Объем рынка гетерогенных катализаторов для зеленой химии по типу, процессу, конечному использованию, прогноз роста на 2025–2034 гг.

Размер рынка гетерогенных катализаторов для зеленой химии

Глобальный рынок гетерогенных катализаторов для зеленой химии оценивался в 4,1 млрд долларов США в 2024 году и, как ожидается, вырастет с 4,4 млрд долларов США в 2025 году до 8,7 млрд долларов США в 2034 году, с CAGR 8%, согласно последнему отчету, опубликованному компанией Global Market Insights Inc.

• Во время локдаунов COVID-19 гетерогенные катализаторы продемонстрировали свою способность к росту. Исследовательская деятельность в области зеленой химии и гетерогенных катализаторов выросла, что подтверждается публикацией более 4230 рецензируемых статей в 2023 году, что представляет собой увеличение на 8% по сравнению с 2019 годом. В промышленном секторе Международное энергетическое агентство (МЭА) сообщает о росте на 22% до 6,8 млн тонн биодизеля, обусловленном эффективными катализаторами гидрообработки Ni–Mo. Даже в сложных экономических условиях нефтеперерабатывающие заводы продолжали инвестировать в катализаторы для соответствия новым требованиям к процессу переработки по содержанию серы и CO2 в регионах Европейского Союза и Китая. 2020 год показал, что изменения в ценах на нефть больше не являются ключевым фактором, а регулирование влияет на катализаторы в отрасли.
  
• В 2022 году нарушения в цепочках поставок стали значительным фактором. Цены на алюминий и палладий на LME выросли на 33% и 11% соответственно, что заставило разработчиков рассмотреть доступные оксиды шпинели и цеолиты. Несмотря на это, спрос не снизился. 14-я пятилетняя программа Китая ставила целью 20 млн тонн биохимикатов к 2025 году, и катализаторы на основе Zr-MOF получили грантовое финансирование. Катализаторы на основе Zr-MOF производились в увеличивающихся объемах, с Web of Science, зарегистрировавшим 5110 статей по зеленому катализу, что на 4% больше общего роста химии. Промышленные демонстрации CO₂-в-этилен в США и Канаде использовали катализаторы Ag/CeO₂ с 65% фарадеевской эффективностью в течение 8000 часов, доказав масштабируемость и экономическую устойчивость для крупных применений.
  
• 2023–2024 годы сосредоточены на использовании гетерогенных зеленых катализаторов для решения геополитических вопросов, связанных с изменением климата и устойчивым развитием. Закон США об инфляционном снижении с бюджетом в размере 369 млрд долларов на климат привел к инвестициям в размере более 2,6 млрд долларов в аммиак и каталитический SAF, а также инициативы по переработке пластика (Офис кредитования DOE, 2023). IRENA прогнозирует 30-кратный рост мощности для химического синтеза, в основном за счет синтеза аммиака, с использованием щелочных Ni-катализаторов для достижения стоимости 50 долларов за кг и мощности для химии 15 ГВт к 2030 году. В 2024 году ожидается, что 12% Нобелевских премий по химии будут в области гетерогенного катализа, что показывает сдвиг дисциплины от нишевого к мейнстриму.
  

Тенденции рынка гетерогенных катализаторов для зеленой химии

• Замена металлов, доступных в природе— В 2022 году наблюдался значительный рост цен на палладий и рутений—38% и 11% соответственно на LME—что побудило разработчиков рассматривать альтернативы, такие как более экономически выгодные оксиды шпинели Fe-Ni и цеолит-инкапсулированные Cu и Mn-перовскиты. В обновлении 2023 года CATOFIN® от Clariant магний-алюминат заменил 60% Cr, сохранив выход пропана при дегидрировании, что является дополнительным доказательством того, что хеджирование цен является основной целью НИОКР в секторе. 
  
• Пилотные проекты CO₂-в-X переходят от лаборатории к полевым испытаниям— Промышленные демонстрационные мероприятия в ответ на национальные планы достижения нулевого уровня выбросов. Единица Sacramento 2023 года преобразует 150 т в год CO₂ в электрометанол с использованием Ag/CeO₂gas-diffusion electrodes, в то время как завод по производству полиолов в Ранкорне, на основе Zn–Cr катализаторов, удаляет петропропиленоксид и добавляет захваченный CO₂. Такая видимость стимулирует сделки по венчурному финансированию твердых катализаторов для e-jet топлива на 45% год к году.
  
• Дизайн на основе ИИ и цифровые двойники— Удивительно, но работа, которая раньше занимала недели на высокопроизводительном скрининге DFT, была завершена за одну ночь благодаря модели GNoME 2023 от Google DeepMind, которая предсказала 2,2 миллиона стабильных неорганических кристаллов, мгновенно выявив 700 поверхностей катализаторов как перспективных. Аналогичные результаты теперь получают для BASF с использованием цифровых двойников AspenTech для моделирования деактивации и сокращения пилотных циклов на 30%. Сочетание in-situ спектроскопии и облачных аналитических данных способствует сокращению сроков от концепции до завода, что привлекает в эту область новых участников, ориентированных на данные.
  
• Каталитическая циркулярность для пластиков и биомассы— Регламент ЕС 2024 по упаковке обяжет использовать 25% переработанного сырья, что вызовет еще больший интерес и инвестиции в твердые кислотные цеолиты, которые деполимеризуют ПЭТ в мономеры с селективностью 95%. Биомасса и заводы Topsoe HEFA используют собственные Co-Mo катализаторы для увеличения количества переработанного кулинарного масла в SAF до 70% с 2020 года. Параллельно каналы переработки отходов в ценность обеспечивают устойчивый спрос на катализаторы в двузначных процентах.
  

Анализ рынка гетерогенных катализаторов для зеленой химии

По типу рынок сегментирован на металлические катализаторы, оксидные катализаторы, цеолитные катализаторы, металлоорганические каркасы (MOF), углеродные катализаторы. Сегмент металлических катализаторов оценивался в 1,4 млрд долл. США в 2024 году, и ожидается, что он будет расти с темпом 7,6% CAGR в период 2025-2034.

• Производители заменяют формулы с высоким содержанием палладия на более доступные сплавы Ni, Cu и Fe или аналоги смешанных оксидов перовскита, снижая затраты на материалы на 40%. Параллельные НИОКР сочетают благородные частицы с основными каркасами—например, нанокластеры Pt-Ni или Au-CeO₂—чтобы соответствовать частотам оборота, одновременно снижая колебания цен; патенты на такие биметаллические системы выросли на 28% в 2023 году.
  
• Инженерная архитектура — это вторая волна бизнеса. Иерархические цеолиты, дефектные Zr-MOF и обернутые графеном наночастицы Co сокращают пути диффузии и повышают стабильность, позволяя заводам продлевать срок службы катализаторов до 8000 часов. В сочетании с моделированием поверхности на основе ИИ и подписными контрактами на регенерацию поставщики открывают для себя повторяющиеся доходы, предлагая пользователям 15% более низкие эксплуатационные расходы—что особенно важно, поскольку в Азиатско-Тихоокеанском регионе ужесточаются экологические, социальные и управленческие (ESG) нормы закупок.
  

По процессу рынок гетерогенных катализаторов для зеленой химии сегментирован на процессы окисления, гидрирование и восстановление, кислотно-основные каталитические реакции, реакции образования C-C связей, фото- и электрокаталитические процессы. Процессы окисления оценивались в 1,1 млрд долл. США в 2024 году, и ожидается, что они будут расти с темпом 7% CAGR в период 2025-2034.

• Цели декарбонизации объединяют классы реакций в электрифицированные, низкотемпературные платформы. Окисления и гидрирования все чаще используют инфраструктуру электролиза воды, переходя от газового топлива к возобновляемой энергии. Стартапы, такие как Electracy, разрабатывают бифункциональные NiFe/CoP электроды, работающие как в процессах выделения кислорода, так и в селективных гидрированиях, снижая выбросы CO₂ на 45%. В результате спрос на совместимые гетерогенные катализаторы растет, что благоприятствует поставщикам, сертифицирующим свою продукцию для химических и электрохимических режимов в условиях ужесточения экологических, социальных и управленческих (ESG) целей.
  
• Вторая волна интенсификации процессов сосредоточена на еще более сложных процессах. Непрерывные микрореакторы теперь способны мультиплексировать кислотно-щелочные реакции, С-С-связывание и фотокаталитические этапы в одном модуле, что приводит к снижению использования растворителей на 30% и сокращению времени циклов вдвое. Линия Nitro Flow® 2023 от Johnson Matthey служит примером этой модели: картриджи с катализаторами сдаются в аренду и цифровым образом контролируются как двойные модели, а заправка картриджей на месте контролируется удаленно, создавая доход от аннуитета и одновременно удовлетворяя требования пользователей по учету Scope-3 и углеродному соответствию.

По конечному использованию рынок гетерогенных катализаторов для зеленой химии сегментирован на нефтехимию и переработку, производство тонких химикатов и фармацевтику, экологические применения, производство полимеров и пластмасс. Сегмент нефтехимии и переработки был самым крупным и оценивался в 1,3 млрд долларов США в 2024 году, и ожидается, что он расширится до 8,9% CAGR в период 2025-2034 годов, составляя 31,3% от общей доли рынка в 2024 году.

• Переработка по-прежнему поглощает большую часть тоннажа гетерогенных катализаторов, хотя бизнес-модель меняется. Гидрообрабатывающие установки теперь перерабатывают сало и использованное кулинарное масло под катализаторами NiMo для соответствия нормам Euro 6 и IMO 2020 по содержанию серы. Возрожденный FCC (флюидный каталитический крекинг) теперь стремится к целевому выходу пропилена. Для максимизации ароматических соединений установки переработки модернизируются с добавлением сплавов Pt-Sn, превращая ранее оборонительные операции в динамичные активы, генерирующие маржу. 
  
• В сравнении с вышеуказанным, интегрированные операции вниз по потоку в нефтеперерабатывающей отрасли теперь более сложные и продвинутые. В то же время новые катализаторы MnOx и CuZnO демонстрируют преобразование CO₂ в метанол через катализатор для устранения летучих органических соединений (VOC) с производительностью 1,5 т д^-1, а золитовые усилители пропилена повышают переработку полиолефинов и поддерживают химически переработанные полиолефины.

• Рынок гетерогенных катализаторов для зеленой химии в Северной Америке оценивался в 1,2 млрд долларов США в 2024 году и, как ожидается, вырастет до 2,6 млрд долларов США к 2034 году благодаря стимулам, предоставленным Законом об инфляционном снижении. Рынок оценивался в 986,9 млн долларов США в 2024 году и, как прогнозируется, достигнет 2 млрд долларов США к 2034 году.
  
• Гарантии по кредитам и налоговые льготы по производству водорода (45V) поддерживают масштабирование заводов по производству этилена из CO₂, электронного топлива для реактивных двигателей и возобновляемого дизельного топлива, что гарантирует стабильный спрос на долговечные катализаторы Ag, CuZn, NiFe, производимые компаниями Johnson Matthey, Albemarle и быстро растущими новыми игроками, такими как Twelve. 
  
• В то же время сланцевые производные из США обеспечивают дешевое сырье для гибридных электрифицированных термических реакторов. Операторы все чаще заключают многолетние сервисные контракты, которые объединяют полные пакеты катализаторов, цифровых двойников и схемы выкупа металлов (METAL), предназначенные для улучшения и закрытия внутренних цепочек поставок и снижения ценовой волатильности.   
  
• Европа имеет общий размер рынка в 1 млрд долларов США в 2024 году, с прогнозом в 2,2 млрд долларов США к 2034 году. Размер рынка Германии составлял 212,3 млн долларов США в 2024 году с прогнозируемым CAGR 7,6% в период 2025-2034 годов, что обусловлено углублением директив по круговой экономике. 
  
• В то время как немецкие переработчики модернизировали гидрокрекинговые установки для совместной переработки отходов масел, крупные химические компании тестируют Mn-промотированные перовскиты для деполимеризации пластика.
  
• Азиатско-Тихоокеанский регион, как ожидается, продолжит лидировать на мировом рынке, с прогнозируемым ростом стоимости с 1,3 млрд долларов США в 2024 году до 2,9 млрд долларов США в 2034 году, в основном за счет масштабного модернизации нефтеперерабатывающих заводов и агрессивных политик нулевого выброса. Рынок Китая в 2024 году составил 612 млн долларов США и, как ожидается, вырастет на 8,3% с 2025 по 2034 год. 
  
• Государственные комплексы Китая по дегидрированию пропана, биотопливу для реактивных двигателей и производству метанола из CO2 быстро расширяются, создавая высокий спрос на цейолиты и катализаторы Ni-Mo и Ag-CeO2, в то время как местные производители закрепляют за собой редкоземельные ресурсы, снижая себестоимость и заключая долгосрочные контракты с BASF, Clariant и Topsoe. 
  
• В 2024 году рыночная стоимость гетерогенных катализаторов для зеленой химии в регионе Латинской Америки составила 312 млн долларов США и, как ожидается, вырастет до 604 млн долларов США к 2034 году благодаря большому количеству биомассы в регионе и агрессивным политикам в области переработки. Рынок Бразилии в 2024 году оценивался в 116 млн долларов США и, как ожидается, вырастет на 7,4% в период с 2025 по 2034 год.
  
• Бразильские биорефинерии используют катализаторы для производства Co-Mo, CuZnO и цейолитных катализаторов, необходимых для преобразования багасса в синтез-газ, этанол и соевое масло. Это открывает доступ к кредитам RenovaBio и экспорту топлива SAF высшего сорта.
  
• На Ближнем Востоке и в Африке ожидается рост с 212 млн долларов США в 2024 году до 404 млн долларов США к 2034 году.  Рынок Саудовской Аравии в 2024 году оценивался в 100 млн долларов США и, как ожидается, вырастет на 8,1% в год с 2025 по 2034 год.
  
• Saudi Aramco и SABIC в рамках программы Vision 2030 модернизируют гидрообработчики для совместной переработки сала и пиролизного масла, а также разрабатывают новые твердооксидные аммиачные электрокатализаторы с поставками аммиака высшего сорта от Topsoe и BASF, а также софинансируют стратегические проекты по производству пиролизного масла.
  
• Новые центры регенерации в Эль-Джубайле и Даммаме сокращают время простоя катализаторов ФКЦ и гидрокрекинга. В сочетании с мерами по локализации эти центры играют ключевую роль в развитии и привлечении квалифицированных кадров, что приводит к партнерству с европейскими лицензиарами в рамках соглашений о совместном производстве и передаче технологий.
  

Доля рынка гетерогенных катализаторов для зеленой химии

• BASF SE, Clariant AG, Evonik Industries AG, Johnson Matthey plc и Albemarle Corporation в 2024 году занимали 43,6% мирового рынка.
  
• BASF удерживает свою позицию, контролируя около 10,9% доходов от гетерогенных зеленых катализаторов на рынке. Это связано с их услугами по регенерации от колыбели до могилы и полностью интегрированными системами закупки металлов. Кроме того, у них самый большой портфель патентов на цейолиты. Они заняли второе место после оригинальной BASF с примерно такой же долей рынка. Они применяют эффективность своего портфеля, в основном семейств CATOFIN® и EnviCat®, для победы в конкурсах на модернизацию совместной переработки нефтепродуктов и биомассы в Азии, согласовывая свои зеленые каталитические системы. Они часто защищают свою долю рынка и ценовую политику, предлагая многолетние гарантии производительности.
  
• Evonik и Johnson Matthey занимают гибкую позицию в спектре, где их специализация в нишевых катализаторах значительно превосходит чистый масштаб бизнеса. Johnson Matthey контролирует около 7,3% доли рынка в 2024 году и в настоящее время использует оценку прямой химии в сочетании с электрокатализаторами L-Meth™ и HyMET™, с партнерствами в США для снижения рисков на новых передовых заводах по производству устойчивого авиационного топлива.
  
• Из богатого литием региона юга США Albemarle применяет свою магию соли в металл для создания мощных щелочных катализаторов для возобновляемого дизельного топлива и CO₂Вот переведённый HTML-контент: -to-chemicals loops. Это способствует достижению среднего однозначного процента от мировых доходов. В рамках многослойных защищённых структур Albemarle заряд и собственная поверхностная наука батарей Wethered в сочетании с активной рыночной морфологией сочетаются с батарейными критическими металлами.
  

Компании на рынке гетерогенных катализаторов для зелёной химии

Основные игроки на рынке гетерогенных катализаторов для зелёной химии включают:

• BASF SE
• Clariant AG
• Evonik Industries AG
• Johnson Matthey plc
• Albemarle Corporation
  
• BASF SE: С долей рынка около 10,9% BASF использует вертикально интегрированное сырьё для металлов и библиотеку из 300 патентованных цеолитов для гидропереработки и установок CO₂-to-methanol. Компания запустила катализаторы SpinCat-Ni™ на основе распространённых элементов и сотрудничает с JGC для разработки формул с использованием ИИ, укрепляя контракты на обслуживание от колыбели до могилы.
  
• Clariant AG: Занимая примерно 10% доли рынка, Clariant выигрывает проекты по переработке пластика и биопропана с помощью своих линий продуктов CATOFIN® и EnviCat® без хрома. Clariant обеспечивает региональную мощность и развивает технологию дегидрирования пропана с добавлением марганца, объявив в 2024 году о строительстве завода по производству катализаторов стоимостью $70 млн в Цзясине, Китай.
  
• Evonik Industries AG: С долей рынка около 8,6% Evonik разрабатывает специализированные смешанные оксидные катализаторы и мезопористый кремнезём, сокращающие пути диффузии в непрерывных реакторах. В 2023 году компания открыла центр «Catalyst Smart Hub» в Марле, интегрировав роботизированные системы высокой пропускной способности с моделями IBM Watson, что сокращает циклы разработки на 25% и фокусируется на клиентах, работающих с переработкой пластика.
  
• Johnson Matthey plc: Оценочная доля рынка составляет 7,3%, JM специализируется на низкотемпературной гидрировании и электрохимическом преобразовании CO₂. Запуск в 2023 году газодиффузионных электродов HyMET™ Ag–CeO₂, прошедших тестирование по гранту DOE, позволяет JM позиционировать себя как лицензиара для установок по производству e-jet топлива с сетью переработки, обеспечивающей возврат драгоценных металлов.
  
• Albemarle Corporation: Занимая 6,8% доли рынка, Albemarle использует свой опыт в литиевых рассолах для производства сильных щелочных катализаторов гидропереработки для возобновляемого дизельного топлива. Меморандум о взаимопонимании с Neste в 2024 году рассматривает возможность размещения единиц регенерации в Луизиане, используя стимулы Закона об инфляционном сокращении, и расширение присутствия Albemarle за пределами добавок для крекинга в установках нефтепереработки в новые цепочки создания стоимости биотоплива.
  

Новости рынка гетерогенных катализаторов для зелёной химии

• В мае 2024 года Johnson Matthey установила долгосрочные отношения с стартапом по производству электрохимического топлива Twelve, поставляя газодиффузионные электроды HyME Ag-CeO₂ для первой коммерческой установки Power-to-SAF в Вашингтоне, которая перерабатывает 150 т в год CO₂.
  
• В октябре 2023 года Clariant начала строительство завода по производству катализаторов CATOFIN стоимостью $70 млн в Цзясине, Китай, что удвоит их производственные мощности в Азии. На заводе будут установлены линии PDH с добавлением марганца, а также внедрена система ИИ для анализа процессов, что сократит циклы масштабирования на 25%.
  
• В ноябре 2021 года Haldor Topsoe приобрела новый восьмимегаваттный демонстратор твердооксидного электролиза на площадке Ørsted в Хернинге, который одобрил новые кобальтовые перовскитные электроды в 8000-часовой эксплуатации и заложил основу для проектов зеленого аммиака мощностью 500 МВт в хабе NEOM в Саудовской Аравии.
  

Исследовательский отчет о рынке гетерогенных катализаторов для зеленой химии включает глубокий анализ отрасли с оценками и прогнозами в терминах выручки (млрд долл. США) и объема (тыс. тонн) с 2021 по 2034 год, для следующих сегментов:

Рынок, по типу

• Металлсодержащие катализаторы
  • Катализаторы на основе благородных металлов (Pt, Pd, Rh, Au)
  • Катализаторы на основе основных металлов (Ni, Cu, Co, Fe)
  • Биметаллические и сплавные системы
• Металлооксидные катализаторы
  • Одноэлементные металлооксиды
  • Смешанные металлооксиды и перовскиты
• Цеолитсодержащие катализаторы
  • Синтетические цеолиты
  • Иерархические и модифицированные цеолиты
• Металлоорганические каркасы (MOFs)
  • Zr-MOFs и серии UiO
  • Cu-MOFs и производные HKUST-1
• Углеродсодержащие катализаторы
  • Активированный уголь и биоуголь
  • Углеродные нанотрубки и графен

Рынок, по процессу

• Окислительные процессы
• Гидрирование и восстановление
• Реакции, катализируемые кислотами и основаниями
• Реакции образования C-C связей
• Фотокаталитические и электрокаталитические процессы

Рынок, по конечному применению

• Нефтехимия и переработка нефти
  • Применение в гидропереработке
  • Флюидный каталитический крекинг
  • Реформинг и изомеризация
• Тонкая химия и фармацевтика
  • Синтез АФИ
  • Производство специальных химикатов
  • Хиральный и энантиоселективный синтез
• Экологические применения
  • Контроль загрязнения воздуха
  • Технологии очистки воды
  • Конверсия и утилизация CO₂
• Производство полимеров и пластмасс
  • Катализ полиолефинов
  • Синтез устойчивых полимеров
• Другие

Вышеуказанная информация предоставляется для следующих регионов и стран:

• Северная Америка
  • США
  • Канада
• Европа
  • Великобритания
  • Германия
  • Франция
  • Италия
  • Испания
  • Остальная Европа
• Азиатско-Тихоокеанский регион
  • Китай
  • Индия
  • Япония
  • Южная Корея
  • Австралия
  • Остальная Азиатско-Тихоокеанский регион 
• Латинская Америка
  • Бразилия
  • Мексика
  • Аргентина
  • Остальная Латинская Америка 
• Ближний Восток и Африка
  • ОАЭ
  • Саудовская Аравия
  • Южная Африка
  • Остальной Ближний Восток и Африка