❖本調査資料に関するお問い合わせはこちら❖
人工光合成の市場規模は、2022年の6200万米ドルから2030年には1億8500万米ドルに成長し、予測期間中のCAGRは14.6%である。世界の人工光合成市場を牽引するのは、人工光合成技術の研究開発に対する政府からの資金提供や助成金、ネット・ゼロ・エミッションに向けた世界的な計画である。グリーンH2と環境に優しい液体燃料の需要の高まりは、予測期間中、人工光合成市場に有利な機会を提供すると期待されている。
人工光合成市場のダイナミクス
ドライバー政府からの資金援助と人工光合成に関する研究開発の増加
人工光合成技術の研究開発に対する政府からの資金提供や助成金は、市場成長の重要な推進要因の一つである。2020年、米エネルギー省（DOE）は、太陽光から燃料を生産する人工光合成研究に5年間で最大1億米ドルを投資する計画を発表した。同省の「太陽光からの燃料ハブ」プログラムへの支出計画は、この積極的な競争力を持つ有望な研究分野に米国の科学技術資源を長期的に投入することを意味する。
ヨーロッパでは、ドイツ、スペイン、フランスが、水素生成、炭化水素生成を含む様々なアプリケーションのための人工光合成の研究活動に重点を置いている著名な国である。複数の研究機関がOEMと協力して研究活動を加速させている。ドイツでは、エボニックとシーメンス・エナジーが、二酸化炭素と水を使って化学物質を製造するパイロットプラントを開始した。マールにあるパイロット施設では、人工光合成技術を導入し、バクテリアの助けを借りて電気分解によりCO2と水から化学物質を生産する。このプロジェクトは、炭素循環を閉じ、CO2排出を削減することを目的としている。
制約：セットアップのための初期投資と研究コストが高い
人工光合成は、水素と二酸化炭素を統合して貴重な燃料を得る複雑なプロセスである。自然の光合成は、太陽光、水、二酸化炭素の豊富な資源を利用して酸素とエネルギー豊富な炭水化物を生産する。人工葉は未来の燃料電池になるかもしれないが、製造コストは依然として重要な懸念事項である。人工光合成が高効率を達成するための最も大きな障害のひとつである。研究中、科学者たちはより高い作動効率を達成しようと試みたが、高価な触媒を使用している。さらに、高効率を達成するための光触媒の適合性も研究コストに上乗せしている。したがって、セットアップのための高い初期資本と研究コストが人工光合成市場の抑制要因となっている。
機会グリーンH2と環境に優しい液体燃料の需要拡大
近年、グリーン水素とクリーン燃料の需要は、資金援助や助成金の増加により、ますます高まっている。例えば、米国大統領は、再生可能エネルギーを利用して天然ガスよりも安価なグリーン水素を開発することを約束した。米国エネルギー省（DOE）は、水素と燃料電池の研究開発に最大1億米ドルを投資している。欧州連合（EU）はグリーン・ディールの目的を達成するため、2030年までにグリーン水素に4300億米ドルを投資する。さらに、チリ、日本、ドイツ、サウジアラビア、オーストラリアなどの主要国も、グリーン水素に多額の投資を行っている。現在使用されている水素の大部分は、水蒸気メタン改質として知られるプロセスによるもので、メタンと高温の水蒸気を触媒と反応させ、水素、一酸化炭素、少量の二酸化炭素を生成する。一酸化炭素、水蒸気、触媒は後の工程で反応し、さらに水素と二酸化炭素を作る。最後に、汚染物質と二酸化炭素が除去され、純粋な水素だけが残る。
米国カリフォルニア州のLiquid Sunlight Alliance（LiSA）とバークレー研究所化学科学部門の研究チームは、太陽光と二酸化炭素を2つの有望な再生可能燃料であるエチレンと水素に変換する人工光合成装置部品のプロトタイプを開発した。今回の研究成果は、実験装置の劣化現象を示すとともに、その防止策を示唆するものである。研究チームはまた、人工光合成における光合成の劣化に寄与する電子と「ホール」と呼ばれる電荷キャリアについても明らかにした。
課題：最適化された触媒と光アノード材料の安定性の必要性
太陽光を人工光合成に利用し、利用可能な資源から高価値の化合物を生産する。これは、持続可能な燃料や化学物質を生産するための最も有望な技術とみなされている。最近の研究では、高い光電気化学的出力を持つ効果的な光吸収半導体や、原材料を様々な製品に変換するための効果的な触媒が開発されている。これらの成果は、克服すべき障害はあるものの、人工光合成が可能であることを示している。水をH2とO2に分解するためには、統合された集光デバイスと触媒変換デバイスを使用する必要がある。光アノード材料の安定性と性能を向上させる必要がある。CO2をCO、メタン、エチレンなどの生成物に変換するには、最適化された触媒が必要である。活性、選択性、安定性のバランスをとりながら、各反応に適した遷移金属触媒を見つけるのは難しい。
2021年の人工光合成世界市場は北米が最大シェア
北米は、2022年から2030年の間に世界の人工光合成市場を支配し、最も高いCAGRで成長すると予測されている。この地域の市場成長は、持続可能なイノベーションと開発プロジェクトに対する支援プログラムや政策に起因している。研究開発技術である人工光合成は、こうした政府のインセンティブや政策に最も適している。
主要市場プレイヤー
研究開発に積極的で、人工光合成市場の商業化に向けてゆっくりと歩みを進めている主なプレーヤーは、パナソニック株式会社（日本）、ENGIE社（フランス）、株式会社東芝（日本）、シーメンスエナジー社（ドイツ）、富士通株式会社（日本）、Evonik Industries AG社（ドイツ）、富士フイルム株式会社（日本）、株式会社豊田中央研究所（日本）、三菱化学株式会社（日本）、Twelve社（旧社名、Opus 12）（米国）などである。
この調査レポートは、人工光合成市場を技術、用途、地域に基づいて分類しています。
技術に基づいている：
共電解
光触媒
その他（ナノテクノロジー、ハイブリッドプロセス）
アプリケーションに基づく：
炭化水素
水素
化学物質
地域による：
北米
アジア太平洋
ヨーロッパ
その他の地域
最近の動向
2012年7月、パナソニック株式会社は、太陽光を照射して二酸化炭素（CO2）を有機物に変換する人工光合成システムの開発に投資し、その効率は0.2％であった。このシステムにより、炭化水素産業で重要な化学物質であるギ酸が生成された。
2016年10月、富士通と東京大学は、富士通が開発した人工光合成の試験で協力した。東京大学結晶界面科学研究室が試験会場となった。富士通は、光反応電極の特性を向上させるため、光触媒材料やプロセス技術のさらなる進化に取り組むとともに、人工光合成技術の実用化を目指し、暗反応部（CO2還元反応）やシステム全体の技術開発に取り組んでいる。
2020年1月、ENGIEは8つのパートナー機関とともにCONDORと名付けられたプロジェクトに取り組んだ。CONDORは、二酸化炭素（CO2）を原料とし、太陽光を唯一のエネルギー源として燃料を生産することを目的としている。このプロジェクトでは、水とCO2を分解し、酸素とH2とCOの混合ガスである合成ガスを生成する光電気化学セルと、合成ガスを二官能性不均一系触媒を介してメタノールとジメチルエーテル（DME）に変換する（光）反応器の2つのコンパートメントからなる光合成装置を提案している。最終目標は、3ヶ月の屋外連続運転で、太陽光から合成ガスへの変換効率8％、太陽光からDMEへの変換効率6％の完全光合成装置である。
1 はじめに （ページ – 15）
1.1 研究目的
1.2 定義
1.2.1 人工光合成市場：包含と除外
1.3 市場範囲
1.3.1 市場のセグメンテーション
1.3.2 対象地域
1.3.3 考慮年数
1.4 通貨
1.5 制限事項
1.6 利害関係者
2 研究方法 （ページ – 19）
2.1 調査データ
図1 人工光合成市場：調査デザイン
2.2 市場の内訳とデータの三角測量
図2 データの三角測量方法
2.2.1 二次データ
2.2.1.1 二次ソースからの主要データ
2.2.2 一次データ
2.2.2.1 一次ソースからの主要データ
2.2.2.2 一次データの内訳
2.3 市場規模の推定
2.3.1 供給サイド分析
2.3.1.1 サプライサイド分析の前提条件
2.3.1.2 供給側分析の算出方法
2.3.2 需要サイド分析
2.3.2.1 需要側分析の前提条件
2.3.2.2 需要側分析の限界
2.3.2.3 需要側分析の計算
2.3.3 フォーキャスト
3 エグゼクティブサマリー（ページ – 25）
表1 人工光合成市場のスナップショット
図3 2021年の人工光合成市場はアジア太平洋地域が最大シェアを占めた
図4 2018～2022年、市場で企業が最も利用した戦略は共同研究であった
4 PREMIUM INSIGHTS （ページ – 27）
4.1 人工光合成市場における魅力的な機会
図5 2022年から2030年にかけてグリーンH2と環境に優しい液体燃料の需要が高まり、市場の成長を後押しする
4.2 地域別市場
図 6 北米市場は予測期間中に最も高い CAGR を示す
5 市場概要（ページ – 29）
5.1 はじめに
5.2 市場ダイナミクス
図7 市場：促進要因、阻害要因、機会、課題
図8 エネルギー関連のCO2排出量、1990～2019年（gt CO2）
5.3 特許分析
表2 人工光合成：イノベーションと特許登録（2017年6月～2022年2月
5.4 ケーススタディ分析
5.4.1 米空軍の持続可能な航空燃料への移行計画
5.4.1.1 問題提起
5.4.1.2 解決策
5.4.2 2040年までにカーボンニュートラルを目指すプロクター・アンド・ギャンブルの誓い
5.4.2.1 問題提起
5.4.2.2 解決策
5.5 2022年と2023年の主要会議とイベント
表3 人工光合成：会議・イベントの詳細リスト
5.6 政府機関およびその他の組織
表4 政府機関およびその他の組織
5.7 技術分析
5.8 予測される様々なエンドユーザーに影響を与えるトレンド／混乱
図9 人工光合成プロバイダーの収益シフト
5.9 エコシステム
表5 市場：エコシステム
5.10 指標価格分析
表6 酸化チタンの地域別平均価格（2021年12月期四半期
6 人工光合成市場, 用途別 (ページ – 40)
6.1 導入
6.2 炭化水素
6.3 ハイドロゲン
6.4 化学
7 人工光合成市場, 技術別 (ページ – 43)
7.1 導入
7.2 光電触媒
7.3 共電解
7.4 その他
7.4.1 ナノテクノロジー
7.4.2 ハイブリッドプロセス
8 地理的分析 (ページ – 46)
8.1 はじめに
図 11 地域別スナップショット：北米市場は予測期間中に最も高い成長率を示す
図12 2021年の地域別市場シェア（金額
表7 2020～2030年地域別市場（千米ドル）
8.2 北米
図 13 北米：地域別スナップショット
表8 北米における人工光合成プロジェクト
8.2.1 国別
表 9 北米の国別市場、2020～2030 年（千米ドル）
8.2.1.1 米国
8.2.1.1.1 クリーンエネルギー発電の需要拡大と人工光合成技術の研究開発重視
8.2.1.1.2 マクロ要因
表 10 米国：製油所における水素生産能力（2013～2017年）（百万立方フィート/日
表 11 米国：2013～2017年の温室効果ガス排出量（百万トンCO2）
8.2.1.2 カナダ
8.2.1.2.1 グリーン水素の需要増加が人工光合成の研究活動を促進
8.2.1.2.2 マクロ要因
表 12 カナダ：製油所における水素生産能力（2013～2017年）（百万立方フィート/日
表13 カナダ：2013～2017年の温室効果ガス排出量（百万トンCO2）
8.3 アジア太平洋地域
図 14 アジア太平洋：地域別スナップショット
表14 アジア太平洋地域の人工光合成プロジェクト
8.3.1 国別
表15 アジア太平洋地域の国別市場、2020～2030年（千米ドル）
8.3.1.1 中国
8.3.1.1.1 持続可能な水素生成のための研究開発活動の高まり
8.3.1.1.2 マクロ要因
表 16 中国：製油所における水素生産能力（2013～2017年）（千標準立方フィート/日
表17 中国：温室効果ガス排出量（2013～2017年、CO2千トン）
8.3.1.2 日本
8.3.1.2.1 大規模水素サプライチェーン構築のための国家研究開発機関による資金提供の増加
8.3.1.2.2 マクロ要因
表 18 日本：製油所における水素生産能力（2013～2017年）（千標準立方フィート／日
表19 日本：温室効果ガス排出量（2013～2017年、CO2千トン）
8.3.1.3 韓国
8.3.1.3.1 水素生成技術を支援する政府による投資の急増
8.3.1.3.2 マクロ要因
表 20 韓国：製油所における水素生産能力（2013～2017年）（千標準立方フィート/日
8.3.1.4 インド
8.3.1.4.1 再生可能エネルギーの比率を高めるインド政府の注目の高まり
8.3.1.4.2 マクロ要因
表 21 インド：製油所における水素生産能力（2013～2017年）（千標準立方フィート/日
表 22 インド：温室効果ガス排出量（2013～2017年、CO2千トン）
8.4 欧州
表23 欧州の人工光合成プロジェクト
8.4.1 国別
表24 欧州の国別市場、2020～2030年（千米ドル）
8.4.1.1 ドイツ
8.4.1.1.1 人工光合成の研究開発活動への投資拡大
8.4.1.1.2 マクロ要因
表 25 ドイツ：製油所における水素生産能力（2013～2017年）（千標準立方フィート／日
表 26 ドイツ：温室効果ガス排出量（2013～2017年、CO2千トン）
8.4.1.2 フランス
8.4.1.2.1 持続可能な開発のための再生可能エネルギーの利用急増
8.4.1.2.2 マクロ要因
表 27 フランス：製油所の水素生産能力（2013～2017年）（百万立方フィート／日
表 28 フランス：2013～2017年の温室効果ガス排出量（百万CO2トン）
8.4.1.3 イタリア
8.4.1.3.1 炭素排出抑制のためのグリーン技術導入の急増
8.4.1.3.2 マクロ要因
表 29 イタリア：製油所における水素生産能力（2013～2017年）（千標準立方フィート／日
8.4.1.4 スペイン
8.4.1.4.1 人工光合成に関する研究開発費の増加
8.4.1.4.2 マクロ要因
表 30 スペイン：製油所における水素生産能力（2013～2017年）（千標準立方フィート/日
8.4.1.5 その他の欧州地域
8.4.1.5.1 マクロ要因
表 31 その他の欧州製油所における水素生産能力、国別、2013～2017年（1日当たり千標準立方フィート）
8.5 世界のその他の地域
8.5.1 マクロ要因
表 32 その他の地域：製油所における水素生産能力：国別、2013～2017年（千標準立方フィート／日）
9 競争の舞台 （ページ – 62）
9.1 概要
9.2 競争シナリオと動向
表33 人工光合成市場：案件（2016年1月～2022年2月
表34 市場：その他 2016年1月～2022年2月
9.3 最近の市場動向
表35 市場の主な動き（2012年1月～2022年2月
9.4 産業の集中度
9.5 企業評価象限
9.5.1 スター
9.5.2 パーベイシブ
9.5.3 新興リーダー
9.5.4 参画者
図 16 競争リーダーシップマッピング：2020年人工光合成市場
表 36 人工光合成：企業のフットプリント
表37 競争ベンチマーキング：主要企業の詳細リスト
9.6 各社の製品カバレッジ
表 38 人工光合成：各社の製品カバー率
10 企業プロフィール (ページ – 69)
(事業概要、提供製品、最近の動向、MNMの見解）*。
10.1 相手先商標製品メーカー
10.1.1 ENGIE
表 39 エンジ：事業概要
図 17 ENGIE：企業スナップショット 2020
表40 ENGIE：取引
10.1.2 パナソニック
表41 パナソニック株式会社：事業概要
図18 パナソニック株式会社：企業スナップショット 2020
表42 パナソニック株式会社：その他
10.1.3 富士通
表43 富士通：事業概要
図19 富士通：企業スナップショット 2020
表44 富士通：取引
10.1.4 三菱化学株式会社
表45 三菱化学: 事業概要
表46 三菱化学: 取引
10.1.5 東芝
表47 東芝：事業概要
図20 東芝：企業スナップショット 2020
表48 東芝：その他
10.1.6 トヨタ中央研究所
表49 トヨタ中央研究所：事業概要事業概要
表50 トヨタ中央研究所：事業概要その他
10.1.7 シーメンス・エナジー
表51 シーメンス・エナジー：事業概要
図 21 シーメンス・エネルギー：企業スナップショット 2020
表 52 シーメンス・エナジー：取引
10.1.8 富士フイルム
表 53 富士フイルム：事業概要
表 54 富士フイルム：取引実績
10.1.9 トゥエルブ（旧オーパス12）
表55 トゥエルブ（旧オーパス12）：事業概要
表56 トゥエルブ（旧オーパス12）：事業概要取引
10.1.10 エボニック・インダストリーズAG
表 57 エボニック・インダストリーズ：事業概要
図 22 エボニック インダストリーズ社：企業スナップショット 2020
表 58 エボニック インダストリーズ社：その他
10.2 研究開発機関
10.2.1 バークレー研究所
表 59 バークレー研究所：概要
表60 バークレー研究所：取引
10.2.2 レオポルディナ自然科学アカデミー
表 61 レオポルディナ自然科学アカデミー概要
表 62 レオポルディナ自然科学アカデミー：概要その他
10.2.3 インド科学研究所（IISC）
表63 インド科学研究所（iisc）：概要
10.2.4 太陽エネルギーから液体燃料へのハイブリッドアプローチセンター（チェイス） 95
表 64 太陽エネルギーから液体燃料へのハイブリッドアプローチセンター（チェイス）：概要
表65 太陽エネルギーから液体燃料へのハイブリッドアプローチセンター（チェイス）：取引
10.2.5 ICIQ
表 66 ICIQ：概要
10.2.6 新エネルギー・産業技術総合開発機構
表67 新エネルギー・産業技術開発機構概要
表 68 新エネルギー・産業技術開発機構：取引
10.2.7 トロント大学
10.2.8 ポーとペイ・ド・ラドゥール大学
10.2.9 ボローニャ大学
*非上場企業の場合、事業概要、提供製品、最近の動向、MNMの見解などの詳細が把握できない場合がある。
11 APPENDIX （ページ – 101）
11.1 業界専門家の洞察
11.2 ディスカッションガイド
11.3 ナレッジストアMarketsandmarketsの購読ポータル
11.4 利用可能なカスタマイズ
11.5 関連レポート
11.6 著者詳細
