Введение
На сегодняшний момент коммерческим производством микроводорослей занимаются более чем в 60 странах, а в таких странах, как США, Мексика, Тайланд, Китай, Япония производство водорослей достигает более 30 тысячи тонн в год. Последние несколько лет наблюдается рост объема продаж продуктов из микроводорослей в стоимости. Это связано с тенденцией и запросом человечества на альтернативные источники белка и микроэлементы, содержащиеся в микроводорослях.
Цель исследования заключается в определении состояния и тенденций рынка микроводорослей.
Материалы и методы исследования
В процессе исследования использовались общенаучные методы, в том числе методы анализа и синтеза, абстрагирования, систематизации и обобщения.
Результаты исследования и их обсуждение
Во всем мире ежегодно получают 30 тысяч тонн сухого веса всей биомассы микроводорослей согласно статистике 2019 года [1]. Представленные цифры говорят нам о том, что это небольшая отрасль, по сравнению, например, с макроводорослями, где ежегодно в коммерческих целях производится 25 миллионов тонн сырой массы [2].
Согласно прогнозам аналитиков мировой рынок микроводорослей будет расти в среднем на 8,14% в год и к 2023 году его объём достигнет более 36 тысяч тонн (рисунок).
Микроводоросли выращиваются двумя способами.
Первый – это автотрофный. При Автотрофном способе микроводоросли выращивается в системах открытого типа при постоянном солнечном свете и подачи углекислого газа в воду. Второй – это гетеротрофный. При гетеротрофном культура культивируется при отсутствии освещения в реакторах закрытого типа. А глюкоза применяется как подпитка для микроводорослей из которой они берут энергию. Оба способа широко применяются во всех отраслях, где используются микроводоросли, а именно в фармацевтике, пищевой отрасли, производстве кормов для животных [3].
Рис. 1. Объём мирового рынка микроводорослей и темпы роста производства в 2018-2023 гг. [4]
Основным драйвером роста рынка, конечно, является те полезные витамины и микроэлементы, которые содержатся в микроводорослях. Например, в спирулине (один из видов микроводорослей) содержится глютаминовая кислота, нормализующая обмен веществ, а также стимулирует работу головного мозга и синтезирует серотонин («гормон радости»). Бета-каротин, содержащийся в этой культуре микроводоросли является мощным антиоксидантом, который снижает деление раковых клеток и содержит витамин А полезный для здоровья глаз. Хлорелла нормализует уровень холестерина. Исследования показали, что приём 5–10 граммов хлореллы снижает общее количество холестерина у людей с высоким давлением и повышенным холестерином. Также хлорелла позволяет усилить иммунную систему и стимулировать противовоспалительный эффект. В одном небольшом исследовании было доказано, что пациенты вырабатывали больше антител к той или иной инфекции, потребляя хлореллу, чем когда они принимали плацебо [6].
Микроводоросль Porphyridium содержит красно-фиолетовый пигмент, который после высушивания используют при разработке средств личной гигиены, косметике и благоприятно влияет на кожу. Кроме этого Porphyridium является источником полисахаридов, липидов, жирных кислот, B-фикоэритрина. Полисахариды в организме участвуют в иммунных процессах, придают клеткам прочность и упругость. Имеют антитоксичную функцию, позволяющую выводить из организма тяжёлые металлы, токсины.
Микроводоросль Haematococcus в своем составе содержит такой полезный антиоксидант как астаксантин. Астаксантин улучшает зрение, нормализует гидро – липидный баланс. Также повышает выносливость организма и предотвращает разрушение мышечной ткани. Основное применение Haematococcus происходит в пищевой промышленности как биологически активная добавка и кормовая добавка для животных.
Кроме вышеперечисленных полезных свойств микроводорослей динамичное развитие данной отрасли обусловлено повышенным спросом на альтернативные источники белка и микроэлементы в продуктах, а также появлением инновационных продуктов питания.
Основные сдерживающие факторы роста, влияющие на рынок микроводорослей, связаны с дороговизной их культивирования. При автотрофном способе выращивания используются большие пруды или водоёмы, что приводит к большому расходу воды и к её чрезмерному испарению. К тому же в этом случае велик риск загрязнения воды. Кроме этого, метод автотрофного выращивания предполагает непомерные затраты электроэнергии, особенно если есть необходимость выращивать культуру микроводорослей в холодный сезон. Гетеротрофный способ требует использование передовых технологий и комплексного понимания всей специфики процесса. При гетеротрофном способе выращивания могут возникнуть проблемы при удалении свободной влаги из суспензии, так как обычной центрифуги для сушки недостаточно, а специализированное оборудование, как правило стоит дорого [4]. Необходимо отметить и то, что к сдерживающими факторами развития рынка относятся отсутствие квалифицированной рабочей силы и технических ноу-хау. Нехватка квалифицированной рабочей силы сказывается на различных секторах на глобальном уровне, и рынок микроводорослей не является исключением. Кроме того, большинство учёных выходят на этот рынок со своими системами, которые неэффективны, а с точки зрения конструкции являются дорогостоящими и не готовы к массовому производству.
Тенденции рынка микроводорослей сводятся к удешевлению технологий культивирования культуры и расширению зоны выращивания в тех местах, где до этого было невозможно производить сырье из-за с неподходящего климата [7]. Начиная с 2021 году благодаря развитию новых технологий такое производство стало возможным.
Региональная сегментация рынка микроводорослей распределена в большинстве своём на такие страны как Китай, США и Япония (см. рисунок 2). Китай занимает более 40 процентов рынка продаж спирулины и хлореллы. Распределение долей рынка микроводорослей по продажам для различных регионов на 2019 г. представлено на рисунке 2.
Рис. 2. Рынок микроводорослей по регионам, % в натуральных величинах [4]
Доля рынка, которую занимает Россия, мала и ее как правило не рассматривают отдельно. Такое положение связано с тем, что на территории России сложнее организовать предприятие в данном направлении, поскольку некомфортные климатические условия (низкая температура и малое количество света) и консерватизм сельскохозяйственной отрасли затрудняет развитие перспективной отрасли [6]. США же напротив занимает 36,80% рынка, это вызвано тем, что ещё в 1980-х в стране начали развивать выращивание культуры и соорудили пруды с системой лопастей опираясь на таиландский опыт [5].
Япония ещё в 1960-х начала развивать коммерческое производство микроводоросли хлорелла в качестве пищевой добавки. Биомасса культивировалась в прудах площадью 10 соток и реализовалось сначала на внутреннем рынке Японии, а потом на европейском и американском, что и позволило Японии занять более 10% рынка микроводорослей.
Из этого следует, что производство культуры сосредоточено точечно по всему миру и индустрия находится в динамичном развитии.
Выводы
Опираясь на вышесказанное можно сделать вывод о том, что, результаты исследования мирового рынка микроводорослей, благодаря анализу и синтезу данных с использованием общенаучных методов, показали, что на сегодняшний день микроводоросли демонстрируют рост как в производстве, так и продажах. Это вызвано особенными характеристиками самой культуры микроводорослей, которая является источником целого ряда биологически активных веществ, обладающих антиоксидантными, противовоспалительными, иммуномодулирующими свойствами. Ключевыми тенденциями рынка микроводорослей можно назвать удешевление технологий культивирования культуры и расширение зоны выращивания в тех местах, где до этого было невозможно производить сырье из-за с неподходящего климата. Были также определены сдерживающие факторы ими стали дороговизна культивирования, загрязнение водоёмов и большие затраты электроэнергии при выращивании микроводорослей в закрытых системах культивирования. Сегментация рынка с помощью анализа показала, что лидерами культивирования являются Китай, США и Америка вследствие более полувековой истории производства культуры микроводорослей. Общая динамика развития индустрии культивирования (рис. 1) показывает перспективность данного направления сельского хозяйства, именно поэтому специалисты продолжают разрабатывать и развивать новые методики культивирования микроводорослей, осваивают новые штаммы микроводорослей, изучают их применение в разных сферах жизнедеятельности человека.