Analyse et cartographie de la propriété industrielle des technologies membranaires appliquées aux traitements de l eau

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1 15 mars 2016 Analyse et cartographie de la propriété industrielle des technologies membranaires appliquées aux traitements de l eau Brice SAGOT

2 Auteur Knowmade is a patent, technology and strategy consulting company involved in microelectronics, nanotechnology, biotechnology and life sciences. Executive team Dr. Nicolas Baron CEO and co-founder of Knowmade. He leads the Microelectronics and Nanotechnology department. He holds a PhD in Physics from the University of Nice Sophia- Antipolis, and a Master of Intellectual Property Strategies and Innovation from the European Institute for Enterprise and Intellectual Property (IEEPI Strasbourg), France. Founded in 2009 Headquartered in Sophia Antipolis FRANCE Dr. Brice Sagot COO and co-founder of Knowmade. He leads the Biotechnology and Life Sciences department. He holds a PhD in molecular biology from the University of Nice Sophia- Antipolis, France. Analyst team 5 full time analysts with PhD degree and in-depth knowledge in Intellectual Property and Scientific Information. Sophia Antipolis JEI since 2013 (Innovative New Company) CIR accreditation since 2012 (Research Tax Credit) 15/03/2016-2

3 Définition du corpus à analyser Chaine de valeur des technologies membranaires pour le traitement de l eau Corpus membranes Corpus dispositifs Polymers & Ceramic Membranes Modules Water & Process Solutions 15/03/2016-3

4 ANALYSE DU CORPUS MEMBRANES Polymers & Ceramic Membranes de 15/03/2016-4

5 Équation de recherche et sélection Équation de recherche ((+MEMBRAN+ OR ((POROUS OR +PERMEABLE+ OR +FILTERING) 1D FILM?))/TI AND (((+WATER+ OR H2O OR EAU OR AQUA OR WASTE OR SEA OR BRINE OR EFFLUENT OR SEWAGE) AND (PURIF+ OR DES?AL+ OR TREAT+ OR +FILTR+ OR +DIALYS+ OR (((REVERS+ OR FORWARD) 0D OSMOS+))))/BI/CLMS OR (C02+ OR B01D-061+ OR B01D-067+ OR B01D-069+ OR B01D-071+)/IC)) OR (+MEMBRAN+ OR ((POROUS OR +PERMEABLE+ OR +FILTERING) 1D FILM?))/TI AND ((INVENTION OR FIELD OR EMBODIMENT) P (DES?AL+ OR ULTRA_FILTRATION OR NANO_FILTRATION OR MICRO_FILTRATION OR FILTR+ OR ((REVERSE OR FORWARD) 0D OSMOSIS) OR ((+WATER+ OR H2O OR AQUA OR EAU OR WASTE OR SEA OR BRINE OR EFFLUENT OR SEWAGE) S (TREAT+)))/DESC) Stratégie de recherche par Titre/Résumé/Revendications/Description/IPC Cette stratégie de recherche est complétée par une recherche des brevets citant/cités du corpus de brevets pertinents sélectionnés SELECTION Membranes pour le traitement de l eau 3971 familles de brevets Analyse statistique 15/03/2016-5

6 Évolution temporelle des publications de brevets Les premiers brevets revendiquant des membranes pour la filtration de l eau datent des années 60. On observe une longue phase de latence (70-85) dans laquelle le nombre de dépôt augmente légèrement. Ces brevets revendiquent principalement des techniques de reverse osmosis et d ultrafiltration. On observe une légère accélération du nombre de dépôt entre 1985 et Celle-ci correspond aux dépôts de sociétés japonaises comme NITTO DENKO et à l utilisation de polysuphones. À partir de 2005, on observe une forte augmentation du nombre de dépôt. Cette augmentation est causée par une forte activité de dépôt de brevets revendiquant des technologies de forward osmosis pour le traitement de l eau, de reverse osmosis (membranes résistantes à l encrassement ou au chlore) et de nouveaux acteurs coréens comme COWAY. 15/03/2016-6

7 Classement des principaux détenteurs Les principaux détenteurs des brevets sont majoritairement des acteurs industriels et asiatiques. En effet, parmi les 15 principaux détenteurs, 11 sont asiatiques, (8 Japonais et 3 Coréens) et seulement 4 sont Américains. La société Japonaise Toray Industries est le principal détenteur et possède un nombre de familles de brevets très important par rapports à ses concurrents (341 familles de brevets). La première société américaine est le groupe Dow. Le groupe possède 84 familles de brevets. 15/03/2016-7

8 Évolution temporelle des principaux détenteurs TORAY, le principal détenteur de brevets dans le domaine a déposé ses premiers brevets en Son activité de dépôt de brevets est toujours importante et il est le deuxième détenteur en 2014, derrière COWAY. NITTO DENKO était le principal détenteur de brevets dans les 90, mais a depuis fortement réduit son activité de dépôt de brevets dans le domaine. A l inverse, LG et COWAY ont commencé à déposer des brevets à la fin des années 2000 et leur activité de dépôt est en croissance depuis. COWAY est devenu le principal détenteur de brevets en /03/2016-8

9 Analyse des principaux procédés de filtration Les principaux procédés de filtration revendiqués sont la reverse osmosis et l ultrafiltration. NITTO DENKO et TORAY sont particulièrement bien positionnés sur ces deux procédés de filtrations. Concernant la microfiltration, les 2 principaux détenteurs sont américains, DOW et PALL, suivi de TORAY. On peut noter la présence d acteurs académiques asiatiques parmi les principaux détenteurs, comme le KOREA RESEARCH INSTITUTE OF CHEMICAL TECHNOLOGY (KRICT) pour la nanofiltration et la NATIONAL UNIVERSITY OF SINGAPORE (NUS) pour la forward osmosis. FUJIFILM est le principal détenteur de brevets revendiquant des technologies d électrodialyse. Concernant la forward osmosis, les 3 principaux détenteurs sont coréens, et COWAY possède une large avance. 15/03/2016-9

10 Analyse temporelle des principaux procédés de filtration Le procédé de reverse osmosis fut le procédé de filtration revendiqué principalement jusqu à la fin des années 80. Le nombre de brevets revendiquant cette technique fut stable, mais a augmenté fortement après Cette augmentation est notamment due aux dépôts de brevets de la société COWAY. Le procédé d ultrafiltration est revendiqué à partir des années 70. À la fin des années 80, ce procédé est le procédé le plus revendiqué par les brevets du domaine. On observe par la suite une baisse et un regain d intérêt depuis Le procédé de microfiltration est revendiqué à partir des années 80. Le nombre de brevets revendiquant ce procédé connait une croissance lente mais régulière depuis. Cependant on observe une baisse depuis Le procédé de nanofiltration commence à être revendiqué au début des années 90, et croit de manière régulière depuis. Des sociétés comme SAMSUNG ELECTRONICS ont contribué à son augmentation depuis Le procédé de forward osmosis commence à être revendiqué à partir de 2005 avant de connaitre une forte croissance après Cette augmentation est notamment due aux dépôts de brevets de la société COWAY. 15/03/

11 Analyse des principaux matériaux revendiqués Les principaux matériaux revendiqués sont les polyamides et les polysulfones. TORAY, NITTO DENKO et COWAY sont les trois principaux détenteurs de ce type de membranes. TORAY est également présent dans les membranes cellulose, PVDF, PVA, PA, silicone et PC. On peut noter également la présence spécifique de NGK INSULATORS et d ASAHI KASEI pour les membranes céramiques et d un acteur académique coréen (KRICT) pour les membranes PA. Par ailleurs, de nombreux brevets revendiquent d autres types de matériaux (polybenzoxazole, polyketone ). 15/03/

12 Analyse temporelle des principaux matériaux revendiqués Des années 60 à 1980, le matériau principalement revendiqué pour les membranes filtrantes est la cellulose. À partir des années 80, on observe que le nombre de brevets revendiquant des membranes comprenant des polysulphones deviennent majoritaires. Cependant, dès les années 90 le nombre de brevets revendiquant des membranes comprenant des polyamides augmentent fortement pour devenir le type de matériau majoritairement décrit dans les brevets à partir de On observe également que le nombre de brevets revendiquant des membranes comprenant du PVDF croit fortement depuis 2005, et dépasse le nombre de brevets revendiquant des membranes composées de polysulfone en /03/

13 Focus: nanotubes de carbone Les nanotubes de carbone possèdent la propriété de transporter les fluides avec des vitesses d écoulement jusqu à 1000 fois supérieures aux pores des membranes actuelles. On observe que les nanotubes de carbone sont revendiqués depuis 2002 dans des technologies membranaires de traitement de l eau. La présence de nombreux acteurs académiques, notamment coréens et américains, souligne l aspect très amont de ces développements. Par ailleurs, la société américaine NAGARE MEMBRANES, fondée en 2013, a obtenu un financement de 10,5 millions de dollars en 2014 pour accélérer le développement et la fabrication de sa membrane contenant des nanotubes de carbone pour le dessalement et la purification de l'eau. De plus, la société californienne NANOH2O a été rachetée en 2014 par le coréen LG CHEM pour 200 millions de dollars. 15/03/

14 ANALYSE DU CORPUS DISPOSITIFS Modules Water & Process Solutions de 15/03/

15 Équation de recherche et sélection Équation de recherche ((+WATER OR H2O OR EAU OR AQUA OR WASTE+ OR SEA OR BRINE OR EFFLUENT OR LIQUID? OR FLUID? OR SEWAGE?) S (PURIF+ OR TREAT+ OR +FILTR+ OR DES?AL+ OR ((REVERSE OR FORWARD) 0D OSMOSIS)))/BI/CLMS/ADB/OBJ AND +MEMBRAN+/BI/CLMS/ADB/OBJ AND (B01D+ OR C02F-001+ OR C02F-009+)/IC Stratégie de recherche par Titre/Résumé/Revendications/Description/IPC Cette stratégie de recherche est complétée par une recherche des brevets citant/cités du corpus de brevets pertinents sélectionnés SELECTION DISPOSITIFS contenant une membrane pour le traitement de l eau: familles de brevets Analyse statistique 15/03/

16 Évolution temporelle des publications de brevets Les premiers brevets revendiquant des membranes pour la filtration de l eau datent des années 60. On observe une longue phase de latence (60-75) dans laquelle le nombre de dépôt augmente légèrement. Ces brevets revendiquent principalement des dispositifs utilisant le principe de reverse osmosis. On peut noter la présence de RHONE POULENC parmi les principaux détenteurs lors de cette période. On observe une accélération du nombre de dépôt à partir de Celle-ci correspond à l arrivé de sociétés Japonaises comme KURITA WATER, ORGANO ou TOSHIBA, puis de TORAY à partir de À partir de 2000, on observe un plateau, jusqu en Le nombre de publications brevets reste stable durant cette période. Ceci est causé par la diminution des dépôts de brevets de société comme NITTO DENKO ou KUBOTA, compensé par l arrivé d acteurs tel que MIURA, l américain GE ou le coréen COWAY. Les pics observés en 2013 et 2014 correspondent à une forte activité de dépôt de sociétés tel que TORAY, KURITA ou GE. 15/03/

17 Classement des principaux détenteurs Les principaux détenteurs des brevets sont majoritairement des acteurs industriels Japonais. En effet, parmi les 18 principaux détenteurs, 16 sont Japonais, et seulement 1 Coréen (COWAY) et 1 Américain (GE). La société Japonaise KURITA WATER INDUSTRIES est le principal détenteur et possède un nombre de familles de brevets important par rapports à ses concurrents (1037 familles de brevets). Ces principaux détenteurs représentent 30% du nombre de familles de brevets déposés dans cette thématique. 15/03/

18 Évolution temporelle des principaux détenteurs KURITA WATER est le principal détenteur de brevets dans le domaine et a déposé ses premiers brevets au début des années 80. Son activité de dépôt a connu son apogée au début des années 2000, et la société est toujours le principal détenteur en TORAY figure également parmi les principaux détenteurs, et son activité de dépôt connait une croissance régulière depuis les années On peut observer l augmentation récente de l activité de dépôt de GE, MIURA et COWAY. KUBOTA a eu une forte activité de dépôt dans les années 90, et le nombre de brevets déposés depuis à fortement diminué. On observe le même profil pour NITTO DENKO. 15/03/

19 Analyse des principaux modules revendiqués Les principaux modules revendiqués sont les modules à fibres creuses. MITSUBISHI RAYON, TORAY, et ASAHI KASEI sont les trois principaux détenteurs de ce type de module. TORAY est également présent parmi les principaux détenteurs pour les modules à membranes planes et pour les modules membranes enroulées en spirale. KUBOTA est le principal détenteur pour les modules à membranes planes et à membranes tubulaires. Par ailleurs, il faut noter que de nombreuses inventions ne revendiquent ou n utilisent pas de modules. 15/03/

20 Analyse temporelle des principaux modules revendiqués Au cours des années 70, le type de module le plus revendiqué est le module à membranes tubulaires. Cependant partir de la fin des années 80, les brevets revendiquant des modules à fibres creuses deviennent majoritaires et le nombre de publications sur ce segment connait une très forte croissance comparativement aux autres types de modules. Cette croissance est principalement provoquée par les publications massives de MITSUBISHI RAYON et de TORAY. À partir des années 2000, l activité de dépôt de MITSUBISHI RAYON sur ce segment diminue et nous voyons l émergence de nouveaux acteurs tels que les coréens KOLON ou COWAY. 15/03/

21 Focus: méthodes de nettoyages des membranes Le nombre de dépôts de brevets revendiquant des méthodes de nettoyage de membranes a connu une forte croissance au cours des années 90 (CAGR : 15%). Cependant on observe depuis les années 2000 une décroissance de 5%. Les principaux détenteurs sur ce segment sont TORAY, KUBOTA et KURITA WATER. KUBOTA a cessé de déposer des brevets sur ce segment après 2010 et KURITA a également fortement réduit son activité de dépôt. En revanche, TORAY est actuellement le principal détenteur sur ce segment. On peut noter parmi les sociétés Japonaises la présence sur ce segment d une société américaine, EVOQUA WATER TECHNOLOGIES. 15/03/

22 Focus: détection et/ou réparation de fuites Les principaux détenteurs sur ce segment sont KURITA WATER, HITACHI, et TOSHIBA. On peut noter parmi l ensemble des sociétés Japonaises la présence sur ce segment de l américain MILLIPORE. Le nombre de dépôts de brevets revendiquant des dispositifs/méthodes de détection ou de réparation de fuite des membranes a connu une forte croissance au début des années 2000, soutenu par les dépôts massifs de KURITA WATER en 2006 et d HITACHI en On observe depuis une légère baisse du nombre de dépôt de brevets? 15/03/

23 CONCLUSION de 15/03/

24 Conclusion Croissance de 15% du nombre de publications de brevets revendiquant des membranes pour le traitement de l eau (stable pour le segment dispositif). Prédominance des acteurs Japonais, dont TORAY qui est l un des principaux acteurs sur l ensemble de la chaine de valeur (l entreprise est dans le top 100 Global Innovators 2015 publié par Thomson Reuters). Les matériaux actuellement les plus revendiqués sont les polyamides, les polysulfones et le PVDF (croissance de 18%). Aujourd hui, environ 1/3 des nouvelles unités de filtrations construites dans le monde s appuient sur un procédé de filtration membranaire en PVDF, et il est probable que cette proportion augmente encore au regard de la croissance du nombre de brevets sur ce segment. Les modules les plus revendiqués sont les modules à fibres creuses (actuellement environ 100 nouveaux dépôts par an). Le procédé de reverse osmosis est le procédé majoritairement revendiqué. Forte croissance de brevets revendiquant les procédés de nanofiltration et de forward osmosis. Les détenteurs sont principalement coréens (COWAY, SAMSUNG) et on peut noter la présence de start-ups américaines (HYDRATION SYSTEMS, OASIS WATER) et de laboratoires de recherche (NATIONAL UNIVERSITY OF SINGAPORE). La technologie de forward osmosis a atteint un stade de maturité significatif et permet de traiter de grand volume d eau. À titre d exemple, la société OASIS WATER en 2014 a annoncé avoir conclu un accord avec un industriel chinois (Changzing Power Plant, Zhejiang) pour traiter 630m 3 d'eaux usées par jour. Un certain nombre d investissements dans ce domaine ont été effectués récemment et il est fort probable que ce segment se développement dans les années à venir. 15/03/

25 Contact Pour tout renseignement concernant cette étude, merci de contacter IP and Technology Intelligence KNOWMADE SARL 2405 route des Dolines, Sophia Antipolis, France Tel: Web: Brice SAGOT 15/03/