膜分離バイオリアクターとは、精密ろ過や限外ろ過などのプロセスを組み合わせた廃水処理プロセスを指す。膜分離活性汚泥法は、生物処理プロセスと膜ろ過を組み合わせ、高度な有機物と浮遊物の分離を実現する。膜分離活性汚泥法は、一連の浸漬膜でろ過する前に、微生物が汚染物質を分解する水生物学的プロセスの第一段階である。
膜分離バイオリアクターの主な種類は、中空糸膜、平膜シート、多管膜である。中空糸膜は、一般に円筒形の外殻に中空糸膜を並列に組み立ててなる膜バイオリアクターを指す。中空糸膜バイオリアクターは、代謝性の高い細胞、特に他の細胞種に比べて物質移動の促進が必要な肝細胞の培養に用いられる。メンブレンバイオリアクターのシステム構成には、浸漬型と外部/側方流型の2種類がある。これらは、都市廃水処理および産業廃水処理に使用される。
膜分離活性汚泥処理装置の市場規模は近年急成長している。2024年の42億ドルから2025年には47億ドルへ、年平均成長率(CAGR)11%で成長する。歴史的期間の成長は、水不足と水の再利用需要の増加、廃水発生量の増加につながる人口増加と都市化、処理プラントにおけるエネルギー効率と化学薬品使用量の削減への注力、コンパクトでスペース効率の高い廃水処理ソリューションの必要性、高度な水処理技術に対する政府の取り組みと資金調達に起因している。
膜分離活性汚泥処理装置の市場規模は、今後数年間で急成長が見込まれる。2029年には年平均成長率(CAGR)12%で75億ドルに成長する。予測期間の成長は、工業廃水処理への膜分離活性汚泥法(メンブレンバイオリアクター)の採用、mbrシステムにおける人工知能(AI)と自動化の統合、高度な栄養塩除去および資源回収プロセスへの需要、海水淡水化および水浄化におけるmbr技術の拡大、分散型廃水処理システムの重視などに起因すると考えられる。予測期間中の主な動向には、嫌気性消化と膜技術の統合、ゼロ液体排出(zld)ソリューションの重視、膜材料およびモジュール設計の進歩、MBRシステムへの中空糸膜の使用、高度酸化プロセス(Aops)とのハイブリッド・システムなどがある。
市場は以下のように区分される:
膜タイプ別:中空糸; フラットシート; マルチチューブラー
システム構成タイプ別:水中; 外部/サイドストリーム
アプリケーションタイプ別:都市廃水処理; 工業廃水処理
水質汚染の増加は、膜分離活性汚泥市場の成長に大きく寄与している。水質汚染は、有害物質(多くの場合、化学製品や微生物)が小川、河川、湖沼、海洋に排出されることで発生する。このような水質汚染は、純度の高い飲料水の不足から発生する。水質汚染の深刻な増加により、これらの膜分離活性汚泥法は、精密ろ過や限外ろ過による水処理の実行可能な代替手段として機能している。例えば、スイスに本部を置く政府間機関である世界保健機関(WHO)によると、2023年9月、2022年には22億人が安全に管理された水サービスを利用できず、そのうち15億人は往復30分以内の水源を改善した基本的なサービスを利用していた。さらに、2億9,200万人が水を汲むのに30分以上かかる限定的なサービスを受け、2億9,600万人が保護されていない井戸や泉に頼り、1億1,500万人が湖、池、川、小川から未処理の地表水を調達している。したがって、水質汚染の増加は、予測期間中にメンブレンバイオリアクターの成長需要を押し上げると予想される。
技術の進歩は、膜バイオリアクター市場で人気を集めている主要な傾向である。膜分離活性汚泥法市場で事業を展開する主要企業は、市場での地位を強化するため、技術的に進歩した水処理ソリューションの提供に注力している。これらの企業は、精密ろ過、限外ろ過、回転生物学的接触器、曝気技術、機械的ろ過など、高度な技術的枠組みを処理ソリューションに導入し、高レベルの有機物・浮遊物質除去を実現している。例えば、2022年3月、日本の水処理膜・技術サービス会社である東レは、中性分子除去を強化する超低圧逆浸透膜エレメントTBW-HRシリーズを発売した。RO膜の微細孔径と膜構造を制御することで、未処理水からのシリカ、ホウ素、その他の中性分子の除去を大幅に改善する。
2023年1月、米国を拠点とする上下水道処理ソリューション・プロバイダーであるインテグレーテッド・ウォーター・サービス社は、M|MBRシステムズ社を非公開の金額で買収した。この買収により、インテグレイテッド・ウォーター・サービス社は、BluBoxモジュール式MBRシステムの市場機会を拡大し、技術、製品、現場施工を組み合わせることで、顧客により良いサービスを提供できるようになり、IWS社は北米における一流の上下水道処理装置およびサービスプロバイダーとしての地位をさらに高めることができる。MBRシステムズ社は、米国を拠点とするバイオリアクター製造・販売会社で、主に米国の特定の廃水処理・水再利用市場にサービスを提供していました。
膜分離活性汚泥法市場で事業を展開している主な企業には、Suez SA、株式会社クボタ、Evoqua Water Technologies LLC、三菱化学株式会社、東レ株式会社、CITIC Envirotech Ltd.、Koch Membrane Systems Inc.、Alfa Laval AB、Veolia Environnement S.A.、newterra ltd.、General Electric Company、B&P Water Technologies S.r.l.などがある、MANN+HUMMEL Water & Fluid Solutions GmbH、HUBER SE、Aqua-Aerobic Systems Inc.、Aqua Membranes Inc.、BioprocessH2O LLC、DAS Environmental Expert GmbH、Dow Water & Process Solutions、Hydranautics、LG Chem Ltd.、Membrane Specialists LLC、Microdyn-Nadir GmbH、Pentair plc、Siemens Water Technologies Corp.
アジア太平洋地域は、2024年の膜分離活性汚泥法市場において最大の地域であり、予測期間において最も急成長する地域となる見込みである。メンブレンバイオリアクター市場レポートでカバーされている地域は、アジア太平洋、西ヨーロッパ、東ヨーロッパ、北米、南米、中東、アフリカなどである。
メンブレンバイオリアクター市場レポートの対象国には、オーストラリア、ブラジル、中国、フランス、ドイツ、インド、インドネシア、日本、ロシア、韓国、英国、米国、イタリア、スペイン、カナダが含まれます。