17.7 グリーンエレクトロニクス 17.8 持続可能な繊維・素材 17.9 代替燃料および潤滑油 17.10 グリーン医薬品およびヘルスケア 17.11 3Dプリンティング用先端材料 17.12 化学設計における人工知能 17.13 量子化学の応用 18 経済的側面とビジネスモデル 18.1 持続可能な化学技術のコスト競争力 18.2 グリーンケミストリーへの投資動向 18.3 循環型経済における新たなビジネスモデル 18.4 市場の動向と消費者の嗜好 18.5 知的財産に関する考慮事項 18.6 事例研究 19 将来展望と新たなトレンド 19.1 バイオ、ナノ、情報技術の融合 19.2 化学研究・開発における量子コンピューティング 19.3 宇宙空間における化学物質の製造 19.4 人工光合成と太陽燃料 19.5 パーソナライズ型およびオンデマンド型の化学物質製造 19.6 ネットゼロ排出達成における化学の役割 19.7 循環型経済のソリューション 19.8 人工知能とデジタル化の影響 19.9 量子化学の展望 20 付録 20.1 用語集 20.2 略語一覧 20.3 研究方法論 21 参考文献 図表リストList of Tables (470 tables) List of Figures FIGURE 1 CO2 emissions reduction pathway for the chemical sector. FIGURE 2 Water extraction methods for natural products. FIGURE 3 Circular economy model for the chemical industry. FIGURE 4 Schematic layout of a pyrolysis plant. FIGURE 5 Waste plastic production pathways to (A) diesel and (B) gasoline FIGURE 6 Schematic for Pyrolysis of Scrap Tires. FIGURE 7 Used tires conversion process. FIGURE 8 Total syngas market by product in MM Nm3/h of Syngas. FIGURE 9 Overview of biogas utilization. FIGURE 10 Biogas and biomethane pathways. FIGURE 11 Products obtained through the different solvolysis pathways of PET, PU, and PA. FIGURE 12 Applications for CO2. FIGURE 13 Cost to capture one metric ton of carbon, by sector. FIGURE 14 Life cycle of CO2-derived products and services. FIGURE 15 CO2 utilization pathways and products. FIGURE 16 Plasma technology configurations and their advantages and disadvantages for CO2 conversion. FIGURE 17 Electrochemical CO2 reduction products. FIGURE 18 LanzaTech gas-fermentation process. FIGURE 19 Schematic of biological CO2 conversion into e-fuels. FIGURE 20 Econic catalyst systems. FIGURE 21 Mineral carbonation processes. FIGURE 22 Conversion route for CO2-derived fuels and chemical intermediates. FIGURE 23 Conversion pathways for CO2-derived methane, methanol and diesel. FIGURE 24 CO2 feedstock for the production of e-methanol. FIGURE 25 Schematic illustration of approaches for CO2 conversion. FIGURE 26 Conversion of CO2 into chemicals and fuels via different pathways. FIGURE 27 Conversion pathways for CO2-derived polymeric materials FIGURE 28 Conversion pathway for CO2-derived building materials. FIGURE 29 Schematic of CCUS in cement sector. FIGURE 30 Carbon8 Systems' ACT process. FIGURE 31 CO2 utilization in the Carbon Cure process FIGURE 32 Algal cultivation in the desert. FIGURE 33 Example pathways for products from cyanobacteria. FIGURE 34 Typical Flow Diagram for CO2 EOR. FIGURE 35 Large CO2-EOR projects in different project stages by industry. FIGURE 36 Carbon mineralization pathways. FIGURE 37 Cell-free and cell-based protein synthesis systems. FIGURE 38 The design-make-test-learn loop of generative biology. FIGURE 39 CRISPR/Cas9 & Targeted Genome Editing. FIGURE 40 Genetic Circuit-Assisted Smart Microbial Engineering. FIGURE 41 Microbial Chassis Development for Natural Product Biosynthesis. FIGURE 42 LanzaTech gas-fermentation process. FIGURE 43 Schematic of biological CO2 conversion into e-fuels. FIGURE 44 Overview of biogas utilization. FIGURE 45 Biogas and biomethane pathways. FIGURE 46 Schematic overview of anaerobic digestion process for biomethane production. FIGURE 47 BLOOM masterbatch from Algix. FIGURE 48 TRL of critical material extraction technologies. FIGURE 49 Organization and morphology of cellulose synthesizing terminal complexes (TCs) in different organisms. FIGURE 50 Bacterial nanocellulose shapes FIGURE 51 BLOOM masterbatch from Algix. FIGURE 52 Luum Temple, constructed from Bamboo. FIGURE 53 Typical structure of mycelium-based foam. FIGURE 54 Commercial mycelium composite construction materials. FIGURE 55 Self-healing concrete test study with cracked concrete (left) and self-healed concrete after 28 days (right). FIGURE 56 Self-healing bacteria crack filler for concrete. FIGURE 57 Self-healing bio concrete. FIGURE 58 Microalgae based biocement masonry bloc. FIGURE 59 Types of bio-based materials used for antimicrobial food packaging application. FIGURE 60 Water soluble packaging by Notpla. FIGURE 61 Examples of edible films in food packaging. FIGURE 62 Applications for CO2. FIGURE 63 Life cycle of CO2-derived products and services. FIGURE 64 Conversion pathways for CO2-derived polymeric materials FIGURE 65 Schematic of production of powder coatings. FIGURE 66 Organization and morphology of cellulose synthesizing terminal complexes (TCs) in different organisms. FIGURE 67 Types of bio-based materials used for antimicrobial food packaging application. FIGURE 68 Vapor degreasing. FIGURE 69 Multi-layered PCB. FIGURE 70 3D printed PCB. FIGURE 71 In-mold electronics prototype devices and products. FIGURE 72 Typical structure of mycelium-based foam. FIGURE 73 Dell's Concept Luna laptop. FIGURE 74 Direct-write, precision dispensing, and 3D printing platform for 3D printed electronics. FIGURE 75 3D printed circuit boards from Nano Dimension. FIGURE 76 Photonic sintering. FIGURE 77 Laser-induced forward transfer (LIFT). FIGURE 78 Material jetting 3d printing. FIGURE 79 Material jetting 3d printing product. FIGURE 80 The molecular mechanism of the shape memory effect under different stimuli. FIGURE 81 Supercooled Soldering Technology. FIGURE 82 Reflow soldering schematic. FIGURE 83 Schematic diagram of induction heating reflow. FIGURE 84 Fully-printed organic thin-film transistors and circuitry on one-micron-thick polymer films. FIGURE 85 Types of PCBs after dismantling waste computers and monitors. FIGURE 86 AlgiKicks sneaker, made with the Algiknit biopolymer gel. FIGURE 87 Conceptual landscape of next-gen leather materials. FIGURE 88 Typical structure of mycelium-based foam. FIGURE 89 Hermes bag made of MycoWorks' mycelium leather. FIGURE 90 Ganni blazer made from bacterial cellulose. FIGURE 91 Bou Bag by GANNI and Modern Synthesis. FIGURE 92 Regional production of biodiesel (billion litres). FIGURE 93 Flow chart for biodiesel production. FIGURE 94 Biodiesel (B20) average prices, current and historical, USD/litre. FIGURE 95 Global biodiesel consumption, 2010-2035 (M litres/year). FIGURE 96 Global renewable diesel consumption, 2010-2035 (M litres/year). FIGURE 97 Global bio-jet fuel consumption to 2019-2035 (Million litres/year). FIGURE 98 Renewable Methanol Production Processes from Different Feedstocks. FIGURE 99 Production of biomethane through anaerobic digestion and upgrading. FIGURE 100 Production of biomethane through biomass gasification and methanation. FIGURE 101 Production of biomethane through the Power to methane process. FIGURE 102 Properties of petrol and biobutanol. FIGURE 103 Biobutanol production route. FIGURE 104 Biogas and biomethane pathways. FIGURE 105 Overview of biogas utilization. FIGURE 106 Biogas and biomethane pathways. FIGURE 107 Schematic overview of anaerobic digestion process for biomethane production. FIGURE 108 Schematic overview of biomass gasification for biomethane production. FIGURE 109 Total syngas market by product in MM Nm3/h of Syngas, 2021. FIGURE 110 Waste plastic production pathways to (A) diesel and (B) gasoline FIGURE 111 Schematic for Pyrolysis of Scrap Tires. FIGURE 112 Used tires conversion process. FIGURE 113 Total syngas market by product in MM Nm3/h of Syngas. FIGURE 114 Overview of biogas utilization. FIGURE 115 Biogas and biomethane pathways. FIGURE 116 Process steps in the production of electrofuels. FIGURE 117 Mapping storage technologies according to performance characteristics. FIGURE 118 Production process for green hydrogen. FIGURE 119 Fischer-Tropsch liquid e-fuel products. FIGURE 120 Resources required for liquid e-fuel production. FIGURE 121 Pathways for algal biomass conversion to biofuels. FIGURE 122 Algal biomass conversion process for biofuel production. FIGURE 123 Classification and process technology according to carbon emission in ammonia production. FIGURE 124 Green ammonia production and use. FIGURE 125 Schematic of the Haber Bosch ammonia synthesis reaction. FIGURE 126 Schematic of hydrogen production via steam methane reformation. FIGURE 127 Estimated production cost of green ammonia. FIGURE 128 Bio-oil upgrading/fractionation techniques.
SummaryThe chemical industry is undergoing a change in its raw material base comparable to the shift from coal to oil in the mid-twentieth century. This time the driver is not a cheaper carbon source but a cleaner one. Roughly two-thirds of the sector's carbon footprint is not energy at all: it is the carbon embedded in the feedstock itself, which ends up in plastics, fibres, solvents, fertilisers and pharmaceuticals. Renewable electricity cannot remove that carbon. Only changing where the carbon comes from can. Six feedstock classes are competing to displace petroleum naphtha and natural gas. Biomass supplies sugars, oils and lignocellulose. Captured carbon dioxide can be converted into fuels, polymers and construction materials. Waste plastics can be broken back down to monomers or cracker feed. Municipal, agricultural and industrial residues can be valorised into chemicals rather than landfilled. Industrial by-products such as slags and tailings carry recoverable value. Renewable hydrogen supplies the reagent on which ammonia, methanol and every carbon dioxide hydrogenation route depends. Table of Contents1 EXECUTIVE SUMMARY List of Tables/GraphsList of Tables (470 tables) List of Figures FIGURE 1 CO2 emissions reduction pathway for the chemical sector. FIGURE 2 Water extraction methods for natural products. FIGURE 3 Circular economy model for the chemical industry. FIGURE 4 Schematic layout of a pyrolysis plant. FIGURE 5 Waste plastic production pathways to (A) diesel and (B) gasoline FIGURE 6 Schematic for Pyrolysis of Scrap Tires. FIGURE 7 Used tires conversion process. FIGURE 8 Total syngas market by product in MM Nm3/h of Syngas. FIGURE 9 Overview of biogas utilization. FIGURE 10 Biogas and biomethane pathways. FIGURE 11 Products obtained through the different solvolysis pathways of PET, PU, and PA. FIGURE 12 Applications for CO2. FIGURE 13 Cost to capture one metric ton of carbon, by sector. FIGURE 14 Life cycle of CO2-derived products and services. FIGURE 15 CO2 utilization pathways and products. FIGURE 16 Plasma technology configurations and their advantages and disadvantages for CO2 conversion. FIGURE 17 Electrochemical CO2 reduction products. FIGURE 18 LanzaTech gas-fermentation process. FIGURE 19 Schematic of biological CO2 conversion into e-fuels. FIGURE 20 Econic catalyst systems. FIGURE 21 Mineral carbonation processes. FIGURE 22 Conversion route for CO2-derived fuels and chemical intermediates. FIGURE 23 Conversion pathways for CO2-derived methane, methanol and diesel. FIGURE 24 CO2 feedstock for the production of e-methanol. FIGURE 25 Schematic illustration of approaches for CO2 conversion. FIGURE 26 Conversion of CO2 into chemicals and fuels via different pathways. FIGURE 27 Conversion pathways for CO2-derived polymeric materials FIGURE 28 Conversion pathway for CO2-derived building materials. FIGURE 29 Schematic of CCUS in cement sector. FIGURE 30 Carbon8 Systems' ACT process. FIGURE 31 CO2 utilization in the Carbon Cure process FIGURE 32 Algal cultivation in the desert. FIGURE 33 Example pathways for products from cyanobacteria. FIGURE 34 Typical Flow Diagram for CO2 EOR. FIGURE 35 Large CO2-EOR projects in different project stages by industry. FIGURE 36 Carbon mineralization pathways. FIGURE 37 Cell-free and cell-based protein synthesis systems. FIGURE 38 The design-make-test-learn loop of generative biology. FIGURE 39 CRISPR/Cas9 & Targeted Genome Editing. FIGURE 40 Genetic Circuit-Assisted Smart Microbial Engineering. FIGURE 41 Microbial Chassis Development for Natural Product Biosynthesis. FIGURE 42 LanzaTech gas-fermentation process. FIGURE 43 Schematic of biological CO2 conversion into e-fuels. FIGURE 44 Overview of biogas utilization. FIGURE 45 Biogas and biomethane pathways. FIGURE 46 Schematic overview of anaerobic digestion process for biomethane production. FIGURE 47 BLOOM masterbatch from Algix. FIGURE 48 TRL of critical material extraction technologies. FIGURE 49 Organization and morphology of cellulose synthesizing terminal complexes (TCs) in different organisms. FIGURE 50 Bacterial nanocellulose shapes FIGURE 51 BLOOM masterbatch from Algix. FIGURE 52 Luum Temple, constructed from Bamboo. FIGURE 53 Typical structure of mycelium-based foam. FIGURE 54 Commercial mycelium composite construction materials. FIGURE 55 Self-healing concrete test study with cracked concrete (left) and self-healed concrete after 28 days (right). FIGURE 56 Self-healing bacteria crack filler for concrete. FIGURE 57 Self-healing bio concrete. FIGURE 58 Microalgae based biocement masonry bloc. FIGURE 59 Types of bio-based materials used for antimicrobial food packaging application. FIGURE 60 Water soluble packaging by Notpla. FIGURE 61 Examples of edible films in food packaging. FIGURE 62 Applications for CO2. FIGURE 63 Life cycle of CO2-derived products and services. FIGURE 64 Conversion pathways for CO2-derived polymeric materials FIGURE 65 Schematic of production of powder coatings. FIGURE 66 Organization and morphology of cellulose synthesizing terminal complexes (TCs) in different organisms. FIGURE 67 Types of bio-based materials used for antimicrobial food packaging application. FIGURE 68 Vapor degreasing. FIGURE 69 Multi-layered PCB. FIGURE 70 3D printed PCB. FIGURE 71 In-mold electronics prototype devices and products. FIGURE 72 Typical structure of mycelium-based foam. FIGURE 73 Dell's Concept Luna laptop. FIGURE 74 Direct-write, precision dispensing, and 3D printing platform for 3D printed electronics. FIGURE 75 3D printed circuit boards from Nano Dimension. FIGURE 76 Photonic sintering. FIGURE 77 Laser-induced forward transfer (LIFT). FIGURE 78 Material jetting 3d printing. FIGURE 79 Material jetting 3d printing product. FIGURE 80 The molecular mechanism of the shape memory effect under different stimuli. FIGURE 81 Supercooled Soldering Technology. FIGURE 82 Reflow soldering schematic. FIGURE 83 Schematic diagram of induction heating reflow. FIGURE 84 Fully-printed organic thin-film transistors and circuitry on one-micron-thick polymer films. FIGURE 85 Types of PCBs after dismantling waste computers and monitors. FIGURE 86 AlgiKicks sneaker, made with the Algiknit biopolymer gel. FIGURE 87 Conceptual landscape of next-gen leather materials. FIGURE 88 Typical structure of mycelium-based foam. FIGURE 89 Hermes bag made of MycoWorks' mycelium leather. FIGURE 90 Ganni blazer made from bacterial cellulose. FIGURE 91 Bou Bag by GANNI and Modern Synthesis. FIGURE 92 Regional production of biodiesel (billion litres). FIGURE 93 Flow chart for biodiesel production. FIGURE 94 Biodiesel (B20) average prices, current and historical, USD/litre. FIGURE 95 Global biodiesel consumption, 2010-2035 (M litres/year). FIGURE 96 Global renewable diesel consumption, 2010-2035 (M litres/year). FIGURE 97 Global bio-jet fuel consumption to 2019-2035 (Million litres/year). FIGURE 98 Renewable Methanol Production Processes from Different Feedstocks. FIGURE 99 Production of biomethane through anaerobic digestion and upgrading. FIGURE 100 Production of biomethane through biomass gasification and methanation. FIGURE 101 Production of biomethane through the Power to methane process. FIGURE 102 Properties of petrol and biobutanol. FIGURE 103 Biobutanol production route. FIGURE 104 Biogas and biomethane pathways. FIGURE 105 Overview of biogas utilization. FIGURE 106 Biogas and biomethane pathways. FIGURE 107 Schematic overview of anaerobic digestion process for biomethane production. FIGURE 108 Schematic overview of biomass gasification for biomethane production. FIGURE 109 Total syngas market by product in MM Nm3/h of Syngas, 2021. FIGURE 110 Waste plastic production pathways to (A) diesel and (B) gasoline FIGURE 111 Schematic for Pyrolysis of Scrap Tires. FIGURE 112 Used tires conversion process. FIGURE 113 Total syngas market by product in MM Nm3/h of Syngas. FIGURE 114 Overview of biogas utilization. FIGURE 115 Biogas and biomethane pathways. FIGURE 116 Process steps in the production of electrofuels. FIGURE 117 Mapping storage technologies according to performance characteristics. FIGURE 118 Production process for green hydrogen. FIGURE 119 Fischer-Tropsch liquid e-fuel products. FIGURE 120 Resources required for liquid e-fuel production. FIGURE 121 Pathways for algal biomass conversion to biofuels. FIGURE 122 Algal biomass conversion process for biofuel production. FIGURE 123 Classification and process technology according to carbon emission in ammonia production. FIGURE 124 Green ammonia production and use. FIGURE 125 Schematic of the Haber Bosch ammonia synthesis reaction. FIGURE 126 Schematic of hydrogen production via steam methane reformation. FIGURE 127 Estimated production cost of green ammonia. FIGURE 128 Bio-oil upgrading/fractionation techniques.
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