持続可能な燃料生成を促進する熱化学廃棄物処理技術

産業プロセスへのTCWTソリューションの統合により、炭素排出を大幅に削減しながら特殊化学品と燃料を生産

世界的に、急激な人口増加、消費主義の横行、経済発展が廃棄物発生の主な要因となっています。世界銀行は、廃棄物発生量は2023年までに年間約23億トンから、2050年までに年間34億トンに増加すると予測しています。2023年に発生する23億トンの廃棄物のうち、33％もの廃棄物が埋立地、水域、海洋への海洋投棄によって管理されず、人間の健康と環境の両方に悪影響を及ぼすことになります。

主に焼却をベースとする現在の廃棄物発電（WtE）施設は、ダイオキシン、フラン、多環芳香族炭化水素（PAHs）、その他の粒子状物質などの有毒ガスを大気中に大量に放出するため、規制の廃棄物排出ガイドラインを遵守していないとして、大きな監視の対象となっています。世界的に、政府は排出規制を遵守していないいくつかの焼却施設を閉鎖しています。このため、厳しいガイドラインを遵守しながら持続可能性と循環性を確保するために、効率的な廃棄物有価化技術を導入する余地が多く残されています。

したがって、産業界の排出規制を遵守しながら、廃棄物を効率的に二次原料に転換するために、プラズマガス化、ガス化、熱分解、水熱液化、トレファクションなどの熱化学廃棄物処理（TCWT）技術を利用することが必要です。

さらに、排出集約型産業では、フィッシャー・トロプシュ合成、ガス発酵、ハーバー・ボッシュ・プロセスに基づく後処理技術をTCWT技術と統合し、特殊化学品やその他の低炭素燃料を生産することで、温室効果ガス全体の排出量を削減しています。

この研究は以下のトピックをカバーしている：

• TCWT技術の概要、現在の動向、開発と普及を促進する要因
• TCWT技術を取り巻く主な利害関係者
• TCWT技術の技術経済分析
• TCWT技術を可能にする特許状況と成長機会

目次

戦略的課題

• なぜ成長が難しくなっているのか？The Strategic Imperative 8（TM）：成長を阻む要因
• The Strategic Imperative 8（熱化学）
• 熱化学廃棄物処理（TCWT）業界における戦略的課題トップ3のインパクト
• 成長機会がGrowth Pipeline Engine（TM）
• 調査手法

成長機会分析

• 分析範囲
• 成長促進要因
• 成長抑制要因
• セグメンテーション
• TCWT技術のバリューチェーン

TCWT：技術分析

• ガス化により、廃棄物を熱分解し、特殊化学品を製造するための原料として使用される合成ガスに変換
• プラズマガス化はガス化よりも高温で作動し、あらゆる種類の廃棄物を高純度の合成ガスに変換
• 熱分解は、ガス化よりもはるかに低い温度で、酸素のない状態で廃棄物を熱分解油に変換
• 水熱液化は、運転コストを大幅に削減しながら、湿った廃棄物の熱分解に最適
• 熱分解は、他のTCWT技術の理想的な前処理ステップであり、製品収率を改善
• TCWT技術の比較分析
• FT合成はTCWT技術と広く統合され、再生可能な化学物質と燃料を生産
• 注目すべきFT合成ベースの廃棄物液化プロジェクト

イノベーション・エコシステム

• 混合プラスチック廃棄物を新しいプラスチックを生産するための原料に変換する熱分解ベースの化学リサイクル
• バイオマスとプラスチック廃棄物を燃料と化学品に変換する触媒的水熱液化プロセス（特許取得済み）
• 再生可能燃料と化学物質を生成する熱分解とHTLの重要なプレーヤー
• 再生可能燃料と化学物質を生成するガス化、プラズマガス化、高温ガス化における重要なプレーヤー

成長分析

• ガス化はカーボン・ネガティブな廃棄物処理経路を提供する
• 化石燃料ベースの化学生産とコスト・パリティを達成するにはさらなる技術進歩が必要
• 中国がTCWTの特許状況をリード
• 新興経済諸国が資金調達エコシステムを独占

成長機会の世界

• 成長機会1：繊維と香りのバリューチェーンへの廃棄物バリュー化技術の統合
• 成長機会2：持続可能な農業実践のためのバイオマス廃棄物価値化
• 成長機会3：クローズドループ廃棄物回収システムのためのデジタル化とインフラ整備

付録

• 技術成熟度レベル（TRL）：説明

次のステップ

• 次のステップ
• なぜフロストなのか、なぜ今なのか？
• 免責事項

Integrating TCWT Solutions into Industrial Processes Produces Specialty Chemicals and Fuels While Significantly Reducing Carbon Emissions

Globally, exponential population growth, rampant consumerism, and economic development are the major drivers of waste generation. The World Bank estimates that waste generation is going to increase from about 2.3 billion tons per year by 2023 to 3.4 billion tons per year by 2050. Out of the 2.3 billion tons of waste produced in 2023, as much as 33 % will be mismanaged through open dumping in landfills, water bodies, and oceans, which will negatively impact both human health and the environment.

Current waste-to-energy (WtE) facilities based predominantly on incineration are subjected to major scrutiny of their non-adherence to regulatory waste emission guidelines, as they release a significant volume of toxic gases, such as dioxins, furans, polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), and other particulate matter, into the atmosphere. Globally, governments are shutting down several incineration facilities that do not comply with emission directives. This leaves a lot of scope for the installation of efficient waste valorization technologies to ensure sustainability and circularity while complying to stringent guidelines.

It is therefore necessary to use of thermo-chemical waste treatment (TCWT) technologies such as plasma gasification, gasification, pyrolysis, hydrothermal liquefaction, and torrefaction for efficient conversion of waste into secondary raw materials while ensuring compliance with industry emission directives.

Additionally, emissions-intensive industries are integrating post-treatment technologies based on Fischer-Tropsch synthesis, gas fermentation, and Haber Bosch processes with TCWT technologies to produce specialty chemicals and other low-carbon fuels to reduce overall greenhouse gas emissions.

The study covers the following topics:

• Overview of TCWT technologies, current trends, and factors driving the development and adoption of them

• Major stakeholders in the TCWT technology landscape

• Techno-economic analysis of TCWT technologies

• Patent landscape and growth opportunities enabling TCWT technologies

Table of Contents

Strategic Imperatives

• Why Is It Increasingly Difficult to Grow?The Strategic Imperative 8™: Factors Creating Pressure on Growth
• The Strategic Imperative 8™
• The Impact of the Top 3 Strategic Imperatives on the Thermo-chemical Waste Treatment (TCWT) Industry
• Growth Opportunities Fuel the Growth Pipeline Engine™
• Research Methodology

Growth Opportunity Analysis

• Scope of Analysis
• Growth Drivers
• Growth Restraints
• Segmentation
• TCWT Technology Value Chain

TCWT: Technology Analysis

• Gasification Enables Thermal Breakdown of Waste into Syngas Used as a Raw Material to Produce Specialty Chemicals
• Plasma Gasification Operates at Higher Temperatures than Gasification to Convert All Types of Waste into Highly Pure Syngas
• Pyrolysis Converts Waste into Pyrolytic Oil in the Absence of Oxygen at Much Lower Temperatures than Gasification
• Hydrothermal Liquefaction Is Ideal for the Thermal Breakdown of Wet Waste while Significantly Reducing Operational Costs
• Torrefaction Is an Ideal Pre-treatment Step for Other TCWT Technologies to Increase Product Yield
• Comparative Analysis of TCWT Technologies
• FT Synthesis Widely Integrated with TCWT Technologies to Produce Renewable Chemicals and Fuels
• Noteworthy FT Synthesis-based Waste-to-Liquid Projects Under Development

Innovation Ecosystem

• Pyrolysis-based Chemical Recycling for the Conversion of Mixed Plastic Waste into Feedstock Used to Produce New Plastics
• Patented Catalytic Hydrothermal Liquefaction Process for the Conversion of Biomass and Plastic Waste into Fuels and Chemicals
• Important Players in Pyrolysis and HTL Generating Renewable Fuels and Chemicals
• Important Players in Gasification, Plasma Gasification, and Torrefaction Generating Renewable Fuels and Chemicals

Growth Analysis

• Gasification Provides a Carbon-negative Waste Treatment Pathway
• Further Technological Advancements Needed to Achieve Cost Parity with Fossil Fuel-based Chemical Production
• China Leads the TCWT Patent Landscape
• Developed Economies Are Dominating the Funding Ecosystem

Growth Opportunity Universe

• Growth Opportunity 1: Integration of Waste Valorization Technologies into Textile and Fragrance Value Chain
• Growth Opportunity 2: Biomass Waste Valorization for Sustainable Agricultural Practices
• Growth Opportunity 3: Digitization and Infrastructure Development for Closed-loop Waste Recovery Systems

Appendix

• Technology Readiness Level (TRL): Explanation

Next Steps

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