Valutazione del mercato del grafene e dei materiali 2D

La capacità di produzione di grafene supera le 12.000 tpa. La quasi totalità di questa produzione proviene da una materia prima di grafite e utilizza un approccio dall’alto verso il basso, con l’esfoliazione in fase liquida e l’ossidoriduzione dominanti. Ogni processo ha un impatto diverso, data l’efficienza energetica, il fabbisogno idrico e le sostanze chimiche utilizzate. Emerge dall’ultimo rapporto di IDTechEx che mette in luce previsioni granulari del mercato del grafene su un orizzonte decennale per 18 aree di applicazione chiave, valutazione delle applicazioni basata sui dati e studi di benchmarking.

Ci sono numerosi punti di forza e di debolezza nei diversi processi di produzione del grafene: lo studio esplora questi processi insieme alle alternative emergenti che cercano di utilizzare materie prime alternative, migliorare l’efficienza e/o migliorare il prodotto finale. Oltre al grafene esiste una famiglia emergente di materiali 2D, ciascuno con proprietà e potenziale unici in una vasta gamma di applicazioni commerciali. Quasi tutti sono in una fase di sviluppo molto precoce.

Dal laboratorio al mercato

La risposta alla domanda se il grafene sia un materiale verde è più sfumata di quanto possa sembrare. La commercializzazione sta facendo progressi costanti e IDTechEx prevede che il mercato crescerà in modo significativo nel prossimo decennio. I materiali ad esso correlati assumono un’ampia gamma di tipi, gradi e forme, ciascuno con le proprie prospettive commerciali. C’è una certa progressione verso la standardizzazione e la legislazione/qualificazione della sicurezza, ma questa sfida ancora non è conclusa. Nel rapporto sono mostrati ampi studi di analisi e benchmarking sull’intera gamma di materiali di grafene.

Le nanopiastrine di grafene (Gnp), l’ossido di grafene (GO) e l’ossido di grafene ridotto (rGO) sono le forme più vicine a un significativo assorbimento commerciale. Ci sono segnali crescenti che siamo in una fase di rapida crescita, con applicazioni significative osservate per compositi polimerici per automobili, dissipatori di calore per smartphone, elastomeri industriali, rivestimenti anticorrosivi e molti altri. È interessante notare che, come ormai è noto in molti settori, la Cina è diventata un territorio importante in termini di capacità di produzione e ricerca, che viene esplorato nel rapporto. Dato che gran parte dell’attività riguarda gli additivi nell’applicazione in volume, il prezzo e il costo sono considerazioni chiave.

Come mostra il rapporto, le batterie agli ioni di litio sono la parte principale di un mercato in piena espansione, quello dell’accumulo di energia. Ad oggi il grafene svolge un ruolo minimo in questo settore, ma guardando alla prossima generazione di batterie, gli anodi di silicio saranno adottati in modo significativo e il grafene si sta dimostrando una potenziale soluzione abilitante: “Va notato che il grafene è solo un’opzione in un campo eccezionalmente competitivo e ben finanziato”, si legge nella nota stampa. Ci sono molte altre aree di stoccaggio dell’energia in cui il grafene è attivo, ma nessuna con lo stesso potenziale, tra cui le batterie Li-S (tecnologia in crisi), le batterie al piombo acido (crescita limitata), gli ioni di alluminio (fase iniziale) e i supercondensatori (nicchia in crescita).

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Grafene, sostenibilità e materiali alternativi

Alcune aziende hanno dichiarato che, rispetto ai loro omologhi petrolchimici, come il nerofumo, hanno un’impronta di CO2 inferiore per tonnellata e che le prestazioni più elevate si traducono in un carico inferiore. Circa la possibilità di utilizzare materie prime alternative, si tratta di una tendenza in crescita, con diverse aziende che stanno emergendo per utilizzare rifiuti, sottoprodotti o materiali rinnovabili e, in molti casi, accoppiarli alla produzione di idrogeno. La maggior parte di queste aziende si trova in una fase iniziale del proprio percorso commerciale e dovrà affrontare sfide relative al modello di business e alla consistenza del prodotto. Se il grafene possa essere una soluzione abilitante per la sostenibilità, va detto che “la sostenibilità è un fattore chiave in molti settori e, con l’aumento della pressione, aumenterà anche l’esigenza, il che ha rappresentato un’opportunità per la sua adozione”, evidenzia IDTechEx.

I polimeri ecologici sono un argomento chiave che spazia dagli imballaggi alle condutture. Sia le plastiche riciclate che le bioplastiche hanno una sfida costante con le loro prestazioni meccaniche rispetto al materiale vergine tradizionale. Il grafene è stato esplorato come additivo e, se adottato, offre il potenziale per volumi molto elevati; molti operatori del settore lo stanno esplorando, ma non è semplice: il processo di produzione e il prezzo hanno la massima priorità. L’attualità riguarda il calcestruzzo, che è sotto pressione per ridurre il suo ben documentato problema di emissioni.

Il potenziale dei nanocarburi di migliorare le prestazioni e, soprattutto, di ridurre il fabbisogno di cemento è noto da tempo, ma di recente ha acquisito un’importanza significativa grazie ad altri studi e dimostrazioni: “Il volume di vendite potenziale è ovviamente enorme, ma si tratta di un settore molto conservativo, con margini molto sottili da rispettare. Se gli ordini arriveranno, inizialmente saranno per casi d’uso molto specifici, e se questo si espanderà, un’altra domanda è chi avrà una capacità sufficiente; molti parlano di scalare facilmente il loro processo, ma questo non accade da un giorno all’altro”, conclude la nota stampa.

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