アップサイクルポリマーにおける技術とIP（知財）分析

持続可能性と高性能で環境に優しいポリマーの必要性への注目が、アップサイクル技術の進歩を促進

ポリマーの使用量は世界的に着実に増加していますが、プラスチックのリサイクル率はまだ10％未満であり、その結果、プラスチック廃棄物の約50％が埋立地に捨てられています。これは主に、既存の化学的・機械的リサイクル工程ではリサイクル率が低く、エネルギー消費量が多く、規模を拡大するには費用がかかることが多いため、その導入が妨げられているためです。これに対し、プラスチックリサイクルの利害関係者は、ポリマー廃棄物のリサイクル率を向上させ、エネルギー効率が高く、規模の拡大が容易な新しいアップサイクルアプローチを開発しています。

この調査では、既存および新興ポリマーのアップサイクル技術と、それらがどのようにプラスチックの循環経済を改善し、付加価値を高めるかに焦点を当てています。調査では、アップサイクルにおける様々な技術開発と、その商業的可能性を高めるための取り組みを詳細に分析しています。

調査は、アップサイクル技術を「ポリマーからポリマーへ」「ポリマーから分子へ」「ポリマーから材料へ」の3つのカテゴリーに分類しています。これらの分類は、ポリマー廃棄物をアップサイクルする過程で生成される最終製品の性質によって決定されます。

この調査には、ポリエチレン（PE）、ポリプロピレン（PP）、ポリエチレンテレフタレート（PET）、ポリカーボネート（PC）、ポリスチレン（PS）、混合ポリマー廃棄物（MPW）、ポリウレタン（PUR）など、さまざまなポリマー廃棄物が含まれますが、これらに限定されるものではなく、それぞれに異なるアップサイクルアプローチが適用されます。

主な論点

• ポリマーのアップサイクルによる循環経済の推進
• 成長促進要因と抑制要因
• テクノロジーエコシステム
• IP（知財）分析
• 利害関係者の活動

目次

戦略的インペラティブ

• なぜ成長が難しくなっているのか？
• The Strategic Imperative 8（TM）
• ポリマーアップサイクル技術に対する主要な戦略的インペラティブの影響
• 成長機会がGrowth Pipeline Engine（TM）を促進
• 調査手法

成長機会分析

• 分析範囲
• 調査セグメンテーション
• 主なトピックと調査で回答される質問
• 既存のリサイクル技術の主な課題
• リサイクルに対するポリマーアップサイクルの利点
• 成長促進要因
• 成長抑制要因

技術分析：ポリマーからポリマーへ

• ポリマー廃棄物のポリマーへの変換：イントロダクション
• DE-PEの高いスケーラビリティが産業規模での商業化を促進
• ポリマーの官能基化に伴う高い複雑性が、その採用を制限
• 概要：ポリマーからポリマーへの利害関係者によるイノベーション

技術分析：ポリマーから分子へ

• ポリマー廃棄物から添加剤、化学物質、モノマーへの変換：イントロダクション
• ポリマー廃棄物をアップサイクルするための太陽光を利用した光誘起解重合
• アップサイクルの有望なアプローチである触媒的解重合を研究する学界
• HTLの成長を促進する飼料の柔軟性と高収率
• 持続可能性とエネルギー効率に向けたポリマーのアップサイクルを促進する生物学的解重合
• ポリマーから分子への技術開発のサマリー

技術分析：ポリマーから材料へ

• ポリマー廃棄物のナノマテリアルへの変換：イントロダクション
• ポリマー廃棄物を高温でフラッシュしてグラフェンとCナノチューブを生成する
• ポリマー廃棄物をアップサイクルするためのマイクロ波ベースの酸化分解
• ポリマー廃棄物のアップサイクルのための熱分解の採用を増加させる原料の柔軟性
• 水熱炭化によるポリマー廃棄物のアップサイクル、生産収率は最大96%
• 脱ハロゲン化は、リサイクル困難な熱可塑性プラスチックをアップサイクルするための低エネルギー経路として有望
• 生産収率が低いため、ポリマー廃棄物のアップサイクルへのエレクトロスピニングの採用が制限される
• ポリマーから材料への技術開発のサマリー

特許分析

• アップサイクルポリマーの特許出願は米国が優勢
• 発展途上市場へのプラスチック廃棄物の輸出禁止が、ポリマーのアップサイクル研究開発を促進

資金調達と投資のスナップショット

• 世界の景気減速によりアップサイクルポリマーへの民間投資が減少
• アップサイクルポリマーの商業化に焦点を当てたベンチャーキャピタル投資
• 民間資金による商業化の加速に注力
• 世界中の注目すべき公的資金活動

成長機会

• 成長機会1：混合廃棄物のアップサイクルをサポートするプロセスの最適化
• 成長機会2：酵素アップサイクルを推進させる計算アプローチ
• 成長機会3：熱硬化性ポリマーのアップサイクルにおける研究開発の加速

付録

次のステップ

Focus on Sustainability and Need for High-performance, Environment-friendly Polymers Drives Advances in Upcycling Technologies

Although use of polymers is steadily increasing globally, the rate of recycling these plastics is still less than 10%, resulting in approximately 50% of the plastic waste getting dumped in landfills. This occurs primarily because existing chemical and mechanical recycling processes have low recycling rates, high energy consumption, and are often expensive to scale, which hinders their adoption. In response, stakeholders in plastic recycling are developing new upcycling approaches that will increase the recycling rate of polymeric waste, are energy efficient, and scale easily.

This research focuses on existing and emerging polymer upcycling technologies and how they improve and add value to plastics' circular economy. The study includes an in-depth analysis of various technological developments in upcycling and the efforts to increase their commercial potential.

The research categorizes upcycling technologies into three distinct categories: polymers to polymers, polymers to molecules, and polymers to materials. These categories are determined by the nature of the final product generated through the process of upcycling polymeric waste.

The studies encompass a range of polymeric waste materials, including but not limited to polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate (PC), polystyrene (PS), mixed polymeric waste (MPW), and polyurethane (PUR), each of which undergoes distinct upcycling approaches.

Key Discussion Points:

Advancing the Circular Economy through Polymer Upcycling: Challenges of existing recycling technologies and benefits of polymer upcycling over recycling

Growth Drivers and Restraints: Factors driving the demand for upcycled polymers and challenges associated with their adoption

Technology Ecosystem: A look into research and development (R&D) activities of existing and emerging polymer upcycling technologies and their current technology readiness levels (TRLs)

IP Analysis: Overview of the global patent filing activities of stakeholders in upcycled polymers

Stakeholder Activities: A glance at business strategies such as mergers and acquisitions (M&A), partnerships, joint ventures, and funding various stakeholders adopt to strengthen the development of polymer upcycling 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 Polymer Upcycling Technologies
• Growth Opportunities Fuel the Growth Pipeline Engine™
• Research Methodology

Growth Opportunity Analysis

• Scope of Analysis
• Research Segmentation
• Primary Topics and Questions the Study Will Answer
• Primary Challenges with Existing Recycling Technologies
• The Benefits of Polymer Upcycling over Recycling
• Growth Drivers
• Growth Restraints

Technology Analysis: Polymers to Polymers

• Converting Polymeric Waste to Polymers: An Introduction
• High Scalability of DE-PE Encouraging Commercialization at Industrial Scale
• High Complexity Associated with Polymer Functionalization Limiting its Adoption
• Summary: Innovations from Stakeholders in Polymers to Polymers

Technology Analysis: Polymers to Molecules

• Converting Polymeric Waste to Additives, Chemicals, and Monomers: An Introduction
• Photo-induced Depolymerization Using Sunlight to Upcycle Polymeric Waste
• Academia to Research Catalytic Depolymerization, a Promising Upcycling Approach
• Greater Feed Flexibility and High Yield Promoting HTL Growth
• Biological Depolymerization Encouraging Polymer Upcycling toward Sustainability and Energy-efficiency
• Summary of Technology Developments for Polymers to Molecules

Technology Analysis: Polymers to Materials

• Converting Polymeric Waste into Nanomaterials: An Introduction
• Flashing Polymeric Waste at High Temperatures to Produce Graphene and C Nanotubes
• Microwave-based Oxidative Degradation for Upcycling Polymeric Waste
• Feedstock Flexibility Increasing Adoption of Pyrolysis for Upcycling Polymeric Waste
• Hydrothermal Carbonization Upcycling Polymeric Waste with Production Yields of up to 96%
• Dehalogenation Promising a Low-energy Pathway to Upcycle Hard-to-recycle Thermoplastics
• Low Production Yield Limiting the Adoption of Electrospinning for Upcycling Polymeric Waste
• Summary of Technology Developments for Polymers to Materials

Patent Analysis

• The United States Dominating Patent Filing in Upcycled Polymers
• Ban on Plastic Waste Exports to Developing Markets Driving R&D in Polymer Upcycling

Funding & Investment Snapshot

• Global Economic Slowdown Leading to Decline in Private Investment for Upcycled Polymers
• Venture Capital Investment Focusing on Upcycled Polymer Commercialization
• Private Funding Focusing on Accelerating Commercialization
• Notable Public Funding Activities across the Globe

Growth Opportunities

• Growth Opportunity 1: Process Optimization to Support Mixed-waste Upcycling
• Growth Opportunity 2: Computational Approaches to Advance Enzymatic Upcycling
• Growth Opportunity 3: Accelerated R&D in Upcycling Thermosetting Polymers

Appendix

• Technology Readiness Levels (TRL): Explanation

Next Steps

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