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持続可能な化学製品の世界市場 2025-2035年


The Global Market for Sustainable Chemicals 2025-2035

化学の新時代は、持続可能性の必要性、技術の進歩、市場の要求の変化による化学産業のパラダイムシフトを意味する。この変革は、化石由来の原料から再生可能な循環型資源へと移行し、環境への影響を最小限に抑え... もっと見る

 

 

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Future Markets, inc.
フューチャーマーケッツインク
2024年10月9日 GBP1,300
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サマリー

化学の新時代は、持続可能性の必要性、技術の進歩、市場の要求の変化による化学産業のパラダイムシフトを意味する。この変革は、化石由来の原料から再生可能な循環型資源へと移行し、環境への影響を最小限に抑える革新的な製造方法と相まって特徴づけられる。この新しい時代の主要な側面は以下の通りである:

  • 持続可能な原料:バイオマス、CO2、廃棄物を化学品製造の原料として利用し、化石資源への依存を減らす。
  • グリーンケミストリー:化学プロセスにおける有害物質の使用や発生を削減または排除する原則の適用。
  • 循環型経済:再利用、リサイクル、アップサイクルのための化学製品とプロセスの設計、廃棄物の最小化と資源効率の最大化。
  • 電化:電気触媒や電気化学合成を含む化学プロセスにおける再生可能電力の統合。
  • デジタル化:AI、機械学習、高度な分析を活用してプロセスを最適化し、イノベーションを加速する。

 

この新時代でカバーされる技術分野には、以下のようなものがある:

  • バイオリファイニング:バイオマスを様々な価値のある化学物質や材料に変換すること。
  • CO2の利用:CO2を回収し、化学物質、燃料、材料に変換する。
  • 先進触媒:持続可能なプロセスのための高選択的で効率的な触媒の開発。
  • 合成生物学:再生可能な原料から化学物質を生産するために微生物を工学的に制御すること。
  • フローケミストリー:効率と制御を改善する連続製造プロセス。
  • 積層造形:化学物質や材料を3Dプリンターで印刷し、カスタマイズ生産すること。
  • 先端材料:バイオプラスチックや先端複合材料のような持続可能な高性能材料の開発。
  • グリーン溶剤:有害な従来の溶剤に代わる、バイオベースで低環境負荷の溶剤を作る。
  • プロセスの高度化:よりコンパクトで、効率的で、統合された化学プロセスを設計する。
  • 廃棄物の価値化:廃棄物の流れを価値ある化学物質や材料に変換する。
  • 化学設計における人工知能分子設計、プロセス最適化、予測モデリングのためのAIと機械学習の利用は、化学革新における重要な市場分野になりつつある。
  • 個別化化学:個別化医療、化粧品、その他の消費者製品向けにカスタマイズされた化学物質や材料の開発が含まれる。
  • 量子化学:まだ新しい分野ではあるが、量子力学の原理を利用して新しい材料や化学プロセスを開発し、さまざまな産業に革命をもたらす可能性がある。

 

化学の新時代は、個々の技術だけでなく、それらを総合的で持続可能な化学バリューチェーンに統合することである。新たな経済機会を創出し、化学産業の環境フットプリントを削減すると同時に、世界的な課題に対する革新的なソリューションを提供することを約束するものである。本レポートでは、持続可能な化学品市場を分析し、2025年から2035年までの動向、技術、市場機会に関する洞察を提供する。レポートの内容は以下の通りです:

  • 市場の推進要因と動向
  • 持続可能な原料とグリーンケミストリー
  • 化学産業におけるサーキュラー・エコノミー
  • 新技術と製造プロセス
    • 化学プロセスの電化
    • デジタル化とインダストリー4.0アプリケーション
    • 先端製造技術
    • バイオリファイニングと産業バイオテクノロジー
    • CO2利用技術
    • 先端触媒
    • 合成生物学と代謝工学
  • 市場セグメントと用途:
    • 持続可能な素材とポリマー
    • グリーン溶剤およびプロセス化学物質
    • 持続可能な農業用化学物質
    • 再生可能エネルギー技術
    • 持続可能な建設資材
    • グリーン化粧品とパーソナルケア製品
    • 持続可能なパッケージング
    • 環境に優しい塗料とコーティング
    • グリーン・エレクトロニクス
    • 持続可能なテキスタイルと繊維
    • 代替燃料と潤滑油
    • 医薬品およびヘルスケア用途
    • 水処理・浄化ソリューション
    • 炭素回収・利用製品
    • 工業用バイオテクノロジー製品
    • 3Dプリンティング用先端材料
  • 規制情勢と政策分析
  • 経済的側面とビジネスモデル
  • 今後の展望と新たなトレンド
  • サステイナブルケミカルズ市場における1,000社以上の主要企業のプロファイルと競合状況、戦略、製品、市場ポジションを分析。Aanika Biosciences, ACCUREC-Recycling GmbH, Aduro Clean Technologies, Aemetis, Agra Energy, Agilyx, Air Company, Aircela, Algenol, Allozymes, Alpha Biofuels, AM Green, Amyris, Andritz, APChemi, Apeiron Bioenergy, Aperam BioEnergia, Applied Research Associates (ARA), Aralez Bio, Arcadia eFuels, Ascend Elements、ASB Biodiesel, Atmonia, Avalon BioEnergy, Avantium, Avioxx, BANiQL, BASF, BBCA Biochemical & GALACTIC Lactic Acid, BBGI, BDI-BioEnergy International, BEE Biofuel, Benefuel, Bio2Oil, Bio-Oils, Biofibre GmbH, Bioform Technologies, Biofine Technology, Biofy, BiogasClean, BIOD Energy, Biojet, Biokemik, BIOLO, BioLogiQ, Inc.,Biome Bioplastics, Biomass Resin Holdings Co., Ltd., Biomatter, BIO-FED, BIO-LUTIONS International AG, Bioplastech Ltd, BioSmart Nano, BIOTEC GmbH & Co.KG, Biovectra, Biovox GmbH, BlockTexx Pty Ltd., Bloom Biorenewables, Blue BioFuels, Blue Ocean Closures, BlueAlp Technology, Bluepha Beijing Lanjing Microbiology Technology Co., Ltd., BOBST, Borealis AG, Braskem, Braven Environmental, Brightmark Energy, Brightplus Oy, bse Methanol, BTG Bioliquids, Bucha Bio, Business Innovation Partners Co、Ltd.、Buyo、Byogy Renewables、C1 Green Chemicals、Caphenia、Carbiolice、Carbios、Carbonade、CarbonBridge、Carbon Collect、Carbon Engineering、Carbon Infinity、Carbon Neutral Fuels、Carbon Recycling International、Carbon Sink、Carbyon、Cardia Bioplastics Ltd.、CARAPAC Company, Cargill, Cascade Biocatalysts, Cass Materials Pty Ltd, Cassandra Oil, Casterra Ag, Celanese Corporation, Celtic Renewables, Cellugy, Cellutech AB (Stora Enso), Cereal Process Technologies (CPT), CERT Systems, CF Industries Holdings, Chemkey Advanced Materials Technology (Shanghai) Co., Chemol Company (Seydel), Chitose Bio Evolution, Circla Nordic, Cirba Solutions, CJ Biomaterials, Inc、CleanJoule, Climeworks, Coastgrass ApS, CNF Biofuel, Concord Blue Engineering, Constructive Bio, Cool Planet Energy Systems, Corumat, Inc、サイクリックマテリアル、シーゼロ、ダイセルポリマー、大王製紙、ダニマーサイエンティフィック、D-CRBN、デビューバイオテクノロジー、DICコーポレーション、DICプロダクツ、ダイヤモンドグリーンディーゼル、ディメンショナルエナジー、ダイオキシドマテリアル、ダイオキシサイクル、DKS Co.Ltd.、Domsjö Fabriker、Dow, Inc.、DuFor Resins B.V.、DuPont、Earthodic Pty Ltd.、EarthForm、EcoCeres、Eco Environmental、Eco Fuel Technology、Ecomann Biotechnology Co、Ecoshell、Electro-Active Technologies、Eligo Bioscience、Enim、Enginzyme AB、Enzymit、Erebagen、EV Biotech、eversyn、Evolutor、FabricNano、FlexSea、Floreon、Gevo、Ginkgo Bioworks、Heraeus Remloy、HyProMag、Hyfé;LanzaTech、Librec AG、Lygos、MagREEsource、Mammoth Biosciences、MetaCycler BioInnovations、Mi Terro、NeoMetals、Noveon Magnetics、Novozymes A/S、NTx、Origin Materials、Phoenix Tailings、PlantSwitch、Posco、Pow.bio、Protein Evolution、REEtec、Rivalia Chemical、Samsara Eco、SiTration、Solugen、Sumitomo and Summit Nanotech、Synthego、Taiwan Bio-Manufacturing Corp.(TBMC)、Teijin Limited、Twist Bioscience、Uluu、Van Heron Labs、Verde Bioresins、Versalis、Xamplaなど。
  • 市場予測とデータ分析

 

本レポートは、次のような場合に役立つ:

  • 化学業界のエグゼクティブおよびストラテジスト
  • サステナビリティ・オフィサーおよび環境マネージャー
  • 投資家および金融アナリスト
  • R&Dプロフェッショナル
  • 政策立案者と規制機関
  • 環境NGO
  • 学術研究者

 



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目次

1 エグゼクティブ・サマリー 51

  • 1.1 化学産業における新時代の必要性 51
  • 1.2 化学新時代の定義 53
  • 1.3 世界の推進力とトレンド 54
  • 1.4 化学産業を取り巻く環境の変化 55
    • 1.4.1 歴史的背景石炭から石油へ、そして再生可能エネルギーへ 55
    • 1.4.2 世界の化学産業の現状 56
    • 1.4.3 環境問題と規制圧力 58
    • 1.4.4 消費者ニーズの変化と市場ダイナミクス 59
    • 1.4.5 デジタル化とインダストリー4.0の役割 60
  • 1.5 化学の新時代における新興市場と変革市場 61
    • 1.5.1 持続可能な農業用化学品 61
    • 1.5.2 グリーン化粧品とパーソナルケア 62
    • 1.5.3 持続可能な包装 63
    • 1.5.4 環境にやさしい塗料とコーティング 64
    • 1.5.5 代替燃料と潤滑油 65
    • 1.5.6 医薬品とヘルスケア 66
    • 1.5.7 水の処理と浄化 67
    • 1.5.8 炭素回収・利用製品 67
    • 1.5.9 3Dプリンティング用先端材料 67
    • 1.5.10 持続可能な採鉱と冶金 69

2 原料 70

  • 2.1 持続可能な原料:新時代の基盤 70
  • 2.2 持続可能な原料オプションの概要 72
  • 2.3 化学原料としてのバイオマス 73
    • 2.3.1 バイオマスの種類と化学組成 73
    • 2.3.2 前処理と変換技術 74
    • 2.3.3 バイオマス利用拡大の課題 76
  • 2.4 炭素源としてのCO2 77
    • 2.4.1 CO2回収技術 77
    • 2.4.2 CO2の化学変換経路 79
    • 2.4.3 CO2 利用の経済的・技術的障壁 82
  • 2.5 廃棄物の有効利用 83
    • 2.5.1 飼料としての都市固形廃棄物 83
    • 2.5.2 産業廃棄物の流れと副産物 85
    • 2.5.3 プラスチック廃棄物のリサイクルとアップサイクル 86
  • 2.6 再生可能水素 87
    • 2.6.1 電解技術 87
    • 2.6.2 水素製造における再生可能エネルギーの統合 89
    • 2.6.3 化学合成における水素の役割 90

3 グリーンケミストリーの原理と応用 91

  • 3.1 グリーンケミストリーの12の原則 91
  • 3.2 合成における原子経済とステップ経済 93
  • 3.3 溶剤削減とグリーン溶剤 95
    • 3.3.1 反応媒体としての水 95
    • 3.3.2 イオン液体と深部共晶溶媒 96
    • 3.3.3 化学プロセスにおける超臨界流体 97
  • 3.4 グリーンケミストリーのための触媒作用 101
    • 3.4.1 生体触媒と酵素工学 101
    • 3.4.2 不均一系触媒の進歩 102
    • 3.4.3 光触媒と電極触媒 103
  • 3.5 化学におけるグリーン指標とライフサイクルアセスメント 106

4 化学産業における循環型経済 108

  • 4.1 サーキュラー・エコノミーの原則 108
  • 4.2 化学製品の循環設計 109
  • 4.3 ケミカルリサイクル技術 110
    • 4.3.1 用途 110
    • 4.3.2 熱分解 111
      • 4.3.2.1 無触媒 112
      • 4.3.2.2 触媒 113
        • 4.3.2.2.1 ポリスチレン熱分解 116
        • 4.3.2.2.2 バイオ燃料製造のための熱分解 116
        • 4.3.2.2.3 使用済みタイヤの熱分解 120
          • 4.3.2.2.3.1 バイオ燃料への転換 121
        • 4.3.2.2.4 バイオマスとプラスチック廃棄物の共熱分解 122
      • 4.3.2.3 企業と能力 123
    • 4.3.3 ガス化 124
      • 4.3.3.1 技術概要 124
        • 4.3.3.1.1 合成ガスのメタノールへの変換 125
        • 4.3.3.1.2 バイオマスガス化と合成ガス発酵 129
        • 4.3.3.1.3 バイオマスのガス化と合成ガスの熱化学転換 129
      • 4.3.3.2 会社と能力(現在および計画中) 130
    • 4.3.4 解散 130
      • 4.3.4.1 技術概要 130
      • 4.3.4.2 会社と能力(現在および計画中) 131
    • 4.3.5 解重合 132
      • 4.3.5.1 加水分解 134
        • 4.3.5.1.1 技術概要 134
      • 4.3.5.2 酵素分解 135
        • 4.3.5.2.1 技術概要 135
      • 4.3.5.3 メタノール分解 136
        • 4.3.5.3.1 技術概要 136
      • 4.3.5.4 解糖 137
        • 4.3.5.4.1 技術概要 137
      • 4.3.5.5 アミノリシス 140
        • 4.3.5.5.1 技術概要 140
      • 4.3.5.6 会社と能力(現在および計画中) 140
    • 4.3.6 その他の先進ケミカルリサイクル技術 141
      • 4.3.6.1 水熱分解 141
      • 4.3.6.2 インライン改質を伴う熱分解 142
      • 4.3.6.3 マイクロ波熱分解 143
      • 4.3.6.4 プラズマ熱分解 143
      • 4.3.6.5 プラズマ・ガス化 144
      • 4.3.6.6 超臨界流体 145
  • 4.4 化学廃棄物のアップサイクル 145
  • 4.5 化学セクターにおける循環型ビジネスモデル 146
  • 4.6 サーキュラリティ実施における課題と機会 147
    • 4.6.1 148社

5 化学プロセスの電化 152

  • 5.1 化学生産における再生可能エネルギーの役割 152
  • 5.2 電気化学合成 156
    • 5.2.1 電気有機合成 156
    • 5.2.2 電気化学的CO2削減 158
    • 5.2.3 電気化学的窒素固定 159
  • 5.3 プラズマ化学 160
  • 5.4 マイクロ波化学 161
  • 5.5 化学生産におけるPower-to-X技術の統合 161

6 化学におけるデジタル化とインダストリー4.0 163

  • 6.1 化学研究におけるビッグデータと高度分析 163
  • 6.2 人工知能と機械学習の応用 164
    • 6.2.1 分子・材料のインシリコ設計 164
    • 6.2.2 プロセスの最適化と予知保全 165
    • 6.2.3 自動合成とハイスループット実験 167
  • 6.3 化学プラントにおけるデジタル・ツイン 168
  • 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 170
  • 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 171

7 先進製造技術 172

  • 7.1 連続フロー化学 174
    • 7.1.1 マイクロリアクターとプロセス高度化 174
    • 7.1.2 医薬品とファインケミカルにおける利点 175
    • 7.1.3 スケールアップと実施における課題 176
  • 7.2 モジュール生産と分散型生産 178
  • 7.3 化学物質と材料の3Dプリンティング 180
    • 7.3.1 直接インキ描画と反応性印刷 180
    • 7.3.2 カスタム合成と製剤への応用 181
  • 7.4 高度なプロセス制御とリアルタイム・モニタリング 182
  • 7.5 柔軟で適応性の高い生産システム 183

8 バイオファインディングと産業バイオテクノロジー 184

  • 8.1 バイオリファイナリーのコンセプトと構成 184
  • 8.2 リグノセルロース系バイオマス加工 185
  • 8.3 藻類バイオリファイナリー 186
  • 8.4 上流工程 187
    • 8.4.1 細胞培養 187
      • 8.4.1.1 概要 187
      • 8.4.1.2 細胞培養システムの種類 187
      • 8.4.1.3 細胞培養性能に影響する因子 188
      • 8.4.1.4 細胞培養技術の進歩 189
        • 8.4.1.4.1 単回使用システム 189
        • 8.4.1.4.2 プロセス分析技術(PAT) 189
        • 8.4.1.4.3 細胞株開発 190
  • 8.5 発酵 190
    • 8.5.1 概要 190
      • 8.5.1.1 発酵プロセスの種類 190
      • 8.5.1.2 発酵性能に影響する要因 191
      • 8.5.1.3 発酵技術の進歩 191
        • 8.5.1.3.1 高セル密度発酵 192
        • 8.5.1.3.2 連続処理 192
        • 8.5.1.3.3 代謝工学 192
  • 8.6 ダウンストリーム処理 193
    • 8.6.1 精製 193
      • 8.6.1.1 概要 193
      • 8.6.1.2 精製法の種類 193
        • 8.6.1.2.1 浄化性能に影響する要因 193
      • 8.6.1.3 精製技術の進歩 194
        • 8.6.1.3.1 アフィニティークロマトグラフィー 194
        • 8.6.1.3.2 膜クロマトグラフィー 195
        • 8.6.1.3.3 連続クロマトグラフィー 195
  • 8.7 処方 196
    • 8.7.1 概要 196
      • 8.7.1.1 製剤法の種類 196
      • 8.7.1.2 製剤性能に影響する要因 197
      • 8.7.1.3 製剤技術の進歩 197
        • 8.7.1.3.1 コントロール・リリース 198
        • 8.7.1.3.2 ナノ粒子製剤 198
        • 8.7.1.3.3 3Dプリンティング 198
  • 8.8 バイオプロセス開発 198
    • 8.8.1 スケールアップ 198
      • 8.8.1.1 概要 198
      • 8.8.1.2 スケールアップ性能に影響する要因 199
      • 8.8.1.3 スケールアップ戦略 200
    • 8.8.2 最適化 200
      • 8.8.2.1 概要 201
      • 8.8.2.2 最適化のパフォーマンスに影響する要因 201
      • 8.8.2.3 最適化戦略 202
  • 8.9 分析方法 203
    • 8.9.1 品質管理 203
      • 8.9.1.1 概要 203
      • 8.9.1.2 品質管理試験の種類 203
      • 8.9.1.3 品質管理のパフォーマンスに影響する要因 204
    • 8.9.2 特徴づけ 204
      • 8.9.2.1 概要 205
      • 8.9.2.2 特性評価法の種類 205
      • 8.9.2.3 特性化性能に影響する要因 206
  • 8.10 生産規模 208
    • 8.10.1 実験室規模 208
      • 8.10.1.1 概要 208
      • 8.10.1.2 規模と設備 208
      • 8.10.1.3 利点 209
      • 8.10.1.4 デメリット 209
    • 8.10.2 パイロット・スケール 210
      • 8.10.2.1 概要 210
      • 8.10.2.2 規模と設備 210
      • 8.10.2.3 メリット 211
      • 8.10.2.4 デメリット 211
    • 8.10.3 商業規模 212
      • 8.10.3.1 概要 212
      • 8.10.3.2 規模と設備 212
      • 8.10.3.3 メリット 213
      • 8.10.3.4 デメリット 213
  • 8.11 動作モード 214
    • 8.11.1 バッチ生産 214
      • 8.11.1.1 概要 214
      • 8.11.1.2 メリット 215
      • 8.11.1.3 デメリット 215
      • 8.11.1.4 用途 216
    • 8.11.2 フェドバッチ生産 216
      • 8.11.2.1 概要 216
      • 8.11.2.2 メリット 217
      • 8.11.2.3 デメリット 217
      • 8.11.2.4 用途 217
    • 8.11.3 連続生産 218
      • 8.11.3.1 概要 218
      • 8.11.3.2 メリット 218
      • 8.11.3.3 デメリット 218
      • 8.11.3.4 用途 219
    • 8.11.4 バイオ製造のための細胞工場 219
    • 8.11.5 灌流培養 221
      • 8.11.5.1 概要 221
      • 8.11.5.2 利点 221
      • 8.11.5.3 デメリット 222
      • 8.11.5.4 用途 222
    • 8.11.6 その他の操作モード 223
      • 8.11.6.1 固定化細胞培養 223
      • 8.11.6.2 二段階生産 223
      • 8.11.6.3 ハイブリッド・システム 223
  • 8.12 宿主生物 224

9 CO2利用技術 226

  • 9.1 概要 226
  • 9.2 CO2の非変換と変換技術 227
  • 9.3 炭素利用ビジネスモデル 233
    • 9.3.1 炭素利用のメリット 234
    • 9.3.2 市場の課題 236
  • 9.4 CO2利用経路 237
  • 9.5 変換プロセス 239
    • 9.5.1 熱化学 239
      • 9.5.1.1 プロセスの概要 240
      • 9.5.1.2 プラズマアシストCO2変換 242
    • 9.5.2 CO2 の電気化学的変換 243
      • 9.5.2.1 プロセスの概要 244
    • 9.5.3 CO2の光触媒および光熱触媒変換 247
    • 9.5.4 CO2の触媒変換 247
    • 9.5.5 CO2の生物学的変換 247
    • 9.5.6 CO2 の共重合 251
    • 9.5.7 ミネラル炭酸 253
  • 9.6 CO2 由来製品 258
    • 9.6.1 燃料 258
      • 9.6.1.1 概要 259
      • 9.6.1.2 生産ルート 261
      • 9.6.1.3 路上車両のCO₂燃料 262
      • 9.6.1.4 海運におけるCO₂燃料 263
        • 9.6.1.5 航空機におけるCO₂燃料 263
      • 9.6.1.6 電力-メタン 263
        • 9.6.1.6.1 生物学的発酵 264
        • 9.6.1.6.2 コスト 264
      • 9.6.1.7 藻類ベースのバイオ燃料 268
      • 9.6.1.8 太陽からのCO₂燃料 269
      • 9.6.1.9 企業 271
      • 9.6.1.10 課題 274
    • 9.6.2 化学薬品とポリマー 274
      • 9.6.2.1 CO₂からのポリカーボネート 275
      • 9.6.2.2 カーボン・ナノ構造 276
      • 9.6.2.3 スケーラビリティ 278
      • 9.6.2.4 アプリケーション 278
        • 9.6.2.4.1 尿素生産 278
        • 9.6.2.4.2 CO₂由来ポリマー 279
        • 9.6.2.4.3 半導体製造における不活性ガス 280
        • 9.6.2.4.4 カーボン・ナノチューブ 280
      • 9.6.2.5 企業 280
    • 9.6.3 建材 282
      • 9.6.3.1 概要 283
      • 9.6.3.2 CCUS技術 286
      • 9.6.3.3 炭酸骨材 288
      • 9.6.3.4 混合時の添加物 290
      • 9.6.3.5 コンクリートの養生 291
      • 9.6.3.6 コスト 292
      • 9.6.3.7 市場動向とビジネスモデル 292
      • 9.6.3.8 296社
      • 9.6.3.9 課題 297
    • 9.6.4 生物学的収量増加におけるCO2利用 298
      • 9.6.4.1 概要 298
      • 9.6.4.2 アプリケーション 298
        • 9.6.4.2.1 温室 298
        • 9.6.4.2.2 藻類培養 298
          • 9.6.4.2.2.1 CO₂添加藻類培養:オープンシステム 299
          • 9.6.4.2.2.2 CO₂添加藻類培養:閉鎖系システム 300
        • 9.6.4.2.3 微生物による変換 301
        • 9.6.4.2.4 食品・飼料生産 303
      • 9.6.4.3 企業 303
  • 9.7 石油増進回収におけるCO₂利用 304
    • 9.7.1 概要 304
      • 9.7.1.1 プロセス 305
      • 9.7.1.2 CO₂発生源 306
    • 9.7.2 CO₂-EOR施設とプロジェクト 306
    • 9.7.3 課題 308
  • 9.8 強化された鉱化 308
    • 9.8.1 メリット 308
    • 9.8.2 原位置鉱床と坑外鉱床 309
    • 9.8.3 強化された無機化経路 310
    • 9.8.4 課題 311

持続可能な化学のための先端触媒10選 312

  • 10.1 バイオ触媒技術の概要 312
    • 10.1.1 生物変換 313
    • 10.1.2 カスケード生体触媒反応 313
    • 10.1.3 補因子のリサイクル 313
    • 10.1.4 固定化 314
  • 10.2 生体触媒の種類 315
    • 10.2.1 酵素 316
    • 10.2.2 原料 318
    • 10.2.3 タンパク質/酵素工学 319
    • 10.2.4 微生物 320
      • 10.2.4.1 バクテリア 321
      • 10.2.4.2 真菌 321
      • 10.2.4.3 イースト 322
      • 10.2.4.4 古細菌 324
    • 10.2.5 人工生体触媒 325
      • 10.2.5.1 有向進化 325
      • 10.2.5.2 合理的な設計 326
      • 10.2.5.3 準合理的設計 327
      • 10.2.5.4 固定化 328
      • 10.2.5.5 融合タンパク質 328
    • 10.2.6 その他のタイプ 330
      • 10.2.6.1 リボザイム 330
      • 10.2.6.2 DNA酵素 331
      • 10.2.6.3 アブザイム 332
      • 10.2.6.4 ナノザイム 333
      • 10.2.6.5 有機触媒 334
  • 10.3 生産方法と工程 335
    • 10.3.1 発酵 336
    • 10.3.2 組換えDNA技術 339
    • 10.3.3 無細胞タンパク質合成 340
    • 10.3.4 天然資源からの抽出 341
    • 10.3.5 固体発酵 342
  • 10.4 生体触媒の新技術とイノベーション 343
    • 10.4.1 合成生物学と代謝工学 343
      • 10.4.1.1 バッチバイオ製造 349
      • 10.4.1.2 連続的バイオ製造 350
      • 10.4.1.3 発酵プロセス 351
      • 10.4.1.4 無細胞合成 351
    • 10.4.2 生成生物学と人工知能(AI) 354
      • 10.4.2.1 分子動力学シミュレーション 354
      • 10.4.2.2 量子力学計算 355
      • 10.4.2.3 システムバイオロジー・モデリング 356
      • 10.4.2.4 代謝工学モデリング 356
    • 10.4.3 ゲノム工学 358
    • 10.4.4 固定化およびカプセル化技術 360
    • 10.4.5 バイオミメティクス 361
    • 10.4.6 ナノ粒子ベースの生体触媒 362
    • 10.4.7 生体触媒カスケードとマルチ酵素システム 364
    • 10.4.8 マイクロフルイディクス 365
  • 10.5社 368

11 合成生物学と代謝工学 372

  • 11.1 代謝工学 372
  • 11.2 遺伝子とDNA合成 376
  • 11.3 遺伝子の合成と組み立て 377
  • 11.4 ゲノム工学 379
    • 11.4.1 CRISPR 379
      • 11.4.1.1 CRISPR/Cas9改変生合成経路 380
      • 11.4.1.2 TALENs 381
      • 11.4.1.3 ZFN 381
  • 11.5 タンパク質/酵素工学 383
  • 11.6 合成ゲノミクス 385
    • 11.6.1 合成ゲノミクスの原理 385
    • 11.6.2 合成染色体とゲノム 386
  • 11.7 ひずみの構築と最適化 388
  • 11.8 スマート・バイオプロセシング 388
  • 11.9 シャシー・オーガナイザー 389
  • 11.10 バイオミメティクス 391
  • 11.11 サステイナブル素材 392
  • 11.12 ロボット工学とオートメーション 392
    • 11.12.1 ロボット・クラウド・ラボ 393
    • 11.12.2 生物デザインの自動化 393
    • 11.12.3 人工知能と機械学習 394
  • 11.13 バイオインフォマティクスと計算ツール 394
    • 11.13.1 合成生物学におけるバイオインフォマティクスの役割 394
    • 11.13.2 設計と解析のための計算ツール 395
  • 11.14 異生物学と拡張遺伝子アルファベット 398
  • 11.15 バイオセンサーとバイオエレクトロニクス 398
  • 11.16 原料 399
    • 11.16.1 C1原料 403
      • 11.16.1.1 利点 403
      • 11.16.1.2 パスウェイ 404
      • 11.16.1.3 課題 405
      • 11.16.1.4 非メタンC1原料 405
      • 11.16.1.5 ガス発酵 406
    • 11.16.2 C2原料 406
    • 11.16.3 CO2の生物学的変換 407
    • 11.16.4 食品加工廃棄物 410
      • 11.16.4.1 合成ガス 411
      • 11.16.4.2 グリセロール 411
      • 11.16.4.3 メタン411
      • 11.16.4.4 都市固形廃棄物 415
      • 11.16.4.5 プラスチック廃棄物 415
      • 11.16.4.6 植物油 416
      • 11.16.4.7 スターチ 416
      • 11.16.4.8 糖類 417
      • 11.16.4.9 使用済み食用油 418
      • 11.16.4.10 グリーン水素製造 419
      • 11.16.4.11 ブルー水素製造 420
    • 11.16.5 海洋バイオテクノロジー 422
      • 11.16.5.1 藍藻 424
      • 11.16.5.2 マクロ藻類 425
  • 11.17社 425

12 グリーン溶剤と代替反応媒体 428

  • 12.1 バイオベース溶剤 428
  • 12.2 切り替え可能な溶剤 430
  • 12.3 深部共晶溶媒(DES) 431
  • 12.4 産業応用における超臨界流体 433
  • 12.5 無溶媒反応とメカノケミストリー 435
  • 12.6 溶媒選択ツールとフレームワーク 436
  • 12.7社 436

13 廃棄物の有価化と資源回収 437

  • 13.1 化学物質への固形廃棄物 437
  • 13.2 農業および食品廃棄物の有効利用 439
  • 13.3 臨界物質抽出技術 441
    • 13.3.1 二次資源(使用済み製品、産業廃棄物など)からの重要物質の回収 445
    • 13.3.2 二次資源からの重要希土類元素回収 445
    • 13.3.3 リチウムイオン電池技術 金属回収 446
    • 13.3.4 重要な半導体材料の回収 448
    • 13.3.5 重要な半導体材料の回収 448
    • 13.3.6 重要な白金族金属回収 450
    • 13.3.7 重要な白金族金属回収 451
  • 13.4 廃水処理と資源回収 453
    • 13.4.1 バイオベースの凝集剤と凝固剤 453
    • 13.4.2 グリーン酸化剤と殺菌剤 454
    • 13.4.3 持続可能な膜素材 455
      • 13.4.3.1 バイオベースの高分子膜 455
      • 13.4.3.2 リサイクル材料からのセラミック膜 456
      • 13.4.3.3 自己修復膜 457
    • 13.4.4 汚染物質除去のための先進吸着剤 458
      • 13.4.4.1 バイオ炭 459
      • 13.4.4.2 廃棄物バイオマスからの活性炭 460
      • 13.4.4.3 グリーンゼオライトとMOF(金属有機フレームワーク) 461
    • 13.4.5 栄養塩回収技術 462
    • 13.4.6 産業廃水からの資源回収 464
    • 13.4.7 バイオ電気化学システム 465
    • 13.4.8 抽出プロセスにおけるグリーン溶剤 467
    • 13.4.9 光触媒材料 469
    • 13.4.10 生分解性キレート剤 471
    • 13.4.11 廃水処理のための生体触媒 473
    • 13.4.12 先進吸着材料 475
    • 13.4.13 持続可能なpH調整剤 477
  • 13.5 鉱業廃棄物の有効利用 478
    • 13.5.1 バイオリーチングとバイオオキシデーション 478
    • 13.5.2 金属抽出用グリーン・リキシビアント 480
    • 13.5.3 ファイトマイニングとファイトレメディエーション 481
    • 13.5.4 持続可能な浮遊化学物質 483
    • 13.5.5 電気化学的回収法 485
    • 13.5.6 ジオポリマーと鉱滓利用 487
    • 13.5.7 クリティカル・エレメントの回復 489
    • 13.5.8 CO2 鉱化 491
    • 13.5.9 持続可能な浄化技術 494
    • 13.5.10 廃棄物発電技術 495
    • 13.5.11 高度な分離技術 497
  • 13.6社 499

14 エネルギー効率と再生可能エネルギーの統合 504

  • 14.1 化学工場におけるエネルギー効率対策 504
  • 14.2 熱回収とピンチ分析 507
  • 14.3 化学製造における再生可能エネルギー源 509
  • 14.4 プロセス産業向けエネルギー貯蔵技術 511
  • 14.5 熱電併給(CHP)システム 513
  • 14.6 産業共生とエネルギー統合 515

15 安全性と持続可能性の評価 517

  • 15.1 グリーンケミストリー指標と持続可能性指標 517
  • 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) 519
  • 15.3 セーフティ・バイ・デザインの原則 521
  • 15.4 新しい化学技術におけるリスク評価と管理 523
  • 15.5 環境影響評価 525
  • 15.6 化学物質新時代における社会的・倫理的考察 527

16 規則と方針 529

  • 16.1 世界の化学物質規制とその変遷 529
  • 16.2 持続可能な化学を推進する環境政策 531
  • 16.3 グリーンケミストリーのインセンティブと支援メカニズム 533
  • 16.4 新興技術規制の課題 534
  • 16.5 国際協力とハーモナイゼーションの取り組み 537
  • 16.6 業界団体と標準化団体の役割 539

17 市場と製品 541

  • 17.1 持続可能な素材とポリマー 541
    • 17.1.1 バイオプラスチックと生分解性ポリマー 542
      • 17.1.1.1 ポリ乳酸(バイオPLA) 542
        • 17.1.1.1.1 概要 542
        • 17.1.1.1.2 プロパティ 543
        • 17.1.1.1.3 アプリケーション 543
        • 17.1.1.1.4 メリット 544
        • 17.1.1.1.5 商業的な例 545
      • 17.1.1.2 ポリエチレンテレフタレート(バイオPET) 545
        • 17.1.1.2.1 概要 545
        • 17.1.1.2.2 プロパティ
        • 17.1.1.2.3 アプリケーション 546
        • 17.1.1.2.4 商業的な例 547
      • 17.1.1.3 ポリトリメチレンテレフタレート(バイオPTT) 547
        • 17.1.1.3.1 概要 547
        • 17.1.1.3.2 生産工程 547
        • 17.1.1.3.3 プロパティ 548
        • 17.1.1.3.4 アプリケーション 548
        • 17.1.1.3.5 商業的な例 549
      • 17.1.1.4 ポリエチレンフラノエート(バイオPEF) 549
        • 17.1.1.4.1 概要 549
        • 17.1.1.4.2 プロパティ 549
        • 17.1.1.4.3 用途 550
        • 17.1.1.4.4 商業的な例 550
      • 17.1.1.5 バイオPA 550
        • 17.1.1.5.1 概要 550
        • 17.1.1.5.2 プロパティ 551
        • 17.1.1.5.3 商業的な例 551
      • 17.1.1.6 ポリブチレンアジペート-コ-テレフタレート(バイオPBAT)-脂肪族芳香族コポリエステル 551
        • 17.1.1.6.1 概要 551
        • 17.1.1.6.2 プロパティ 552
        • 17.1.1.6.3 アプリケーション 552
        • 17.1.1.6.4 商業的な例 553
      • 17.1.1.7 ポリブチレンサクシネート(PBS)とコポリマー 553
        • 17.1.1.7.1 概要 553
        • 17.1.1.7.2 プロパティ 553
        • 17.1.1.7.3 アプリケーション 554
        • 17.1.1.7.4 商業的な例 554
      • 17.1.1.8 ポリプロピレン(バイオPP) 554
        • 17.1.1.8.1 概要 554
        • 17.1.1.8.2 プロパティ 555
        • 17.1.1.8.3 アプリケーション 555
        • 17.1.1.8.4 商業的な例 555
      • 17.1.1.9 ポリヒドロキシアルカノエート(PHA) 556
        • 17.1.1.9.1 プロパティ 556
        • 17.1.1.9.2 アプリケーション 556
        • 17.1.1.9.3 商業的な例 558
      • 17.1.1.10 デンプンベースのブレンド 558
        • 17.1.1.10.1 概要 558
        • 17.1.1.10.2 プロパティ 559
        • 17.1.1.10.3 アプリケーション 559
        • 17.1.1.10.4 商業的な例 559
      • 17.1.1.11 セルロース 560
        • 17.1.1.11.1 原料 560
      • 17.1.1.12 微細繊維化セルロース(MFC) 560
        • 17.1.1.12.1 プロパティ 560
      • 17.1.1.13 ナノセルロース 561
        • 17.1.1.13.1 セルロースナノ結晶 561
          • 17.1.1.13.1.1 アプリケーション 562
          • 17.1.1.13.2 セルロースナノファイバー 563
            • 17.1.1.13.2.1 アプリケーション 564
              • 17.1.1.13.2.1.1 補強とバリア 569
              • 17.1.1.13.2.1.2 生分解性食品包装用ホイル・フィルム 569
              • 17.1.1.13.2.1.3 板紙コーティング 570
          • 17.1.1.13.3 バクテリアナノセルロース(BNC) 570
            • 17.1.1.13.3.1 パッケージングへの応用 573
            • 17.1.1.13.3.2 商業的な例 574
      • 17.1.1.14 パッケージングにおけるタンパク質ベースのバイオプラスチック 575
        • 17.1.1.14.1 原料 575
        • 17.1.1.14.2 商業的な例 577
      • 17.1.1.15 アルギン酸 577
        • 17.1.1.15.1 概要 577
        • 17.1.1.15.2 生産 579
        • 17.1.1.15.3 アプリケーション 579
        • 17.1.1.15.4 プロデューサー 579
      • 17.1.1.16 菌糸体580
        • 17.1.1.16.1 概要 580
        • 17.1.1.16.2 アプリケーション 581
        • 17.1.1.16.3 商業的な例 581
      • 17.1.1.17 キトサン 582
        • 17.1.1.17.1 概要 582
        • 17.1.1.17.2 アプリケーション 583
        • 17.1.1.17.3 商業的な例 583
      • 17.1.1.18 バイオナフサ 584
        • 17.1.1.18.1 概要 584
        • 17.1.1.18.2 市場と用途 585
        • 17.1.1.18.3 商業的な例 587
    • 17.1.2 再生プラスチックとアップサイクルプラスチック 588
    • 17.1.3 高性能バイオベース材料 588
    • 17.1.4社 590
  • 17.2 持続可能な農業用化学物質 593
    • 17.2.1 概要 593
    • 17.2.2 生物農薬と生物防除剤 593
    • 17.2.3 精密農業用化学品 595
    • 17.2.4 制御放出肥料 597
    • 17.2.5 バイオスティミュラント 597
    • 17.2.6 微生物 599
    • 17.2.7 バイオケミカル 603
    • 17.2.8 セミケミカル 605
    • 17.2.9 天然の生物刺激剤と農薬 607
    • 17.2.10 企業 608
  • 17.3 持続可能な建設資材 611
    • 17.3.1 バイオベース建材の確立 611
    • 17.3.2 麻ベースの素材 614
      • 17.3.2.1 麻コンクリート(ヘンプクリート) 614
      • 17.3.2.2 麻繊維板 614
      • 17.3.2.3 麻の断熱材 615
    • 17.3.3 菌糸体ベースの素材 615
      • 17.3.3.1 断熱材 617
      • 17.3.3.2 構造要素 617
      • 17.3.3.3 音響パネル 617
      • 17.3.3.4 装飾的要素 617
    • 17.3.4 持続可能なコンクリートと代替セメント 618
      • 17.3.4.1 ジオポリマー・コンクリート 618
      • 17.3.4.2 再生骨材コンクリート 618
      • 17.3.4.3 石灰系素材 619
      • 17.3.4.4 自己修復コンクリート 619
        • 17.3.4.4.1 バイオコンクリート 621
        • 17.3.4.4.2 ファイバー・コンクリート 623
      • 17.3.4.5 微細藻類バイオセメント 623
      • 17.3.4.6 カーボン・マイナス・コンクリート 625
      • 17.3.4.7 バイオミネラルバインダー 625
    • 17.3.5 天然繊維複合材料 626
      • 17.3.5.1 天然繊維の種類 626
      • 17.3.5.2 プロパティ 627
      • 17.3.5.3 建設業での応用 627
    • 17.3.6 セルロースナノファイバー 628
      • 17.3.6.1 サンドイッチ複合材料 628
      • 17.3.6.2 セメント添加剤 628
      • 17.3.6.3 ポンプ・プライマー 629
      • 17.3.6.4 断熱材 629
    • 17.3.7 持続可能な断熱材 630
      • 17.3.7.1 持続可能な断熱材の種類 630
      • 17.3.7.2 バイオベースの持続可能なエアロゲル(バイオエアロゲル) 631
    • 17.3.8社 633
  • 17.4 グリーン・コスメティックス&パーソナルケア 637
    • 17.4.1 天然素材とバイオベース素材 637
    • 17.4.2 マイクロプラスチック代替品 639
      • 17.4.2.1 天然硬質素材 641
      • 17.4.2.2 天然ポリマー 642
      • 17.4.2.3 多糖類 642
        • 17.4.2.3.1 スターチ642
          • 17.4.2.3.1.1 用途と商業的状況 642
          • 17.4.2.3.1.2 企業 643
        • 17.4.2.3.2 セルロース 643
          • 17.4.2.3.2.1 微結晶セルロース(MCC) 644
            • 17.4.2.3.2.1.1 用途と商業的状況 644
            • 17.4.2.3.2.1.2 企業 644
          • 17.4.2.3.2.2 再生セルロース微小球 644
            • 17.4.2.3.2.2.1 用途と商業的状況 644
            • 17.4.2.3.2.2.2 企業 645
          • 17.4.2.3.2.3 セルロースナノ結晶 645
            • 17.4.2.3.2.3.1 用途と商業的状況 646
            • 17.4.2.3.2.3.2 企業 646
          • 17.4.2.3.2.4 細菌ナノセルロース(BNC) 647
            • 17.4.2.3.2.4.1 企業 647
        • 17.4.2.3.3 キチン 648
          • 17.4.2.3.3.1 用途と商業的状況 648
          • 17.4.2.3.3.2 企業 648
      • 17.4.2.4 タンパク質 648
        • 17.4.2.4.1 コラーゲン/ゼラチン 649
          • 17.4.2.4.1.1 用途と商業的状況 649
        • 17.4.2.4.2 カゼイン 649
          • 17.4.2.4.2.1 用途と商業的状況 649
      • 17.4.2.5 ポリエステル 649
        • 17.4.2.5.1 ポリヒドロキシアルカノエート 649
          • 17.4.2.5.1.1 用途と商業的状況 651
          • 17.4.2.5.1.2 企業 651
        • 17.4.2.5.2 ポリ乳酸 653
          • 17.4.2.5.2.1 用途と商業的状況 654
          • 17.4.2.5.2.2 企業 654
      • 17.4.2.6 その他の天然ポリマー 655
        • 17.4.2.6.1 リグニン 655
          • 17.4.2.6.1.1 説明 655
          • 17.4.2.6.1.2 用途と商業的状況 657
          • 17.4.2.6.1.3 企業 658
        • 17.4.2.6.2 アルギン酸塩 660
          • 17.4.2.6.2.1 用途と商業的状況 660
          • 17.4.2.6.2.2 企業 661
    • 17.4.3 水なし製剤 662
    • 17.4.4社 665
  • 17.5 持続可能な包装 669
    • 17.5.1 紙・板紙包装 669
    • 17.5.2 食品包装 669
      • 17.5.2.1 バイオベースのフィルムとトレー 670
      • 17.5.2.2 バイオベースのパウチとバッグ 671
      • 17.5.2.3 バイオベースの織物とネット 671
      • 17.5.2.4 バイオ接着剤 671
        • 17.5.2.4.1 デンプン 672
        • 17.5.2.4.2 セルロース 672
        • 17.5.2.4.3 タンパク質ベース 673
      • 17.5.2.5 バリア・コーティングとフィルム 673
        • 17.5.2.5.1 多糖類 674
          • 17.5.2.5.1.1 キチン 674
          • 17.5.2.5.1.2 キトサン 675
          • 17.5.2.5.1.3 デンプン 675
        • 17.5.2.5.2 ポリ乳酸(PLA) 675
        • 17.5.2.5.3 ポリブチレンサクシネート 675
        • 17.5.2.5.4 機能性脂質とタンパク質ベースのコーティング 675
      • 17.5.2.6 アクティブでスマートな食品包装 676
        • 17.5.2.6.1 活物質と包装システム 676
        • 17.5.2.6.2 インテリジェントでスマートな食品包装 677
      • 17.5.2.7 抗菌フィルムと薬剤 678
        • 17.5.2.7.1 ナチュラル 679
        • 17.5.2.7.2 無機ナノ粒子 679
        • 17.5.2.7.3 バイオポリマー 680
      • 17.5.2.8 バイオベースのインクと染料 680
      • 17.5.2.9 食用フィルムとコーティング 681
        • 17.5.2.9.1 概要 681
        • 17.5.2.9.2 商業的な例 683
      • 17.5.2.10 包装におけるバイオベースのコーティングとフィルムの種類 684
        • 17.5.2.10.1 ポリウレタン・コーティング 684
          • 17.5.2.10.1.1 プロパティ
          • 17.5.2.10.1.2 バイオベースのポリウレタン・コーティング 685
          • 17.5.2.10.1.3 製品 686
        • 17.5.2.10.2 アクリレート樹脂 687
          • 17.5.2.10.2.1 プロパティ
          • 17.5.2.10.2.2 バイオベース・アクリレート 687
          • 17.5.2.10.2.3 製品 688
        • 17.5.2.10.3 ポリ乳酸(バイオPLA) 688
          • 17.5.2.10.3.1 プロパティ
          • 17.5.2.10.3.2 バイオPLAコーティングとフィルム 690
        • 17.5.2.10.4 ポリヒドロキシアルカノエート(PHA)コーティング 691
        • 17.5.2.10.5 セルロース・コーティングとフィルム 692
          • 17.5.2.10.5.1 微細繊維化セルロース(MFC) 692
          • 17.5.2.10.5.2 セルロースナノファイバー 693
            • 17.5.2.10.5.2.1 プロパティ 693
            • 17.5.2.10.5.2.2 製品開発者 695
        • 17.5.2.10.6 リグニンコーティング 697
        • 17.5.2.10.7 コーティング用タンパク質ベース生体材料 697
          • 17.5.2.10.7.1 植物由来タンパク質 698
          • 17.5.2.10.7.2 動物由来タンパク質 698
    • 17.5.3 包装用炭素回収由来材料 699
      • 17.5.3.1 プラスチック原料における炭素利用の利点 700
      • 17.5.3.2 CO₂由来のポリマーとプラスチック 702
      • 17.5.3.3 CO2 利用製品 703
    • 17.5.4社 705
  • 17.6 環境に優しい塗料とコーティング 709
    • 17.6.1 UVキュア710
    • 17.6.2 水系コーティング 710
    • 17.6.3 溶剤を使用しない、あるいは使用しない処理 711
    • 17.6.4 コーティング用高分岐ポリマー 711
    • 17.6.5 パウダー・コーティング 711
    • 17.6.6 高固体(HS)コーティング 713
    • 17.6.7 コーティングにおけるバイオベース材料の使用 713
      • 17.6.7.1 バイオポリマー 713
      • 17.6.7.2 農業廃棄物ベースのコーティング剤 714
      • 17.6.7.3 植物油と脂肪酸 714
      • 17.6.7.4 タンパク質 714
      • 17.6.7.5 セルロース 715
      • 17.6.7.6 植物ベースのワックス・コーティング 716
    • 17.6.8 バリア・コーティング 717
      • 17.6.8.1 多糖類 719
        • 17.6.8.1.1 キチン 719
        • 17.6.8.1.2 キトサン 719
        • 17.6.8.1.3 澱粉 719
      • 17.6.8.2 ポリ乳酸(PLA) 720
      • 17.6.8.3 ポリブチレンサクシネート720
      • 17.6.8.4 機能性脂質とタンパク質ベースのコーティング 720
    • 17.6.9 アルキド・コーティング 721
      • 17.6.9.1 アルキド樹脂の特性 721
      • 17.6.9.2 バイオベース・アルキド・コーティング 722
      • 17.6.9.3 製品 724
    • 17.6.10 ポリウレタン・コーティング 725
      • 17.6.10.1 プロパティ
      • 17.6.10.2 バイオベースのポリウレタン・コーティング 726
        • 17.6.10.2.1 バイオベース・ポリオール 726
        • 17.6.10.2.2 非イソシアネートポリウレタン(NIPU) 727
      • 17.6.10.3 製品 727
    • 17.6.11 エポキシ・コーティング 728
      • 17.6.11.1 プロパティ
      • 17.6.11.2 バイオベース・エポキシ・コーティング 729
      • 17.6.11.3 製品 730
    • 17.6.12 アクリレート樹脂 731
      • 17.6.12.1 プロパティ
      • 17.6.12.2 バイオベース・アクリレート 732
      • 17.6.12.3 製品 732
    • 17.6.13 ポリ乳酸(バイオPLA) 733
      • 17.6.13.1 バイオPLAコーティングとフィルム 735
    • 17.6.14 ポリヒドロキシアルカノエート(PHA) 735
    • 17.6.15 微細繊維化セルロース(MFC) 736
    • 17.6.16 セルロースナノファイバー 737
    • 17.6.17 セルロース・ナノクリスタル 741
    • 17.6.18 細菌ナノセルロース(BNC) 742
    • 17.6.19 ロージンズ 742
    • 17.6.20 バイオベースカーボンブラック 743
      • 17.6.20.1 リグニン系 743
      • 17.6.20.2 藻類ベース 743
    • 17.6.21 リグニン 743
    • 17.6.22 抗菌フィルムと薬剤 744
      • 17.6.22.1 ナチュラル 745
      • 17.6.22.2 無機ナノ粒子 746
      • 17.6.22.3 バイオポリマー 746
    • 17.6.23 ナノコーティング 747
    • 17.6.24 コーティング用タンパク質ベース生体材料 748
      • 17.6.24.1 植物由来タンパク質 748
      • 17.6.24.2 動物由来タンパク質 749
    • 17.6.25 藻類コーティング 750
    • 17.6.26 ポリペプチド 753
    • 17.6.27社 755
  • 17.7 グリーン・エレクトロニクス 759
    • 17.7.1 従来のエレクトロニクス製造 759
    • 17.7.2 グリーン・エレクトロニクス製造のメリット 759
    • 17.7.3 グリーン・エレクトロニクス製造導入の課題 761
    • 17.7.4 グリーン・エレクトロニクス製造 761
    • 17.7.5 PCB製造における持続可能性 763
      • 17.7.5.1 PCBの持続可能な洗浄 763
    • 17.7.6 持続可能性のためのPCB設計 764
      • 17.7.6.1 硬質 766
      • 17.7.6.2 フレキシブル 766
      • 17.7.6.3 積層造形 767
      • 17.7.6.4 インモールド・エレクトロニクス(IME) 768
    • 17.7.7 材料 769
      • 17.7.7.1 メタル・コア 769
      • 17.7.7.2 リサイクルラミネート 769
      • 17.7.7.3 導電性インク 769
      • 17.7.7.4 緑色はんだと鉛フリーはんだ 772
      • 17.7.7.5 生分解性基材 773
        • 17.7.7.5.1 細菌セルロース 773
        • 17.7.7.5.2 菌糸体 774
        • 17.7.7.5.3 リグニン 776
        • 17.7.7.5.4 セルロースナノファイバー 779
        • 17.7.7.5.5 大豆プロテイン 782
        • 17.7.7.5.6 藻類 782
        • 17.7.7.5.7 PHA 783
      • 17.7.7.6 バイオベースインキ 784
    • 17.7.8 基板 784
      • 17.7.8.1 ハロゲンフリー FR4 784
        • 17.7.8.1.1 FR4 の制限 784
        • 17.7.8.1.2 FR4の代替案 786
        • 17.7.8.1.3 バイオポリイミド 786
      • 17.7.8.2 メタルコアPCB 788
      • 17.7.8.3 バイオベースPCB 788
        • 17.7.8.3.1 フレキシブル(バイオ)ポリイミドPCB 789
        • 17.7.8.3.2 最近の商業活動 790
      • 17.7.8.4 紙ベースのPCB 791
      • 17.7.8.5 ソルダーマスクのないプリント基板 791
      • 17.7.8.6 より薄い誘電体 792
      • 17.7.8.7 再生プラスチック基材 792
      • 17.7.8.8 フレキシブル基板 792
    • 17.7.9 エレクトロニクス製造における持続可能なパターニングとメタライゼーション 793
      • 17.7.9.1 はじめに 793
      • 17.7.9.2 持続可能性の問題点 793
      • 17.7.9.3 エッチング薬品の再生と再利用 794
      • 17.7.9.4 ウェット相からドライ相へのパターニングの移行 795
      • 17.7.9.5 プリント・アンド・プレート 795
      • 17.7.9.6 アプローチ 796
        • 17.7.9.6.1 直接印刷エレクトロニクス 796
        • 17.7.9.6.2 フォトニック焼結 798
        • 17.7.9.6.3 バイオメタライゼーション 798
        • 17.7.9.6.4 メッキレジストの代替品 799
        • 17.7.9.6.5 レーザー誘起前方移動 800
        • 17.7.9.6.6 電気流体印刷 802
        • 17.7.9.6.7 導電性接着剤(ECA) 802
        • 17.7.9.6.8 グリーン無電解めっき 804
        • 17.7.9.6.9 スマート・マスキング 805
        • 17.7.9.6.10 コンポーネントの統合 805
        • 17.7.9.6.11 バイオインスパイアード材料蒸着 806
        • 17.7.9.6.12 マルチマテリアル噴射 806
        • 17.7.9.6.13 バキュームレス蒸着 808
        • 17.7.9.6.14 廃棄物の流れのアップサイクル 808
    • 17.7.10 コンポーネントの持続可能な取り付けと統合 809
      • 17.7.10.1 従来の部品取り付け材料 809
      • 17.7.10.2 素材 810
        • 17.7.10.2.1 導電性接着剤 810
        • 17.7.10.2.2 生分解性接着剤 810
        • 17.7.10.2.3 磁石 811
        • 17.7.10.2.4 バイオベースのはんだ 811
        • 17.7.10.2.5 生物由来のはんだ 811
        • 17.7.10.2.6 再生プラスチック 812
        • 17.7.10.2.7 ナノ接着剤 812
        • 17.7.10.2.8 形状記憶ポリマー 812
        • 17.7.10.2.9 光可逆性ポリマー 814
        • 17.7.10.2.10 導電性バイオポリマー 815
      • 17.7.10.3 プロセス 815
        • 17.7.10.3.1 従来の熱処理法 816
        • 17.7.10.3.2 低温はんだ 816
        • 17.7.10.3.3 リフローはんだ付け 819
        • 17.7.10.3.4 誘導はんだ付け 820
        • 17.7.10.3.5 UV硬化 821
        • 17.7.10.3.6 近赤外線(NIR)硬化 821
        • 17.7.10.3.7 フォトニック焼結/硬化 822
        • 17.7.10.3.8 ハイブリッド統合 822
    • 17.7.11 持続可能な集積回路 823
      • 17.7.11.1 IC製造 823
      • 17.7.11.2 持続可能なIC製造 824
      • 17.7.11.3 ウエハー生産 824
        • 17.7.11.3.1 シリコン 825
        • 17.7.11.3.2 窒化ガリウムIC 825
        • 17.7.11.3.3 フレキシブルIC 825
        • 17.7.11.3.4 完全印刷有機IC 826
      • 17.7.11.4 酸化法 827
        • 17.7.11.4.1 持続可能な酸化 827
        • 17.7.11.4.2 金属酸化物 828
        • 17.7.11.4.3 リサイクル 829
        • 17.7.11.4.4 薄いゲート酸化膜 829
      • 17.7.11.5 パターニングとドーピング 830
        • 17.7.11.5.1 830プロセス
          • 17.7.11.5.1.1 ウェットエッチング 830
          • 17.7.11.5.1.2 ドライプラズマエッチング 830
          • 17.7.11.5.1.3 リフトオフ・パターニング 831
          • 17.7.11.5.1.4 表面ドーピング 831
      • 17.7.11.6 メタライゼーション 832
        • 17.7.11.6.1 蒸発 832
        • 17.7.11.6.2 メッキ 833
        • 17.7.11.6.3 印刷 833
          • 17.7.11.6.3.1 有機薄膜トランジスタ用印刷金属ゲート 833
        • 17.7.11.6.4 物理蒸着(PVD) 834
    • 17.7.12 終身 835
      • 17.7.12.1 有害廃棄物 835
      • 17.7.12.2 排出量 836
      • 17.7.12.3 水の使用量 837
      • 17.7.12.4 リサイクル 838
        • 17.7.12.4.1 メカニカルリサイクル 839
        • 17.7.12.4.2 電気機械的分離 840
        • 17.7.12.4.3 ケミカル・リサイクル 840
        • 17.7.12.4.4 電気化学プロセス 841
        • 17.7.12.4.5 サーマルリサイクル 841
    • 17.7.13 グリーン認証 842
    • 17.7.14社 843
  • 17.8 持続可能なテキスタイルと繊維 845
    • 17.8.1 バイオベース繊維の種類 845
      • 17.8.1.1 天然繊維 847
      • 17.8.1.2 主なバイオベース繊維 849
    • 17.8.2 バイオベース合成樹脂 850
    • 17.8.3 バイオベース繊維のリサイクル性 851
    • 17.8.4 リヨセル 851
    • 17.8.5 細菌セルロース 852
    • 17.8.6 藻類繊維 852
    • 17.8.7 バイオベース・レザー 853
      • 17.8.7.1 バイオベース・レザーの特性 857
        • 17.8.7.1.1 引裂強さ858
        • 17.8.7.1.2 引張強さ 858
        • 17.8.7.1.3 バリー・フレックス 858
      • 17.8.7.2 従来のレザーとの比較 859
      • 17.8.7.3 バイオベース皮革の比較分析 862
      • 17.8.7.4 植物性皮革 863
        • 17.8.7.4.1 概要 863
        • 17.8.7.4.2 生産プロセス 863
          • 17.8.7.4.2.1 原料 864
          • 17.8.7.4.2.1 農業残渣 864
          • 17.8.7.4.2.2 食品加工廃棄物 864
          • 17.8.7.4.2.3 外来植物 864
          • 17.8.7.4.2.4 培養栽培インプット 865
          • 17.8.7.4.2.5 繊維ベース 865
          • 17.8.7.4.2.6 バイオ複合材料 866
        • 17.8.7.4.3 製品 866
        • 17.8.7.4.4 市場プレーヤー 867
      • 17.8.7.5 菌糸体レザー 869
        • 17.8.7.5.1 概要 869
        • 17.8.7.5.2 生産工程 872
          • 17.8.7.5.2.1 成長条件 872
          • 17.8.7.5.2.2 菌糸皮革のなめし 873
          • 17.8.7.5.2.3 菌糸レザーの染色 873
        • 17.8.7.5.3 製品 874
        • 17.8.7.5.4 市場プレーヤー 874
      • 17.8.7.6 微生物レザー 875
        • 17.8.7.6.1 概要 875
        • 17.8.7.6.2 生産工程 875
        • 17.8.7.6.3 発酵条件 876
        • 17.8.7.6.4 収穫 877
        • 17.8.7.6.5 製品 878
        • 17.8.7.6.6 市場プレーヤー 880
      • 17.8.7.7 ラボ栽培皮革 881
        • 17.8.7.7.1 概要 881
        • 17.8.7.7.2 生産工程 882
        • 17.8.7.7.3 製品 883
        • 17.8.7.7.4 市場プレーヤー 883
      • 17.8.7.8 タンパク質ベースの皮革 884
        • 17.8.7.8.1 概要 884
        • 17.8.7.8.2 生産工程 885
        • 17.8.7.8.3 商業活動 885
      • 17.8.7.9 サステイナブル・テキスタイル・コーティングと染料 886
        • 17.8.7.9.1 概要 886
          • 17.8.7.9.1.1 コーティング 886
          • 17.8.7.9.1.2 染料 887
        • 17.8.7.9.2 商業活動 888
    • 17.8.8 企業 889
  • 17.9 代替燃料と潤滑油 892
    • 17.9.1 バイオ燃料と合成燃料 892
    • 17.9.2 バイオディーゼル 892
      • 17.9.2.1 世代別バイオディーゼル 894
      • 17.9.2.2 バイオディーゼルおよびその他のバイオ燃料の生産 895
        • 17.9.2.2.1 バイオマスの熱分解 896
        • 17.9.2.2.2 植物油のトランスエステル化 899
        • 17.9.2.2.3 植物油の水素化(HVO) 900
          • 17.9.2.2.3.1 生産工程 901
        • 17.9.2.2.4 トール油からのバイオディーゼル 902
        • 17.9.2.2.5 フィッシャー・トロプシュ・バイオディーゼル 902
        • 17.9.2.2.6 バイオマスの水熱液化 904
        • 17.9.2.2.7 CO2回収とフィッシャー・トロプシュ(FT) 905
        • 17.9.2.2.8 ジメチルエーテル(DME) 905
      • 17.9.2.3 価格 906
      • 17.9.2.4 世界の生産と消費 906
    • 17.9.3 再生可能ディーゼル 909
      • 17.9.3.1 生産 909
      • 17.9.3.2 SWOT分析 910
      • 17.9.3.3 世界の消費量 911
      • 17.9.3.4 価格 914
    • 17.9.4 バイオ航空燃料(バイオジェット燃料、持続可能航空燃料、再生可能ジェット燃料、航空バイオ燃料) 915
      • 17.9.4.1 説明 915
      • 17.9.4.2 SWOT分析 915
      • 17.9.4.3 世界の生産と消費 916
      • 17.9.4.4 生産経路 917
      • 17.9.4.5 価格 919
      • 17.9.4.6 バイオ航空燃料生産能力 920
      • 17.9.4.7 市場の課題 920
      • 17.9.4.8 世界の消費量 921
    • 17.9.5 バイオナフサ 922
      • 17.9.5.1 概要 922
      • 17.9.5.2 SWOT分析 923
      • 17.9.5.3 市場と用途 924
      • 17.9.5.4 価格 926
      • 17.9.5.5 生産能力(生産者別、現在および計画中) 926
      • 17.9.5.6 生産能力、合計(トン)、過去・現在・計画 927
    • 17.9.6 バイオメタノール 928
      • 17.9.6.1 SWOT分析 929
      • 17.9.6.2 メタノール-ガソリン技術 930
      • 17.9.6.2.1 生産工程 931
        • 17.9.6.2.1.1 嫌気性消化 932
        • 17.9.6.2.1.2 バイオマスのガス化 933
        • 17.9.6.2.1.3 メタンへの電力供給 933
    • 17.9.7 エタノール 934
      • 17.9.7.1 技術の説明 934
      • 17.9.7.2 1Gバイオエタノール 934
      • 17.9.7.3 SWOT分析 935
      • 17.9.7.4 エタノールのジェット燃料化技術 936
      • 17.9.7.5 パルプ・紙製造からのメタノール 937
      • 17.9.7.6 亜硫酸使用酒発酵 937
      • 17.9.7.7 ガス化 938
        • 17.9.7.7.1 バイオマスガス化と合成ガス発酵 938
        • 17.9.7.7.2 バイオマスのガス化と合成ガスの熱化学転換 938
      • 17.9.7.8 CO2回収とアルコール合成 939
      • 17.9.7.9 バイオマスの加水分解と発酵 939
        • 17.9.7.9.1 加水分解と発酵の分離 939
        • 17.9.7.9.2 糖化と発酵の同時進行(SSF) 940
        • 17.9.7.9.3 予備加水分解・糖化・発酵(PSSF) 940
        • 17.9.7.9.4 同時糖化・共発酵(SSCF) 941
        • 17.9.7.9.5 直接転換(連結バイオプロセス)(CBP) 941
      • 17.9.7.10 世界のエタノール消費量 942
    • 17.9.8 バイオブタノール 943
      • 17.9.8.1 生産 945
      • 17.9.8.2 価格 945
    • 17.9.9 バイオマス・ガス 946
      • 17.9.9.1 バイオメタン 948
      • 17.9.9.2 生産経路 950
        • 17.9.9.2.1 埋立ガス回収 950
        • 17.9.9.2.2 嫌気性消化 951
        • 17.9.9.2.3 熱ガス化 952
      • 17.9.9.3 SWOT分析 953
      • 17.9.9.4 世界生産 954
      • 17.9.9.5 価格 954
        • 17.9.9.5.1 生バイオガス 954
        • 17.9.9.5.2 アップグレイド・バイオメタン 954
      • 17.9.9.6 バイオLNG 955
        • 17.9.9.6.1 市場 955
          • 17.9.9.6.1.1 トラック 955
          • 17.9.9.6.1.2 マリン 955
        • 17.9.9.6.2 生産 955
        • 17.9.9.6.3 植物 956
      • 17.9.9.7 バイオCNG(バイオガス由来の圧縮天然ガス) 956
      • 17.9.9.8 バイオガスからの炭素回収 957
    • 17.9.10 バイオシンガス 958
      • 17.9.10.1 生産 958
      • 17.9.10.2 価格 959
    • 17.9.11 バイオ水素 960
      • 17.9.11.1 説明 960
      • 17.9.11.2 SWOT分析 961
      • 17.9.11.3 バイオマスからのバイオ水素製造 962
        • 17.9.11.3.1 生物学的変換ルート 963
          • 17.9.11.3.1.1 生物光化学反応 963
          • 17.9.11.3.1.2 発酵と嫌気性消化 963
        • 17.9.11.3.2 熱化学変換ルート 963
          • 17.9.11.3.2.1 バイオマスのガス化 964
          • 17.9.11.3.2.2 バイオマス熱分解 964
          • 17.9.11.3.2.3 バイオメタン改質 964
      • 17.9.11.4 アプリケーション 965
      • 17.9.11.5 価格 966
    • 17.9.12 バイオガス生産におけるバイオ炭 966
    • 17.9.13 バイオDME 966
    • 17.9.14 バイオ燃料のためのケミカル・リサイクル 967
      • 17.9.14.1 プラスチック熱分解 967
      • 17.9.14.2 使用済みタイヤの熱分解 968
        • 17.9.14.2.1 バイオ燃料への転換 969
      • 17.9.14.3 バイオマスとプラスチック廃棄物の共熱分解 970
      • 17.9.14.4 ガス化 971
        • 17.9.14.4.1 合成ガスのメタノールへの変換 972
        • 17.9.14.4.2 バイオマスガス化と合成ガス発酵 976
        • 17.9.14.4.3 バイオマスのガス化と合成ガスの熱化学変換 976
      • 17.9.14.5 水熱分解 977
    • 17.9.15 電気燃料(E燃料、電力からガス/液体/燃料へ) 978
      • 17.9.15.1 はじめに 978
      • 17.9.15.2 e燃料のメリット 980
      • 17.9.15.3 原料 981
        • 17.9.15.3.1 水素電解 981
      • 17.9.15.4 CO2 の回収 982
      • 17.9.15.5 生産 982
        • 17.9.15.5.1 e燃料製造施設(現在および計画中) 985
      • 17.9.15.6 企業 986
    • 17.9.16 藻類由来のバイオ燃料 987
      • 17.9.16.1 技術の説明 987
        • 17.9.16.1.1 変換経路 987
      • 17.9.16.2 生産 988
      • 17.9.16.3 市場の課題 989
      • 17.9.16.4 990円
      • 17.9.16.5 生産者 991
    • 17.9.17 グリーンアンモニア 991
      • 17.9.17.1 生産 992
        • 17.9.17.1.1 アンモニア生産の脱炭素化 994
        • 17.9.17.1.2 グリーン・アンモニア・プロジェクト 995
      • 17.9.17.2 グリーンアンモニア合成法 995
        • 17.9.17.2.1 ハーバーボッシュ法 995
        • 17.9.17.2.2 生物学的窒素固定 996
        • 17.9.17.2.3 電気化学生産 997
        • 17.9.17.2.4 ケミカル・ループ・プロセス 997
      • 17.9.17.3 ブルーアンモニア 997
        • 17.9.17.3.1 ブルーアンモニア・プロジェクト 997
        • 17.9.17.3.2 市場と用途 998
        • 17.9.17.3.3 化学エネルギー貯蔵 998
        • 17.9.17.3.4 アンモニア燃料電池 998
        • 17.9.17.3.5 船舶燃料 999
        • 17.9.17.3.6 価格 1001
      • 17.9.17.4 企業とプロジェクト 1003
    • 17.9.18 バイオオイル(熱分解油) 1004
      • 17.9.18.1 説明 1004
        • 17.9.18.1.1 バイオオイルの利点 1004
      • 17.9.18.2 生産 1006
        • 17.9.18.2.1 高速熱分解 1006
        • 17.9.18.2.2 生産コスト 1006
        • 17.9.18.2.3 アップグレード 1006
      • 17.9.18.3 アプリケーション
      • 17.9.18.4 バイオオイル生産者 1008
      • 17.9.18.5 価格 1009
    • 17.9.19 ごみ固形燃料(RDF) 1010
      • 17.9.19.1 概要 1010
      • 17.9.19.2 生産量 1010
        • 17.9.19.2.1 製造工程 1010
        • 17.9.19.2.2 機械的生物処理 1011
      • 17.9.19.3 市場 1012
    • 17.9.20 バイオベースの潤滑油 1012
    • 17.9.21社 1015
  • 17.10 医薬品・ヘルスケア 1018
    • 17.10.1 グリーン医薬品合成 1018
      • 17.10.1.1 グリーン溶剤 1018
      • 17.10.1.2 触媒作用 1020
      • 17.10.1.3 連続フロー化学 1021
      • 17.10.1.4 代替エネルギー源 1023
      • 17.10.1.5 グリーン酸化還元法 1024
      • 17.10.1.6 原子経済反応 1025
      • 17.10.1.7 バイオベースの出発材料 1027
      • 17.10.1.8 プロセスの強化 1028
      • 17.10.1.9 グリーンな分析技術 1030
      • 17.10.1.10 持続可能な浄化方法 1031
    • 17.10.2 バイオベースの薬物送達システム 1032
      • 17.10.2.1 天然ポリマー 1032
      • 17.10.2.2 タンパク質系素材 1034
      • 17.10.2.3 多糖類ベースのシステム 1036
      • 17.10.2.4 脂質ベースのキャリア 1038
      • 17.10.2.5 植物由来材料 1040
      • 17.10.2.6 微生物由来ポリマー 1042
      • 17.10.2.7 グリーン合成法 1044
      • 17.10.2.8 刺激応答性バイオポリマー 1046
      • 17.10.2.9 バイオコンジュゲーション技術 1048
      • 17.10.2.10 持続可能な粒子形成 1050
      • 17.10.2.11 バイオインスパイアード・デリバリー・システム 1051
    • 17.10.3 持続可能な医療機器 1053
    • 17.10.4 医療における個別化化学 1055
      • 17.10.4.1 テーラーメイド薬物送達システム 1055
      • 17.10.4.2 個別化診断材料 1056
      • 17.10.4.3 カスタム合成治療薬 1058
      • 17.10.4.4 インプラント用生体適合材料 1059
      • 17.10.4.5 3Dプリント医薬品 1061
      • 17.10.4.6 個別化栄養製剤 1063
    • 17.10.5 企業 1065
  • 17.11 3Dプリンティング用先端材料 1067
    • 17.11.1 バイオベースの3Dプリンティング樹脂 1067
    • 17.11.2 リサイクル可能で再利用可能な3Dプリンティング材料 1069
    • 17.11.3 機能的でスマートな3Dプリンティング材料 1071
    • 17.11.3.1 企業 1073
  • 17.12 化学設計における人工知能 1076
    • 17.12.1 分子設計のための機械学習 1076
    • 17.12.2 AIによる逆合成プランニング 1077
    • 17.12.3 化学特性の予測モデリング 1079
    • 17.12.4 プロセス最適化におけるAI 1080
    • 17.12.5 自動ラボシステムとロボット工学 1080
    • 17.12.6 材料発見・開発のためのAI 1083
  • 17.13 量子化学の応用 1085
    • 17.13.1 分子シミュレーションのための量子コンピューティング 1085
    • 17.13.2 化学分析における量子センサー 1086
    • 17.13.3 量子に着想を得た物性予測アルゴリズム 1087
    • 17.13.4 触媒設計への量子的アプローチ 1089
    • 17.13.5 創薬における量子化学 1090
    • 17.13.6 ナノ材料における量子効果 1091

18 経済的側面とビジネスモデル 1093

  • 18.1 持続可能な化学技術のコスト競争力 1093
  • 18.2 グリーンケミストリーへの投資動向 1094
  • 18.3 循環型経済における新しいビジネスモデル 1095
  • 18.4 市場のダイナミクスと消費者の嗜好 1096
  • 18.5 知的財産に関する考察 1098

19 将来の展望と新たなトレンド 1100

  • 19.1 バイオ・ナノ・情報技術の融合 1101
  • 19.2 化学研究開発における量子コンピューティング 1102
  • 19.3 宇宙を利用した化学品製造 1103
  • 19.4 人工光合成と太陽燃料 1104
  • 19.5 パーソナライズされたオンデマンド化学製造 1105
  • 19.6 ネット・ゼロ・エミッション達成における化学の役割 1106
  • 19.7 グリーンケミストリーの進歩 1107
  • 19.8 特殊化学製品の進化 1109
  • 19.9 循環型経済ソリューション 1111
  • 19.10 人工知能とデジタル化の影響 1112
  • 19.11 量子化学の展望 1113

付録20 1116

  • 20.1 用語集 1116
  • 20.2 略語一覧 1117
  • 20.3 研究方法論 1118

参考文献21 1120

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図表リスト

テーブル一覧

  • 表1.持続可能な化学製品の世界的な推進力と傾向。45
  • 表2.持続可能な化学物質の種類と農業への応用。53
  • 表3.グリーン化粧品とパーソナルケアにおける持続可能な化学物質の種類と用途。54
  • 表4.持続可能なパッケージングにおける持続可能な化学物質の種類と用途。54
  • 表5.環境に優しい塗料とコーティングにおける持続可能な化学物質の種類と用途。55
  • 表6.代替燃料と潤滑油における持続可能な化学物質の種類と用途。56
  • 表7.持続可能な化学物質の種類と医薬品とヘルスケアにおける用途。57
  • 表8.水処理と浄化における持続可能な化学物質の種類と用途。58
  • 表9.3Dプリンティング用先端材料における持続可能な化学物質の種類と用途。59
  • 表10.持続可能な採鉱と冶金61
  • 表11.従来の化学原料と持続可能な化学原料の比較。63
  • 表12.バイオマスの種類と化学組成。64
  • 表13.前処理と変換技術。66
  • 表14.バイオマス利用の拡大における課題。68
  • 表15.CO2回収技術。70
  • 表16.CO2の化学変換経路。71
  • 表17.CO2利用の経済的・技術的障壁。73
  • 表18.産業廃棄物の流れと副産物。76
  • 表19.電解技術。79
  • 表20.生体触媒の種類92
  • 表21.不均一系触媒の進歩。94
  • 表22.光触媒と電極触媒の比較。95
  • 表23.ケミカルリサイクル素材の用途。102
  • 表24.無触媒熱分解技術の概要。104
  • 表25.触媒熱分解技術の概要。105
  • 表26.異なる運転条件下での熱分解技術の概要。109
  • 表27.バイオマス原料とそのバイオオイル収率。110
  • 表28.バイオマス熱分解プロセスによるバイオ燃料製造コスト。111
  • 表29.現在および計画中の熱分解企業とプラント容量。114
  • 表30.ガス化技術の概要。115
  • 表31.高度リサイクル(ガス化)企業121
  • 表32.溶解技術の概要。121
  • 表33.先進リサイクル(溶解)企業 122
  • 表34.PET、PU、PCおよびPAの解重合プロセス、生成物および収率。124
  • 表35.加水分解技術の概要-原料、プロセス、アウトプット、商業的成熟度、技術開発者。125
  • 表36.酵素分解技術の概要-原料、プロセス、アウトプット、商業的成熟度、技術開発者。126
  • 表37.メタノリシス技術の概要-原料、プロセス、アウトプット、商業的成熟度、技術開発者。127
  • 表38.解糖技術の概要-原料、プロセス、アウトプット、商業的成熟度、技術開発者。128
  • 表39.アミノリシス技術の概要。131
  • 表40.高度リサイクル(解重合)企業と能力(現在および計画中)。131
  • 表41.高度ケミカルリサイクルのための水熱分解の概要。132
  • 表42.高度化学リサイクルのためのインライン改質を伴う熱分解の概要。133
  • 表43.高度ケミカルリサイクルのためのマイクロ波アシスト熱分解の概要。134
  • 表44.高度ケミカルリサイクルのためのプラズマ熱分解の概要。134
  • 表45.高度ケミカルリサイクルのためのプラズマガス化の概要。135
  • 表46.ケミカル・リサイクル企業。139
  • 表47.化学産業における先進製造技術の種類。164
  • 表48.医薬品とファインケミカルにおける利点。166
  • 表49.スケールアップと実施における課題。168
  • 表50.バイオリファイナリー・リグニン生産者の生産能力。176
  • 表51.細胞培養システムの種類179
  • 表 52.細胞培養のパフォーマンスに影響する因子。180
  • 表53.発酵プロセスの種類181
  • 表 54.発酵性能に影響する因子。182
  • 表 55.発酵技術の進歩。182
  • 表56.下流工程における精製方法の種類。184
  • 表57.浄化性能に影響する因子。185
  • 表58.精製技術の進歩。185
  • 表59.バイオ製造に用いられる一般的な製剤法。187
  • 表 60.製剤性能に影響する因子。188
  • 表 61.製剤技術の進歩。188
  • 表62.生物製造におけるスケールアップの業績に影響を与える要因。190
  • 表63.生物製造におけるスケールアップ戦略。191
  • 表64.生物製造における最適化のパフォーマンスに影響を与える要因。192
  • 表65.生物製造における最適化戦略。193
  • 表66.バイオ製造における品質管理試験の種類。194
  • 表67.生物製造における品質管理のパフォーマンスに影響する要因 195
  • 表68.バイオマニュファクチャリングにおける特性評価の性能に影響する因子 198
  • 表69.バッチ式と連続式のバイオ製造プロセスにおける主要発酵パラメーター。206
  • 表70.工業的バイオ製造に使用される主な微生物細胞工場。211
  • 表71.動作モードの比較。214
  • 表72.バイオ製造によく使われる宿主生物。215
  • 表73.製品別炭素利用収入予測(米ドル)。221
  • 表74.炭素利用ビジネスモデル。224
  • 表75.CO2の利用と除去の経路。225
  • 表76.CO2利用に関する市場の課題。227
  • 表77.CO2利用経路の例。228
  • 表78.熱化学変換によるCO2派生製品-用途、利点と欠点。231
  • 表79.電気化学変換によるCO2派生製品-応用、利点と欠点。235
  • 表80.生物学的変換によるCO2派生製品-応用、利点と欠点。240
  • 表81.CO2ベースのポリマーを開発・生産している企業243
  • 表82.ミネラル炭酸化技術を開発する企業246
  • 表83.新たなCO₂ 利用アプリケーションの比較。247
  • 表84.CO₂燃料への主なルート。249
  • 表85.CO2由来燃料の市場概要。250
  • 表86.CO₂燃料への主なルート 252
  • 表87.メタン発電プロジェクト257
  • 表88.微細藻類の製品と価格。260
  • 表89.主なソーラー駆動CO2 変換アプローチ。262
  • 表90.CO2由来燃料製品の企業262
  • 表91.CO2から製造される汎用化学品と燃料。269
  • 表92.CO2由来化学製品の企業271
  • 表93.セメントセクターにおける炭素回収技術とプロジェクト 277
  • 表94.プレハブ・コンクリート市場と生コンクリート市場 .281
  • 表 95.建材におけるCO₂ 利用ビジネスモデル。284
  • 表96.CO2由来建材の企業287
  • 表97.建設資材におけるCO2利用の市場課題。288
  • 表 98.生物学的収量増加におけるCO2利用の企業。294
  • 表99.石油・ガス生産におけるCCSの応用。295
  • 表100.CO2 EOR/貯留の課題。302
  • 表101.生体触媒の種類の比較。306
  • 表102.酵素生体触媒の種類。307
  • 表103.酵素生産に用いられる一般的な微生物宿主。308
  • 表104.酵素原料。
  • 表105.工業用途における遺伝子組み換えタンパク質311
  • 表106.微生物生体触媒の種類。311
  • 表107.一般的に使用される細菌の宿主。312
  • 表108.真菌の宿主の例。312
  • 表109.一般的に使用される酵母宿主。313
  • 表110.人工生体触媒の種類。316
  • 表111.生体触媒の製造法。326
  • 表112.発酵プロセス。327
  • 表113.廃棄物由来の原料および生産される生化学物質。327
  • 表114.微生物および鉱物ベースの原料と生産される生化学物質。328
  • 表115.合成生物学で利用される主な生物製造プロセス。338
  • 表116.工業的バイオ製造によって生産される分子。339
  • 表117.連続式バイオ製造とバッチ式バイオ製造 340
  • 表118.バッチ式と連続式のバイオ製造プロセスにおける主要発酵パラメーター。340
  • 表119.合成生物学的発酵プロセス。342
  • 表120.無細胞システムと細胞ベースのシステム 343
  • 表121.ゲノム工学の主な応用例。350
  • 表122.ナノ粒子生体触媒の種類。353
  • 表123.生体触媒カスケードとマルチ酵素システムの種類。355
  • 表124.生体触媒を開発している企業359
  • 表125.代謝工学においてパスウェイ最適化のために使用される主なツールと技術。364
  • 表126.代謝工学の主な応用例。366
  • 表127.主なDNA合成技術 368
  • 表128.主な遺伝子アセンブリー法368
  • 表129.ゲノム工学の主な応用例。373
  • 表130.工業用途における人工タンパク質。375
  • 表131.合成生物学における主な計算ツールとその応用。386
  • 表132.合成生物学の原料。391
  • 表133.ホワイトバイオテクノロジーにおけるC1原料からの製品。397
  • 表134.C2 原料製品。397
  • 表135.生物学的変換によるCO2派生製品-用途、利点と欠点。400
  • 表136.生化学物質を生産するための原料として使用できる一般的なデンプン源。408
  • 表137.バイオマスプロセスの概要、プロセスの説明、TRL。411
  • 表138.バイオマスからの水素製造経路。413
  • 表139.アルギン酸の概要-説明、特性、用途、市場規模。414
  • 表140.ブルーバイオテクノロジー企業417
  • 表141.バイオベース溶剤の種類。419
  • 表142.バイオベースの溶剤を開発している企業427
  • 表 143.重要物質抽出技術の価値提案。434
  • 表 144.主要性能指標により評価された重要物質抽出法。435
  • 表 145.二次ソースからの重要なレアアース回収技術。437
  • 表 146.リチウムイオン電池技術の金属回収方法-金属、回収方法、回収効率、課題、環境影響、経済性。438
  • 表 147.重要半導体材料の回収-材料、主要供給源、回収方法、回収効率、課題、潜在的用途。439
  • 表 148.二次ソースからの重要な半導体材料回収。440
  • 表 149.重要な白金族金属の回収442
  • 表150.廃棄物の有価化と資源回収の企業。490
  • 表151.化学工場におけるエネルギー効率対策。495
  • 表152.化学生産における再生可能エネルギー源。500
  • 表153.プロセス産業のエネルギー貯蔵技術502
  • 表154.熱電併給(CHP)システム504
  • 表 155.グリーンケミストリーの指標と持続可能性指標。508
  • 表 156.グリーンケミストリーのインセンティブと支援メカニズム。524
  • 表157.新興技術規制の課題。525
  • 表158.国際協力とハーモナイゼーションの取り組み528
  • 表 159.LDPEフィルム対PLA、2019?533
  • 表160.PLAの特性 534
  • 表161.包装におけるPHAの用途、利点、欠点。548
  • 表162.板紙・包装用セルロース微細繊維(ミクロフィブリル化セルロース)の市場概要-市場年齢、主な利点、用途、生産者552
  • 表163.ナノ結晶セルロース(CNC)の用途。553
  • 表 164.包装用セルロースナノファイバーの市場概要。555
  • 表 165.包装におけるバクテリアナノセルロースの応用。564
  • 表166.タンパク質ベースのバイオプラスチックの種類、用途、企業。566
  • 表167.アルギン酸の概要-説明、特性、用途、市場規模。569
  • 表168.藻類ベースのバイオプラスチックを開発している企業570
  • 表169.菌糸繊維の概要-説明、特性、欠点、用途。571
  • 表170.キトサンの概要-説明、性質、欠点、用途。573
  • 表171.キトサンベースのフィルムとコーティングの商業的事例と企業574
  • 表172.バイオベースのナフサ市場と用途576
  • 表173.バイオナフサ市場のバリューチェーン577
  • 表174.バイオナフサ包装の商業的事例と企業。578
  • 表175.バイオプラスチックと生分解性ポリマーの市場プレーヤー581
  • 表176.生物農薬と生物防除剤。585
  • 表 177.持続可能な農業用化学品市場のプレーヤー599
  • 表178.確立されたバイオベース建材。603
  • 表179.自己修復コンクリートの種類611
  • 表180.バイオベースのエアロゲルの種類。623
  • 表 181.サステイナブル建材市場のプレーヤー624
  • 表182.天然素材とバイオベース素材628
  • 表183.生分解性ポリマー。632
  • 表184.デンプン微小球/マイクロビーズを開発する企業634
  • 表185.微結晶セルロース(MCC)球/ビーズを開発している企業。635
  • 表186.セルロース・マイクロビーズを開発する企業636
  • 表 187.CNCのプロパティ。636
  • 表188.セルロースナノクリスタル・マイクロビーズを開発する企業。637
  • 表189.細菌性ナノセルロースマイクロビーズを開発する企業。639
  • 表190.キチン・ミクロスフェア/マイクロビーズを開発する企業。639
  • 表191.PHAの種類とプロパティ641
  • 表192.ポリヒドロキシアルカノエート(PHA)生産者。642
  • 表193.マイクロビーズ用PHAを開発している企業644
  • 表194.PLA生産者と生産能力645
  • 表195.テクニカルリグニンの種類と用途646
  • 表196.リグニンの特性とその応用。648
  • 表197.技術的リグニン生産者の生産能力649
  • 表198.バイオリファイナリー・リグニン生産者の生産能力。650
  • 表199.マイクロビーズ用リグニンを開発中の企業(現在または潜在的用途)。650
  • 表200.マイクロビーズ用アルギン酸塩を開発している企業(現在または潜在的用途)。652
  • 表 201.グリーン化粧品とパーソナルケア市場のプレーヤー656
  • 表 202.異なるタイプの食品包装材料の長所と短所661
  • 表 203.活性生分解性フィルムとその食品用途668
  • 表 204.インテリジェントな生分解性フィルム669
  • 表205.食用フィルムとコーティング市場の概要672
  • 表206.ポリオールの種類675
  • 表207.ポリオール生産者676
  • 表 208.バイオベースのポリウレタン・コーティング製品677
  • 表 209.バイオベース・アクリレート樹脂製品679
  • 表210.ポリ乳酸(PLA)市場の分析。679
  • 表211.市販のPHA。682
  • 表212.塗料とコーティングにおけるセルロースナノファイバーの市場概要。684
  • 表213.塗料・コーティング分野でセルロースナノファイバー製品を開発している企業。686
  • 表214.タンパク質系バイオマテリアルの種類、用途、企業。689
  • 表215.CO2の利用と除去の経路。691
  • 表216.化学メーカーとプラスチックメーカーが開発したCO2利用製品。694
  • 表 217.持続可能な包装市場のプレーヤー696
  • 表218.環境に優しいコーティングの例、利点と欠点。700
  • 表219.植物ワックス。707
  • 表220.アルキド樹脂の種類と性質。712
  • 表221.バイオベース・アルキドコーティングの市場概要-原料、利点、欠点、用途、生産者714
  • 表222.バイオベースのアルキド・コーティング製品715
  • 表223.ポリオールの種類。716
  • 表224.ポリオール生産者717
  • 表225.バイオベースのポリウレタン・コーティング製品718
  • 表226.バイオエポキシ樹脂の市場概要720
  • 表227.バイオベースのポリウレタン・コーティング製品722
  • 表228.バイオベースのアクリレート樹脂製品723
  • 表229.ポリ乳酸(PLA)市場の分析。724
  • 表230.塗料・コーティングにおけるセルロースナノファイバーの市場評価-用途、主な利点と使用動機、メガトレンド、市場促進要因、技術的欠点、競合材料、材料負荷、世界の主な塗料・コーティングOEM。728
  • 表231.塗料・コーティング分野でCNF製品を開発する企業、対象とする用途、商業化の段階。731
  • 表232.タンパク質系バイオマテリアルの種類、用途、企業。740
  • 表233.藻類コーティングの概要-説明、特性、用途、市場規模742
  • 表234.藻類ベースのプラスチックを開発している企業。744
  • 表 235.環境に優しい塗料とコーティングの市場プレーヤー746
  • 表 236.グリーン・エレクトロニクス製造の利点 751
  • 表 237.グリーン・エレクトロニクス製造の採用における課題。752
  • 表 238.PCB 産業が持続可能性を改善できる主な分野。754
  • 表 239.PCB設計の持続可能性の向上755
  • 表 240.持続可能性のためのPCB設計オプション。756
  • 表241.3Dプリンティングに関連する持続可能性の利点と課題。759
  • 表242.導電性インク生産者。762
  • 表243.グリーンおよび鉛フリーはんだ企業763
  • 表244.PCBの生分解性基材。764
  • 表245.菌糸繊維の概要-説明、特性、欠点、用途。765
  • 表246.リグニンの複合材料への応用。767
  • 表247.リグニンの特性とその応用。768
  • 表248.フレキシブルエレクトロニクス-セルロースナノファイバーフィルム(ナノペーパー)の特性。771
  • 表249.エレクトロニクス用セルロースナノファイバーの開発企業。771
  • 表250.市販のPHA。774
  • 表251.プリント回路基板(PCB)の製造に使用されるFR4材料システムの主な制限事項。776
  • 表252.ハロゲンフリーFR4企業778
  • 表253.バイオベースPCBの特性。779
  • 表254.フレキシブル(バイオ)ポリイミドPCBの用途。781
  • 表255.PCB製造における主なパターニングとメタライゼーションのステップと持続可能なオプション。784
  • 表256.従来のメタライゼーション・プロセスにおける持続可能性の問題。784
  • 表257.プリント・アンド・プレートの利点786
  • 表 258.プリント回路基板(PCB)製造に使用される標準めっきレジストの持続可能な代替オプション。790
  • 表259.レーザー誘起前方移動の応用 791
  • 表260.エレクトロニクス製造のためのレーザー誘起順方向転写(LIFT)における銅インクと銀インクの比較。792
  • 表261.原位置酸化防止のためのアプローチ。792
  • 表262.電子機器製造における各種鉛フリーはんだと導電性接着剤(ECAs)の市場対応と成熟度。795
  • 表263.グリーン無電解めっきの利点。795
  • 表264.コンポーネントのアタッチメント素材の比較。800
  • 表265.プリント回路基板の持続可能な部品取り付け材料と従来の部品取り付け材料の比較 801
  • 表266.SMAとSMPの比較。804
  • 表267.プリント基板製造における導電性バイオポリマーと従来材料の比較。806
  • 表 268.電子機器組立の部品取り付けに使用される硬化プロセスとリフロープロセスの比較。806
  • 表 269.低温はんだ合金。808
  • 表270.熱に敏感な基板材料。808
  • 表 271.既存のIC生産の限界814
  • 表272.集積回路(IC)製造における持続可能性向上のための戦略。815
  • 表273.酸化方法と持続可能性のレベルの比較。818
  • 表274.酸化物の商業化段階。819
  • 表275.代替ドーピング技術。823
  • 表276.廃デスクトップコンピューターからのプリント基板(PCB)中の金属含有量 mg / Kg.830
  • 表277.電子廃棄物を扱うためのケミカルリサイクル法831
  • 表278.電子廃棄物から金属をリサイクルするための電気化学的プロセス 832
  • 表279.電子廃棄物のサーマルリサイクルプロセス832
  • 表280.グリーンエレクトロニクス市場のプレーヤー834
  • 表281.主な天然繊維の特性と用途 838
  • 表282.持続可能な代替皮革の種類846
  • 表283.バイオベースレザーの特性。848
  • 表284.従来のレザーとの比較。850
  • 表285.市販されている持続可能な代替皮革製品の価格。852
  • 表286.持続可能な代替レザーの比較分析853
  • 表287.植物繊維から皮革素材への主な加工工程。854
  • 表288.現在の植物由来の革製品と新たな植物由来の革製品858
  • 表289.植物由来の皮革製品を開発している企業858
  • 表 290.菌糸体の概要-説明、性質、欠点、用途。860
  • 表291.菌糸をベースにした皮革製品を開発している企業。865
  • 表292.微生物由来の代替皮革の種類。869
  • 表293.微生物皮革製品を開発する企業871
  • 表294.植物由来の皮革製品を開発する企業874
  • 表295.プロテインを主成分とする代替皮革の種類。875
  • 表296.プロテインレザーの開発企業877
  • 表297.持続可能な皮革用コーティング剤と染料を開発する企業 - 879
  • 表 298.持続可能なテキスタイルと繊維の市場プレーヤー880
  • 表299.世代別バイオディーゼル885
  • 表300:バイオディーゼル製造技術886
  • 表301.異なる運転条件下での熱分解技術のまとめ。887
  • 表302.バイオマス原料とそのバイオオイル収量。889
  • 表303.バイオマス熱分解プロセスによるバイオ燃料製造コスト。889
  • 表304.ディーゼルと比較した植物油の特性891
  • 表305.HVOの主な生産者と生産能力。892
  • 表306.BtLプロセスの商業的開発例。893
  • 表 307.バイオマス液体化(BtL)プロセスのパイロット・プロジェクトまたはデモ・プロジェクト。894
  • 表308.世界のバイオディーゼル消費量、2010~2035年(百万リットル/年)。899
  • 表309.世界の再生可能ディーゼル消費量、2010~2035年(百万リットル/年)。904
  • 表310.再生可能ディーゼルの価格帯 905
  • 表311.バイオ燃料の利点と欠点。906
  • 表312.バイオ航空燃料の製造経路。908
  • 表313.現在および発表されているバイオ航空燃料施設と容量。911
  • 表 314.世界のバイオジェット燃料消費量2019~2035年(百万リットル/年)。912
  • 表315.バイオベースのナフサ市場と用途915
  • 表316.バイオナフサ市場のバリューチェーン916
  • 表317.石油由来のナフサおよび関連燃料製品に対するバイオナフサの価格設定。917
  • 表318.バイオベースナフサ生産能力(生産者別917
  • 表319.バイオガス、バイオメタン、天然ガスの比較。923
  • 表320 バイオエタノール製造のプロセス931
  • 表321.リグノセルロース系バイオマスからのエタノール生産にCBPで使用される微生物。932
  • 表322.2010~2035年のエタノール消費量(百万リットル)。933
  • 表 323.バイオガス原料938
  • 表324.既存および計画中のバイオLNG生産工場。947
  • 表325.バイオガスから二酸化炭素を回収する方法948
  • 表326.異なるBio-H2生産経路の比較。953
  • 表 327.バイオ水素の市場と用途。956
  • 表328.ガス化技術の概要。962
  • 表 329.高度なケミカルリサイクルのための水熱分解の概要。968
  • 表330.電子燃料の用途(タイプ別970
  • 表331.e燃料の概要。971
  • 表332.電子燃料のメリット971
  • 表333:eFuel生産施設、現在および計画中。976
  • 表334.E燃料会社977
  • 表335.藻類由来のバイオ燃料生産者。982
  • 表 336.グリーン・アンモニア・プロジェクト(現在および計画中)986
  • 表 337.ブルーアンモニアプロジェクト。988
  • 表 338.アンモニア燃料電池技術。989
  • 表339.船舶用燃料におけるグリーンアンモニアの市場概要。991
  • 表340.海洋代替燃料の概要。991
  • 表341.各種アンモニアの推定コスト。993
  • 表342.グリーンアンモニアの主なプレーヤー。994
  • 表343.バイオオイルと石油由来の重質油について報告されている代表的な組成と物理化学的特性。996
  • 表344.バイオマス由来熱分解液と燃料油の特性と特徴996
  • 表345.バイオオイルをより高品質の燃料にアップグレードするために使用される主な技術。998
  • 表 346.バイオオイルの市場と用途。999
  • 表347.バイオオイル生産者999
  • 表348.主な資源回収技術 1001
  • 表 349.ごみ固形燃料(RDF)の市場と最終用途。1003
  • 表350.バイオベースの潤滑油1003
  • 表 351.代替燃料と潤滑油市場のプレーヤー1006
  • 表 352.持続可能な医療機器1044
  • 表 353.持続可能なヘルスケアと生物医学市場のプレーヤー1056
  • 表 354.3Dプリンティング用先端材料。1064
  • 表 355.用語集。1107
  • 表356.略語のリスト。1108

図表一覧

  • 図1.化学部門のCO2排出削減パスウェイ。73
  • 図2.天然物の水抽出法。87
  • 図3.化学産業の循環経済モデル。99
  • 図4.熱分解プラントの概略レイアウト。103
  • 図5.廃プラスチックから(A)ディーゼル、(B)ガソリンへの製造経路 108
  • 図6.廃タイヤの熱分解の概略図。112
  • 図7.使用済みタイヤの変換プロセス。113
  • 図8.2021年の製品別合成ガス総市場(単位:MM Nm³/h)。117
  • 図9.バイオガス利用の概要。118
  • 図10.バイオガスとバイオメタンの経路。119
  • 図11.PET、PU、PAの異なるソルボリシス経路で得られる生成物。123
  • 図12.電気有機合成。148
  • 図13.デジタル・ツインの回路図。160
  • 図14.CO2の非変換技術と変換技術、利点と欠点。218
  • 図15.CO2の用途。220
  • 図16.炭素1トンを回収するのに必要なコスト(セクター別)。221
  • 図17.CO2に由来する製品とサービスのライフサイクル。227
  • 図18.Co2の利用経路と生成物。230
  • 図19.CO2変換のためのプラズマ技術構成とその長所と短所。234
  • 図20.電気化学的CO₂ 還元生成物。235
  • 図21.ランザテックのガス発酵プロセス。239
  • 図22.電子燃料への生物学的CO2変換の概略図。240
  • 図23.エコニック触媒システム。243
  • 図24.鉱物の炭酸化プロセス。246
  • 図25.CO2由来の燃料と化学中間体の変換ルート。251
  • 図26.CO2由来のメタン、メタノール、ディーゼルの変換経路。252
  • 図27.eメタノール製造のためのCO2原料。259
  • 図28.(a)バイオ光合成、(b)光熱、(c)微生物-光電気化学、(d)光合成・光触媒(PS/PC)、(e)光電気化学(PEC)、(f)光起電+電気化学(PV+EC)によるCO2回収アプローチの模式図。
  • 図29.アウディ合成燃料。263
  • 図30.様々な経路によるCO2の化学物質と燃料への変換。268
  • 図31.CO2由来高分子材料の変換経路 270
  • 図32.CO2 由来の建築材料の変換経路。274
  • 図33.セメント部門におけるCCUSの概略図。275
  • 図34.Carbon8 SystemsのACTプロセス。280
  • 図35.カーボンキュアプロセスにおけるCO2利用。281
  • 図36.砂漠での藻類培養。290
  • 図37.シアノバクテリアからの生産物の経路例。293
  • 図38.CO2 EOR の典型的なフロー図。296
  • 図39.大規模 CO2-EOR プロジェクトの産業別ステージ。298
  • 図40.炭素無機化経路。301
  • 図41.無細胞および細胞ベースのタンパク質合成システム。345
  • 図42.CRISPR/Cas9 & ターゲットゲノム編集。372
  • 図43.遺伝子回路支援スマート微生物工学。380
  • 図44.天然物生合成のための微生物シャーシ開発。382
  • 図45.ランザテックのガス発酵プロセス。398
  • 図46.電子燃料への生物学的CO2変換の概略図。399
  • 図47.バイオガス利用の概要。403
  • 図48.バイオガスとバイオメタン経路。404
  • 図49.バイオメタン製造のための嫌気性消化プロセスの概略図。406
  • 図50.Algix社のBLOOMマスターバッチ。415
  • 図51.重要物質抽出技術のTRL。433
  • 図52.異なる生物におけるセルロース合成末端複合体(TC)の組織と形態。551
  • 図53.セルロースナノ結晶のTEM像。552
  • 図54.CNCスラリー。553
  • 図55.CNFゲル。555
  • 図56.バクテリアのナノセルロース形状 563
  • 図57.Algix社のBLOOMマスターバッチ。570
  • 図58.竹で造られたルウム寺院。603
  • 図59.菌糸体ベースの発泡体の典型的な構造。607
  • 図60.市販の菌糸体複合建材。607
  • 図61.ひび割れたコンクリート(左)と28日後の自己修復コンクリート(右)による自己修復コンクリート試験。611
  • 図62.コンクリート用自己修復性バクテリアクラックフィラー。612
  • 図63.自己修復バイオコンクリート。613
  • 図64.微細藻類ベースのバイオセメント石積みブロック。616
  • 図65.抗菌食品包装用途に使用されるバイオベース材料の種類。670
  • 図66.ノトプラによる水溶性パッケージング。674
  • 図67.食品包装における可食性フィルムの例。675
  • 図68.30秒火炎試験後のヘフセル処理木材(左)と無処理木材(右)。688
  • 図69.CO2のアプリケーション。691
  • 図70.CO2に由来する製品とサービスのライフサイクル。693
  • 図71.CO2 由来の高分子材料の変換経路 694
  • 図72.粉体塗料製造の概略図。703
  • 図73.異なる生物におけるセルロース合成末端複合体(TC)の組織と形態。706
  • 図74.抗菌食品包装用途に使用されるバイオベース材料の種類。736
  • 図75.Algix社のBLOOMマスターバッチ。743
  • 図76.蒸気脱脂。755
  • 図77.多層プリント基板。756
  • 図78.3Dプリント基板。758
  • 図79.インモールド・エレクトロニクスのプロトタイプ・デバイスと製品。759
  • 図80.ディスクリート電子部品の焼結および樹脂接着後の銀ナノコンポジット・インク。761
  • 図81.菌糸体発泡体の典型的な構造。767
  • 図82.CNFから作られたフレキシブル電子基板。771
  • 図83.複合CNF。772
  • 図84.王子CNF透明シート。772
  • 図85.セルロースナノファイバーを絶縁材料として使用した電子部品。773
  • 図86.Algix社のBLOOMマスターバッチ。773
  • 図87.デルのノートパソコン「コンセプト・ルナ」。782
  • 図88.3Dプリント・エレクトロニクス用の直接描画、精密ディスペンス、3Dプリント・プラットフォーム。788
  • 図89.ナノ・ディメンションの3Dプリント回路基板。788
  • 図90.光焼結。789
  • 図91.レーザー誘起前方移動(LIFT)。791
  • 図92.マテリアル・ジェッティングによる3Dプリンティング。798
  • 図93.マテリアル・ジェット3dプリンティング製品。799
  • 図94.異なる刺激下における形状記憶効果の分子メカニズム。805
  • 図95.過冷却はんだ付け技術。810
  • 図96.リフローはんだ付け回路図。811
  • 図97.誘導加熱リフローの模式図。812
  • 図98.厚さ1ミクロンの高分子フィルムに有機薄膜トランジスタと回路をフルプリントしたもの。818
  • 図99.廃パソコン・モニター解体後のPCBの種類。829
  • 図100.Algiknitバイオポリマーゲルを使用したAlgiKicksスニーカー。844
  • 図101.次世代皮革素材の概念的風景。846
  • 図102.菌糸体発泡体の典型的な構造。862
  • 図103.マイコワークスの菌糸体レザーを使用したエルメスのバッグ。865
  • 図104.バクテリアセルロースから作られたガンニブレザー。870
  • 図105.GANNIとModern Synthesisによるブーバッグ。871
  • 図106.バイオディーゼルの地域別生産量(10億リットル)。884
  • 図107.バイオディーゼル生産のフローチャート。890
  • 図108.バイオディーゼル(B20)の現在と過去の平均価格(米ドル/リットル)。897
  • 図109.世界のバイオディーゼル消費量、2010~2035年(百万リットル/年)。899
  • 図110.再生可能アイゼルのSWOT分析。902
  • 図111.世界の再生可能ディーゼル消費量、2010~2035年(百万リットル/年)。904
  • 図112.バイオ航空燃料のSWOT分析。907
  • 図113.2019~2035年までの世界のバイオジェット燃料消費量(百万リットル/年)。912
  • 図114.バイオナフサのSWOT分析。915
  • 図115.バイオベースナフサ生産能力、2018~2035年(トン)。919
  • 図116.バイオメタノールのSWOT分析921
  • 図117.異なる原料からの再生可能メタノール製造プロセス。922
  • 図118.嫌気性消化と改良によるバイオメタン製造。923
  • 図119.バイオマスのガス化とメタン化によるバイオメタン製造。924
  • 図120.Power to methaneプロセスによるバイオメタンの生産。925
  • 図121.エタノールのSWOT分析。927
  • 図122.2010~2035年のエタノール消費量(百万リットル)。933
  • 図123.ガソリンとバイオブタノールの特性。935
  • 図124.バイオブタノールの製造ルート 936
  • 図125.バイオガスとバイオメタン経路。938
  • 図126.バイオガス利用の概要。940
  • 図127.バイオガスとバイオメタン経路。941
  • 図128.バイオメタン製造のための嫌気性消化プロセスの概略図。943
  • 図129.バイオメタン製造のためのバイオマスガス化の概略。944
  • 図130.バイオガスのSWOT分析。945
  • 図131.2021年の製品別合成ガス市場(合成ガス:MM Nm³/h)。950
  • 図132.バイオ水素のSWOT分析。953
  • 図133.廃プラスチックから(A)ディーゼル、(B)ガソリンへの製造経路 959
  • 図134.廃タイヤの熱分解の概略図。960
  • 図135.使用済みタイヤの変換プロセス。961
  • 図136.2021年の製品別合成ガス総市場(合成ガス:MM Nm³/h)。964
  • 図137.バイオガス利用の概要。965
  • 図138.バイオガスとバイオメタン経路。966
  • 図139.電気燃料の製造工程。969
  • 図140.性能特性に応じたストレージ技術のマッピング。970
  • 図141.グリーン水素の製造プロセス。973
  • 図142.Eリキッドの製造ルート。974
  • 図143.フィッシャー・トロプシュ液化電子燃料製品。975
  • 図144.液体電子燃料製造に必要な資源。975
  • 図145.藻類バイオマスのバイオ燃料への転換経路。979
  • 図146.バイオ燃料生産のための藻類バイオマス変換プロセス。980
  • 図147.アンモニア製造における炭素排出量による分類とプロセス技術。983
  • 図148.グリーンアンモニアの生産と使用。985
  • 図149.ハーバーボッシュのアンモニア合成反応の模式図。987
  • 図150.水蒸気メタン改質による水素製造の概略図。987
  • 図151.グリーンアンモニアの推定生産コスト。993
  • 図152.バイオオイルのアップグレード/分画技術。998

 

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Summary

The new era of chemicals represents a paradigm shift in the chemical industry, driven by the need for sustainability, technological advancements, and changing market demands. This transformation is characterized by a move away from fossil-based feedstocks towards renewable and circular resources, coupled with innovative production methods that minimize environmental impact. Key aspects of this new era include:

  • Sustainable Feedstocks: Utilization of biomass, CO2, and waste materials as raw materials for chemical production, reducing dependence on fossil resources.
  • Green Chemistry: Application of principles that reduce or eliminate the use and generation of hazardous substances in chemical processes.
  • Circular Economy: Design of chemical products and processes for reuse, recycling, and upcycling, minimizing waste and maximizing resource efficiency.
  • Electrification: Integration of renewable electricity in chemical processes, including electrocatalysis and electrochemical synthesis.
  • Digitalization: Use of AI, machine learning, and advanced analytics to optimize processes and accelerate innovation.

 

Technology areas covered in this new era include:

  • Biorefining: Converting biomass into a spectrum of valuable chemicals and materials.
  • CO2 Utilization: Capturing and converting CO2 into chemicals, fuels, and materials.
  • Advanced Catalysis: Developing highly selective and efficient catalysts for sustainable processes.
  • Synthetic Biology: Engineering microorganisms to produce chemicals from renewable feedstocks.
  • Flow Chemistry: Continuous manufacturing processes for improved efficiency and control.
  • Additive Manufacturing: 3D printing of chemicals and materials for customized production.
  • Advanced Materials: Developing sustainable, high-performance materials like bioplastics and advanced composites.
  • Green Solvents: Creating bio-based and low-impact solvents to replace harmful traditional solvents.
  • Process Intensification: Designing more compact, efficient, and integrated chemical processes.
  • Waste Valorization: Converting waste streams into valuable chemicals and materials.
  • Artificial Intelligence in Chemical Design: The use of AI and machine learning for molecular design, process optimization, and predictive modeling is becoming a significant market area in chemical innovation.
  • Personalized Chemistry: This includes the development of customized chemicals and materials for personalized medicine, cosmetics, and other consumer products.
  • Quantum Chemistry: Although still emerging, this field uses quantum mechanical principles to develop new materials and chemical processes, potentially revolutionizing various industries.

 

This new era of chemicals is not just about individual technologies but their integration into holistic, sustainable chemical value chains. It promises to deliver innovative solutions to global challenges while creating new economic opportunities and reducing the environmental footprint of the chemical industry. This report analyzes the sustainable chemicals market, offering insights into trends, technologies, and market opportunities from 2025 to 2035. Report contents include:

  • Market Drivers and Trends
  • Sustainable Feedstocks and Green Chemistry
  • Circular Economy in the Chemical Industry
  • Emerging Technologies and Manufacturing Processes
    • Electrification of chemical processes
    • Digitalization and Industry 4.0 applications
    • Advanced manufacturing technologies
    • Biorefining and industrial biotechnology
    • CO2 utilization technologies
    • Advanced catalysts
    • Synthetic biology and metabolic engineering
  • Market Segments and Applications:
    • Sustainable materials and polymers
    • Green solvents and process chemicals
    • Sustainable agriculture chemicals
    • Renewable energy technologies
    • Sustainable construction materials
    • Green cosmetics and personal care products
    • Sustainable packaging
    • Eco-friendly paints and coatings
    • Green electronics
    • Sustainable textiles and fibers
    • Alternative fuels and lubricants
    • Pharmaceuticals and healthcare applications
    • Water treatment and purification solutions
    • Carbon capture and utilization products
    • Industrial biotechnology products
    • Advanced materials for 3D printing
  • Regulatory Landscape and Policy Analysis
  • Economic Aspects and Business Models
  • Future Outlook and Emerging Trends
  • Company Profiles and Competitive Landscape-profiles of over 1,000 key players in the sustainable chemicals market, analyzing their strategies, products, and market positions. Companies profiled include Aanika Biosciences, ACCUREC-Recycling GmbH, Aduro Clean Technologies, Aemetis, Agra Energy, Agilyx, Air Company, Aircela, Algenol, Allozymes, Alpha Biofuels, AM Green, Amyris, Andritz, APChemi, Apeiron Bioenergy, Aperam BioEnergia, Applied Research Associates (ARA), Aralez Bio, Arcadia eFuels, Ascend Elements, ASB Biodiesel, Atmonia, Avalon BioEnergy, Avantium, Avioxx, BANiQL, BASF, BBCA Biochemical & GALACTIC Lactic Acid, BBGI, BDI-BioEnergy International, BEE Biofuel, Benefuel, Bio2Oil, Bio-Oils, Biofibre GmbH, Bioform Technologies, Biofine Technology, Biofy, BiogasClean, BIOD Energy, Biojet, Biokemik, BIOLO, BioLogiQ, Inc., Biome Bioplastics, Biomass Resin Holdings Co., Ltd., Biomatter, BIO-FED, BIO-LUTIONS International AG, Bioplastech Ltd, BioSmart Nano, BIOTEC GmbH & Co. KG, Biovectra, Biovox GmbH, BlockTexx Pty Ltd., Bloom Biorenewables, Blue BioFuels, Blue Ocean Closures, BlueAlp Technology, Bluepha Beijing Lanjing Microbiology Technology Co., Ltd., BOBST, Borealis AG, Braskem, Braven Environmental, Brightmark Energy, Brightplus Oy, bse Methanol, BTG Bioliquids, Bucha Bio, Business Innovation Partners Co., Ltd., Buyo, Byogy Renewables, C1 Green Chemicals, Caphenia, Carbiolice, Carbios, Carbonade, CarbonBridge, Carbon Collect, Carbon Engineering, Carbon Infinity, Carbon Neutral Fuels, Carbon Recycling International, Carbon Sink, Carbyon, Cardia Bioplastics Ltd., CARAPAC Company, Cargill, Cascade Biocatalysts, Cass Materials Pty Ltd, Cassandra Oil, Casterra Ag, Celanese Corporation, Celtic Renewables, Cellugy, Cellutech AB (Stora Enso), Cereal Process Technologies (CPT), CERT Systems, CF Industries Holdings, Chemkey Advanced Materials Technology (Shanghai) Co., Ltd., Chemol Company (Seydel), Chitose Bio Evolution, Circla Nordic, Cirba Solutions, CJ Biomaterials, Inc., CleanJoule, Climeworks, Coastgrass ApS, CNF Biofuel, Concord Blue Engineering, Constructive Bio, Cool Planet Energy Systems, Corumat, Inc., Corsair Group International, Coval Energy, Crimson Renewable Energy, Cruz Foam, Cryotech, CuanTec Ltd., Cyclic Materials, C-Zero, Daicel Polymer Ltd., Daio Paper Corporation, Danimer Scientific, D-CRBN, Debut Biotechnology, DIC Corporation, DIC Products, Inc., Diamond Green Diesel, Dimensional Energy, Dioxide Materials, Dioxycle, DKS Co. Ltd., Domsjö Fabriker, Dow, Inc., DuFor Resins B.V., DuPont, Earthodic Pty Ltd., EarthForm, EcoCeres, Eco Environmental, Eco Fuel Technology, Ecomann Biotechnology Co., Ltd., Ecoshell, Electro-Active Technologies, Eligo Bioscience, Enim, Enginzyme AB, Enzymit, Erebagen, EV Biotech, eversyn, Evolutor, FabricNano, FlexSea, Floreon, Gevo, Ginkgo Bioworks, Heraeus Remloy, HyProMag, Hyfé, Invizyne Technologies, JPM Silicon GmbH, LanzaTech, Librec AG, Lygos, MagREEsource, Mammoth Biosciences, MetaCycler BioInnovations, Mi Terro, NeoMetals, Noveon Magnetics, Novozymes A/S, NTx, Origin Materials, Phoenix Tailings, PlantSwitch, Posco, Pow.bio, Protein Evolution, REEtec, Rivalia Chemical, Samsara Eco, SiTration, Solugen, Sumitomo and Summit Nanotech, Synthego, Taiwan Bio-Manufacturing Corp. (TBMC), Teijin Limited, Twist Bioscience, Uluu, Van Heron Labs, Verde Bioresins, Versalis, Xampla and more....
  • Market Forecasts and Data Analysis

 

This report is relevant for:

  • Chemical industry executives and strategists
  • Sustainability officers and environmental managers
  • Investors and financial analysts
  • R&D professionals
  • Policy makers and regulatory bodies
  • Environmental NGOs
  • Academic researchers

 



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Table of Contents

1 EXECUTIVE SUMMARY 51

  • 1.1 The Need for a New Era in the Chemical Industry 51
  • 1.2 Defining the New Era of Chemicals 53
  • 1.3 Global Drivers and Trends 54
  • 1.4 The Changing Landscape of the Chemical Industry 55
    • 1.4.1 Historical Context: From Coal to Oil to Renewables 55
    • 1.4.2 Current State of the Global Chemical Industry 56
    • 1.4.3 Environmental Challenges and Regulatory Pressures 58
    • 1.4.4 Shifting Consumer Demands and Market Dynamics 59
    • 1.4.5 The Role of Digitalization and Industry 4.0 60
  • 1.5 Emerging and Transforming Markets in the New Era of Chemicals 61
    • 1.5.1 Sustainable Agriculture Chemicals 61
    • 1.5.2 Green Cosmetics and Personal Care 62
    • 1.5.3 Sustainable Packaging 63
    • 1.5.4 Eco-friendly Paints and Coatings 64
    • 1.5.5 Alternative Fuels and Lubricants 65
    • 1.5.6 Pharmaceuticals and Healthcare 66
    • 1.5.7 Water Treatment and Purification 67
    • 1.5.8 Carbon Capture and Utilization Products 67
    • 1.5.9 Advanced Materials for 3D Printing 67
    • 1.5.10 Sustainable Mining and Metallurgy 69

2 FEEDSTOCKS 70

  • 2.1 Sustainable Feedstocks: The Foundation of the New Era 70
  • 2.2 Overview of Sustainable Feedstock Options 72
  • 2.3 Biomass as a Chemical Feedstock 73
    • 2.3.1 Types of Biomass and Their Chemical Compositions 73
    • 2.3.2 Pretreatment and Conversion Technologies 74
    • 2.3.3 Challenges in Scaling Up Biomass Utilization 76
  • 2.4 CO2 as a Carbon Source 77
    • 2.4.1 CO2 Capture Technologies 77
    • 2.4.2 Chemical Conversion Pathways for CO2 79
    • 2.4.3 Economic and Technical Barriers to CO2 Utilization 82
  • 2.5 Waste Valorization 83
    • 2.5.1 Municipal Solid Waste as a Feedstock 83
    • 2.5.2 Industrial Waste Streams and By-products 85
    • 2.5.3 Plastic Waste Recycling and Upcycling 86
  • 2.6 Renewable Hydrogen 87
    • 2.6.1 Electrolysis Technologies 87
    • 2.6.2 Integration of Renewable Energy in Hydrogen Production 89
    • 2.6.3 Hydrogen's Role in Chemical Synthesis 90

3 GREEN CHEMISTRY PRINCIPLES AND APPLICATIONS 91

  • 3.1 The 12 Principles of Green Chemistry 91
  • 3.2 Atom Economy and Step Economy in Synthesis 93
  • 3.3 Solvent Reduction and Green Solvents 95
    • 3.3.1 Water as a Reaction Medium 95
    • 3.3.2 Ionic Liquids and Deep Eutectic Solvents 96
    • 3.3.3 Supercritical Fluids in Chemical Processes 97
  • 3.4 Catalysis for Green Chemistry 101
    • 3.4.1 Biocatalysis and Enzyme Engineering 101
    • 3.4.2 Heterogeneous Catalysis Advancements 102
    • 3.4.3 Photocatalysis and Electrocatalysis 103
  • 3.5 Green Metrics and Life Cycle Assessment in Chemistry 106

4 CIRCULAR ECONOMY IN THE CHEMICAL INDUSTRY 108

  • 4.1 Principles of Circular Economy 108
  • 4.2 Design for Circularity in Chemical Products 109
  • 4.3 Chemical Recycling Technologies 110
    • 4.3.1 Applications 110
    • 4.3.2 Pyrolysis 111
      • 4.3.2.1 Non-catalytic 112
      • 4.3.2.2 Catalytic 113
        • 4.3.2.2.1 Polystyrene pyrolysis 116
        • 4.3.2.2.2 Pyrolysis for production of bio fuel 116
        • 4.3.2.2.3 Used tires pyrolysis 120
          • 4.3.2.2.3.1 Conversion to biofuel 121
        • 4.3.2.2.4 Co-pyrolysis of biomass and plastic wastes 122
      • 4.3.2.3 Companies and capacities 123
    • 4.3.3 Gasification 124
      • 4.3.3.1 Technology overview 124
        • 4.3.3.1.1 Syngas conversion to methanol 125
        • 4.3.3.1.2 Biomass gasification and syngas fermentation 129
        • 4.3.3.1.3 Biomass gasification and syngas thermochemical conversion 129
      • 4.3.3.2 Companies and capacities (current and planned) 130
    • 4.3.4 Dissolution 130
      • 4.3.4.1 Technology overview 130
      • 4.3.4.2 Companies and capacities (current and planned) 131
    • 4.3.5 Depolymerisation 132
      • 4.3.5.1 Hydrolysis 134
        • 4.3.5.1.1 Technology overview 134
      • 4.3.5.2 Enzymolysis 135
        • 4.3.5.2.1 Technology overview 135
      • 4.3.5.3 Methanolysis 136
        • 4.3.5.3.1 Technology overview 136
      • 4.3.5.4 Glycolysis 137
        • 4.3.5.4.1 Technology overview 137
      • 4.3.5.5 Aminolysis 140
        • 4.3.5.5.1 Technology overview 140
      • 4.3.5.6 Companies and capacities (current and planned) 140
    • 4.3.6 Other advanced chemical recycling technologies 141
      • 4.3.6.1 Hydrothermal cracking 141
      • 4.3.6.2 Pyrolysis with in-line reforming 142
      • 4.3.6.3 Microwave-assisted pyrolysis 143
      • 4.3.6.4 Plasma pyrolysis 143
      • 4.3.6.5 Plasma gasification 144
      • 4.3.6.6 Supercritical fluids 145
  • 4.4 Upcycling of Chemical Waste 145
  • 4.5 Circular Business Models in the Chemical Sector 146
  • 4.6 Challenges and Opportunities in Implementing Circularity 147
    • 4.6.1 Companies 148

5 ELECTRIFICATION OF CHEMICAL PROCESSES 152

  • 5.1 The Role of Renewable Electricity in Chemical Production 152
  • 5.2 Electrochemical Synthesis 156
    • 5.2.1 Electroorganic Synthesis 156
    • 5.2.2 Electrochemical CO2 Reduction 158
    • 5.2.3 Electrochemical Nitrogen Fixation 159
  • 5.3 Plasma Chemistry 160
  • 5.4 Microwave-Assisted Chemistry 161
  • 5.5 Integration of Power-to-X Technologies in Chemical Production 161

6 DIGITALIZATION AND INDUSTRY 4.0 IN CHEMISTRY 163

  • 6.1 Big Data and Advanced Analytics in Chemical Research 163
  • 6.2 Artificial Intelligence and Machine Learning Applications 164
    • 6.2.1 In Silico Design of Molecules and Materials 164
    • 6.2.2 Process Optimization and Predictive Maintenance 165
    • 6.2.3 Automated Synthesis and High-Throughput Experimentation 167
  • 6.3 Digital Twins in Chemical Plant Operations 168
  • 6.4 Blockchain for Supply Chain Transparency and Traceability 170
  • 6.5 Cybersecurity Challenges in the Digitalized Chemical Industry 171

7 ADVANCED MANUFACTURING TECHNOLOGIES 172

  • 7.1 Continuous Flow Chemistry 174
    • 7.1.1 Microreactors and Process Intensification 174
    • 7.1.2 Advantages in Pharmaceuticals and Fine Chemicals 175
    • 7.1.3 Challenges in Scale-up and Implementation 176
  • 7.2 Modular and Distributed Manufacturing 178
  • 7.3 3D Printing of Chemicals and Materials 180
    • 7.3.1 Direct Ink Writing and Reactive Printing 180
    • 7.3.2 Applications in Custom Synthesis and Formulation 181
  • 7.4 Advanced Process Control and Real-time Monitoring 182
  • 7.5 Flexible and Adaptable Production Systems 183

8 BIOREFINDING AND INDUSTRIAL BIOTECHNOLOGY 184

  • 8.1 Biorefinery Concepts and Configurations 184
  • 8.2 Lignocellulosic Biomass Processing 185
  • 8.3 Algal Biorefineries 186
  • 8.4 Upstream Processing 187
    • 8.4.1 Cell Culture 187
      • 8.4.1.1 Overview 187
      • 8.4.1.2 Types of Cell Culture Systems 187
      • 8.4.1.3 Factors Affecting Cell Culture Performance 188
      • 8.4.1.4 Advances in Cell Culture Technology 189
        • 8.4.1.4.1 Single-use systems 189
        • 8.4.1.4.2 Process analytical technology (PAT) 189
        • 8.4.1.4.3 Cell line development 190
  • 8.5 Fermentation 190
    • 8.5.1 Overview 190
      • 8.5.1.1 Types of Fermentation Processes 190
      • 8.5.1.2 Factors Affecting Fermentation Performance 191
      • 8.5.1.3 Advances in Fermentation Technology 191
        • 8.5.1.3.1 High-cell-density fermentation 192
        • 8.5.1.3.2 Continuous processing 192
        • 8.5.1.3.3 Metabolic engineering 192
  • 8.6 Downstream Processing 193
    • 8.6.1 Purification 193
      • 8.6.1.1 Overview 193
      • 8.6.1.2 Types of Purification Methods 193
        • 8.6.1.2.1 Factors Affecting Purification Performance 193
      • 8.6.1.3 Advances in Purification Technology 194
        • 8.6.1.3.1 Affinity chromatography 194
        • 8.6.1.3.2 Membrane chromatography 195
        • 8.6.1.3.3 Continuous chromatography 195
  • 8.7 Formulation 196
    • 8.7.1 Overview 196
      • 8.7.1.1 Types of Formulation Methods 196
      • 8.7.1.2 Factors Affecting Formulation Performance 197
      • 8.7.1.3 Advances in Formulation Technology 197
        • 8.7.1.3.1 Controlled release 198
        • 8.7.1.3.2 Nanoparticle formulation 198
        • 8.7.1.3.3 3D printing 198
  • 8.8 Bioprocess Development 198
    • 8.8.1 Scale-up 198
      • 8.8.1.1 Overview 198
      • 8.8.1.2 Factors Affecting Scale-up Performance 199
      • 8.8.1.3 Scale-up Strategies 200
    • 8.8.2 Optimization 200
      • 8.8.2.1 Overview 201
      • 8.8.2.2 Factors Affecting Optimization Performance 201
      • 8.8.2.3 Optimization Strategies 202
  • 8.9 Analytical Methods 203
    • 8.9.1 Quality Control 203
      • 8.9.1.1 Overview 203
      • 8.9.1.2 Types of Quality Control Tests 203
      • 8.9.1.3 Factors Affecting Quality Control Performance 204
    • 8.9.2 Characterization 204
      • 8.9.2.1 Overview 205
      • 8.9.2.2 Types of Characterization Methods 205
      • 8.9.2.3 Factors Affecting Characterization Performance 206
  • 8.10 Scale of Production 208
    • 8.10.1 Laboratory Scale 208
      • 8.10.1.1 Overview 208
      • 8.10.1.2 Scale and Equipment 208
      • 8.10.1.3 Advantages 209
      • 8.10.1.4 Disadvantages 209
    • 8.10.2 Pilot Scale 210
      • 8.10.2.1 Overview 210
      • 8.10.2.2 Scale and Equipment 210
      • 8.10.2.3 Advantages 211
      • 8.10.2.4 Disadvantages 211
    • 8.10.3 Commercial Scale 212
      • 8.10.3.1 Overview 212
      • 8.10.3.2 Scale and Equipment 212
      • 8.10.3.3 Advantages 213
      • 8.10.3.4 Disadvantages 213
  • 8.11 Mode of Operation 214
    • 8.11.1 Batch Production 214
      • 8.11.1.1 Overview 214
      • 8.11.1.2 Advantages 215
      • 8.11.1.3 Disadvantages 215
      • 8.11.1.4 Applications 216
    • 8.11.2 Fed-batch Production 216
      • 8.11.2.1 Overview 216
      • 8.11.2.2 Advantages 217
      • 8.11.2.3 Disadvantages 217
      • 8.11.2.4 Applications 217
    • 8.11.3 Continuous Production 218
      • 8.11.3.1 Overview 218
      • 8.11.3.2 Advantages 218
      • 8.11.3.3 Disadvantages 218
      • 8.11.3.4 Applications 219
    • 8.11.4 Cell factories for biomanufacturing 219
    • 8.11.5 Perfusion Culture 221
      • 8.11.5.1 Overview 221
      • 8.11.5.2 Advantages 221
      • 8.11.5.3 Disadvantages 222
      • 8.11.5.4 Applications 222
    • 8.11.6 Other Modes of Operation 223
      • 8.11.6.1 Immobilized Cell Culture 223
      • 8.11.6.2 Two-Stage Production 223
      • 8.11.6.3 Hybrid Systems 223
  • 8.12 Host Organisms 224

9 CO2 UTILIZATION TECHNOLOGIES 226

  • 9.1 Overview 226
  • 9.2 CO2 non-conversion and conversion technology 227
  • 9.3 Carbon utilization business models 233
    • 9.3.1 Benefits of carbon utilization 234
    • 9.3.2 Market challenges 236
  • 9.4 Co2 utilization pathways 237
  • 9.5 Conversion processes 239
    • 9.5.1 Thermochemical 239
      • 9.5.1.1 Process overview 240
      • 9.5.1.2 Plasma-assisted CO2 conversion 242
    • 9.5.2 Electrochemical conversion of CO2 243
      • 9.5.2.1 Process overview 244
    • 9.5.3 Photocatalytic and photothermal catalytic conversion of CO2 247
    • 9.5.4 Catalytic conversion of CO2 247
    • 9.5.5 Biological conversion of CO2 247
    • 9.5.6 Copolymerization of CO2 251
    • 9.5.7 Mineral carbonation 253
  • 9.6 CO2-derived products 258
    • 9.6.1 Fuels 258
      • 9.6.1.1 Overview 259
      • 9.6.1.2 Production routes 261
      • 9.6.1.3 CO₂ -fuels in road vehicles 262
      • 9.6.1.4 CO₂ -fuels in shipping 263
        • 9.6.1.5 CO₂ -fuels in aviation 263
      • 9.6.1.6 Power-to-methane 263
        • 9.6.1.6.1 Biological fermentation 264
        • 9.6.1.6.2 Costs 264
      • 9.6.1.7 Algae based biofuels 268
      • 9.6.1.8 CO₂-fuels from solar 269
      • 9.6.1.9 Companies 271
      • 9.6.1.10 Challenges 274
    • 9.6.2 Chemicals and polymers 274
      • 9.6.2.1 Polycarbonate from CO₂ 275
      • 9.6.2.2 Carbon nanostructures 276
      • 9.6.2.3 Scalability 278
      • 9.6.2.4 Applications 278
        • 9.6.2.4.1 Urea production 278
        • 9.6.2.4.2 CO₂-derived polymers 279
        • 9.6.2.4.3 Inert gas in semiconductor manufacturing 280
        • 9.6.2.4.4 Carbon nanotubes 280
      • 9.6.2.5 Companies 280
    • 9.6.3 Construction materials 282
      • 9.6.3.1 Overview 283
      • 9.6.3.2 CCUS technologies 286
      • 9.6.3.3 Carbonated aggregates 288
      • 9.6.3.4 Additives during mixing 290
      • 9.6.3.5 Concrete curing 291
      • 9.6.3.6 Costs 292
      • 9.6.3.7 Market trends and business models 292
      • 9.6.3.8 Companies 296
      • 9.6.3.9 Challenges 297
    • 9.6.4 CO2 Utilization in Biological Yield-Boosting 298
      • 9.6.4.1 Overview 298
      • 9.6.4.2 Applications 298
        • 9.6.4.2.1 Greenhouses 298
        • 9.6.4.2.2 Algae cultivation 298
          • 9.6.4.2.2.1 CO₂-enhanced algae cultivation: open systems 299
          • 9.6.4.2.2.2 CO₂-enhanced algae cultivation: closed systems 300
        • 9.6.4.2.3 Microbial conversion 301
        • 9.6.4.2.4 Food and feed production 303
      • 9.6.4.3 Companies 303
  • 9.7 CO₂ Utilization in Enhanced Oil Recovery 304
    • 9.7.1 Overview 304
      • 9.7.1.1 Process 305
      • 9.7.1.2 CO₂ sources 306
    • 9.7.2 CO₂-EOR facilities and projects 306
    • 9.7.3 Challenges 308
  • 9.8 Enhanced mineralization 308
    • 9.8.1 Advantages 308
    • 9.8.2 In situ and ex-situ mineralization 309
    • 9.8.3 Enhanced mineralization pathways 310
    • 9.8.4 Challenges 311

10 ADVANCED CATALYSTS FOR SUSTAINABLE CHEMISTRY 312

  • 10.1 Overview of biocatalyst technology 312
    • 10.1.1 Biotransformations 313
    • 10.1.2 Cascade biocatalysis 313
    • 10.1.3 Co-factor recycling 313
    • 10.1.4 Immobilization 314
  • 10.2 Types of biocatalysts 315
    • 10.2.1 Enzymes 316
    • 10.2.2 Feedstocks 318
    • 10.2.3 Protein/Enzyme Engineering 319
    • 10.2.4 Microorganisms 320
      • 10.2.4.1 Bacteria 321
      • 10.2.4.2 Fungi 321
      • 10.2.4.3 Yeast 322
      • 10.2.4.4 Archaea 324
    • 10.2.5 Engineered biocatalysts 325
      • 10.2.5.1 Directed Evolution 325
      • 10.2.5.2 Rational Design 326
      • 10.2.5.3 Semi-Rational Design 327
      • 10.2.5.4 Immobilization 328
      • 10.2.5.5 Fusion Proteins 328
    • 10.2.6 Other types 330
      • 10.2.6.1 Ribozymes 330
      • 10.2.6.2 DNAzymes 331
      • 10.2.6.3 Abzymes 332
      • 10.2.6.4 Nanozymes 333
      • 10.2.6.5 Organocatalysts 334
  • 10.3 Production methods and processes 335
    • 10.3.1 Fermentation 336
    • 10.3.2 Recombinant DNA technology 339
    • 10.3.3 Cell-Free Protein Synthesis 340
    • 10.3.4 Extraction from Natural Sources 341
    • 10.3.5 Solid-State Fermentation 342
  • 10.4 Emerging technologies and innovations in biocatalysis 343
    • 10.4.1 Synthetic biology and metabolic engineering 343
      • 10.4.1.1 Batch biomanufacturing 349
      • 10.4.1.2 Continuous biomanufacturing 350
      • 10.4.1.3 Fermentation Processes 351
      • 10.4.1.4 Cell-free synthesis 351
    • 10.4.2 Generative biology and Artificial Intelligence (AI) 354
      • 10.4.2.1 Molecular Dynamics Simulations 354
      • 10.4.2.2 Quantum Mechanical Calculations 355
      • 10.4.2.3 Systems Biology Modeling 356
      • 10.4.2.4 Metabolic Engineering Modeling 356
    • 10.4.3 Genome engineering 358
    • 10.4.4 Immobilization and encapsulation techniques 360
    • 10.4.5 Biomimetics 361
    • 10.4.6 Nanoparticle-based biocatalysts 362
    • 10.4.7 Biocatalytic cascades and multi-enzyme systems 364
    • 10.4.8 Microfluidics 365
  • 10.5 Companies 368

11 SYNTHETIC BIOLOGY AND METABOLIC ENGINEERING 372

  • 11.1 Metabolic engineering 372
  • 11.2 Gene and DNA synthesis 376
  • 11.3 Gene Synthesis and Assembly 377
  • 11.4 Genome engineering 379
    • 11.4.1 CRISPR 379
      • 11.4.1.1 CRISPR/Cas9-modified biosynthetic pathways 380
      • 11.4.1.2 TALENs 381
      • 11.4.1.3 ZFNs 381
  • 11.5 Protein/Enzyme Engineering 383
  • 11.6 Synthetic genomics 385
    • 11.6.1 Principles of Synthetic Genomics 385
    • 11.6.2 Synthetic Chromosomes and Genomes 386
  • 11.7 Strain construction and optimization 388
  • 11.8 Smart bioprocessing 388
  • 11.9 Chassis organisms 389
  • 11.10 Biomimetics 391
  • 11.11 Sustainable materials 392
  • 11.12 Robotics and automation 392
    • 11.12.1 Robotic cloud laboratories 393
    • 11.12.2 Automating organism design 393
    • 11.12.3 Artificial intelligence and machine learning 394
  • 11.13 Bioinformatics and computational tools 394
    • 11.13.1 Role of Bioinformatics in Synthetic Biology 394
    • 11.13.2 Computational Tools for Design and Analysis 395
  • 11.14 Xenobiology and expanded genetic alphabets 398
  • 11.15 Biosensors and bioelectronics 398
  • 11.16 Feedstocks 399
    • 11.16.1 C1 feedstocks 403
      • 11.16.1.1 Advantages 403
      • 11.16.1.2 Pathways 404
      • 11.16.1.3 Challenges 405
      • 11.16.1.4 Non-methane C1 feedstocks 405
      • 11.16.1.5 Gas fermentation 406
    • 11.16.2 C2 feedstocks 406
    • 11.16.3 Biological conversion of CO2 407
    • 11.16.4 Food processing wastes 410
      • 11.16.4.1 Syngas 411
      • 11.16.4.2 Glycerol 411
      • 11.16.4.3 Methane 411
      • 11.16.4.4 Municipal solid wastes 415
      • 11.16.4.5 Plastic wastes 415
      • 11.16.4.6 Plant oils 416
      • 11.16.4.7 Starch 416
      • 11.16.4.8 Sugars 417
      • 11.16.4.9 Used cooking oils 418
      • 11.16.4.10 Green hydrogen production 419
      • 11.16.4.11 Blue hydrogen production 420
    • 11.16.5 Marine biotechnology 422
      • 11.16.5.1 Cyanobacteria 424
      • 11.16.5.2 Macroalgae 425
  • 11.17 Companies 425

12 GREEN SOLVENTS AND ALTERNATIVE REACTION MEDIA 428

  • 12.1 Bio-based Solvents 428
  • 12.2 Switchable Solvents 430
  • 12.3 Deep Eutectic Solvents (DES) 431
  • 12.4 Supercritical Fluids in Industrial Applications 433
  • 12.5 Solvent-free Reactions and Mechanochemistry 435
  • 12.6 Solvent Selection Tools and Frameworks 436
  • 12.7 Companies 436

13 WASTE VALORIZATION AND RESOURCE RECOVERY 437

  • 13.1 Municipal Solid Waste to Chemicals 437
  • 13.2 Agricultural and Food Waste Valorization 439
  • 13.3 Critical Material Extraction Technology 441
    • 13.3.1 Recovery of critical materials from secondary sources (e.g., end-of-life products, industrial waste) 445
    • 13.3.2 Critical rare-earth element recovery from secondary sources 445
    • 13.3.3 Li-ion battery technology metal recovery 446
    • 13.3.4 Critical semiconductor materials recovery 448
    • 13.3.5 Critical semiconductor materials recovery 448
    • 13.3.6 Critical platinum group metal recovery 450
    • 13.3.7 Critical platinum Group metal recovery 451
  • 13.4 Wastewater Treatment and Resource Recovery 453
    • 13.4.1 Bio-based Flocculants and Coagulants 453
    • 13.4.2 Green Oxidants and Disinfectants 454
    • 13.4.3 Sustainable Membrane Materials 455
      • 13.4.3.1 Bio-based polymer membranes 455
      • 13.4.3.2 Ceramic membranes from recycled materials 456
      • 13.4.3.3 Self-healing membranes 457
    • 13.4.4 Advanced Adsorbents for Contaminant Removal 458
      • 13.4.4.1 Biochar 459
      • 13.4.4.2 Activated carbon from waste biomass 460
      • 13.4.4.3 Green zeolites and MOFs (Metal-Organic Frameworks) 461
    • 13.4.5 Nutrient Recovery Technologies 462
    • 13.4.6 Resource Recovery from Industrial Wastewater 464
    • 13.4.7 Bioelectrochemical Systems 465
    • 13.4.8 Green Solvents in Extraction Processes 467
    • 13.4.9 Photocatalytic Materials 469
    • 13.4.10 Biodegradable Chelating Agents 471
    • 13.4.11 Biocatalysts for Wastewater Treatment 473
    • 13.4.12 Advanced Adsorption Materials 475
    • 13.4.13 Sustainable pH Adjustment Chemicals 477
  • 13.5 Mining Waste Valorization 478
    • 13.5.1 Bioleaching and Biooxidation 478
    • 13.5.2 Green Lixiviants for Metal Extraction 480
    • 13.5.3 Phytomining and Phytoremediation 481
    • 13.5.4 Sustainable Flotation Chemicals 483
    • 13.5.5 Electrochemical Recovery Methods 485
    • 13.5.6 Geopolymers and Mine Tailings Utilization 487
    • 13.5.7 Critical Element Recovery 489
    • 13.5.8 CO2 Mineralization 491
    • 13.5.9 Sustainable Remediation Technologies 494
    • 13.5.10 Waste-to-Energy Technologies 495
    • 13.5.11 Advanced Separation Techniques 497
  • 13.6 Companies 499

14 ENERGY EFFICIENCY AND RENEWABLE ENERGY INTEGRATION 504

  • 14.1 Energy Efficiency Measures in Chemical Plants 504
  • 14.2 Heat Recovery and Pinch Analysis 507
  • 14.3 Renewable Energy Sources in Chemical Production 509
  • 14.4 Energy Storage Technologies for Process Industries 511
  • 14.5 Combined Heat and Power (CHP) Systems 513
  • 14.6 Industrial Symbiosis and Energy Integration 515

15 SAFETY AND SUSTAINABILITY ASSESSMENT 517

  • 15.1 Green Chemistry Metrics and Sustainability Indicators 517
  • 15.2 Life Cycle Assessment (LCA) in Chemical Processes 519
  • 15.3 Safety by Design Principles 521
  • 15.4 Risk Assessment and Management in New Chemical Technologies 523
  • 15.5 Environmental Impact Assessment 525
  • 15.6 Social and Ethical Considerations in the New Era of Chemicals 527

16 REGULATIONS AND POLICY 529

  • 16.1 Global Chemical Regulations and Their Evolution 529
  • 16.2 Environmental Policies Driving Sustainable Chemistry 531
  • 16.3 Incentives and Support Mechanisms for Green Chemistry 533
  • 16.4 Challenges in Regulating Emerging Technologies 534
  • 16.5 International Cooperation and Harmonization Efforts 537
  • 16.6 The Role of Industry Associations and Standardization Bodies 539

17 MARKETS AND PRODUCTS 541

  • 17.1 Sustainable Materials and Polymers 541
    • 17.1.1 Bioplastics and Biodegradable Polymers 542
      • 17.1.1.1 Polylactic acid (Bio-PLA) 542
        • 17.1.1.1.1 Overview 542
        • 17.1.1.1.2 Properties 543
        • 17.1.1.1.3 Applications 543
        • 17.1.1.1.4 Advantages 544
        • 17.1.1.1.5 Commercial examples 545
      • 17.1.1.2 Polyethylene terephthalate (Bio-PET) 545
        • 17.1.1.2.1 Overview 545
        • 17.1.1.2.2 Properties 546
        • 17.1.1.2.3 Applications 546
        • 17.1.1.2.4 Commercial examples 547
      • 17.1.1.3 Polytrimethylene terephthalate (Bio-PTT) 547
        • 17.1.1.3.1 Overview 547
        • 17.1.1.3.2 Production Process 547
        • 17.1.1.3.3 Properties 548
        • 17.1.1.3.4 Applications 548
        • 17.1.1.3.5 Commercial examples 549
      • 17.1.1.4 Polyethylene furanoate (Bio-PEF) 549
        • 17.1.1.4.1 Overview 549
        • 17.1.1.4.2 Properties 549
        • 17.1.1.4.3 Applications 550
        • 17.1.1.4.4 Commercial examples 550
      • 17.1.1.5 Bio-PA 550
        • 17.1.1.5.1 Overview 550
        • 17.1.1.5.2 Properties 551
        • 17.1.1.5.3 Commercial examples 551
      • 17.1.1.6 Poly(butylene adipate-co-terephthalate) (Bio-PBAT)- Aliphatic aromatic copolyesters 551
        • 17.1.1.6.1 Overview 551
        • 17.1.1.6.2 Properties 552
        • 17.1.1.6.3 Applications 552
        • 17.1.1.6.4 Commercial examples 553
      • 17.1.1.7 Polybutylene succinate (PBS) and copolymers 553
        • 17.1.1.7.1 Overview 553
        • 17.1.1.7.2 Properties 553
        • 17.1.1.7.3 Applications 554
        • 17.1.1.7.4 Commercial examples 554
      • 17.1.1.8 Polypropylene (Bio-PP) 554
        • 17.1.1.8.1 Overview 554
        • 17.1.1.8.2 Properties 555
        • 17.1.1.8.3 Applications 555
        • 17.1.1.8.4 Commercial examples 555
      • 17.1.1.9 Polyhydroxyalkanoates (PHA) 556
        • 17.1.1.9.1 Properties 556
        • 17.1.1.9.2 Applications 556
        • 17.1.1.9.3 Commercial examples 558
      • 17.1.1.10 Starch-based blends 558
        • 17.1.1.10.1 Overview 558
        • 17.1.1.10.2 Properties 559
        • 17.1.1.10.3 Applications 559
        • 17.1.1.10.4 Commercial examples 559
      • 17.1.1.11 Cellulose 560
        • 17.1.1.11.1 Feedstocks 560
      • 17.1.1.12 Microfibrillated cellulose (MFC) 560
        • 17.1.1.12.1 Properties 560
      • 17.1.1.13 Nanocellulose 561
        • 17.1.1.13.1 Cellulose nanocrystals 561
          • 17.1.1.13.1.1 Applications 562
          • 17.1.1.13.2 Cellulose nanofibers 563
            • 17.1.1.13.2.1 Applications 564
              • 17.1.1.13.2.1.1 Reinforcement and barrier 569
              • 17.1.1.13.2.1.2 Biodegradable food packaging foil and films 569
              • 17.1.1.13.2.1.3 Paperboard coatings 570
          • 17.1.1.13.3 Bacterial Nanocellulose (BNC) 570
            • 17.1.1.13.3.1 Applications in packaging 573
            • 17.1.1.13.3.2 Commercial examples 574
      • 17.1.1.14 Protein-based bioplastics in packaging 575
        • 17.1.1.14.1 Feedstocks 575
        • 17.1.1.14.2 Commercial examples 577
      • 17.1.1.15 Alginate 577
        • 17.1.1.15.1 Overview 577
        • 17.1.1.15.2 Production 579
        • 17.1.1.15.3 Applications 579
        • 17.1.1.15.4 Producers 579
      • 17.1.1.16 Mycelium 580
        • 17.1.1.16.1 Overview 580
        • 17.1.1.16.2 Applications 581
        • 17.1.1.16.3 Commercial examples 581
      • 17.1.1.17 Chitosan 582
        • 17.1.1.17.1 Overview 582
        • 17.1.1.17.2 Applications 583
        • 17.1.1.17.3 Commercial examples 583
      • 17.1.1.18 Bio-naphtha 584
        • 17.1.1.18.1 Overview 584
        • 17.1.1.18.2 Markets and applications 585
        • 17.1.1.18.3 Commercial examples 587
    • 17.1.2 Recycled and Upcycled Plastics 588
    • 17.1.3 High-Performance Bio-based Materials 588
    • 17.1.4 Companies 590
  • 17.2 Sustainable Agriculture Chemicals 593
    • 17.2.1 Overview 593
    • 17.2.2 Biopesticides and Biocontrol Agents 593
    • 17.2.3 Precision Agriculture Chemicals 595
    • 17.2.4 Controlled-Release Fertilizers 597
    • 17.2.5 Biostimulants 597
    • 17.2.6 Microbials 599
    • 17.2.7 Biochemicals 603
    • 17.2.8 Semiochemicals 605
    • 17.2.9 Natural biostimulants and pesticides 607
    • 17.2.10 Companies 608
  • 17.3 Sustainable Construction Materials 611
    • 17.3.1 Established bio-based construction materials 611
    • 17.3.2 Hemp-based Materials 614
      • 17.3.2.1 Hemp Concrete (Hempcrete) 614
      • 17.3.2.2 Hemp Fiberboard 614
      • 17.3.2.3 Hemp Insulation 615
    • 17.3.3 Mycelium-based Materials 615
      • 17.3.3.1 Insulation 617
      • 17.3.3.2 Structural Elements 617
      • 17.3.3.3 Acoustic Panels 617
      • 17.3.3.4 Decorative Elements 617
    • 17.3.4 Sustainable Concrete and Cement Alternatives 618
      • 17.3.4.1 Geopolymer Concrete 618
      • 17.3.4.2 Recycled Aggregate Concrete 618
      • 17.3.4.3 Lime-Based Materials 619
      • 17.3.4.4 Self-healing concrete 619
        • 17.3.4.4.1 Bioconcrete 621
        • 17.3.4.4.2 Fiber concrete 623
      • 17.3.4.5 Microalgae biocement 623
      • 17.3.4.6 Carbon-negative concrete 625
      • 17.3.4.7 Biomineral binders 625
    • 17.3.5 Natural Fiber Composites 626
      • 17.3.5.1 Types of Natural Fibers 626
      • 17.3.5.2 Properties 627
      • 17.3.5.3 Applications in Construction 627
    • 17.3.6 Cellulose nanofibers 628
      • 17.3.6.1 Sandwich composites 628
      • 17.3.6.2 Cement additives 628
      • 17.3.6.3 Pump primers 629
      • 17.3.6.4 Insulation materials 629
    • 17.3.7 Sustainable Insulation Materials 630
      • 17.3.7.1 Types of sustainable insulation materials 630
      • 17.3.7.2 Biobased and sustainable aerogels (bio-aerogels) 631
    • 17.3.8 Companies 633
  • 17.4 Green Cosmetics and Personal Care 637
    • 17.4.1 Natural and Bio-based Ingredients 637
    • 17.4.2 Microplastic Alternatives 639
      • 17.4.2.1 Natural hard materials 641
      • 17.4.2.2 Natural polymers 642
      • 17.4.2.3 Polysaccharides 642
        • 17.4.2.3.1 Starch 642
          • 17.4.2.3.1.1 Applications and commercial status 642
          • 17.4.2.3.1.2 Companies 643
        • 17.4.2.3.2 Cellulose 643
          • 17.4.2.3.2.1 Microcrystalline cellulose (MCC) 644
            • 17.4.2.3.2.1.1 Applications and commercial status 644
            • 17.4.2.3.2.1.2 Companies 644
          • 17.4.2.3.2.2 Regenerated cellulose microspheres 644
            • 17.4.2.3.2.2.1 Applications and commercial status 644
            • 17.4.2.3.2.2.2 Companies 645
          • 17.4.2.3.2.3 Cellulose nanocrystals 645
            • 17.4.2.3.2.3.1 Applications and commercial status 646
            • 17.4.2.3.2.3.2 Companies 646
          • 17.4.2.3.2.4 Bacterial nanocellulose (BNC) 647
            • 17.4.2.3.2.4.1 Companies 647
        • 17.4.2.3.3 Chitin 648
          • 17.4.2.3.3.1 Applications and commercial status 648
          • 17.4.2.3.3.2 Companies 648
      • 17.4.2.4 Proteins 648
        • 17.4.2.4.1 Collagen/Gelatin 649
          • 17.4.2.4.1.1 Applications and commercial status 649
        • 17.4.2.4.2 Casein 649
          • 17.4.2.4.2.1 Applications and commercial status 649
      • 17.4.2.5 Polyesters 649
        • 17.4.2.5.1 Polyhydroxyalkanoates 649
          • 17.4.2.5.1.1 Applications and commercial status 651
          • 17.4.2.5.1.2 Companies 651
        • 17.4.2.5.2 Polylactic acid 653
          • 17.4.2.5.2.1 Applications and commercial status 654
          • 17.4.2.5.2.2 Companies 654
      • 17.4.2.6 Other natural polymers 655
        • 17.4.2.6.1 Lignin 655
          • 17.4.2.6.1.1 Description 655
          • 17.4.2.6.1.2 Applications and commercial status 657
          • 17.4.2.6.1.3 Companies 658
        • 17.4.2.6.2 Alginate 660
          • 17.4.2.6.2.1 Applications and commercial status 660
          • 17.4.2.6.2.2 Companies 661
    • 17.4.3 Waterless Formulations 662
    • 17.4.4 Companies 665
  • 17.5 Sustainable Packaging 669
    • 17.5.1 Paper and board packaging 669
    • 17.5.2 Food packaging 669
      • 17.5.2.1 Bio-Based films and trays 670
      • 17.5.2.2 Bio-Based pouches and bags 671
      • 17.5.2.3 Bio-Based textiles and nets 671
      • 17.5.2.4 Bioadhesives 671
        • 17.5.2.4.1 Starch 672
        • 17.5.2.4.2 Cellulose 672
        • 17.5.2.4.3 Protein-Based 673
      • 17.5.2.5 Barrier coatings and films 673
        • 17.5.2.5.1 Polysaccharides 674
          • 17.5.2.5.1.1 Chitin 674
          • 17.5.2.5.1.2 Chitosan 675
          • 17.5.2.5.1.3 Starch 675
        • 17.5.2.5.2 Poly(lactic acid) (PLA) 675
        • 17.5.2.5.3 Poly(butylene Succinate) 675
        • 17.5.2.5.4 Functional Lipid and Proteins Based Coatings 675
      • 17.5.2.6 Active and Smart Food Packaging 676
        • 17.5.2.6.1 Active Materials and Packaging Systems 676
        • 17.5.2.6.2 Intelligent and Smart Food Packaging 677
      • 17.5.2.7 Antimicrobial films and agents 678
        • 17.5.2.7.1 Natural 679
        • 17.5.2.7.2 Inorganic nanoparticles 679
        • 17.5.2.7.3 Biopolymers 680
      • 17.5.2.8 Bio-based Inks and Dyes 680
      • 17.5.2.9 Edible films and coatings 681
        • 17.5.2.9.1 Overview 681
        • 17.5.2.9.2 Commercial examples 683
      • 17.5.2.10 Types of bio-based coatings and films in packaging 684
        • 17.5.2.10.1 Polyurethane coatings 684
          • 17.5.2.10.1.1 Properties 684
          • 17.5.2.10.1.2 Bio-based polyurethane coatings 685
          • 17.5.2.10.1.3 Products 686
        • 17.5.2.10.2 Acrylate resins 687
          • 17.5.2.10.2.1 Properties 687
          • 17.5.2.10.2.2 Bio-based acrylates 687
          • 17.5.2.10.2.3 Products 688
        • 17.5.2.10.3 Polylactic acid (Bio-PLA) 688
          • 17.5.2.10.3.1 Properties 690
          • 17.5.2.10.3.2 Bio-PLA coatings and films 690
        • 17.5.2.10.4 Polyhydroxyalkanoates (PHA) coatings 691
        • 17.5.2.10.5 Cellulose coatings and films 692
          • 17.5.2.10.5.1 Microfibrillated cellulose (MFC) 692
          • 17.5.2.10.5.2 Cellulose nanofibers 693
            • 17.5.2.10.5.2.1 Properties 693
            • 17.5.2.10.5.2.2 Product developers 695
        • 17.5.2.10.6 Lignin coatings 697
        • 17.5.2.10.7 Protein-based biomaterials for coatings 697
          • 17.5.2.10.7.1 Plant derived proteins 698
          • 17.5.2.10.7.2 Animal origin proteins 698
    • 17.5.3 Carbon capture derived materials for packaging 699
      • 17.5.3.1 Benefits of carbon utilization for plastics feedstocks 700
      • 17.5.3.2 CO₂-derived polymers and plastics 702
      • 17.5.3.3 CO2 utilization products 703
    • 17.5.4 Companies 705
  • 17.6 Eco-friendly Paints and Coatings 709
    • 17.6.1 UV-cure 710
    • 17.6.2 Waterborne coatings 710
    • 17.6.3 Treatments with less or no solvents 711
    • 17.6.4 Hyperbranched polymers for coatings 711
    • 17.6.5 Powder coatings 711
    • 17.6.6 High solid (HS) coatings 713
    • 17.6.7 Use of bio-based materials in coatings 713
      • 17.6.7.1 Biopolymers 713
      • 17.6.7.2 Coatings based on agricultural waste 714
      • 17.6.7.3 Vegetable oils and fatty acids 714
      • 17.6.7.4 Proteins 714
      • 17.6.7.5 Cellulose 715
      • 17.6.7.6 Plant-Based wax coatings 716
    • 17.6.8 Barrier coatings 717
      • 17.6.8.1 Polysaccharides 719
        • 17.6.8.1.1 Chitin 719
        • 17.6.8.1.2 Chitosan 719
        • 17.6.8.1.3 Starch 719
      • 17.6.8.2 Poly(lactic acid) (PLA) 720
      • 17.6.8.3 Poly(butylene Succinate 720
      • 17.6.8.4 Functional Lipid and Proteins Based Coatings 720
    • 17.6.9 Alkyd coatings 721
      • 17.6.9.1 Alkyd resin properties 721
      • 17.6.9.2 Bio-based alkyd coatings 722
      • 17.6.9.3 Products 724
    • 17.6.10 Polyurethane coatings 725
      • 17.6.10.1 Properties 725
      • 17.6.10.2 Bio-based polyurethane coatings 726
        • 17.6.10.2.1 Bio-based polyols 726
        • 17.6.10.2.2 Non-isocyanate polyurethane (NIPU) 727
      • 17.6.10.3 Products 727
    • 17.6.11 Epoxy coatings 728
      • 17.6.11.1 Properties 728
      • 17.6.11.2 Bio-based epoxy coatings 729
      • 17.6.11.3 Products 730
    • 17.6.12 Acrylate resins 731
      • 17.6.12.1 Properties 731
      • 17.6.12.2 Bio-based acrylates 732
      • 17.6.12.3 Products 732
    • 17.6.13 Polylactic acid (Bio-PLA) 733
      • 17.6.13.1 Bio-PLA coatings and films 735
    • 17.6.14 Polyhydroxyalkanoates (PHA) 735
    • 17.6.15 Microfibrillated cellulose (MFC) 736
    • 17.6.16 Cellulose nanofibers 737
    • 17.6.17 Cellulose nanocrystals 741
    • 17.6.18 Bacterial Nanocellulose (BNC) 742
    • 17.6.19 Rosins 742
    • 17.6.20 Bio-based carbon black 743
      • 17.6.20.1 Lignin-based 743
      • 17.6.20.2 Algae-based 743
    • 17.6.21 Lignin 743
    • 17.6.22 Antimicrobial films and agents 744
      • 17.6.22.1 Natural 745
      • 17.6.22.2 Inorganic nanoparticles 746
      • 17.6.22.3 Biopolymers 746
    • 17.6.23 Nanocoatings 747
    • 17.6.24 Protein-based biomaterials for coatings 748
      • 17.6.24.1 Plant derived proteins 748
      • 17.6.24.2 Animal origin proteins 749
    • 17.6.25 Algal coatings 750
    • 17.6.26 Polypeptides 753
    • 17.6.27 Companies 755
  • 17.7 Green Electronics 759
    • 17.7.1 Conventional electronics manufacturing 759
    • 17.7.2 Benefits of Green Electronics manufacturing 759
    • 17.7.3 Challenges in adopting Green Electronics manufacturing 761
    • 17.7.4 Green Electronics Manufacturing 761
    • 17.7.5 Sustainability in PCB manufacturing 763
      • 17.7.5.1 Sustainable cleaning of PCBs 763
    • 17.7.6 Design of PCBs for sustainability 764
      • 17.7.6.1 Rigid 766
      • 17.7.6.2 Flexible 766
      • 17.7.6.3 Additive manufacturing 767
      • 17.7.6.4 In-mold elctronics (IME) 768
    • 17.7.7 Materials 769
      • 17.7.7.1 Metal cores 769
      • 17.7.7.2 Recycled laminates 769
      • 17.7.7.3 Conductive inks 769
      • 17.7.7.4 Green and lead-free solder 772
      • 17.7.7.5 Biodegradable substrates 773
        • 17.7.7.5.1 Bacterial Cellulose 773
        • 17.7.7.5.2 Mycelium 774
        • 17.7.7.5.3 Lignin 776
        • 17.7.7.5.4 Cellulose Nanofibers 779
        • 17.7.7.5.5 Soy Protein 782
        • 17.7.7.5.6 Algae 782
        • 17.7.7.5.7 PHAs 783
      • 17.7.7.6 Biobased inks 784
    • 17.7.8 Substrates 784
      • 17.7.8.1 Halogen-free FR4 784
        • 17.7.8.1.1 FR4 limitations 784
        • 17.7.8.1.2 FR4 alternatives 786
        • 17.7.8.1.3 Bio-Polyimide 786
      • 17.7.8.2 Metal-core PCBs 788
      • 17.7.8.3 Biobased PCBs 788
        • 17.7.8.3.1 Flexible (bio) polyimide PCBs 789
        • 17.7.8.3.2 Recent commercial activity 790
      • 17.7.8.4 Paper-based PCBs 791
      • 17.7.8.5 PCBs without solder mask 791
      • 17.7.8.6 Thinner dielectrics 792
      • 17.7.8.7 Recycled plastic substrates 792
      • 17.7.8.8 Flexible substrates 792
    • 17.7.9 Sustainable patterning and metallization in electronics manufacturing 793
      • 17.7.9.1 Introduction 793
      • 17.7.9.2 Issues with sustainability 793
      • 17.7.9.3 Regeneration and reuse of etching chemicals 794
      • 17.7.9.4 Transition from Wet to Dry phase patterning 795
      • 17.7.9.5 Print-and-plate 795
      • 17.7.9.6 Approaches 796
        • 17.7.9.6.1 Direct Printed Electronics 796
        • 17.7.9.6.2 Photonic Sintering 798
        • 17.7.9.6.3 Biometallization 798
        • 17.7.9.6.4 Plating Resist Alternatives 799
        • 17.7.9.6.5 Laser-Induced Forward Transfer 800
        • 17.7.9.6.6 Electrohydrodynamic Printing 802
        • 17.7.9.6.7 Electrically conductive adhesives (ECAs 802
        • 17.7.9.6.8 Green electroless plating 804
        • 17.7.9.6.9 Smart Masking 805
        • 17.7.9.6.10 Component Integration 805
        • 17.7.9.6.11 Bio-inspired material deposition 806
        • 17.7.9.6.12 Multi-material jetting 806
        • 17.7.9.6.13 Vacuumless deposition 808
        • 17.7.9.6.14 Upcycling waste streams 808
    • 17.7.10 Sustainable attachment and integration of components 809
      • 17.7.10.1 Conventional component attachment materials 809
      • 17.7.10.2 Materials 810
        • 17.7.10.2.1 Conductive adhesives 810
        • 17.7.10.2.2 Biodegradable adhesives 810
        • 17.7.10.2.3 Magnets 811
        • 17.7.10.2.4 Bio-based solders 811
        • 17.7.10.2.5 Bio-derived solders 811
        • 17.7.10.2.6 Recycled plastics 812
        • 17.7.10.2.7 Nano adhesives 812
        • 17.7.10.2.8 Shape memory polymers 812
        • 17.7.10.2.9 Photo-reversible polymers 814
        • 17.7.10.2.10 Conductive biopolymers 815
      • 17.7.10.3 Processes 815
        • 17.7.10.3.1 Traditional thermal processing methods 816
        • 17.7.10.3.2 Low temperature solder 816
        • 17.7.10.3.3 Reflow soldering 819
        • 17.7.10.3.4 Induction soldering 820
        • 17.7.10.3.5 UV curing 821
        • 17.7.10.3.6 Near-infrared (NIR) radiation curing 821
        • 17.7.10.3.7 Photonic sintering/curing 822
        • 17.7.10.3.8 Hybrid integration 822
    • 17.7.11 Sustainable integrated circuits 823
      • 17.7.11.1 IC manufacturing 823
      • 17.7.11.2 Sustainable IC manufacturing 824
      • 17.7.11.3 Wafer production 824
        • 17.7.11.3.1 Silicon 825
        • 17.7.11.3.2 Gallium nitride ICs 825
        • 17.7.11.3.3 Flexible ICs 825
        • 17.7.11.3.4 Fully printed organic ICs 826
      • 17.7.11.4 Oxidation methods 827
        • 17.7.11.4.1 Sustainable oxidation 827
        • 17.7.11.4.2 Metal oxides 828
        • 17.7.11.4.3 Recycling 829
        • 17.7.11.4.4 Thin gate oxide layers 829
      • 17.7.11.5 Patterning and doping 830
        • 17.7.11.5.1 Processes 830
          • 17.7.11.5.1.1 Wet etching 830
          • 17.7.11.5.1.2 Dry plasma etching 830
          • 17.7.11.5.1.3 Lift-off patterning 831
          • 17.7.11.5.1.4 Surface doping 831
      • 17.7.11.6 Metallization 832
        • 17.7.11.6.1 Evaporation 832
        • 17.7.11.6.2 Plating 833
        • 17.7.11.6.3 Printing 833
          • 17.7.11.6.3.1 Printed metal gates for organic thin film transistors 833
        • 17.7.11.6.4 Physical vapour deposition (PVD) 834
    • 17.7.12 End of life 835
      • 17.7.12.1 Hazardous waste 835
      • 17.7.12.2 Emissions 836
      • 17.7.12.3 Water Usage 837
      • 17.7.12.4 Recycling 838
        • 17.7.12.4.1 Mechanical recycling 839
        • 17.7.12.4.2 Electro-Mechanical Separation 840
        • 17.7.12.4.3 Chemical Recycling 840
        • 17.7.12.4.4 Electrochemical Processes 841
        • 17.7.12.4.5 Thermal Recycling 841
    • 17.7.13 Green Certification 842
    • 17.7.14 Companies 843
  • 17.8 Sustainable Textiles and Fibers 845
    • 17.8.1 Types of bio-based fibres 845
      • 17.8.1.1 Natural fibres 847
      • 17.8.1.2 Main-made bio-based fibres 849
    • 17.8.2 Bio-based synthetics 850
    • 17.8.3 Recyclability of bio-based fibres 851
    • 17.8.4 Lyocell 851
    • 17.8.5 Bacterial cellulose 852
    • 17.8.6 Algae textiles 852
    • 17.8.7 Bio-based leather 853
      • 17.8.7.1 Properties of bio-based leathers 857
        • 17.8.7.1.1 Tear strength. 858
        • 17.8.7.1.2 Tensile strength 858
        • 17.8.7.1.3 Bally flexing 858
      • 17.8.7.2 Comparison with conventional leathers 859
      • 17.8.7.3 Comparative analysis of bio-based leathers 862
      • 17.8.7.4 Plant-based leather 863
        • 17.8.7.4.1 Overview 863
        • 17.8.7.4.2 Production processes 863
          • 17.8.7.4.2.1 Feedstocks 864
          • 17.8.7.4.2.1 Agriculture Residues 864
          • 17.8.7.4.2.2 Food Processing Waste 864
          • 17.8.7.4.2.3 Invasive Plants 864
          • 17.8.7.4.2.4 Culture-Grown Inputs 865
          • 17.8.7.4.2.5 Textile-Based 865
          • 17.8.7.4.2.6 Bio-Composite 866
        • 17.8.7.4.3 Products 866
        • 17.8.7.4.4 Market players 867
      • 17.8.7.5 Mycelium leather 869
        • 17.8.7.5.1 Overview 869
        • 17.8.7.5.2 Production process 872
          • 17.8.7.5.2.1 Growth conditions 872
          • 17.8.7.5.2.2 Tanning Mycelium Leather 873
          • 17.8.7.5.2.3 Dyeing Mycelium Leather 873
        • 17.8.7.5.3 Products 874
        • 17.8.7.5.4 Market players 874
      • 17.8.7.6 Microbial leather 875
        • 17.8.7.6.1 Overview 875
        • 17.8.7.6.2 Production process 875
        • 17.8.7.6.3 Fermentation conditions 876
        • 17.8.7.6.4 Harvesting 877
        • 17.8.7.6.5 Products 878
        • 17.8.7.6.6 Market players 880
      • 17.8.7.7 Lab grown leather 881
        • 17.8.7.7.1 Overview 881
        • 17.8.7.7.2 Production process 882
        • 17.8.7.7.3 Products 883
        • 17.8.7.7.4 Market players 883
      • 17.8.7.8 Protein-based leather 884
        • 17.8.7.8.1 Overview 884
        • 17.8.7.8.2 Production process 885
        • 17.8.7.8.3 Commercial activity 885
      • 17.8.7.9 Sustainable textiles coatings and dyes 886
        • 17.8.7.9.1 Overview 886
          • 17.8.7.9.1.1 Coatings 886
          • 17.8.7.9.1.2 Dyes 887
        • 17.8.7.9.2 Commercial activity 888
    • 17.8.8 Companies 889
  • 17.9 Alternative Fuels and Lubricants 892
    • 17.9.1 Biofuels and Synthetic Fuels 892
    • 17.9.2 Biodiesel 892
      • 17.9.2.1 Biodiesel by generation 894
      • 17.9.2.2 Production of biodiesel and other biofuels 895
        • 17.9.2.2.1 Pyrolysis of biomass 896
        • 17.9.2.2.2 Vegetable oil transesterification 899
        • 17.9.2.2.3 Vegetable oil hydrogenation (HVO) 900
          • 17.9.2.2.3.1 Production process 901
        • 17.9.2.2.4 Biodiesel from tall oil 902
        • 17.9.2.2.5 Fischer-Tropsch BioDiesel 902
        • 17.9.2.2.6 Hydrothermal liquefaction of biomass 904
        • 17.9.2.2.7 CO2 capture and Fischer-Tropsch (FT) 905
        • 17.9.2.2.8 Dymethyl ether (DME) 905
      • 17.9.2.3 Prices 906
      • 17.9.2.4 Global production and consumption 906
    • 17.9.3 Renewable diesel 909
      • 17.9.3.1 Production 909
      • 17.9.3.2 SWOT analysis 910
      • 17.9.3.3 Global consumption 911
      • 17.9.3.4 Prices 914
    • 17.9.4 Bio-aviation fuel (bio-jet fuel, sustainable aviation fuel, renewable jet fuel or aviation biofuel) 915
      • 17.9.4.1 Description 915
      • 17.9.4.2 SWOT analysis 915
      • 17.9.4.3 Global production and consumption 916
      • 17.9.4.4 Production pathways 917
      • 17.9.4.5 Prices 919
      • 17.9.4.6 Bio-aviation fuel production capacities 920
      • 17.9.4.7 Market challenges 920
      • 17.9.4.8 Global consumption 921
    • 17.9.5 Bio-naphtha 922
      • 17.9.5.1 Overview 922
      • 17.9.5.2 SWOT analysis 923
      • 17.9.5.3 Markets and applications 924
      • 17.9.5.4 Prices 926
      • 17.9.5.5 Production capacities, by producer, current and planned 926
      • 17.9.5.6 Production capacities, total (tonnes), historical, current and planned 927
    • 17.9.6 Biomethanol 928
      • 17.9.6.1 SWOT analysis 929
      • 17.9.6.2 Methanol-to gasoline technology 930
      • 17.9.6.2.1 Production processes 931
        • 17.9.6.2.1.1 Anaerobic digestion 932
        • 17.9.6.2.1.2 Biomass gasification 933
        • 17.9.6.2.1.3 Power to Methane 933
    • 17.9.7 Ethanol 934
      • 17.9.7.1 Technology description 934
      • 17.9.7.2 1G Bio-Ethanol 934
      • 17.9.7.3 SWOT analysis 935
      • 17.9.7.4 Ethanol to jet fuel technology 936
      • 17.9.7.5 Methanol from pulp & paper production 937
      • 17.9.7.6 Sulfite spent liquor fermentation 937
      • 17.9.7.7 Gasification 938
        • 17.9.7.7.1 Biomass gasification and syngas fermentation 938
        • 17.9.7.7.2 Biomass gasification and syngas thermochemical conversion 938
      • 17.9.7.8 CO2 capture and alcohol synthesis 939
      • 17.9.7.9 Biomass hydrolysis and fermentation 939
        • 17.9.7.9.1 Separate hydrolysis and fermentation 939
        • 17.9.7.9.2 Simultaneous saccharification and fermentation (SSF) 940
        • 17.9.7.9.3 Pre-hydrolysis and simultaneous saccharification and fermentation (PSSF) 940
        • 17.9.7.9.4 Simultaneous saccharification and co-fermentation (SSCF) 941
        • 17.9.7.9.5 Direct conversion (consolidated bioprocessing) (CBP) 941
      • 17.9.7.10 Global ethanol consumption 942
    • 17.9.8 Biobutanol 943
      • 17.9.8.1 Production 945
      • 17.9.8.2 Prices 945
    • 17.9.9 Biomass-based Gas 946
      • 17.9.9.1 Biomethane 948
      • 17.9.9.2 Production pathways 950
        • 17.9.9.2.1 Landfill gas recovery 950
        • 17.9.9.2.2 Anaerobic digestion 951
        • 17.9.9.2.3 Thermal gasification 952
      • 17.9.9.3 SWOT analysis 953
      • 17.9.9.4 Global production 954
      • 17.9.9.5 Prices 954
        • 17.9.9.5.1 Raw Biogas 954
        • 17.9.9.5.2 Upgraded Biomethane 954
      • 17.9.9.6 Bio-LNG 955
        • 17.9.9.6.1 Markets 955
          • 17.9.9.6.1.1 Trucks 955
          • 17.9.9.6.1.2 Marine 955
        • 17.9.9.6.2 Production 955
        • 17.9.9.6.3 Plants 956
      • 17.9.9.7 bio-CNG (compressed natural gas derived from biogas) 956
      • 17.9.9.8 Carbon capture from biogas 957
    • 17.9.10 Biosyngas 958
      • 17.9.10.1 Production 958
      • 17.9.10.2 Prices 959
    • 17.9.11 Biohydrogen 960
      • 17.9.11.1 Description 960
      • 17.9.11.2 SWOT analysis 961
      • 17.9.11.3 Production of biohydrogen from biomass 962
        • 17.9.11.3.1 Biological Conversion Routes 963
          • 17.9.11.3.1.1 Bio-photochemical Reaction 963
          • 17.9.11.3.1.2 Fermentation and Anaerobic Digestion 963
        • 17.9.11.3.2 Thermochemical conversion routes 963
          • 17.9.11.3.2.1 Biomass Gasification 964
          • 17.9.11.3.2.2 Biomass Pyrolysis 964
          • 17.9.11.3.2.3 Biomethane Reforming 964
      • 17.9.11.4 Applications 965
      • 17.9.11.5 Prices 966
    • 17.9.12 Biochar in biogas production 966
    • 17.9.13 Bio-DME 966
    • 17.9.14 Chemical recycling for biofuels 967
      • 17.9.14.1 Plastic pyrolysis 967
      • 17.9.14.2 Used tires pyrolysis 968
        • 17.9.14.2.1 Conversion to biofuel 969
      • 17.9.14.3 Co-pyrolysis of biomass and plastic wastes 970
      • 17.9.14.4 Gasification 971
        • 17.9.14.4.1 Syngas conversion to methanol 972
        • 17.9.14.4.2 Biomass gasification and syngas fermentation 976
        • 17.9.14.4.3 Biomass gasification and syngas thermochemical conversion 976
      • 17.9.14.5 Hydrothermal cracking 977
    • 17.9.15 Electrofuels (E-fuels, power-to-gas/liquids/fuels) 978
      • 17.9.15.1 Introduction 978
      • 17.9.15.2 Benefits of e-fuels 980
      • 17.9.15.3 Feedstocks 981
        • 17.9.15.3.1 Hydrogen electrolysis 981
      • 17.9.15.4 CO2 capture 982
      • 17.9.15.5 Production 982
        • 17.9.15.5.1 eFuel production facilities, current and planned 985
      • 17.9.15.6 Companies 986
    • 17.9.16 Algae-derived biofuels 987
      • 17.9.16.1 Technology description 987
        • 17.9.16.1.1 Conversion pathways 987
      • 17.9.16.2 Production 988
      • 17.9.16.3 Market challenges 989
      • 17.9.16.4 Prices 990
      • 17.9.16.5 Producers 991
    • 17.9.17 Green Ammonia 991
      • 17.9.17.1 Production 992
        • 17.9.17.1.1 Decarbonisation of ammonia production 994
        • 17.9.17.1.2 Green ammonia projects 995
      • 17.9.17.2 Green ammonia synthesis methods 995
        • 17.9.17.2.1 Haber-Bosch process 995
        • 17.9.17.2.2 Biological nitrogen fixation 996
        • 17.9.17.2.3 Electrochemical production 997
        • 17.9.17.2.4 Chemical looping processes 997
      • 17.9.17.3 Blue ammonia 997
        • 17.9.17.3.1 Blue ammonia projects 997
        • 17.9.17.3.2 Markets and applications 998
        • 17.9.17.3.3 Chemical energy storage 998
        • 17.9.17.3.4 Ammonia fuel cells 998
        • 17.9.17.3.5 Marine fuel 999
        • 17.9.17.3.6 Prices 1001
      • 17.9.17.4 Companies and projects 1003
    • 17.9.18 Bio-oils (pyrolysis oils) 1004
      • 17.9.18.1 Description 1004
        • 17.9.18.1.1 Advantages of bio-oils 1004
      • 17.9.18.2 Production 1006
        • 17.9.18.2.1 Fast Pyrolysis 1006
        • 17.9.18.2.2 Costs of production 1006
        • 17.9.18.2.3 Upgrading 1006
      • 17.9.18.3 Applications 1008
      • 17.9.18.4 Bio-oil producers 1008
      • 17.9.18.5 Prices 1009
    • 17.9.19 Refuse Derived Fuels (RDF) 1010
      • 17.9.19.1 Overview 1010
      • 17.9.19.2 Production 1010
        • 17.9.19.2.1 Production process 1010
        • 17.9.19.2.2 Mechanical biological treatment 1011
      • 17.9.19.3 Markets 1012
    • 17.9.20 Bio-based Lubricants 1012
    • 17.9.21 Companies 1015
  • 17.10 Pharmaceuticals and Healthcare 1018
    • 17.10.1 Green Pharmaceutical Synthesis 1018
      • 17.10.1.1 Green Solvents 1018
      • 17.10.1.2 Catalysis 1020
      • 17.10.1.3 Continuous Flow Chemistry 1021
      • 17.10.1.4 Alternative Energy Sources 1023
      • 17.10.1.5 Green Oxidation and Reduction Methods 1024
      • 17.10.1.6 Atom-Economical Reactions 1025
      • 17.10.1.7 Bio-based Starting Materials 1027
      • 17.10.1.8 Process Intensification 1028
      • 17.10.1.9 Green Analytical Techniques 1030
      • 17.10.1.10 Sustainable Purification Methods 1031
    • 17.10.2 Bio-based Drug Delivery Systems 1032
      • 17.10.2.1 Natural Polymers 1032
      • 17.10.2.2 Protein-based Materials 1034
      • 17.10.2.3 Polysaccharide-based Systems 1036
      • 17.10.2.4 Lipid-based Carriers 1038
      • 17.10.2.5 Plant-derived Materials 1040
      • 17.10.2.6 Microbial-derived Polymers 1042
      • 17.10.2.7 Green Synthesis Methods 1044
      • 17.10.2.8 Stimuli-responsive Biopolymers 1046
      • 17.10.2.9 Bioconjugation Techniques 1048
      • 17.10.2.10 Sustainable Particle Formation 1050
      • 17.10.2.11 Bio-inspired Delivery Systems 1051
    • 17.10.3 Sustainable Medical Devices 1053
    • 17.10.4 Personalized Chemistry in Medicine 1055
      • 17.10.4.1 Tailored Drug Delivery Systems 1055
      • 17.10.4.2 Personalized Diagnostic Materials 1056
      • 17.10.4.3 Custom-synthesized Therapeutics 1058
      • 17.10.4.4 Biocompatible Materials for Implants 1059
      • 17.10.4.5 3D-printed Pharmaceuticals 1061
      • 17.10.4.6 Personalized Nutrient Formulations 1063
    • 17.10.5 Companies 1065
  • 17.11 Advanced Materials for 3D Printing 1067
    • 17.11.1 Bio-based 3D Printing Resins 1067
    • 17.11.2 Recyclable and Reusable 3D Printing Materials 1069
    • 17.11.3 Functional and Smart 3D Printing Materials 1071
    • 17.11.3.1 Companies 1073
  • 17.12 Artificial Intelligence in Chemical Design 1076
    • 17.12.1 Machine Learning for Molecular Design 1076
    • 17.12.2 AI-driven Retrosynthesis Planning 1077
    • 17.12.3 Predictive Modeling of Chemical Properties 1079
    • 17.12.4 AI in Process Optimization 1080
    • 17.12.5 Automated Lab Systems and Robotics 1080
    • 17.12.6 AI for Materials Discovery and Development 1083
  • 17.13 Quantum Chemistry Applications 1085
    • 17.13.1 Quantum Computing for Molecular Simulations 1085
    • 17.13.2 Quantum Sensors in Chemical Analysis 1086
    • 17.13.3 Quantum-inspired Algorithms for Property Prediction 1087
    • 17.13.4 Quantum Approaches to Catalyst Design 1089
    • 17.13.5 Quantum Chemistry in Drug Discovery 1090
    • 17.13.6 Quantum Effects in Nanomaterials 1091

18 ECONOMIC ASPECTS AND BUSINESS MODELS 1093

  • 18.1 Cost Competitiveness of Sustainable Chemical Technologies 1093
  • 18.2 Investment Trends in Green Chemistry 1094
  • 18.3 New Business Models in the Circular Economy 1095
  • 18.4 Market Dynamics and Consumer Preferences 1096
  • 18.5 Intellectual Property Considerations 1098

19 FUTURE OUTLOOK AND EMERGING TRENDS 1100

  • 19.1 Convergence of Bio, Nano, and Information Technologies 1101
  • 19.2 Quantum Computing in Chemical Research and Development 1102
  • 19.3 Space-based Manufacturing of Chemicals 1103
  • 19.4 Artificial Photosynthesis and Solar Fuels 1104
  • 19.5 Personalized and On-demand Chemical Manufacturing 1105
  • 19.6 The Role of Chemistry in Achieving Net-Zero Emissions 1106
  • 19.7 Green Chemistry Advancements 1107
  • 19.8 Specialty Chemicals Evolution 1109
  • 19.9 Circular Economy Solutions 1111
  • 19.10 Artificial Intelligence and Digitalization Impact 1112
  • 19.11 Quantum Chemistry Prospects 1113

20 APPENDICES 1116

  • 20.1 Glossary of Terms 1116
  • 20.2 List of Abbreviations 1117
  • 20.3 Research Methodology 1118

21 REFERENCES 1120

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List of Tables/Graphs

List of Tables

  • Table 1. Global drivers and trends in sustainable chemicals. 45
  • Table 2. Types of sustainable chemicals and applications in agriculture. 53
  • Table 3. Types of sustainable chemicals and applications in Green Cosmetics and Personal Care. 54
  • Table 4. Types of sustainable chemicals and applications in Sustainable Packaging. 54
  • Table 5. Types of sustainable chemicals and applications in Eco-friendly Paints and Coatings. 55
  • Table 6. Types of sustainable chemicals and applications in Alternative Fuels and Lubricants. 56
  • Table 7. Types of sustainable chemicals and applications in Pharmaceuticals and Healthcare. 57
  • Table 8. Types of sustainable chemicals and applications in Water Treatment and Purification. 58
  • Table 9. Types of sustainable chemicals and applications in Advanced Materials for 3D Printing. 59
  • Table 10. Sustainable Mining and Metallurgy. 61
  • Table 11. Comparison of traditional and sustainable chemical feedstocks. 63
  • Table 12. Types of Biomass and Their Chemical Compositions. 64
  • Table 13. Pretreatment and Conversion Technologies. 66
  • Table 14. Challenges in Scaling Up Biomass Utilization. 68
  • Table 15. CO2 Capture Technologies. 70
  • Table 16. Chemical Conversion Pathways for CO2. 71
  • Table 17. Economic and Technical Barriers to CO2 Utilization. 73
  • Table 18. Industrial Waste Streams and By-products. 76
  • Table 19. Electrolysis Technologies. 79
  • Table 20. Types of biocatalysts. 92
  • Table 21. Heterogeneous Catalysis Advancements. 94
  • Table 22. Photocatalysis vs Electrocatalysis. 95
  • Table 23. Applications of chemically recycled materials. 102
  • Table 24. Summary of non-catalytic pyrolysis technologies. 104
  • Table 25. Summary of catalytic pyrolysis technologies. 105
  • Table 26. Summary of pyrolysis technique under different operating conditions. 109
  • Table 27. Biomass materials and their bio-oil yield. 110
  • Table 28. Biofuel production cost from the biomass pyrolysis process. 111
  • Table 29. Pyrolysis companies and plant capacities, current and planned. 114
  • Table 30. Summary of gasification technologies. 115
  • Table 31. Advanced recycling (Gasification) companies. 121
  • Table 32. Summary of dissolution technologies. 121
  • Table 33. Advanced recycling (Dissolution) companies 122
  • Table 34. Depolymerisation processes for PET, PU, PC and PA, products and yields. 124
  • Table 35. Summary of hydrolysis technologies-feedstocks, process, outputs, commercial maturity and technology developers. 125
  • Table 36. Summary of Enzymolysis technologies-feedstocks, process, outputs, commercial maturity and technology developers. 126
  • Table 37. Summary of methanolysis technologies-feedstocks, process, outputs, commercial maturity and technology developers. 127
  • Table 38. Summary of glycolysis technologies-feedstocks, process, outputs, commercial maturity and technology developers. 128
  • Table 39. Summary of aminolysis technologies. 131
  • Table 40. Advanced recycling (Depolymerisation) companies and capacities (current and planned). 131
  • Table 41. Overview of hydrothermal cracking for advanced chemical recycling. 132
  • Table 42. Overview of Pyrolysis with in-line reforming for advanced chemical recycling. 133
  • Table 43. Overview of microwave-assisted pyrolysis for advanced chemical recycling. 134
  • Table 44. Overview of plasma pyrolysis for advanced chemical recycling. 134
  • Table 45. Overview of plasma gasification for advanced chemical recycling. 135
  • Table 46. Chemical recycling companies. 139
  • Table 47. Types of advanced manufacturing technologies in the chemical industry. 164
  • Table 48. Advantages in Pharmaceuticals and Fine Chemicals. 166
  • Table 49. Challenges in Scale-up and Implementation. 168
  • Table 50. Production capacities of biorefinery lignin producers. 176
  • Table 51. Types of Cell Culture Systems. 179
  • Table 52. Factors Affecting Cell Culture Performance. 180
  • Table 53. Types of Fermentation Processes. 181
  • Table 54. Factors Affecting Fermentation Performance. 182
  • Table 55. Advances in Fermentation Technology. 182
  • Table 56. Types of Purification Methods in Downstream Processing. 184
  • Table 57. Factors Affecting Purification Performance. 185
  • Table 58. Advances in Purification Technology. 185
  • Table 59. Common formulation methods used in biomanufacturing. 187
  • Table 60. Factors Affecting Formulation Performance. 188
  • Table 61. Advances in Formulation Technology. 188
  • Table 62. Factors Affecting Scale-up Performance in Biomanufacturing. 190
  • Table 63. Scale-up Strategies in Biomanufacturing. 191
  • Table 64. Factors Affecting Optimization Performance in Biomanufacturing. 192
  • Table 65. Optimization Strategies in Biomanufacturing. 193
  • Table 66. Types of Quality Control Tests in Biomanufacturing. 194
  • Table 67.Factors Affecting Quality Control Performance in Biomanufacturing 195
  • Table 68. Factors Affecting Characterization Performance in Biomanufacturing 198
  • Table 69. Key fermentation parameters in batch vs continuous biomanufacturing processes. 206
  • Table 70. Major microbial cell factories used in industrial biomanufacturing. 211
  • Table 71. Comparison of Modes of Operation. 214
  • Table 72. Host organisms commonly used in biomanufacturing. 215
  • Table 73. Carbon utilization revenue forecast by product (US$). 221
  • Table 74. Carbon utilization business models. 224
  • Table 75. CO2 utilization and removal pathways. 225
  • Table 76. Market challenges for CO2 utilization. 227
  • Table 77. Example CO2 utilization pathways. 228
  • Table 78. CO2 derived products via Thermochemical conversion-applications, advantages and disadvantages. 231
  • Table 79. CO2 derived products via electrochemical conversion-applications, advantages and disadvantages. 235
  • Table 80. CO2 derived products via biological conversion-applications, advantages and disadvantages. 240
  • Table 81. Companies developing and producing CO2-based polymers. 243
  • Table 82. Companies developing mineral carbonation technologies. 246
  • Table 83. Comparison of emerging CO₂ utilization applications. 247
  • Table 84. Main routes to CO₂-fuels. 249
  • Table 85. Market overview for CO2 derived fuels. 250
  • Table 86. Main routes to CO₂ -fuels 252
  • Table 87. Power-to-Methane projects. 257
  • Table 88. Microalgae products and prices. 260
  • Table 89. Main Solar-Driven CO2 Conversion Approaches. 262
  • Table 90. Companies in CO2-derived fuel products. 262
  • Table 91. Commodity chemicals and fuels manufactured from CO2. 269
  • Table 92. Companies in CO2-derived chemicals products. 271
  • Table 93. Carbon capture technologies and projects in the cement sector 277
  • Table 94. Prefabricated versus ready-mixed concrete markets . 281
  • Table 95. CO₂ utilization business models in building materials. 284
  • Table 96. Companies in CO2 derived building materials. 287
  • Table 97. Market challenges for CO2 utilization in construction materials. 288
  • Table 98. Companies in CO2 Utilization in Biological Yield-Boosting. 294
  • Table 99. Applications of CCS in oil and gas production. 295
  • Table 100. CO2 EOR/Storage Challenges. 302
  • Table 101. Comparison of types of biocatalysts. 306
  • Table 102. Types of Enzyme Biocatalysts. 307
  • Table 103. Common microbial hosts used for enzyme production. 308
  • Table 104. Enzyme feedstocks. 309
  • Table 105. Engineered proteins in industrial applications. 311
  • Table 106. Types of Microorganism Biocatalysts. 311
  • Table 107. Commonly used bacterial hosts. 312
  • Table 108. Examples of fungal hosts. 312
  • Table 109. Commonly used yeast hosts. 313
  • Table 110. Types of Engineered Biocatalysts. 316
  • Table 111. Production methods for biocatalysts. 326
  • Table 112. Fermentation processes. 327
  • Table 113. Waste-based feedstocks and biochemicals produced. 327
  • Table 114. Microbial and mineral-based feedstocks and biochemicals produced. 328
  • Table 115. Key biomanufacturing processes utilized in synthetic biology. 338
  • Table 116. Molecules produced through industrial biomanufacturing. 339
  • Table 117. Continuous vs batch biomanufacturing 340
  • Table 118. Key fermentation parameters in batch vs continuous biomanufacturing processes. 340
  • Table 119. Synthetic biology fermentation processes. 342
  • Table 120. Cell-free versus cell-based systems 343
  • Table 121. Key applications of genome engineering. 350
  • Table 122. Types of Nanoparticle Biocatalysts. 353
  • Table 123. Types of Biocatalytic Cascades and Multi-Enzyme Systems. 355
  • Table 124. Companies developing biocatalysts.. 359
  • Table 125. Key tools and techniques used in metabolic engineering for pathway optimization. 364
  • Table 126. Key applications of metabolic engineering. 366
  • Table 127. Main DNA synthesis technologies 368
  • Table 128. Main gene assembly methods. 368
  • Table 129. Key applications of genome engineering. 373
  • Table 130. Engineered proteins in industrial applications. 375
  • Table 131.Key computational tools and their applications in synthetic biology. 386
  • Table 132. Feedstocks for synthetic biology. 391
  • Table 133. Products from C1 feedstocks in white biotechnology. 397
  • Table 134. C2 Feedstock Products. 397
  • Table 135. CO2 derived products via biological conversion-applications, advantages and disadvantages. 400
  • Table 136. Common starch sources that can be used as feedstocks for producing biochemicals. 408
  • Table 137. Biomass processes summary, process description and TRL. 411
  • Table 138. Pathways for hydrogen production from biomass. 413
  • Table 139. Overview of alginate-description, properties, application and market size. 414
  • Table 140. Blue biotechnology companies. 417
  • Table 141. Types of bio-based solvents. 419
  • Table 142. Companies developing bio-based solvents. 427
  • Table 143. Value Proposition for Critical Material Extraction Technologies. 434
  • Table 144. Critical Material Extraction Methods Evaluated by Key Performance Metrics. 435
  • Table 145. Critical Rare-Earth Element Recovery Technologies from Secondary Sources. 437
  • Table 146. Li-ion Battery Technology Metal Recovery Methods-Metal, Recovery Method, Recovery Efficiency, Challenges, Environmental Impact, Economic Viability. 438
  • Table 147. Critical Semiconductor Materials Recovery-Material, Primary Source, Recovery Method, Recovery Efficiency, Challenges, Potential Applications. 439
  • Table 148. Critical Semiconductor Material Recovery from Secondary Sources. 440
  • Table 149. Critical Platinum Group Metal Recovery. 442
  • Table 150. Companies in waste valorization and resrouce recovery. 490
  • Table 151. Energy Efficiency Measures in Chemical Plants. 495
  • Table 152. Renewable Energy Sources in Chemical Production. 500
  • Table 153. Energy Storage Technologies for Process Industries. 502
  • Table 154. Combined Heat and Power (CHP) Systems. 504
  • Table 155. Green Chemistry Metrics and Sustainability Indicators. 508
  • Table 156. Incentives and Support Mechanisms for Green Chemistry. 524
  • Table 157. Challenges in Regulating Emerging Technologies. 525
  • Table 158. International Cooperation and Harmonization Efforts. 528
  • Table 159. LDPE film versus PLA, 2019–24 (USD/tonne). 533
  • Table 160. PLA properties 534
  • Table 161. Applications, advantages and disadvantages of PHAs in packaging. 548
  • Table 162. Market overview for cellulose microfibers (microfibrillated cellulose) in paperboard and packaging-market age, key benefits, applications and producers. 552
  • Table 163. Applications of nanocrystalline cellulose (CNC). 553
  • Table 164. Market overview for cellulose nanofibers in packaging. 555
  • Table 165. Applications of Bacterial Nanocellulose in Packaging. 564
  • Table 166. Types of protein based-bioplastics, applications and companies. 566
  • Table 167. Overview of alginate-description, properties, application and market size. 569
  • Table 168. Companies developing algal-based bioplastics. 570
  • Table 169. Overview of mycelium fibers-description, properties, drawbacks and applications. 571
  • Table 170. Overview of chitosan-description, properties, drawbacks and applications. 573
  • Table 171. Commercial Examples of Chitosan-based Films and Coatings and Companies. 574
  • Table 172. Bio-based naphtha markets and applications. 576
  • Table 173. Bio-naphtha market value chain. 577
  • Table 174. Commercial Examples of Bio-Naphtha Packaging and Companies. 578
  • Table 175. Bioplastics and biodegradable polymers market players. 581
  • Table 176. Biopesticides and Biocontrol Agents. 585
  • Table 177. Sustainable Agriculture Chemicals Market Players. 599
  • Table 178. Established bio-based construction materials. 603
  • Table 179. Types of self-healing concrete. 611
  • Table 180. Types of biobased aerogels. 623
  • Table 181. Sustainable Construction Materials Market Players. 624
  • Table 182. Natural and Bio-based Ingredients. 628
  • Table 183. Biodegradable polymers. 632
  • Table 184.Companies developing starch microspheres/microbeads. 634
  • Table 185. Companies developing microcrystalline cellulose (MCC) spheres/beads. 635
  • Table 186. Companies developing cellulose microbeads. 636
  • Table 187. CNC properties. 636
  • Table 188. Companies developing cellulose nanocrystal microbeads. 637
  • Table 189. Companies developing bacterial nanocellulose microbeads. 639
  • Table 190.Companies developing chitin microspheres/microbeads. 639
  • Table 191.Types of PHAs and properties. 641
  • Table 192. Polyhydroxyalkanoates (PHA) producers. 642
  • Table 193. Companies developing PHA for microbeads. 644
  • Table 194. PLA producers and production capacities. 645
  • Table 195. Technical lignin types and applications. 646
  • Table 196. Properties of lignins and their applications. 648
  • Table 197. Production capacities of technical lignin producers. 649
  • Table 198. Production capacities of biorefinery lignin producers. 650
  • Table 199. Companies developing lignin for microbeads (current or potential applications). 650
  • Table 200. Companies developing alginate for microbeads (current or potential applications). 652
  • Table 201. Green Cosmetics and Personal Care Market Players. 656
  • Table 202. Pros and cons of different type of food packaging materials. 661
  • Table 203. Active Biodegradable Films films and their food applications. 668
  • Table 204. Intelligent Biodegradable Films. 669
  • Table 205. Edible films and coatings market summary. 672
  • Table 206. Types of polyols. 675
  • Table 207. Polyol producers. 676
  • Table 208. Bio-based polyurethane coating products. 677
  • Table 209. Bio-based acrylate resin products. 679
  • Table 210. Polylactic acid (PLA) market analysis. 679
  • Table 211. Commercially available PHAs. 682
  • Table 212. Market overview for cellulose nanofibers in paints and coatings. 684
  • Table 213. Companies developing cellulose nanofibers products in paints and coatings. 686
  • Table 214. Types of protein based-biomaterials, applications and companies. 689
  • Table 215. CO2 utilization and removal pathways. 691
  • Table 216. CO2 utilization products developed by chemical and plastic producers. 694
  • Table 217. Sustainable packaging market players. 696
  • Table 218. Example envinronmentally friendly coatings, advantages and disadvantages. 700
  • Table 219. Plant Waxes. 707
  • Table 220. Types of alkyd resins and properties. 712
  • Table 221. Market summary for bio-based alkyd coatings-raw materials, advantages, disadvantages, applications and producers. 714
  • Table 222. Bio-based alkyd coating products. 715
  • Table 223. Types of polyols. 716
  • Table 224. Polyol producers. 717
  • Table 225. Bio-based polyurethane coating products. 718
  • Table 226. Market summary for bio-based epoxy resins. 720
  • Table 227. Bio-based polyurethane coating products. 722
  • Table 228. Bio-based acrylate resin products. 723
  • Table 229. Polylactic acid (PLA) market analysis. 724
  • Table 230. Market assessment for cellulose nanofibers in paints and coatings-application, key benefits and motivation for use, megatrends, market drivers, technology drawbacks, competing materials, material loading, main global paints and coatings OEMs. 728
  • Table 231. Companies developing CNF products in paints and coatings, applications targeted and stage of commercialization. 731
  • Table 232. Types of protein based-biomaterials, applications and companies. 740
  • Table 233. Overview of algal coatings-description, properties, application and market size. 742
  • Table 234. Companies developing algal-based plastics. 744
  • Table 235. Eco-friendly Paints and Coatings Market Players. 746
  • Table 236. Benefits of Green Electronics Manufacturing 751
  • Table 237. Challenges in adopting Green Electronics manufacturing. 752
  • Table 238. Key areas where the PCB industry can improve sustainability. 754
  • Table 239. Improving sustainability of PCB design. 755
  • Table 240. PCB design options for sustainability. 756
  • Table 241. Sustainability benefits and challenges associated with 3D printing. 759
  • Table 242. Conductive ink producers. 762
  • Table 243. Green and lead-free solder companies. 763
  • Table 244. Biodegradable substrates for PCBs. 764
  • Table 245. Overview of mycelium fibers-description, properties, drawbacks and applications. 765
  • Table 246. Application of lignin in composites. 767
  • Table 247. Properties of lignins and their applications. 768
  • Table 248. Properties of flexible electronics‐cellulose nanofiber film (nanopaper). 771
  • Table 249. Companies developing cellulose nanofibers for electronics. 771
  • Table 250. Commercially available PHAs. 774
  • Table 251. Main limitations of the FR4 material system used for manufacturing printed circuit boards (PCBs). 776
  • Table 252. Halogen-free FR4 companies. 778
  • Table 253. Properties of biobased PCBs. 779
  • Table 254. Applications of flexible (bio) polyimide PCBs. 781
  • Table 255. Main patterning and metallization steps in PCB fabrication and sustainable options. 784
  • Table 256. Sustainability issues with conventional metallization processes. 784
  • Table 257. Benefits of print-and-plate. 786
  • Table 258. Sustainable alternative options to standard plating resists used in printed circuit board (PCB) fabrication. 790
  • Table 259. Applications for laser induced forward transfer 791
  • Table 260. Copper versus silver inks in laser-induced forward transfer (LIFT) for electronics fabrication. 792
  • Table 261. Approaches for in-situ oxidation prevention. 792
  • Table 262. Market readiness and maturity of different lead-free solders and electrically conductive adhesives (ECAs) for electronics manufacturing. 795
  • Table 263. Advantages of green electroless plating. 795
  • Table 264. Comparison of component attachment materials. 800
  • Table 265. Comparison between sustainable and conventional component attachment materials for printed circuit boards 801
  • Table 266. Comparison between the SMAs and SMPs. 804
  • Table 267. Comparison of conductive biopolymers versus conventional materials for printed circuit board fabrication. 806
  • Table 268. Comparison of curing and reflow processes used for attaching components in electronics assembly. 806
  • Table 269. Low temperature solder alloys. 808
  • Table 270. Thermally sensitive substrate materials. 808
  • Table 271. Limitations of existing IC production. 814
  • Table 272. Strategies for improving sustainability in integrated circuit (IC) manufacturing. 815
  • Table 273. Comparison of oxidation methods and level of sustainability. 818
  • Table 274. Stage of commercialization for oxides. 819
  • Table 275. Alternative doping techniques. 823
  • Table 276. Metal content mg / Kg in Printed Circuit Boards (PCBs) from waste desktop computers. 830
  • Table 277. Chemical recycling methods for handling electronic waste. 831
  • Table 278. Electrochemical processes for recycling metals from electronic waste 832
  • Table 279. Thermal recycling processes for electronic waste. 832
  • Table 280. Green Electronics Market Players. 834
  • Table 281. Properties and applications of the main natural fibres 838
  • Table 282. Types of sustainable alternative leathers. 846
  • Table 283. Properties of bio-based leathers. 848
  • Table 284. Comparison with conventional leathers. 850
  • Table 285. Price of commercially available sustainable alternative leather products. 852
  • Table 286. Comparative analysis of sustainable alternative leathers. 853
  • Table 287. Key processing steps involved in transforming plant fibers into leather materials. 854
  • Table 288. Current and emerging plant-based leather products. 858
  • Table 289. Companies developing plant-based leather products. 858
  • Table 290. Overview of mycelium-description, properties, drawbacks and applications. 860
  • Table 291. Companies developing mycelium-based leather products. 865
  • Table 292. Types of microbial-derived leather alternative. 869
  • Table 293. Companies developing microbial leather products. 871
  • Table 294. Companies developing plant-based leather products. 874
  • Table 295. Types of protein-based leather alternatives. 875
  • Table 296. Companies developing protein based leather. 877
  • Table 297. Companies developing sustainable coatings and dyes for leather - 879
  • Table 298. Sustainable Textiles and Fibers Market Players. 880
  • Table 299. Biodiesel by generation. 885
  • Table 300. Biodiesel production techniques. 886
  • Table 301. Summary of pyrolysis technique under different operating conditions. 887
  • Table 302. Biomass materials and their bio-oil yield. 889
  • Table 303. Biofuel production cost from the biomass pyrolysis process. 889
  • Table 304. Properties of vegetable oils in comparison to diesel. 891
  • Table 305. Main producers of HVO and capacities. 892
  • Table 306. Example commercial Development of BtL processes. 893
  • Table 307. Pilot or demo projects for biomass to liquid (BtL) processes. 894
  • Table 308. Global biodiesel consumption, 2010-2035 (M litres/year). 899
  • Table 309. Global renewable diesel consumption, 2010-2035 (M litres/year). 904
  • Table 310. Renewable diesel price ranges. 905
  • Table 311. Advantages and disadvantages of Bio-aviation fuel. 906
  • Table 312. Production pathways for Bio-aviation fuel. 908
  • Table 313. Current and announced Bio-aviation fuel facilities and capacities. 911
  • Table 314. Global bio-jet fuel consumption 2019-2035 (Million litres/year). 912
  • Table 315. Bio-based naphtha markets and applications. 915
  • Table 316. Bio-naphtha market value chain. 916
  • Table 317. Bio-naphtha pricing against petroleum-derived naphtha and related fuel products. 917
  • Table 318. Bio-based Naphtha production capacities, by producer. 917
  • Table 319. Comparison of biogas, biomethane and natural gas. 923
  • Table 320.  Processes in bioethanol production. 931
  • Table 321. Microorganisms used in CBP for ethanol production from biomass lignocellulosic. 932
  • Table 322. Ethanol consumption 2010-2035 (million litres). 933
  • Table 323. Biogas feedstocks. 938
  • Table 324. Existing and planned bio-LNG production plants. 947
  • Table 325. Methods for capturing carbon dioxide from biogas. 948
  • Table 326. Comparison of different Bio-H2 production pathways. 953
  • Table 327. Markets and applications for biohydrogen. 956
  • Table 328. Summary of gasification technologies. 962
  • Table 329. Overview of hydrothermal cracking for advanced chemical recycling. 968
  • Table 330. Applications of e-fuels, by type. 970
  • Table 331. Overview of e-fuels. 971
  • Table 332. Benefits of e-fuels. 971
  • Table 333. eFuel production facilities, current and planned. 976
  • Table 334. E-fuels companies. 977
  • Table 335. Algae-derived biofuel producers. 982
  • Table 336. Green ammonia projects (current and planned). 986
  • Table 337. Blue ammonia projects. 988
  • Table 338. Ammonia fuel cell technologies. 989
  • Table 339. Market overview of green ammonia in marine fuel. 991
  • Table 340. Summary of marine alternative fuels. 991
  • Table 341. Estimated costs for different types of ammonia. 993
  • Table 342. Main players in green ammonia. 994
  • Table 343. Typical composition and physicochemical properties reported for bio-oils and heavy petroleum-derived oils. 996
  • Table 344. Properties and characteristics of pyrolysis liquids derived from biomass versus a fuel oil. 996
  • Table 345. Main techniques used to upgrade bio-oil into higher-quality fuels. 998
  • Table 346. Markets and applications for bio-oil. 999
  • Table 347. Bio-oil producers. 999
  • Table 348. Key resource recovery technologies 1001
  • Table 349. Markets and end uses for refuse-derived fuels (RDF). 1003
  • Table 350. Bio-based lubricants. 1003
  • Table 351. Alternative Fuels and Lubricants Market Players. 1006
  • Table 352. Sustainable medical devices. 1044
  • Table 353. Sustainable Healthcare and Biomedicine Market Players. 1056
  • Table 354. Advanced Materials for 3D Printing. 1064
  • Table 355. Glossary of terms. 1107
  • Table 356. List of Abbreviations. 1108

List of Figures

  • Figure 1. CO2 emissions reduction pathway for the chemical sector. 73
  • Figure 2. Water extraction methods for natural products. 87
  • Figure 3. Circular economy model for the chemical industry. 99
  • Figure 4. Schematic layout of a pyrolysis plant. 103
  • Figure 5. Waste plastic production pathways to (A) diesel and (B) gasoline 108
  • Figure 6. Schematic for Pyrolysis of Scrap Tires. 112
  • Figure 7. Used tires conversion process. 113
  • Figure 8. Total syngas market by product in MM Nm³/h of Syngas, 2021. 117
  • Figure 9. Overview of biogas utilization. 118
  • Figure 10. Biogas and biomethane pathways. 119
  • Figure 11. Products obtained through the different solvolysis pathways of PET, PU, and PA. 123
  • Figure 12. Electroorganic Synthesis. 148
  • Figure 13. Digital Twin schematic. 160
  • Figure 14. CO2 non-conversion and conversion technology, advantages and disadvantages. 218
  • Figure 15. Applications for CO2. 220
  • Figure 16. Cost to capture one metric ton of carbon, by sector. 221
  • Figure 17. Life cycle of CO2-derived products and services. 227
  • Figure 18. Co2 utilization pathways and products. 230
  • Figure 19. Plasma technology configurations and their advantages and disadvantages for CO2 conversion. 234
  • Figure 20. Electrochemical CO₂ reduction products. 235
  • Figure 21. LanzaTech gas-fermentation process. 239
  • Figure 22. Schematic of biological CO2 conversion into e-fuels. 240
  • Figure 23. Econic catalyst systems. 243
  • Figure 24. Mineral carbonation processes. 246
  • Figure 25. Conversion route for CO2-derived fuels and chemical intermediates. 251
  • Figure 26. Conversion pathways for CO2-derived methane, methanol and diesel. 252
  • Figure 27. CO2 feedstock for the production of e-methanol. 259
  • Figure 28. Schematic illustration of (a) biophotosynthetic, (b) photothermal, (c) microbial-photoelectrochemical, (d) photosynthetic and photocatalytic (PS/PC), (e) photoelectrochemical (PEC), and (f) photovoltaic plus electrochemical (PV+EC) approaches for CO2 c 261
  • Figure 29. Audi synthetic fuels. 263
  • Figure 30. Conversion of CO2 into chemicals and fuels via different pathways. 268
  • Figure 31. Conversion pathways for CO2-derived polymeric materials 270
  • Figure 32. Conversion pathway for CO2-derived building materials. 274
  • Figure 33. Schematic of CCUS in cement sector. 275
  • Figure 34. Carbon8 Systems’ ACT process. 280
  • Figure 35. CO2 utilization in the Carbon Cure process. 281
  • Figure 36. Algal cultivation in the desert. 290
  • Figure 37. Example pathways for products from cyanobacteria. 293
  • Figure 38. Typical Flow Diagram for CO2 EOR. 296
  • Figure 39. Large CO2-EOR projects in different project stages by industry. 298
  • Figure 40. Carbon mineralization pathways. 301
  • Figure 41. Cell-free and cell-based protein synthesis systems. 345
  • Figure 42. CRISPR/Cas9 & Targeted Genome Editing. 372
  • Figure 43. Genetic Circuit-Assisted Smart Microbial Engineering. 380
  • Figure 44. Microbial Chassis Development for Natural Product Biosynthesis. 382
  • Figure 45. LanzaTech gas-fermentation process. 398
  • Figure 46. Schematic of biological CO2 conversion into e-fuels. 399
  • Figure 47. Overview of biogas utilization. 403
  • Figure 48. Biogas and biomethane pathways. 404
  • Figure 49. Schematic overview of anaerobic digestion process for biomethane production. 406
  • Figure 50. BLOOM masterbatch from Algix. 415
  • Figure 51. TRL of critical material extraction technologies. 433
  • Figure 52. Organization and morphology of cellulose synthesizing terminal complexes (TCs) in different organisms. 551
  • Figure 53. TEM image of cellulose nanocrystals. 552
  • Figure 54. CNC slurry. 553
  • Figure 55. CNF gel. 555
  • Figure 56. Bacterial nanocellulose shapes 563
  • Figure 57. BLOOM masterbatch from Algix. 570
  • Figure 58. Luum Temple, constructed from Bamboo. 603
  • Figure 59. Typical structure of mycelium-based foam. 607
  • Figure 60. Commercial mycelium composite construction materials. 607
  • Figure 61. Self-healing concrete test study with cracked concrete (left) and self-healed concrete after 28 days (right). 611
  • Figure 62. Self-healing bacteria crack filler for concrete. 612
  • Figure 63. Self-healing bio concrete. 613
  • Figure 64. Microalgae based biocement masonry bloc. 616
  • Figure 65. Types of bio-based materials used for antimicrobial food packaging application. 670
  • Figure 66. Water soluble packaging by Notpla. 674
  • Figure 67. Examples of edible films in food packaging. 675
  • Figure 68. Hefcel-coated wood (left) and untreated wood (right) after 30 seconds flame test. 688
  • Figure 69. Applications for CO2. 691
  • Figure 70. Life cycle of CO2-derived products and services. 693
  • Figure 71. Conversion pathways for CO2-derived polymeric materials 694
  • Figure 72. Schematic of production of powder coatings. 703
  • Figure 73. Organization and morphology of cellulose synthesizing terminal complexes (TCs) in different organisms. 706
  • Figure 74. Types of bio-based materials used for antimicrobial food packaging application. 736
  • Figure 75. BLOOM masterbatch from Algix. 743
  • Figure 76. Vapor degreasing. 755
  • Figure 77. Multi-layered PCB. 756
  • Figure 78. 3D printed PCB. 758
  • Figure 79. In-mold electronics prototype devices and products. 759
  • Figure 80. Silver nanocomposite ink after sintering and resin bonding of discrete electronic components. 761
  • Figure 81. Typical structure of mycelium-based foam. 767
  • Figure 82. Flexible electronic substrate made from CNF. 771
  • Figure 83. CNF composite. 772
  • Figure 84. Oji CNF transparent sheets. 772
  • Figure 85. Electronic components using cellulose nanofibers as insulating materials. 773
  • Figure 86. BLOOM masterbatch from Algix. 773
  • Figure 87. Dell's Concept Luna laptop. 782
  • Figure 88. Direct-write, precision dispensing, and 3D printing platform for 3D printed electronics. 788
  • Figure 89. 3D printed circuit boards from Nano Dimension. 788
  • Figure 90. Photonic sintering. 789
  • Figure 91. Laser-induced forward transfer (LIFT). 791
  • Figure 92. Material jetting 3d printing. 798
  • Figure 93. Material jetting 3d printing product. 799
  • Figure 94. The molecular mechanism of the shape memory effect under different stimuli. 805
  • Figure 95. Supercooled Soldering™ Technology. 810
  • Figure 96. Reflow soldering schematic. 811
  • Figure 97. Schematic diagram of induction heating reflow. 812
  • Figure 98. Fully-printed organic thin-film transistors and circuitry on one-micron-thick polymer films. 818
  • Figure 99. Types of PCBs after dismantling waste computers and monitors. 829
  • Figure 100. AlgiKicks sneaker, made with the Algiknit biopolymer gel. 844
  • Figure 101. Conceptual landscape of next-gen leather materials. 846
  • Figure 102. Typical structure of mycelium-based foam. 862
  • Figure 103. Hermès bag made of MycoWorks' mycelium leather. 865
  • Figure 104. Ganni blazer made from bacterial cellulose. 870
  • Figure 105. Bou Bag by GANNI and Modern Synthesis. 871
  • Figure 106. Regional production of biodiesel (billion litres). 884
  • Figure 107. Flow chart for biodiesel production. 890
  • Figure 108. Biodiesel (B20) average prices, current and historical, USD/litre. 897
  • Figure 109. Global biodiesel consumption, 2010-2035 (M litres/year). 899
  • Figure 110. SWOT analysis for renewable iesel. 902
  • Figure 111. Global renewable diesel consumption, 2010-2035 (M litres/year). 904
  • Figure 112. SWOT analysis for Bio-aviation fuel. 907
  • Figure 113. Global bio-jet fuel consumption to 2019-2035 (Million litres/year). 912
  • Figure 114. SWOT analysis for bio-naphtha. 915
  • Figure 115. Bio-based naphtha production capacities, 2018-2035 (tonnes). 919
  • Figure 116. SWOT analysis biomethanol. 921
  • Figure 117. Renewable Methanol Production Processes from Different Feedstocks. 922
  • Figure 118. Production of biomethane through anaerobic digestion and upgrading. 923
  • Figure 119. Production of biomethane through biomass gasification and methanation. 924
  • Figure 120. Production of biomethane through the Power to methane process. 925
  • Figure 121. SWOT analysis for ethanol. 927
  • Figure 122. Ethanol consumption 2010-2035 (million litres). 933
  • Figure 123. Properties of petrol and biobutanol. 935
  • Figure 124. Biobutanol production route. 936
  • Figure 125. Biogas and biomethane pathways. 938
  • Figure 126. Overview of biogas utilization. 940
  • Figure 127. Biogas and biomethane pathways. 941
  • Figure 128. Schematic overview of anaerobic digestion process for biomethane production. 943
  • Figure 129. Schematic overview of biomass gasification for biomethane production. 944
  • Figure 130. SWOT analysis for biogas. 945
  • Figure 131. Total syngas market by product in MM Nm³/h of Syngas, 2021. 950
  • Figure 132. SWOT analysis for biohydrogen. 953
  • Figure 133. Waste plastic production pathways to (A) diesel and (B) gasoline 959
  • Figure 134. Schematic for Pyrolysis of Scrap Tires. 960
  • Figure 135. Used tires conversion process. 961
  • Figure 136. Total syngas market by product in MM Nm³/h of Syngas, 2021. 964
  • Figure 137. Overview of biogas utilization. 965
  • Figure 138. Biogas and biomethane pathways. 966
  • Figure 139. Process steps in the production of electrofuels. 969
  • Figure 140. Mapping storage technologies according to performance characteristics. 970
  • Figure 141. Production process for green hydrogen. 973
  • Figure 142. E-liquids production routes. 974
  • Figure 143. Fischer-Tropsch liquid e-fuel products. 975
  • Figure 144. Resources required for liquid e-fuel production. 975
  • Figure 145. Pathways for algal biomass conversion to biofuels. 979
  • Figure 146. Algal biomass conversion process for biofuel production. 980
  • Figure 147. Classification and process technology according to carbon emission in ammonia production. 983
  • Figure 148. Green ammonia production and use. 985
  • Figure 149. Schematic of the Haber Bosch ammonia synthesis reaction. 987
  • Figure 150. Schematic of hydrogen production via steam methane reformation. 987
  • Figure 151. Estimated production cost of green ammonia. 993
  • Figure 152. Bio-oil upgrading/fractionation techniques. 998

 

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