Текст лекций «Мировой и российский мембранный рынок». Содержание, страница 2

Особенности применения мембран.

Получение сверхчистой воды для производства полупроводников и микроэлектроники. Объем продаж американских компаний в этой отрасли превосходит $100 млрд., что составляет 48% от объема мирового рынка. Отрасль стремится к максимальному повторному использованию воды в технологическом цикле и минимизации стоков. Используемые процессы УФ и ОО очистки.

Производство электроэнергии. Та же потребность в сверхчистой воде, что и на рынке микроэлетроники. Вода используется как теплоноситель и для получения пара. Рост данного сегмента рынка обусловлен введение в строй новых электростанций.

Прочие промышленные потребители. Мембраны используются во всех отраслях, использующих в производственных циклах воду, а также нацеленных на наиболее полное использование сырья. Мембраны позволяют снизить издержки на закупку растворителей, красок, пигментов, чернил и катализаторов, организуя их рецикл.

The successful development of inexpensive fouling-resistant membranes, inorganic or polymeric, or a cost effective method to keep membrane surfaces foulant-free, could expand UF use into a significantly wider range of industrial processes and applications. Researchers are actively engaged in such programs.

Мембраны также используются в производствах, требующих большого количества воды как охлаждающего агента. Основные отрасли: производство бумаги, текстильная промышленность, химикаты, металлообработка, нанесение красок. УФ мембраны перспективны для производства этанола из биомассы, включая отходы сельскохозяйственного производства.

Производство пищи и напитков/Food and beverage

Объем продаж УФ мембран в этой отрасли оценивается в $81 млн. в 2010. Темпы роста сегмента оцениваются в 4,7%. Наиболее значимые сферы применения мембран данного типа – переработка сыворотки в молочной индустрии, очистка и осветление соков, очистка глюкозосодержащих сиропов при переработке зерна и получении масел. Развиваются новые сферы применения УФ-мембран – производство сахаров, производство белков при переработке зерновых и масличных культур, пищевых масел и очистке сточных вод пищевых предприятий.

Сферы применения УФ-мембран.

1. Переработка зерна и масличных культур

1. Переработка белков

2. Химическая модификация крахмала

3. Ферментация

4. Засахаривание

5. Производство пищевых масел

1. Производство сахара

2.1 Очистка сахара

2.2 Очистка сиропов

1. Консервирование ягод и овощей

3.1 Производство яблочного сока

3.2 Производство прочих соков

3.3 Восстановление рассолов

1. Молочные продукты

4.1 Консервация молочной сыворотки

4.2 Производство концентрированного белка из сыворотки

4.3 Нормализация молока

4.4 Производство сыров

4.5 Фракционирование белков

4.6 Регенерация соляных растворов

1. Производство мяса и птицы

5.1 Очистка сточных вод

1. Производство морепродуктов

6.1 Переработка рыбы

6.2 Очистка сточных вод

1. Прочая еда

7.1 Производство желатина

7.2 Концентрирование яичного белка

7.3 Переработка крови

7.4 Производство супов, соусов и вкусовых добавок

7.5 Производство сгущающих добавок

7.6 Осветление уксусов

7.7 Производство ферментов

1. Производство напитков.

8.1 Очистка и осветление вин

8.2 Очистка сточных вод.

Производство питьевой воды/Potable water

В 1993 году в США существовало 140 мембранных заводов по производству питьевой воды с общим объемом выработки 760 тыс. м3 в сутки. К 2010 году количество заводов выросло до 500, а общий объем продукции до 7,6 млн. м3 в сутки. С использованием УФ модулей производится 3 млн. м3 воды и пропорция имеет тенденцию увеличиваться в сторону мембранных технологий.

В 2010 году американский рынок использования УФ-мембран оценивается в $106 млн., включая использование УФ как предварительной стадии ОО-процессов.

Биофармацевтика/Biopharmaceuticals

Объем американского рынка применения УФ-мембран в научных исследованиях в сфере биотехнологии, биофармацеи и водоподготовки для нужд биофармакологииоценивается в $80 млн. с темпом ежегодного прироста на уровне 10,2%. С момента признания первого биотехнологического препарата в 1982 году, применение мембранной технологии в открытии, разработке и производстве препаратов росло крайне быстро. Это, в свою очередь, позволило справиться со многими болезнями, не поддававшимися лечению.

Во всем мире биофармакалогические лекарства составляют около 40% от общего количества препаратов в разработке. Годовой объем рынка оценивается в $60 млрд. в год, что составляет порядка 10% от общего объема фармакологического рынка. На фоне общего падения рынка фармакологии, сектор биофармакологии рос с темпами порядка 20% в год.

В связи с тем, что большинство болезней связано с белковыми взаимодействиями, спрос на УФ разделение стабильно растет.

Биофармакалогия испытывает потребность в значительных объемах сверхчистой воды, для чего также используются УФ и ОО мембраны.

В процессе производства биотехнологических лекарств потребность в фильтрации и сепарации в 10 раз выше, чем при производстве стандартных лекарств.

Biogeneric products (also known as biosimilars) manufacturers are hopeful their products will gain traction in the global market. Currently, new versions of biologics are not authorized in the U.S., based on concerns that the drug copies may not perform exactly as the original.

В отчете Американского сообщества производителей и исследователей в области фармацевтики (Pharmaceutical Research and Manufacturers of America) значится, что в разработке находятся 633 биофармпрепаратов, включая 254 лекарства от рака, 162 от инфекционных заболеваний, 59 препаратов от аутоиммунных заболеваний и 34 связанных с лечением СПИДа и симптомов.

Свойства УФ мембран, позволяющие фракционировать белки, определяют безальтернативное использование отрасли.

Сточные воды/Wastewater

Продажи УФ-модулей для нужд переработки сточных вод оценивается в 2010 году в 56 $млн. с ежегодным приростом до 2015 года на уровне 6,3% годовых. Данные цифры касаются применения мембран для нужд водоотведения домохозяйств и промышленных предприятий.

Традиционно использование мембранных технологий связано с переработкой маслосодержащих вод, бытовых и возвращаемых в оборот сточных вод, а также стоков, вступавших в контакт с радиоактивными компонентами. Все эти методы касались воздействия «на конце трубы», в настоящее же время, с ужесточением природоохранной политики, мембранные методы позволяют возвращать сточные воды в производственный цикл.

По оценкам 2002 года США в течении 20 лет должны потратить $390 млрд. на замену существующей инфраструктуры по очистке сточных вод.

К развивающимся технологиям в области обращения со стоками можно отнести мембранные биореакторы.

Перспективные рынки УФ-процессов в России.

В настоящее время распределение объектов водоподготовки и водоочистки в России выглядит следующим образом.

Ключевые отрасли.²

№, п/п	Отрасль промышленности	Количество объектов, шт.	Количество объектов, %	Суммарная производительность по воде, м3/час	Суммарная производительность по воде, %
1	Энергетика	34	35,1	8166	21,8
2	Химическая	10	10,3	6435	17,2
3	Нефтяная и газовая	10	10,3	2216	5,9
4	Металлургия	20	20,6	2689	7,2
5	Муниципальное водоснабжение	11	11,3	17145	45,8
6	Пищевая	10	10,3	741	2,0
7	Легкая	1	1,0	17	0,05
8	Целлюлозно-бумажная	1	1,0	40	0,1
	ИТОГО:	97	100	37449	100

Среди наиболее перспективных отраслей следует выделить очистку стоков (Драйверами этих применений мембранной технологии являются ужесточающиеся экологические нормативы, постоянно повышающаяся цена на забор свежей воды и сброс стоков. Совершенно очевидно, что организация водооборота заметно снижает себестоимость продукции. В США планируется ежегодно обновлять очистные сооружения на $ 7,5 млрд.).

Использование УФ-мембран в технологии различных продуктов.

1.	Разделение изомеров органических соединений первапорацией.
2.	Выделение казеиновых мицелл.
3.	Обесцвечивание органических растворителей.
4.	Нейтрализация растворов электродиализом.
5.	Регенерация растворителей, красителей, катализаторов для их рецикла
6.	Мембранная переработка молочной сыворотки.
7.	Очистка и осветление соков.
8.	Обесцвечивание глюкозосодержащих сиропов.
9.	Очистка растительных масел.
10.	Химическая модификация крахмала.
11.	Производство сахара.
12.	Производство соков.
13.	Восстановление рассолов.
14.	Производство концентрированного белка.
15.	Нормализация молока.
16.	Фракционирование белков.
17.	Производство творога.
18.	Производство желатина.
19.	Переработка желатина.
20.	Переработка крови животных.
21.	Производство соусов и вкусовых добавок.
22.	Производство сгущающих добавок.
23.	Осветление уксуса.
24.	Виноделие.
25.	Фармацевтика.
26.	Биофармацевтика.

В цивилизованном мире сегодня принята концепция наилучших доступных технологий, что означает модернизацию всех производств под минимальный экологический ущерб. Технологически это означает: сокращение расхода реагентов, максимальная конверсия сырья, минимальный водозабор, т.е. многократный водный рецикл, максимальная утилизация побочных продуктов. Все это невозможно сделать без мембранных процессов разделения.

В таблице представлен перечень наиболее острых проблем с промышленными и коммунальными стоками, чем занимаются во всем мире.

Переработка сточных вод

№	Отрасль	Удаленные компоненты
1.	Коммунальные стоки	Органические загрязнения - МБР
2.	Отходы речных и морских судов	Органические бытовые, нефтепродукты (МБР)
3.	Атомная энергетика	Радионуклиды, ПАВ, нефтепродукты
4.	Автомобильная	Металлы, гликоли, нефтепродукты, красители, растворители
5.	Металлургическая	Тяжелые металлы, кислоты
6.	Молочная	БПК, детергенты
7.	Электронная	Кислоты, растворители, тяжелые металлы
8.	Гальваника	Кислоты, цианиды, тяжелые металлы
9.	Перерабатывающая	БПК, детергенты, соли, щелочи
10.	Стекольная	Щелочи, кислоты, соли
11.	Машиностроение	Нефтепродукты, тяжелые металлы, масла
12.	Дубление кожи	Тяжелые металлы, соли, БПК
13.	Мясная	БПК
14.	Медицинские препараты	Токсичная органика, антибиотики, патогенные м/о, БПК
15.	Шахтные воды	Кислоты, соли, тяжелые металлы, железо, цианиды, ртуть
16.	Производство пестицидов	Пестициды, диоксин, токсичная органика
17.	Нефтехимическая	Нефтепродукты, токсичная органика
18.	Нефтепереработка	Нефтепродукты, кислоты, рассолы
19.	Фармацевтика	Антибиотики, биомасса, токсичная органика
20.	Целлюлозно-бумажная	Щелочи, БПК, хлорсодержащие компоненты
21.	Сталелитейная	Ароматические углеводороды, токсичная органика
22.	Текстильная	Красители, БПК, детергенты, соли
23.	Оружейная промышленность	Токсичная органика, тяжелые металлы
24.	Ливневые стоки	Нефтепродукты, соли
25.	Стоки полигонов	Токсичная органика, нефтепродукты
26.	Сельскохозяйственные стоки	БПК, токсичная органика

МБР для коммунальных стоков – это уникальное взрывное развитие технологии (около 15% прироста в год). В мире вводится в строй около 1000 новых станций МБР ежегодно, из них 40% - США. Суточная производительность – до 2000 м3. Большинство станций нацелено на повторное использование воды. Сегодня разработаны гибридные технологии – МБР-ОО для следующих отраслей: производство косметических препаратов, фармацевтика, текстильная промышленность, металлообработка, пищевая и консервная промышленность, целлюлозно-бумажные заводы, красильные цеха, производство химических реагентов.