Tamaño del mercado de catalizadores heterogéneos para la química ecológica, por tipo, proceso y uso final, pronóstico de crecimiento (2025-2034)

Tamaño del mercado de catalizadores heterogéneos para la química verde

El mercado global de catalizadores heterogéneos para la química verde se valoró en USD 4.1 mil millones en 2024 y se espera que crezca desde USD 4.4 mil millones en 2025 hasta USD 8.7 mil millones en 2034, con una CAGR del 8%, según el último informe publicado por Global Market Insights Inc.

• Durante los confinamientos por COVID-19, los catalizadores heterogéneos demostraron su capacidad para prosperar. La actividad de I+D en el campo de la química verde y los catalizadores heterogéneos ha crecido, demostrado por la publicación de más de 4,230 artículos revisados por pares en 2023, lo que representa un aumento del 8% en las publicaciones desde 2019. Dentro del sector industrial, la Agencia Internacional de Energía (IEA) informa un aumento del 22% a 6.8 Mt de diésel renovable impulsado por los impactantes catalizadores de hidrotratamiento de Ni-Mo. Incluso en condiciones económicas difíciles, las refinerías aún realizaron inversiones en catalizadores para cumplir con las nuevas demandas establecidas en el proceso de refinación sobre las emisiones de azufre y CO2 en las regiones de la Unión Europea y China. 2020 estableció que ya no hay cambios en los precios del petróleo crudo, sino regulaciones que influyen en los catalizadores de la industria.
  
• Las perturbaciones en la cadena de suministro fueron un factor enorme durante 2022. Los precios de la alumina y el paladio en la LME aumentaron un 33% y un 11% respectivamente, lo que llevó a los formuladores a considerar óxidos de espinela y zeolitas abundantes en la tierra. A pesar de esto, la demanda no ha flaqueado. El 14º Plan Quinquenal de China apuntó a 20 Mt de productos químicos biobasados para el año 2025, y los catalizadores MOF basados en Zr recibieron financiamiento. Los catalizadores MOF basados en Zr se produjeron académicamente en volúmenes crecientes, con la Web of Science registrando 5,110 artículos de catálisis verde, un aumento del 4% sobre el crecimiento general de la química. Las demostraciones industriales de CO2 a etileno en EE. UU. y Canadá utilizaron catalizadores Ag/CeO2 con una eficiencia Faradaica del 65% durante 8,000 horas, demostrando ser escalables y económicamente duraderos para aplicaciones a gran escala.
  
• 2023-2024 se centra en el uso de catalizadores verdes heterogéneos para problemas geopolíticos que involucran el cambio climático y el desarrollo sostenible. La Ley de Reducción de la Inflación de EE. UU. con un presupuesto climático de $369 B ha producido más de USD 2.6 B de inversión en amoníaco y SAF catalítico, así como iniciativas de reciclaje de plásticos (Oficina de Préstamos del DOE, 2023). IRENA pronostica un aumento de 30 veces en la energía a la síntesis química, impulsado en gran medida por la síntesis química de amoníaco, con el uso de catalizadores alcalinos-Ni para alcanzar un costo de $50 kg y una energía a químicos de 15GW para 2030. En 2024, se espera que el 12% de los premios Nobel de química sean en el campo de la catálisis heterogénea, lo que muestra el cambio de la disciplina de nicho a mainstream.
  

Tendencias del mercado de catalizadores heterogéneos para la química verde

• Sustitución de metales abundantes en la tierra— 2022 vio aumentos significativos en los precios del paladio y el rutenio—38% y 11% respectivamente en la LME—empujando a los formuladores a considerar alternativas como los óxidos de espinela de Fe-Ni más económicamente viables y perovskitas de Cu y Mn encapsuladas en zeolitas. En la actualización de 2023 de CATOFIN® de Clariant, se sustituyó alúmina de magnesio por el 60% del Cr, manteniendo los rendimientos de deshidrogenación de propano, una indicación adicional de que la cobertura de precios es un objetivo principal para la I+D en todo el sector. 
  
• Pilotos de CO₂-a-X pasan del laboratorio al campo— Las actividades de demostración industrial en respuesta a los planes nacionales de Net-Zero abundan. La unidad de Sacramento de Twelve en 2023 convierte 150 t a^-1 de CO₂ en electrometanol utilizando Ag/CeO₂gas-diffusion electrodes, mientras que la planta de poliol en Runcorn, sobre catalizadores de Zn–Cr, elimina el óxido de propileno de Petro y añade CO₂ capturado. Tal visibilidad está impulsando acuerdos de capital de riesgo en catalizadores sólidos para combustibles de e-jet en un 45% interanual.
  
• Diseño impulsado por IA y Gemelos Digitales— Increíblemente, lo que antes tomaba semanas de trabajo en el cribado de DFT de alto rendimiento se completó en una noche por el modelo GNoME de Google DeepMind de 2023, que predijo 2.2 millones de cristales inorgánicos estables, identificando instantáneamente 700 superficies de catalizadores como prometedores. Resultados similares se producen ahora para BASF utilizando gemelos de AspenTech para simular la desactivación y reducir los ciclos de prueba en un 30%. Acoplar espectroscopía in situ y analítica en la nube fomenta plazos más ajustados de concepto a planta, una tendencia que está atrayendo a nuevos participantes nativos de datos al campo.
  
• Circularidad Catalítica para Plásticos y Biomasa— La regulación de envases de la UE de 2024 obligará a un 25% de contenido reciclado, lo que generará aún más interés e inversión en zeolitas de ácido sólido que despolimerizan el PET en monómeros con una selectividad del 95%. Las plantas de HEFA de Topsoe y la biomasa utilizan catalizadores propietarios de Co-Mo para aumentar el aceite de cocina usado en SAF en un 70% desde 2020. En paralelo, los canales de residuos a valor subyacen a una demanda de catalizadores resiliente de dos dígitos.
  

Análisis del Mercado de Catalizadores Heterogéneos para Química Verde

Según el tipo, el mercado se segmenta en catalizadores basados en metales, catalizadores de óxido metálico, catalizadores basados en zeolitas, marcos orgánicos metálicos (MOFs) y catalizadores basados en carbono. El segmento de catalizadores basados en metales se valoró en USD 1.4 mil millones en 2024, y se anticipa que se expanda con una CAGR del 7.6% durante 2025-2034.

• Los fabricantes están cambiando formulaciones ricas en paladio por aleaciones abundantes de Ni, Cu y Fe o análogos de perovskita de óxido mixto, reduciendo los costos de materiales en un 40%. La I+D paralela combina partículas nobles con estructuras base—piensa en nanoclusters de Pt-Ni o Au-CeO₂—para igualar las frecuencias de giro mientras se protegen de las fluctuaciones de precios; las patentes de estos sistemas bimétalicos aumentaron un 28% en 2023.
  
• La ingeniería de arquitectura es la segunda ola de negocio. Las zeolitas jerárquicas, los MOFs ricos en defectos de Zr y las nanopartículas de Co envueltas en grafeno acortan las rutas de difusión y mejoran la estabilidad, permitiendo que las plantas extiendan la vida útil de los catalizadores más allá de 8,000 horas en funcionamiento. Combinado con el modelado de superficies impulsado por IA y contratos de regeneración basados en suscripción, los proveedores desbloquean ingresos recurrentes mientras ofrecen a los usuarios un 15% menos de gastos operativos—vital a medida que los cláusulas ESG se endurecen en las compras de Asia-Pacífico.
  

Según el proceso, el mercado de catalizadores heterogéneos para química verde se segmenta en procesos de oxidación, hidrogenación y reducción, reacciones catalizadas por ácidos y bases, reacciones de formación de enlaces C-C, procesos fotocatalíticos y electrocatalíticos. Los procesos de oxidación se valoraron en USD 1.1 mil millones en 2024, y se anticipa que se expanda a una CAGR del 7% durante 2025-2034.

• Los objetivos de descarbonización convergen en clases de reacción en plataformas electrificadas de baja temperatura. Las oxidaciones e hidrogenaciones comparten cada vez más infraestructura de electrólisis de agua, desplazando los OPEX del gas a la energía renovable. Empresas emergentes como Electracy despliegan electrodos bifuncionales de NiFe/CoP que oscilan entre la evolución de oxígeno y las hidrogenaciones selectivas, reduciendo el CO₂ en un 45%. En consecuencia, la demanda de catalizadores heterogéneos compatibles aumenta, favoreciendo a los proveedores que certifican el rendimiento bajo regímenes químicos y electroquímicos ante objetivos ESG más estrictos.
  
• La segunda ola de intensificación de procesos se centra en procesos aún más complejos. Los microreactores de flujo continuo ahora pueden multiplexar reacciones ácido-base, acoplamiento C-C y pasos fotocatalíticos dentro de un solo skid, lo que lleva a una reducción del 30% en el uso de disolventes y a una reducción a la mitad de los tiempos de ciclo. La línea Nitro Flow® de 2023 de Johnson Matthey sirve como ejemplo destacado de este modelo: los cartuchos de catalizadores se alquilan y se monitorean digitalmente como modelos gemelos, y el reabastecimiento de cartuchos en el sitio se controla de forma remota, generando ingresos por anualidades y también cumpliendo con los requisitos de contabilidad de alcance 3 y cumplimiento de carbono de los usuarios finales.

Según el uso final, el mercado de catalizadores heterogéneos para la química verde se segmenta en petroquímica y refinación, productos químicos finos y farmacéuticos, aplicaciones ambientales, producción de polímeros y plásticos. El segmento de petroquímica y refinación fue el más grande y tuvo un valor de USD 1.3 mil millones en 2024, y se anticipa que se expanda a una CAGR del 8.9% durante 2025-2034, constituyendo el 31.3% de la participación total del mercado en 2024.

• La refinación sigue absorbiendo la mayoría del tonelaje de catalizadores heterogéneos, aunque el modelo de negocio está cambiando. Las unidades de hidoprocesamiento ahora procesan sebo y aceite de cocina usado bajo catalizadores NiMo para cumplir con las regulaciones de azufre Euro 6 e IMO 2020. El FCC (craqueo catalítico fluido) rejuvenecido ahora busca rendimientos de propileno a propósito. Para la maximización de aromáticos, los skids de refinación se retrofitan con aleaciones Pt-Sn, transformando operaciones previamente defensivas en activos dinámicos generadores de márgenes. 
  
• En comparación con lo anterior, las operaciones integradas aguas abajo en el sector de refinación ahora son más avanzadas y complejas. Al mismo tiempo, nuevos catalizadores MnOx y CuZnO demuestran la conversión de CO₂ a metanol mediante un catalizador de abatimiento de VOC (compuestos orgánicos volátiles) de metanol de 1.5 t d-¹, mientras que los impulsores de propileno zeolítico mejoran la refinación de poliolefinas y apoyan las poliolefinas recicladas químicamente.

• El mercado de catalizadores heterogéneos para la química verde en América del Norte tuvo un valor de USD 1.2 mil millones en 2024 y se espera que aumente a USD 2.6 mil millones para 2034, debido a los incentivos proporcionados por la Ley de Reducción de la Inflación. El mercado tuvo un valor de USD 986.9 millones en 2024 y se proyecta que alcance los USD 2 mil millones para 2034.
  
• Las garantías de préstamos y los créditos fiscales para el hidrógeno 45V están apoyando la escalabilidad de plantas de CO₂-a-etileno, combustible de aviación e-jet y diésel renovable, lo que garantiza una demanda constante de los catalizadores duraderos Ag, CuZn, NiFe fabricados por Johnson Matthey, Albemarle y nuevos participantes en rápido crecimiento como Twelve. 
  
• Al mismo tiempo, los derivados del esquisto de EE. UU. están proporcionando materias primas económicas para reactores híbridos electrificados-térmicos. Los operadores están firmando cada vez más contratos de servicio a múltiples años que agrupan paquetes completos de catalizadores, gemelos digitales y esquemas de compra de METAL diseñados para mejorar y cerrar las cadenas de suministro nacionales y reducir la volatilidad de precios.   
  
• Europa tiene un tamaño de mercado total de USD 1 mil millones para el año 2024, con una proyección de USD 2.2 mil millones para 2034. El tamaño del mercado de Alemania fue de USD 212.3 millones en 2024 con una CAGR proyectada del 7.6% para 2025-2034, impulsada por las directivas de economía circular cada vez más profundas. 
  
• Mientras los refinadores alemanes adaptaron hidrotratadores para co-procesar aceites residuales, los grandes químicos están probando perovskitas promovidas con Mn para la despolimerización de plásticos.
  
• Asia-Pacífico se espera que continúe liderando el mercado mundial, con valores esperados a aumentar de USD 1.3 mil millones en 2024 a USD 2.9 mil millones en 2034, principalmente debido a grandes actualizaciones de refinerías y políticas net-zero agresivas. El mercado de China fue de USD 612 millones en 2024 y se espera que crezca a un 8.3% de 2025 a 2034. 
  
• La deshidrogenación de propano respaldada por el estado de China, complejos de biocombustible de aviación y CO2 a metanol están expandiéndose rápidamente, creando una fuerte demanda de catalizadores de zeolita y Ni-Mo y Ag-CeO2, mientras los productores nacionales aseguran tenencias de tierras raras, reduciendo el costo de entrada y firmando contratos a largo plazo con BASF, Clariant y Topsoe. 
  
• En 2024, el valor del mercado de catalizadores heterogéneos para química verde en la región de América Latina alcanzó los USD 312 millones y crecerá a USD 604 millones para 2034 debido a la gran disponibilidad de biomasa y políticas de reciclaje agresivas de la región. El mercado brasileño valía USD 116 millones en 2024 y se proyecta que crezca a una TAC de 7.4% en el período 2025-2034.
  
• Las bio-refinerías brasileñas utilizan catalizadores para producir catalizadores de Co-Mo, CuZnO y zeolita necesarios para la conversión de bagazo a gas de síntesis, etanol y aceite de soja. Esto desbloquea los créditos RenovaBio y exporta SAF de grado.
  
• Se espera que Oriente Medio y África crezcan de USD 212 millones en 2024 a USD 404 millones para 2034.  El mercado de Arabia Saudita valía USD 100 millones en 2024 y se proyecta que crezca a una TAC de 8.1% de 2025 a 2034.
  
• Saudi Aramco y SABIC, bajo la Visión 2030, tendrán hidrotratadores adaptados para co-procesar sebo y aceite de pirólisis junto con nuevos electrocatalizadores de amoníaco de óxido sólido con acuerdos de suministro de primera línea de amoníaco de NEOM de Topsoe y BASF y están co-financiando proyectos estratégicos de aceite de pirólisis.
  
• Nuevos centros de regeneración en Jubail y Dammam reducen los tiempos de cambio de catalizadores FCC e hidrotratadores. En combinación con incentivos de localización, estos centros son instrumentales en el desarrollo y atracción de una fuerza laboral calificada, lo que lleva a asociaciones con licenciatarios europeos en acuerdos de transferencia de tecnología de joint-venture.
  

Participación de mercado de catalizadores heterogéneos para química verde

• BASF SE, Clariant AG, Evonik Industries AG, Johnson Matthey plc y Albemarle Corporation representaron el 43.6% de la participación de mercado global en 2024.
  
• BASF se mantiene firme, comandando alrededor del 10.9% de los ingresos de catalizadores verdes heterogéneos en el mercado. Esto se debe a sus servicios de regeneración de cuna a tumba y sistemas de adquisición de metales completamente integrados. Además de tener el escritorio de IP de zeolita más grande. Se posicionaron justo después del BASF original con aproximadamente la misma participación de mercado. Aplican eficiencias de su cartera, principalmente sus familias CATOFIN® y EnviCat®, para ganar retrofits de co-procesamiento petro-bio en Asia, alineándose con sus sistemas catalíticos verdes. A menudo protegen su participación de mercado y ventaja de precios ofreciendo garantías de rendimiento multianuales.
  
• Evonik y Johnson Matthey toman un nivel de agilidad en el espectro, donde su especialización en catalizadores de mercados de nicho supera decisivamente la escala de negocio pura. Johnson Matthey controla alrededor del 7.3% de la participación de mercado en 2024 y actualmente está aprovechando la valoración de la química directa junto con los electrocatalizadores L-Meth™ y HyMET™, con asociaciones en EE. UU. para reducir riesgos en plantas de combustible de aviación sostenible novedosas de vanguardia.
  
• Desde el brazo rico en litio del sur de EE. UU., Albemarle aplica su magia de sal a metal para construir fuertes catalizadores alcalinos para diésel renovable y CO₂-to-chemicals loops. Esto contribuye al porcentaje de ingresos globales de un solo dígito medio. Dentro de las estructuras defendidas por capas de Albemarle, la carga y la ciencia de superficie de baterías propietarias de Wethered, junto con la morfología activa del mercado, se asocian con metales críticos de grado de batería.
  

Empresas del mercado de catalizadores heterogéneos para la química verde

Los principales actores que operan en la industria de catalizadores heterogéneos para la química verde incluyen:

• BASF SE
• Clariant AG
• Evonik Industries AG
• Johnson Matthey plc
• Albemarle Corporation
  
• BASF SE: Con una participación estimada en el mercado del 10,9%, BASF aprovecha su abastecimiento verticalmente integrado de metales y su biblioteca de 300 patentes de zeolitas para plantas de hidoprocesamiento y CO₂-to-methanol. Lanzó los catalizadores SpinCat-Ni™ abundantes en la tierra y colaboró con JGC para la formulación guiada por IA, reforzando contratos de servicio de cuna a tumba.
  
• Clariant AG: Con aproximadamente un 10% de participación en el mercado, Clariant está ganando proyectos de upcycling de plásticos y bio-propano con sus líneas de productos CATOFIN® y EnviCat® libres de cromo. Clariant asegura capacidad regional y avanza en la tecnología de deshidrogenación de propano promovida por manganeso con el anuncio de 2024 de una planta de catalizadores de $70 millones en Jiaxing, China.
  
• Evonik Industries AG: Con aproximadamente un 8,6% de participación, Evonik está desarrollando catalizadores de óxidos mixtos especiales y sílice mesoporosa que acortan las rutas de difusión en reactores continuos. La empresa abrió su "Catalyst Smart Hub" en Marl en 2023, integrando robótica de alto rendimiento con modelado de IBM Watson para reducir los ciclos de desarrollo en un 25% y centrarse en clientes de plásticos circulares.
  
• Johnson Matthey plc: Se estima que posee el 7,3% del mercado, JM se especializa en hidrogenación a baja temperatura y electro-conversión de CO₂. Su lanzamiento en 2023 de electrodos de difusión de gas HyMET™ Ag–CeO₂, evaluados por una subvención del DOE, posiciona a JM como licenciante para plantas de e-jet fuel y con una red de reciclaje que garantiza los flujos de retorno de metales preciosos.
  
• Albemarle Corporation: Con una participación del 6,8%, Albemarle aprovecha su experiencia en salmueras de litio para fabricar catalizadores de hidoprocesamiento promovidos por álcalis fuertes para diésel renovable. Un MoU de 2024 con Neste analiza la colocación de unidades de regeneración en Luisiana, aprovechando los incentivos de la Ley de Reducción de la Inflación, y ampliando la presencia de Albemarle, más allá de los aditivos FCC de refinería, en las cadenas de valor emergentes de biocombustibles.
  

Noticias de la industria de catalizadores heterogéneos para la química verde

• En mayo de 2024, Johnson Matthey estableció una relación a largo plazo con la startup de electrocombustibles Twelve, suministrando electrodos de difusión de gas HyME Ag-CeO₂ para la primera planta comercial de Power-to-SAF en Washington que convierte 150 t y^-1 de CO₂.
  
• En octubre de 2023, Clariant inauguró la construcción de una planta de catalizadores CATOFIN de USD 70 millones en Jiaxing, China, que duplicará la producción que tienen en Asia. La instalación incluirá líneas de PDH promovidas por manganeso, la instalación implementará IA para analizar los procesos, lo que ayudará a reducir los ciclos de escalado en un 25%. 
  
• En noviembre de 2021, Haldor Topsoe adquirió un nuevo demostrador de electrólisis de óxido sólido de ocho megavatios en el sitio de Herning de Ørsted, que aprobó los nuevos electrodos de perovskita sin cobalto en una operación de 8,000 horas y sentó las bases para proyectos de amoníaco verde de 500 MW en el centro NEOM en Arabia Saudita.
  

El informe de investigación del mercado de catalizadores heterogéneos para la química verde incluye una cobertura exhaustiva de la industria con estimaciones y pronósticos en términos de ingresos (USD miles de millones) y volumen (kilotoneladas) desde 2021 hasta 2034, para los siguientes segmentos:

Mercado, por tipo

• Catalizadores basados en metales
  
  • Catalizadores de metales nobles (Pt, Pd, Rh, Au)
  • Catalizadores de metales base (Ni, Cu, Co, Fe)
  • Sistemas biméticos y aleaciones
• Catalizadores de óxidos metálicos
  
  • Óxidos metálicos simples
  • Óxidos metálicos mixtos y perovskitas
• Catalizadores basados en zeolitas
  
  • Zeolitas sintéticas
  • Zeolitas jerárquicas y modificadas
• Estructuras metal-orgánicas (MOFs)
  
  • MOFs de Zr y serie UiO
  • MOFs de Cu y derivados de HKUST-1
• Catalizadores basados en carbono
  
  • Carbón activado y biochar
  • Nanotubos de carbono y grafeno

Mercado, por proceso

• Procesos de oxidación
• Hidrogenación y reducción
• Reacciones catalizadas por ácidos y bases
• Reacciones de formación de enlaces C-C
• Procesos fotocatalíticos y electrocatalíticos

Mercado, por uso final

• Petroquímica y refinación
  
  • Aplicaciones de hidroprocesamiento
  • Cracking catalítico fluido
  • Reformado e isomerización
• Químicos finos y farmacéuticos
  
  • Síntesis de API
  • Producción de químicos especiales
  • Síntesis quiral y enantioselectiva
• Aplicaciones ambientales
  
  • Control de la contaminación del aire
  • Tecnologías de tratamiento de agua
  • Conversión y utilización de CO₂
• Producción de polímeros y plásticos
  
  • Catalización de poliolefinas
  • Síntesis de polímeros sostenibles
• Otros

La información anterior se proporciona para las siguientes regiones y países:

• América del Norte
  
  • EE. UU.
  • Canadá
• Europa
  
  • Reino Unido
  • Alemania
  • Francia
  • Italia
  • España
  • Resto de Europa
• Asia Pacífico
  
  • China
  • India
  • Japón
  • Corea del Sur
  • Australia
  • Resto de Asia Pacífico 
• América Latina
  
  • Brasil
  • México
  • Argentina
  • Resto de América Latina 
• MEA
  
  • EAU
  • Arabia Saudita
  • Sudáfrica
  • Resto de Oriente Medio y África