MERCADO DE QUADRO ORGâNICO DE METAL SIZE AND SHARE ANALYSIS - GROWTH TRENDS AND FORECASTS (2023 - 2030)

Global Metal Organic Framework Market é esperado para chegar US$ 1,398.5 Mn por 2030, de US$ 640,6 Mn em 2023, exibindo um CAGR de 11,8% durante o período de previsão.

Estruturas orgânicas metálicas (MOFs) são materiais poliméricos porosos que são formados por íons metálicos ou clusters metálicos coordenados com ligantes orgânicos para formar estruturas unidimensionais ou bidimensionais. MOFs têm alta porosidade, grande área de superfície, e tamanho de poro ajustável que os torna úteis para aplicações como armazenamento de gás e separação, entrega de medicamentos, catálise e detecção química. A crescente demanda por tecnologias eficientes de armazenamento e separação de gás está impulsionando o crescimento do mercado.

O mercado global de estrutura orgânica de metal é segmentado por tipo, aplicação, indústria de uso final e região. Por tipo, o mercado é segmentado em estruturas metal-orgânicas, estruturas covalentes-orgânicas, materiais ultramicroporosos híbridos, estruturas orgânicas acopladas a hidrogênio e outros. Espera-se que o segmento de estruturas metal-orgânicas domine o mercado como estes têm porosidade muito alta e área de superfície que fornece benefícios para aplicações baseadas em adsorção.

Global Metal Organic Framework Market- Insights regionais

• América do Norte espera-se que seja o maior mercado para o quadro orgânico metálico durante o período de previsão, representando mais de 32,1% da quota de mercado em 2023. O crescimento do mercado na América do Norte é atribuído ao aumento da produção de gás xisto e crescente adoção de MOFs para aplicações de armazenamento e separação de gás.
• Ásia Pacífico espera-se que seja o segundo maior mercado para o quadro orgânico metálico, representando mais de 38,5% da quota de mercado em 2023. O crescimento do mercado é atribuído às indústrias químicas e de saúde em rápido crescimento na região.
• Europa espera-se que seja o mercado de crescimento mais rápido para a estrutura orgânica do metal, com um CAGR de mais de 16,2% durante o período de previsão. O crescimento do mercado na Europa é atribuído ao aumento das atividades de R&D e investimentos no desenvolvimento de materiais avançados de MOF.

Figura 1. Global Metal Organic Framework Market Share (%), Por Região, 2023

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Global Metal Organic Framework Market- Drivers

• Aumentar a demanda por tecnologias eficientes de armazenamento e separação de gás: A crescente necessidade de tecnologias de armazenamento e separação de gás com eficiência energética está impulsionando o crescimento do mercado de estrutura orgânica do metal. MOFs têm porosidade excepcionalmente alta e área de superfície que fornece adsorção de gás superior e capacidade de armazenamento em comparação com materiais tradicionais como carvão ativado e zeolites. Indústrias como petróleo e gás, produtos químicos e energia dependem fortemente de tecnologias de separação e purificação de gás. MOFs pode seletivamente adsorver gases como hidrogênio, metano e dióxido de carbono, tornando a separação e purificação mais eficiente. Por exemplo, MOFs estão sendo usados para armazenamento de hidrogênio veicular a bordo e armazenamento de gás natural. A necessidade urgente de reduzir as emissões de carbono e a transição para a energia limpa também está aumentando a demanda por eficiência tecnologias de captura de carbono, onde MOFs têm mostrado grande promessa.
• Crescimento das indústrias de uso final: O crescimento do mercado de estrutura orgânica do metal é impulsionado pelo crescimento constante em grandes indústrias de uso final, como produtos químicos, saúde, alimentos e bebidas, petróleo e gás e embalagens. Os MOFs estão sendo adotados cada vez mais nessas indústrias para aplicações como armazenamento de gás, entrega de drogas, preservação de alimentos, catálise e detecção. O tamanho global do mercado de produtos químicos é projetado para atingir cerca de US$ 6,8 trilhões em 2027, indicando um potencial de crescimento significativo para MOFs. Da mesma forma, o aumento dos gastos em saúde e a expansão da indústria de alimentos e bebidas nas economias em desenvolvimento está impulsionando a absorção de tecnologias MOF como a entrega controlada de drogas, imagem médica, embalagem de alimentos e outros.
• Propriedades superiores sobre materiais porosos convencionais: MOFs possuem certas propriedades excepcionais, como porosidade ultra-alta, grande área de superfície, alta estabilidade térmica e estrutura afinável que os tornam superiores a materiais porosos convencionais como zeolites, carvão ativado e gel de sílica. MOFs têm áreas de superfície tão altas quanto 10.000 m2/g, quase 10 vezes mais do que zeolites. Os ligantes orgânicos personalizáveis e íons metálicos permitem projetar MOFs com tamanho de poro desejado, forma e funcionalidade. Isso permite muito mais adsorção e separação de gás seletivo. MOFs também têm alta estabilidade térmica de até 500 °C. A combinação de porosidade ultra-alta, capacidade de adsorção seletiva e estabilidade térmica fazem MOFs ideais para aplicações avançadas em catálise, detecção, entrega de drogas e outros. Suas propriedades superiores sobre os materiais tradicionais é um fator importante que impulsiona sua adoção em todas as indústrias.
• Aumentar investimentos e atividades de R&D: Investimentos significativos estão sendo feitos por jogadores públicos e privados para avançar pesquisa MOF e desenvolver novas áreas de aplicação. O financiamento do governo para R&D acadêmico e institucional aumentou substancialmente ao longo da última década, especialmente em regiões desenvolvidas como a América do Norte e a Europa. Grandes empresas químicas, materiais e de energia também estão fortemente investindo em R&D interna em produção industrial de MOF e aplicações comerciais. Parcerias estratégicas entre institutos acadêmicos e jogadores da indústria estão em ascensão para traduzir inovações em produtos comerciais. Além disso, startups focadas exclusivamente no desenvolvimento e comercialização de tecnologias MOF surgiram. Crescer a paisagem de R&D sinaliza fortes perspectivas de crescimento futuro para o mercado de estrutura orgânica de metal.

Global Metal Organic Framework Market- Oportunidades

• Potencial inexplorado em óptica, eletrônica e sensores: Enquanto o armazenamento de gás e a separação representam uma grande parte atualmente, os MOFs possuem um potencial significativo ainda não alcançado para aplicações avançadas em áreas como óptica, eletrônica e detecção. Sua estrutura cristalina altamente ordenada faz MOFs adequado para fabricar dispositivos ópticos. Os filmes finos MOF podem ser integrados em dispositivos eletrônicos como materiais dielétricos. A porosidade tunável também permite a detecção seletiva de moléculas de alvo, tornando MOFs ideais para sensores químicos altamente sensíveis. Os nanopartículas MOF estão sendo explorados cada vez mais para aplicações em lasers, imagens, displays, dispositivos de memória, baterias e outros. Com o aumento de R&D nesses campos, eletrônica, óptica e sensores estão prontos para emergir como áreas de aplicação lucrativa e criar novas avenidas de crescimento para o mercado MOF.
• Crescer a demanda de economias emergentes: Economias emergentes em toda a Ásia Pacífico, América Latina e Oriente Médio & África oferecem oportunidades de crescimento massivas para o mercado de estrutura orgânica do metal. A industrialização rápida, o aumento do investimento em infraestruturas, a urbanização e o aumento dos gastos com consumidores são fatores-chave que impulsionam a absorção de materiais avançados como MOFs em setores de uso final. Além disso, as iniciativas do governo para promover a fabricação interna e investimentos em tecnologias emergentes, como a energia de hidrogênio, aumentarão ainda mais o crescimento do mercado. Os jogadores locais também estão empenhados na produção de MOF para atender à crescente demanda regional. À medida que a expansão econômica nos mercados emergentes acelera, sua participação no mercado global de MOF continuará a aumentar ao longo do período de previsão.
• Avançar a comercialização e o desenvolvimento de produtos: Enquanto as atividades de R&D em MOFs ganharam impulso significativo, a fabricação em larga escala e a comercialização de produtos baseados em MOF continua sendo uma oportunidade fundamental. Atualmente, o alto custo de produção de MOFs continua sendo um grande desafio para a viabilidade comercial. Os jogadores estão focados no desenvolvimento de métodos de produção de baixo custo e sustentável através da otimização de processos e uso de matérias-primas alternativas. Mais esforço também é necessário para traduzir inovações em produtos prontos para o mercado, que podem expandir a gama de aplicações MOF existente. Parcerias com empresas de aplicativos podem ajudar a impulsionar o desenvolvimento e padronização de novos produtos. Em geral, o avanço das tecnologias de fabricação e das iniciativas de comercialização desempenha um papel crucial na desbloqueio do verdadeiro potencial dos MOFs.
• Aumentar a demanda por compósitos de estrutura orgânica: Compostos híbridos que incorporam MOFs em polímeros, carbonos, sílica e outros materiais porosos são uma área de oportunidade emergente. Os compostos MOF combinam as vantagens de alta porosidade de MOFs e processabilidade de polímeros ou carbonos. Isso permite seu uso em aplicações onde únicos MOFs podem ter limitações. Por exemplo, as contas de polímero MOF podem superar a natureza em pó de MOFs para separações da cromatografia da coluna. As membranas de matriz mista MOF também mostram seletividade e permeabilidade melhoradas em comparação com membranas de polímero. Os efeitos sinérgicos dos compostos expandem o escopo para MOFs além de suas aplicações individuais. Com o aumento do foco de R&D em compósitos de estrutura orgânica, estes são susceptíveis de abrir novos horizontes para o crescimento do mercado.

Global Metal Organic Framework Market- Evolução

• Pesquisa crescente sobre o desenvolvimento de MOFs personalizáveis e modulares: Uma grande tendência é a crescente pesquisa sobre o desenvolvimento de MOFs modulares e personalizáveis, combinando seletivamente clusters de metal e ligantes orgânicos. A montagem modular permite projetar MOFs com propriedades estruturais e comportamento de adsorção desejadas para aplicações específicas. Por exemplo, MOFs com área de superfície muito alta pode ser adaptado para armazenamento de gás, enquanto MOFs hidrofóbicos são ideais para limpeza de derramamento de óleo. As empresas estão desenvolvendo plataformas e kits de ferramentas para permitir ajuste sistemático de MOFs selecionando componentes adequados. MOFs personalizáveis que podem ser adaptados para diferentes aplicações estão ganhando crescente interesse, estimulando inovações em design modular e síntese.
• Avanços na fabricação de MOF sustentável e ecológica: Outra tendência fundamental é o desenvolvimento de métodos sustentáveis e ecológicos para a fabricação de MOF para reduzir os impactos e custos ambientais. Rotas de síntese verde usando ligantes bio-baseados renováveis de plantas e resíduos de alimentos estão sendo exploradas para substituir moléculas orgânicas sintéticas. Permitir a síntese de MOF na água em vez de solventes orgânicos torna o processo mais benigno. As empresas também estão minimizando a geração de resíduos através da reciclagem de solventes e matérias-primas não reatadas. Automação e química de fluxo estão sendo implementadas para produção em larga escala para melhorar a eficiência de produção, segurança e processo. Estes avanços estão posicionando a produção de MOF ambientalmente sustentável como o futuro da fabricação.
• Aumento da adoção para entrega de drogas e aplicações biomédicas: O escopo de aplicação de MOFs na entrega de drogas e biomedicina está constantemente expandindo. MOFs permitem o controle sobre o carregamento de drogas, cinética de liberação e biodegradação devido ao seu tamanho e estrutura de poros afináveis. A liberação direcionada e sustentada da terapêutica pode ser alcançada. Os pesquisadores estão desenvolvendo nanopartículas MOF para entrega intracelular reforçada. Os MOFs porosos também possuem potencial para andaimes de engenharia de tecidos, agentes bioimaging, biosensores e outros. Mais empresas estão aproveitando MOFs para produtos biomédicos para aproveitar o aumento dos gastos em saúde. O financiamento do governo para pesquisa MOF em aplicações médicas também está aumentando de forma constante. A entrega de drogas de nicho e o setor biomédico está se tornando assim uma área de aplicação vital para MOFs.
• Crescer o número de parcerias estratégicas e colaborações: A indústria MOF está testemunhando um número crescente de parcerias, joint ventures e colaborações entre empresas e institutos de pesquisa para aumentar a inovação e o desenvolvimento de produtos. As empresas são parceiras com grupos acadêmicos com especialização em nova síntese MOF para descobrir conjuntamente novos quadros. Tie-ups com empresas de aplicativos avaliam viabilidade comercial e traduzem R&D em soluções prontas para o mercado. As empresas químicas estão colaborando para realizar a produção de MOF em grande escala e expandir o escopo comercial. Essas alianças estratégicas aproveitam as capacidades complementares e aceleram o crescimento.

Global Metal Organic Framework Market- Restrições

• Alto custo de produção de MOFs: Um dos principais fatores que impedem a adoção comercial generalizada de MOFs é o seu alto custo de produção em comparação com os materiais industriais existentes. A síntese MOF envolve sais metálicos precursores caros e ligantes orgânicos, bem como processos multi-passo e tempos de reação longos. Isso leva ao baixo rendimento e à viabilidade de baixo custo. Para aplicações de commodities como armazenamento de gás e separação, as indústrias favorecem alternativas de baixo custo como zeólitos e carvão ativado. Aumentar a produção ao reduzir o custo é um desafio fundamental. As empresas precisam desenvolver processos de fabricação de baixo custo, eficientes e ecológicos através da catálise, intensificação de processos e uso de matérias-primas baratas.
• Questões com estabilidade e reversibilidade: Enquanto MOFs oferecem estrutura e funcionalidade tunáveis, a estabilidade sob diferentes condições ambientais continua a ser uma preocupação. Alguns MOFs mostraram degradação na presença de umidade. A falta de estabilidade a longo prazo pode restringir seu uso em aplicações que exigem desempenho durável, como processos catalíticos. Além da estabilidade química, manter a integridade estrutural após ciclos repetidos de adsorção-desorção também é importante para viabilidade prática e adoção comercial de MOFs, especialmente para aplicações de armazenamento de gás. Alcançar excelente estabilidade, bem como reversibilidade será crítico.
• Falta de regulamentos padronizados: A falta de regulamentos e protocolos padronizados para fabricação, controle de qualidade e aprovação de produtos é outra restrição importante para a comercialização e adoção de MOFs em todas as indústrias. A certificação ISO para a produção industrial MOF é atualmente limitada. Os requisitos de segurança de processo mais rigorosos terão de ser instituídos como escalas de fabricação. Os padrões uniformes de qualidade terão de ser estabelecidos para garantir a confiabilidade do desempenho em todos os setores da aplicação. Para o uso em áreas sensíveis como produtos farmacêuticos e alimentos, as diretrizes rigorosas de aprovação precisam ser formuladas. A falta de regulamentos formais cria incerteza e dificulta a adoção em larga escala.

Contrapeso: A produção de Metal Organic Frameworks (MOFs) envolve procedimentos complexos e matérias-primas caras, o que aumenta significativamente o custo total de produção. Este alto custo é muitas vezes passado para os usuários finais, que podem limitar o crescimento do mercado.

Visualizações de analista:

O mercado global de estruturas orgânicas metálicas está pronto para testemunhar um crescimento significativo na próxima década. O crescimento do mercado é impulsionado pela crescente demanda por estruturas orgânicas metálicas em aplicações de armazenamento e separação de gás. Sua área de superfície alta e propriedades porosas afináveis os tornam ideais para capturar e armazenar gases como hidrogênio, metano e dióxido de carbono. Seu uso na purificação eficiente em energia de gás natural e biogás também está se expandindo de forma constante. A América do Norte domina atualmente o mercado devido à presença de grandes fabricantes de MOF e instituições de pesquisa explorando suas aplicações potenciais. No entanto, a Ásia Pacific deverá emergir como o mercado regional mais rápido que cresce com a China e a Índia investindo fortemente em MOF R&D. As economias em desenvolvimento na região vêem os MOF como uma oportunidade para abordar suas preocupações de segurança energética e poluição. Embora as oportunidades abundam, altos custos de produção e falta de escala representam desafios para o mercado. Os MOFs sintetizadores envolvem processos multipasso e uso de sais de metal caros. Isso dificulta seu uso generalizado especialmente em nações em desenvolvimento. As preocupações sobre os gargalos de produção e problemas de cadeia de suprimentos também persistem.

A comercialização bem sucedida de MOFs em armazenamento de gás, captura de carbono, tratamento de água e aplicações catalíticas seria significativamente impulsionando as receitas futuras. Colaborações entre laboratórios acadêmicos e jogadores industriais serão fundamentais para desbloquear a vasta MOF

Global Metal Organic Framework Market- Desenvolvimentos recentes

Novo produto lança:

• Em outubro de 2022, BASF é uma empresa química lançada o primeiro MOF comercialmente disponível, Basolite M050, para aplicações de transformação de calor de adsorção. Isso pode armazenar eficientemente energia térmica para aquecimento e arrefecimento de edifícios.
• Em janeiro de 2022, MOF Tecnologias é uma empresa de produção de hidrogênio introduziu um novo adsorbent MOF, MOF-210, para aplicações de armazenamento de hidrogênio. Possui 70% de maior capacidade de hidrogênio volumétrico em comparação com cilindros de gás comprimido.
• Em setembro de 2021, MOFGEN Ltd. lançou uma nova estrutura de imidazolato zeolítico, ZIF-8, para capturar seletivamente CO₂ de fluxos de gás. Isso ajudará a reduzir as emissões de gases de efeito estufa.

Aquisição e parcerias:

• Em março de 2022, a SK Inc. fez parceria com a MOF Technologies para promover o desenvolvimento e comercialização de MOFs para armazenamento de hidrogênio. Isso fortaleceu suas capacidades em tecnologias de energia limpa.
• Em outubro de 2021, Adamas Nanotechnologies MOF adquirido Tecnologias Índia para expandir seu portfólio de materiais nanoporosos, incluindo MOFs. Isso melhorou suas capacidades de R&D.
• Em maio de 2020, MOF Tecnologias em parceria com a Avantama para desenvolver sensores baseados em MOF para detectar emissões de COV. Isso combinava seus conhecimentos em síntese MOF e integração de sensores.

Figura 2. Global Metal Organic Framework Market Share (%), Por Aplicação, 2023

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Principais empresas no Global Metal Organic Framework Market:

• BASF
• Produtos químicos Strem
• MOF Technologies
• MOFapps
• NovaMOF
• MOF Technologies Índia
• ACSYNAM
• Framergy, Inc.
• MOFgen Ltd.
• MOFWorx
• O que foi?
• Avantama
• Sigma-Aldrich
• Sigma-Aldrich
• TCI Chemicals
• Greenwich Molecular Associates
• Novochem
• micromedicina
• Reinste Nanoventures
• NUMAT Technologies

Definição: Estruturas orgânicas metálicas (MOFs) referem-se a uma classe de materiais poliméricos porosos feitos pela ligação de íons metálicos ou clusters metálicos com ligantes orgânicos. A flexibilidade de design associada com a variação dos íons metálicos e ligantes orgânicos permite a síntese de uma ampla variedade de MOFs com tamanho de poro afinável, alta porosidade e grande área de superfície. Devido às suas propriedades físico-químicas excepcionais, os MOF mostraram grande potencial para aplicações diversas, incluindo armazenamento e separação de gás, entrega de drogas, detecção química, catálise e remediação ambiental. Os grandes volumes de superfície e poros de MOFs permitem adsorção de gás de alta capacidade, tornando-os úteis para armazenamento de hidrogênio e captura de carbono. MOFs também estão sendo explorados para a entrega controlada de drogas devido a tamanhos de poros tunáveis e químicos. O mercado de MOFs é impulsionado pelo aumento de aplicações comerciais em indústrias de produtos químicos, saúde, energia e embalagens.