Scénario de marché 

Le marché mondial de la technologie de séparation par membrane était évalué à 25,9 milliards de dollars américains en 2023 et devrait atteindre la valorisation boursière de 63,2 milliards de dollars américains d’ici 2032, avec un TCAC de 10,98 % au cours de la période de prévision 2024-2032.

En raison de son efficacité, de sa rentabilité et de son caractère respectueux de l’environnement, la demande en technologie de séparation par membrane a considérablement augmenté dans plusieurs secteurs. L'adoption de cette technologie par des secteurs tels que le traitement de l'eau, la transformation des aliments, la production pharmaceutique et la synthèse chimique est en augmentation. L'essentiel de cette croissance peut être attribué à des réglementations strictes visant à réduire la pollution industrielle ainsi qu'aux besoins de gestion durable de l'eau à l'échelle mondiale ; où, au cours des trois dernières années seulement, l'adoption de MBR pour le traitement des eaux usées a augmenté de 40 %, ce qui montre à quel point ils sont importants pour garantir le respect des lois environnementales.

La demande pour le marché de la technologie de séparation par membrane est motivée par de nombreux facteurs. Les industries sont contraintes d'adopter des méthodes de séparation plus avancées, principalement en raison de leurs préoccupations en matière d'utilisation des ressources et de production de déchets. Ce qui rend cette option intéressante est que les membranes sont très sélectives, nécessitent peu d’énergie et utilisent peu de produits chimiques dans le processus. L'utilisation de l'osmose inverse et de l'ultrafiltration a joué un rôle important dans l'amélioration de la qualité ainsi que dans la prolongation de la durée de conservation des produits dans l'industrie alimentaire et des boissons, qui a enregistré un taux de croissance de 35 % depuis l'année dernière seulement. La production de produits biologiques a également augmenté de 25 % au sein des sociétés pharmaceutiques du monde entier, nécessitant ainsi une filtration à travers différents types de membranes utilisées lors des étapes de stérilisation ou même de purification des protéines, entre autres. En plus de toutes ces réalisations rendues possibles grâce à l'utilisation des technologies à membrane, on estime que la capacité quotidienne de dessalement atteint jusqu'à 95 m³/j (millions de mètres cubes) à l'échelle mondiale grâce à elles, afin de répondre aux besoins en eau potable sur toute la planète Terre, qui culminent vers 2023.

L'adoption croissante est motivée par les progrès de la technologie des membranes. L’utilisation de l’oxyde de graphène a complètement modifié les perspectives de croissance du marché de la technologie de séparation par membrane car elle offre une perméabilité et une sélectivité élevées. Ces matériaux sont principalement utilisés dans le dessalement et la gestion des eaux usées, où ils améliorent les niveaux de concentration en sel. De plus, les membranes nanocomposites fabriquées à partir d’un mélange de polymères et de nanoparticules peuvent mieux résister à l’encrassement tout en augmentant leur résistance mécanique. On estime que chaque année, le marché de ces articles augmentera de 12 % en raison d’une utilisation accrue dans différents secteurs. La faible consommation d'énergie de l'osmose directe, combinée à sa capacité à récupérer jusqu'à 30 % d'eau en plus que toute autre méthode au cours des processus industriels, a suscité beaucoup d'intérêt ces derniers temps ; les installations dans cette zone ont donc augmenté de 30 %.

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Dynamique du marché

Moteur : demande croissante dans les industries agroalimentaires et pharmaceutiques

Un facteur majeur favorisant l’expansion du marché de la technologie de séparation membranaire est la demande croissante de technologie de séparation membranaire dans les domaines de l’agriculture, de l’alimentation et des produits pharmaceutiques. L'utilisation de technologies membranaires dans l'industrie agricole, qui représente une part importante du marché mondial de la séparation membranaire, vise la transformation du lait et du lactosérum, la clarification des jus et le traitement des eaux usées. Par exemple, par rapport aux méthodes traditionnelles, la récupération des protéines du lait peut être augmentée jusqu'à 90 %. La clarté du jus peut être améliorée de 95 %. Les bioréacteurs à membrane (MBR) de l'industrie agroalimentaire peuvent éliminer les contaminants organiques des eaux usées jusqu'à 99 %. Prouvant ainsi leur efficacité.

En revanche, les industries pharmaceutiques ne peuvent se passer des procédés membranaires puisqu’ils sont nécessaires lors de la formulation des médicaments et de la purification des API. Ils sont également cruciaux pour la valorisation où des niveaux d’épuration de 99,5 % ont été atteints. Les entreprises du marché de la technologie de séparation membranaire qui mettent en œuvre cette technologie dans leur chaîne de production peuvent économiser jusqu'à 20 % sur leurs coûts. Ils facilitent également le respect de normes réglementaires strictes, réduisant ainsi les risques de non-conformité d'environ 30 %. Ces avantages entraîneront une croissance en termes de TCAC équivalent à 11,3 % au cours des 9 prochaines années (2024-2032), au sein de la seule industrie pharmaceutique. Cette croissance a été catalysée notamment par de telles considérations.

De plus, l’énergie utilisée par unité de masse produite pourrait être réduite de près de moitié grâce à l’adoption de davantage de procédés membranaires dans les agro-industries. Cela aide à atteindre les objectifs de durabilité fixés. Dans le même temps, l'eau utilisée pour le lavage lors des étapes de traitement pourrait encore diminuer, étant limitée aux trois dixièmes sur les cinq septièmes initialement prévus. Cela montre à quel point nous devrions nous soucier de ces choses.

Tendance : progrès dans les matériaux nanostructurés

Le marché de la technologie de séparation membranaire a été complètement transformé par les progrès des matériaux nanostructurés qui améliorent considérablement la sélectivité ainsi que l’efficacité. Ces substances – par exemple les membranes à base de graphène ou les nanotubes de carbone – présentent des caractéristiques uniques telles qu'une structure de pores sur mesure, une surface spécifique élevée et une résistance mécanique accrue. Un bon exemple est que les filtres à eau normaux ne peuvent traiter que 1 000 litres par mètre carré, par heure et par barre, alors que ceux fabriqués à partir d’oxyde de graphème peuvent atteindre ce débit. En d’autres termes, il est 10 fois plus rapide que n’importe quel autre filtre connu ! La demande pour ces nouveaux matériaux est telle que la valeur du marché mondial passera de 8,5 milliards de dollars l’année dernière à environ 29 milliards de dollars d’ici 2027.

Les membranes nanostructurées sont capables de réduire de moitié la consommation d'énergie dans les processus de dessalement et d'améliorer l'efficacité de la séparation des gaz de 20 à 30 %. Elles durent également environ 40 % plus longtemps que les membranes traditionnelles, ce qui permet d'économiser 25 % des dépenses d'exploitation pour chaque membrane utilisée au cours de sa durée de vie. À titre de comparaison, les méthodes conventionnelles d’élimination des métaux lourds lors du traitement des eaux usées ne peuvent en éliminer que 99 %, tandis que les méthodes nanostructurées n’en éliminent que 0,1 %. De plus, lorsqu’elles sont appliquées industriellement, des membranes avancées pourraient permettre d’économiser jusqu’à 30 % de l’énergie actuellement consommée lors des processus de séparation. Jusqu’à présent, la plupart des financements de la recherche sur les nanomatériaux utilisés dans ce domaine ont connu une croissance de 15 % chaque année depuis au moins 20211, ce qui n’est pas surprenant compte tenu de leurs promesses.

Défi : compromis entre sélectivité et perméabilité

Les membranes polymères sur le marché de la technologie de séparation membranaire sont confrontées à un problème commun de sélectivité et de perméabilité. Idéalement, la sélectivité devrait être suffisamment élevée pour laisser passer uniquement la substance souhaitée, tandis que la perméabilité devrait permettre un traitement plus rapide. Malheureusement, augmenter l’un signifie toujours en abaisser un autre. Par conséquent, trouver un équilibre devient difficile. Les membranes polymères conventionnelles ont une sélectivité d'environ 20 à 30 et des perméabilités allant de 1 à 10 GPU (Gas Permeation Unit). Néanmoins, les nanostructurés avancés peuvent atteindre jusqu'à 100 GPU avec une sélectivité réduite.

L’efficacité au sein des différentes industries utilisant des systèmes à membrane est affectée par un tel compromis. Par exemple, une sélectivité plus faible nécessite plus d’énergie car elle implique des étapes supplémentaires, ce qui peut augmenter les coûts jusqu’à 25 %. D’un autre côté, une perméabilité plus élevée peut nécessiter un temps de fonctionnement environ 30 % plus long que d’habitude sur le marché mondial des technologies de séparation par membrane. Rechercher le meilleur équilibre entre sélectivité et perméabilité pourrait nous coûter 5 millions de dollars par projet. Cela indique que des investissements énormes sont nécessaires ici. Leur prix abordable limite leur efficacité puisque ce problème touche environ 40 % des processus industriels où les membranes sont appliquées à différentes étapes de production. Il est important de noter que seulement 15 % parviennent à obtenir à la fois une sélectivité élevée et de nouveaux matériaux hautement perméables à utiliser dans leur fabrication. Cela montre clairement à quel point il peut être difficile pour quelqu'un de proposer de tels matériaux, même s'il fait de son mieux, car il existe encore des défis pour équilibrer ces deux propriétés.

Une réduction de la durée de vie de 20 % peut compliquer davantage les choses lors de l'adoption de conceptions optimisées uniquement pour améliorer les débits à travers des parois minces, au détriment d'autres facteurs tels que la robustesse contre l'encrassement. À tel point que les options actuellement disponibles échouent totalement sur le marché des technologies de séparation par membrane en raison de l’incapacité à atteindre un compromis suffisant entre toutes les caractéristiques souhaitables, y compris les attentes en matière de durée de vie et de résistance à l’encrassement. Les filtres hautement sélectifs éliminent 99,9 % des contaminants, bien que lentement.

Analyse segmentaire 

Par matériau

Sur la base des matériaux, les matériaux à membrane polymère dominent le marché de la technologie de séparation par membrane avec une part des revenus de plus de 71,32 % et sont motivés par leur polyvalence, leur efficacité et leur rentabilité. À partir de 2024, le marché des membranes polymères devrait croître à un TCAC de 11,25 %, reflétant son adoption croissante dans diverses industries. 

Notamment, l’industrie du traitement de l’eau est responsable de 45 % de toute la demande mondiale de membranes polymères. Cela montre à quel point ils sont importants dans la lutte contre la pénurie mondiale d’eau. De plus, les membranes polymétriques sont économes en énergie car elles consomment 30 à 50 % d'énergie en moins que les méthodes de séparation traditionnelles ; cela les rend également plus attractifs sur le plan économique. Il existe de nombreuses raisons pour lesquelles les gens ont besoin de plus de membranes polymères. L’un des principaux facteurs réside dans leur sélectivité et leur perméabilité exceptionnelles, qui améliorent considérablement l’efficacité des processus. Par exemple; la séparation des gaz à travers ces matériaux peut atteindre des niveaux de pureté allant jusqu'à 99,9 %, répondant même aux exigences pétrochimiques les plus strictes. En outre, leur capacité à travailler avec différentes applications telles que le traitement des eaux usées, entre autres, montre à quel point ces éléments peuvent être utilisés à différents moments en fonction de ce qui doit être fait à un moment donné au sein d'une organisation ou d'une industrie elle-même. La demande de séparations de haute pureté dans l'industrie biopharmaceutique a entraîné une croissance annuelle moyenne des ventes de membranes de 12 %.

Par technologie

Basé sur la technologie, le marché de la technologie de séparation par membrane est dominé par l’osmose inverse (RO) et est devenu indispensable dans les processus de purification de l’eau et de dessalement. En 2023, la technologie RO représentait plus de 42,36 % de part de marché et la technologie devrait également continuer à dominer le marché en augmentant au TCAC le plus élevé de 11,76 %. L'osmose inverse (OI) est devenue extrêmement populaire car elle peut éliminer de l'eau des éléments tels que les sels, les bactéries et les matières organiques. Cela garantit que l’eau est potable. Son efficacité est parmi les plus élevées de toutes les technologies connues à ce jour, ce qui explique en partie cette croissance importante ; ces systèmes peuvent éliminer jusqu'à 99 % des contaminants.

Plus de 40 % de la population mondiale est touchée par le manque d’eau douce, ce qui rend impérative des solutions de dessalement efficaces. Cela crée également une demande plus élevée pour les systèmes RO. Le succès de l'OI dans la filtration membranaire réside dans sa haute sélectivité et ses caractéristiques de fonctionnement flexibles. En raison du travail sous haute pression, seules les molécules d'eau passent à travers tandis que les plus grosses et les ions sont bloqués, ce qui le rend applicable à la fois au dessalement et au traitement des eaux usées. En 2023, plus des deux tiers de toutes les usines d’osmose inverse d’eau de mer sur le marché mondial des technologies de séparation par membrane utilisaient cette technologie car elle consomme moins d’énergie que les méthodes thermiques.

La réduction de l'encrassement, les économies sur les coûts de maintenance, la durée de vie prolongée et les améliorations de la rentabilité apportées par les progrès réalisés en matière de matériaux de membrane ont également contribué à réduire les taux d'encrassement ainsi que les exigences de maintenance. Ainsi, cela améliore la durabilité et les facteurs d'abordabilité de ces dispositifs, dont la durée de vie moyenne est passée de trois à cinq ans à sept à dix ans, ce qui les rend encore plus attrayants économiquement sur le marché de la technologie de séparation par membrane. En raison de sa large gamme d'applications associée à de solides caractéristiques de performance, diverses industries s'appuient fortement sur la technologie d'osmose inverse (RO). Le secteur industriel représente 35 % du marché total de l’OI, principalement en raison de lois strictes régissant le rejet des eaux usées industrielles dans l’environnement. Le segment résidentiel représente 20 % de la part de marché, car les gens ont besoin de boissons sûres aujourd'hui, alors qu'ils connaissent mieux les risques pour la santé associés aux sources contaminées. 

Par candidature

Par application, le marché de la technologie de séparation par membrane est dominé par la séparation des gaz en raison de son efficacité, de sa rentabilité et de sa polyvalence inégalées. En 2023, il a généré plus de 65,95 % des revenus du marché et devrait également croître au TCAC le plus élevé de 11,30 % dans les années à venir. Sa préférence pour une perméation sélective des gaz en fonction de sa taille et de sa solubilité, entre autres facteurs, le rend parfait pour une utilisation dans les industries. La croissance est principalement tirée par la demande d’usines de traitement du gaz naturel, d’unités de récupération d’hydrogène ainsi que de systèmes de captage du dioxyde de carbone, qui ont suivi une trajectoire ascendante au fil des années en grande partie en raison de préoccupations environnementales telles que le changement climatique. Non seulement ces méthodes nécessitent des étapes de prétraitement, mais elles consomment également beaucoup d'énergie contrairement à leurs homologues où elles fonctionnent à basse pression et température, réduisant ainsi les coûts opérationnels d'environ 30 %.

Le besoin croissant de sources d’énergie propres, associé à la durabilité environnementale, a conduit à la domination des applications de séparation des gaz sur le marché mondial des technologies de séparation par membrane. La technologie des membranes joue un rôle crucial dans la production d'hydrogène, qui pourrait générer des revenus mondiaux d'une valeur de 196,3 milliards de dollars d'ici 2025. Pour être utilisée avec des piles à combustible, elle doit être capable de générer des niveaux de pureté ultra-élevés supérieurs à 99,99 %. De plus, les systèmes de captage et de stockage du carbone (CSC) dépendent de membranes capables d'atteindre des taux de captage du CO2 supérieurs à 90 %, réduisant ainsi considérablement les émissions de gaz de combustion.

De plus, une large gamme de matériaux utilisés pour fabriquer ces appareils garantit qu'il existe différents types disponibles en fonction des besoins spécifiques de diverses industries, améliorant ainsi encore davantage leur valeur marchande. Des matériaux céramiques ou polymères peuvent être utilisés, entre autres, comme des structures métallo-organiques (MOF) ou des matériaux à matrice mixte (MMM). Par exemple, les générateurs d’azote à eux seuls apporteront environ 17 milliards de dollars à l’ensemble de l’industrie d’ici fin 2024, principalement parce qu’ils nécessitent moins d’espace par rapport à d’autres méthodes ; cette caractéristique de compacité permet également une évolutivité facile sur le marché de la technologie de séparation par membrane. Cela en fait des options plus attrayantes que les techniques de séparation à base de solides ou de liquides. La question de savoir si les avantages économiques l’emportent sur ceux liés à l’impact environnemental reste sujette à débat, mais une chose est sûre : les perspectives de croissance des revenus sont en effet très prometteuses.

Par les utilisateurs finaux

En ce qui concerne les utilisateurs finaux, le marché de la technologie de séparation par membrane est dominé par les usines de traitement de l’eau et des eaux usées, en raison de son efficacité et de sa fiabilité inégalées. Dans cette optique, les usines de traitement de l’eau et des eaux usées détenaient plus de 47,93 % de part de marché et devraient continuer de croître à un TCAC de 11,60 % au cours de la période de prévision 2024-2032. Cette technologie excelle dans l’élimination des contaminants, des micro-organismes aux solides dissous, garantissant ainsi le respect constant des normes d’eau potable. 

La haute perméabilité de la filtration membranaire dans le traitement de l’eau se manifeste une fois de plus par ses solides performances dans diverses applications. Par rapport aux normes strictes fixées par les autorités environnementales telles que l'Agence américaine de protection de l'environnement (EPA), cette technologie est particulièrement efficace pour éliminer les agents pathogènes et les contaminants. En 2023, plus des deux tiers (70 %) des usines de traitement d’eau municipales américaines auraient adopté des systèmes de filtration membranaire, ce qui indique leur fiabilité. De plus, selon les données de Global Water Intelligence, une augmentation de 9 % a été observée dans la région Asie-Pacifique, où les taux d'urbanisation et d'industrialisation connaissent la croissance la plus rapide au cours de la même année.

Une autre raison de la popularité des filtres à membrane sur le marché des technologies de séparation par membrane réside dans les avantages économiques et environnementaux qu’ils apportent. Il est important de noter que cet équipement consomme beaucoup moins d’énergie que les autres méthodes, réduisant ainsi considérablement les coûts opérationnels. Par exemple, l’International Water Association (IWA) a réalisé une étude en 2023 qui a montré que les unités MBR pourraient contribuer à réduire la consommation d’énergie jusqu’à 30 % dans les stations d’épuration des eaux usées. En plus d'être facilement évolutif ou modulaire afin de s'adapter à un plus grand nombre de personnes vivant dans les villes ; plus de la moitié (65 %) des nouveaux projets européens traitant du traitement des eaux usées ont intégré des membranes dans leurs conceptions en 2022, prouvant ainsi à quel point ces dispositifs peuvent être polyvalents lorsqu'ils sont chargés de répondre plus efficacement aux futurs besoins en eau.

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Analyse régionale

Plus de 35,80 % de la part de marché totale est détenue par l’Amérique du Nord sur le marché mondial de la technologie de séparation par membrane. La solide base industrielle et les réglementations environnementales strictes sont les principaux facteurs qui contribuent à sa domination dans cette région. Les États-Unis représentent à eux seuls un pourcentage important. La Safe Drinking Water Act et la Clean Water Act ont fait grimper les taux d’adoption de 60 % pour les usines de traitement de l’eau utilisant des filtres à membrane. De plus, il a été constaté que 70 % des installations de transformation laitière en Amérique du Nord utilisent ces méthodes, car elles contribuent à améliorer la qualité des produits tout en rendant les opérations plus efficaces. De plus, 80 % des entreprises impliquées dans le secteur pharmaceutique les emploient pour la purification des médicaments, ce qui leur permet de répondre aux normes de la FDA ; de même, les exigences de sécurité alimentaire nécessitent leur utilisation lors des processus de production tels que le jus ou la bière entre autres boissons où ils ont trouvé un taux d'application de 55 %. 

L’Europe est le deuxième leader sur le marché mondial des technologies de séparation par membrane. Les réglementations strictes en matière de traitement et de réutilisation des eaux usées imposées par l'Union européenne, telles que la directive-cadre sur l'eau, ont été un moteur majeur de cette croissance. En outre, l'Allemagne contribue à elle seule à 2,5 milliards de dollars de revenus générés dans cette région, qui représente sa plus grande taille de marché. Les technologies de filtration membranaire sont utilisées dans environ 65 % des usines de traitement des eaux usées en Europe. De plus, le taux d'adoption est de 50 % pour le secteur de l'alimentation et des boissons, où la France et l'Italie sont respectivement les principaux producteurs de vins et de fromages, tandis que l'industrie pharmaceutique voit une utilisation de 75 % en raison des normes fixées par l'Agence européenne des médicaments (EMA). De plus, la production de vaccins implique l'utilisation de filtres à membrane à hauteur de 40 % parmi les sociétés biopharmaceutiques basées en Europe.

L’Asie-Pacifique occupe environ 25 % du marché des technologies de séparation par membrane, ce qui en fait la région à la croissance la plus rapide avec un TCAC estimé à 11,88 %. Ces chiffres sont tirés par la Chine et l’Inde, où l’expansion industrielle et l’urbanisation rapides ont créé un besoin de meilleurs systèmes de traitement de l’eau. Ainsi, jusqu’à 70 % des installations municipales de traitement des eaux dans ces deux pays utilisent la filtration membranaire comme solution. Le secteur laitier a également connu une augmentation des taux d'adoption, avec 45 % enregistrés en raison de la demande croissante de produits de haute qualité, tandis que l'industrie pharmaceutique représente environ 65 % d'utilisation, en particulier lors de la production de médicaments génériques. Pendant ce temps, la moitié de toutes les boissons produites dans cette zone sont soumises à une forme ou à un autre type de boissons, notamment le traitement du thé et de la bière. Le plan quinquennal lancé par le gouvernement chinois met davantage l'accent sur la durabilité environnementale, motivant ainsi une croissance accrue dans ce secteur.

Acteurs de premier plan sur le marché mondial des technologies de séparation par membrane

• ALFA-LAVAL
• Société Asahi Kasei
• DuPont
• Groupe GEA Aktiengesellschaft
• Solutions de séparation Kovalus
• Merck KGaA
• Nitto Denko Corporation (hydraulique)
• Société Pall
• Pentair SA
• Suez SA
• Toray Industries
• Autres acteurs éminents

Aperçu de la segmentation du marché :

Par matériau

• Membranes polymères
  • Polymères naturels
  • Polymères synthétiques
• Membranes inorganiques
  • Métallique
  • Céramique

Par technologie

• Osmose inverse
• Ultrafiltration
• Microfiltration
• Nanofiltration
• Électrodialyse
• Pervaporation
• Autres

Par candidature

• Séparation des gaz
• Séparation des liquides
• Séparation solide

Par utilisateur final

• L'eau et Traitement des eaux usées
  • Dessalement
  • Traitement des eaux des travaux publics
  • Recyclage des déchets
• Nourriture et boissons
  • Transformation des produits laitiers
  • Traitement des boissons
  • Transformation des aliments et de l'amidon
• Médical et pharmaceutique
  • Traitement pharmaceutique
  • Équipement médical
  • Autres
• Transformation industrielle
• Autres

Par région

• Amérique du Nord
  • Les États-Unis
  • Canada
  • Mexique
• Europe
  • Europe occidentale
    • Le Royaume-Uni
      Allemagne
    • France
    • Italie
    • Espagne
    • Reste de l'Europe occidentale
  • Europe de l'Est
    • Pologne
    • Russie
    • Reste de l'Europe de l'Est
• Asie-Pacifique
  • Chine
  • Inde
  • Japon
  • Australie et Nouvelle-Zélande
  • Corée du Sud
  • ASEAN
  • Reste de l'Asie-Pacifique
• Moyen-Orient et Afrique
  • Arabie Saoudite
  • Afrique du Sud
  • Émirats arabes unis
  • Reste de la MEA
• Amérique du Sud
  • Argentine
  • Brésil
  • Reste de l'Amérique du Sud