Nanozellulosemarkt Größe und Ausblick, 2023-2031

Marktübersicht

Die globale Marktgröße für Nanozellulose wurde im Jahr 2022 auf 756,8 Millionen US-Dollar geschätzt. Es wird erwartet, dass es bis 2031 4.418,8 Millionen US-Dollar erreichen wird, was einem jährlichen Wachstum von 21,66 % im Prognosezeitraum (2023–2031) entspricht.

Ein aus Zellstoff gewonnenes Cellulosederivat wird Nanocellulose genannt. Durch die mechanische Einwirkung hoher Scherkräfte wird das Material vom Holz getrennt. Es kann mit Mühlen, Mikrofluidisatoren, Hochdruck- oder Ultraschallhomogenisatoren hergestellt werden. Diese Nanomaterialien eignen sich perfekt für Verbundwerkstoffe, da sie außergewöhnlich stark, leicht und elektrisch leitfähig sind. Die Festigkeit eines Nanokomposits mit einem Nanozellulose-Zusatz macht es für die Herstellung kugelsicherer Produkte geeignet. Es ist ein großartiger Zementzusatzstoff, hat außerdem eine geringe Dichte, ein hohes Aspektverhältnis und ist hart. Der Technische Verband der Zellstoff- und Papierindustrie (TAPPI) behauptet, dass die Zunahme von Patentanmeldungen und Forschungsarbeiten das weitverbreitete Interesse an dieser Klasse von Nanomaterialien zeige.

Marktdynamik

Globale Markttreiber für Nanozellulose

Geeignete Eigenschaften von Nanozellulose

Nanozellulose bietet hervorragende thermische, mechanische und strukturelle Eigenschaften. Es wird in vielen verschiedenen Anwendungen eingesetzt, beispielsweise in der Papierverarbeitung, Verbundwerkstoffen, Öl und Gas, Farben und Beschichtungen. Aufgrund seiner erneuerbaren Natur verzeichnet Nanozellulose in letzter Zeit eine steigende Nachfrage aus den Bereichen Materialwissenschaften und Biomedizin. Nanokristalline Cellulose eignet sich aufgrund ihrer mechanischen Eigenschaften für Anwendungen. Nanozellulosefolien weisen eine hohe Dehnung (12 %), Steifigkeit (ca. 20 GPa) und Festigkeit (über 200 MPa) auf. Farben, Beschichtungen, Öl und Gas verzeichnen einen starken Anstieg der Nachfrage nach Nanozellulose.

Neben der Verbesserung der Kratzfestigkeit und Lackbeständigkeit reduziert der Einsatz von Nanozellulose als Zusatzstoff in Farben und Beschichtungen auch die VOC-Emissionen. Der rasante Ausbau von Wohngebäuden in Entwicklungsländern wird voraussichtlich die Nachfrage nach Farben und Beschichtungen erhöhen, was den Bedarf an Nanozellulose erhöht. Aufgrund des starken Wachstums der Branche wird daher in den kommenden Jahren voraussichtlich ein rasches Wachstum der Nachfrage nach Nanozellulose erwartet.

Wachsende Nachfrage in verschiedenen Endverbraucherbranchen

Die Verpackungsindustrie nutzt Nanozellulose vor allem zur Verpackung von Lebensmitteln und alkoholischen Getränken. Nanozellulose verfügt über mehrere wesentliche Eigenschaften, die sie zu einer guten Wahl für die Verwendung als Verpackungsmaterial machen, darunter ihre Recyclingfähigkeit, Festigkeit, Umweltfreundlichkeit und Vielseitigkeit. Diese Eigenschaften treiben die Nachfrage nach bakterieller Zellulose, nanofibrillierter Zellulose usw. voran. Aufgrund eines stetigen Anstiegs der Lebensmittelexporte und der Expansion in der Lebensmittelindustrie ist in Asien ein stetiger Anstieg der Nachfrage nach flexiblen, biologisch abbaubaren Verpackungen zu verzeichnen. Pazifikregion.

Darüber hinaus erhöhen der Wandel hin zu modernen Essgewohnheiten und die Veränderung der Arbeits- und Lebensgewohnheiten durch die durch die COVID-19-Pandemie verursachten Lockdowns die Nachfrage nach verpackten Lebensmitteln. Nanozelluloseprodukte verhindern das Verrotten von Lebensmitteln, indem sie verhindern, dass Sauerstoff in verpackte Lebensmittel gelangt. Die wachsende Vorliebe der Verbraucher für verpackte Lebensmittel hat die Nachfrage nach Nanozellulose in der Lebensmittel- und Getränkeverpackungsindustrie erhöht.

Globale Marktbeschränkungen für Nanozellulose

Verbraucherbewusstsein Mangel

Aufgrund seiner Stärken in Bezug auf Verstärkung, Fülle, geringe Dichte und biologische Abbaubarkeit ist Nanozellulose wahrscheinlich der am häufigsten verwendete erneuerbare und nachhaltige Rohstoff. Aufgrund mangelnder Kenntnisse über ihre Verwendungsmöglichkeiten hat Nanozellulose jedoch keine große Popularität bei den Endverbrauchern erlangt. Industrien, die täglich Nanozellulose verwenden, müssen sich besser mit deren Einsatzmöglichkeiten auskennen. Trotz der breiten Palette möglicher Anwendungen müssen viele aufgrund des Nischencharakters des Marktes noch erforscht werden. Die Endverbraucherindustrien wie Verbundwerkstoffe, Farben und Beschichtungen sowie das Gesundheitswesen verfügen ebenfalls über bessere Kenntnisse über Kohlenstofffasern. Der Nanozellulosemarkt hat sich noch nicht mit den Aussichten befasst, die sich vor, während und nach dem Prognosezeitraum ergeben könnten, da er noch in den Kinderschuhen steckt und noch unentwickelt ist.

Globale Marktchancen für Nanozellulose

Steigende F&E-Investitionen und Innovationsaktivitäten

Kritische Bestandteile der Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten, die derzeit von verschiedenen Forschungsgruppen, Universitäten und Unternehmen durchgeführt werden, sind die Erforschung neuer Anwendungen und die Innovation der Eigenschaften von Nanozellulose, um kommerzielle Anforderungen zu erfüllen. Zur Herstellung von Nanozellulose, ihrer Modifizierung und ihren Anwendungen werden zahlreiche Studien durchgeführt. Die Verwendung von Nanozellulose als Nanokomposite in medizinischen Anwendungen, Pickering-Emulgatoren, Holzklebstoffen , Filtrationsanwendungen, Papierherstellung, Öl- und Gasbohrungen, Zementierung, Energiespeichersystemen, Biosensoren und anderen Anwendungen sind einige der Bereiche, denen besondere Aufmerksamkeit gewidmet wird. Holzzellstoff wird mithilfe von Homogenisatoren, Mühlen und Mikrofluidisierern zu Nanozellulose verarbeitet. Nanozellulose erfreut sich aufgrund ihrer biologischen Produktionsquelle, ihrer hohen Porosität, Steifigkeit, elektrischen Leitfähigkeit, biologischen Abbaubarkeit, geringen Toxizität und ihres geringen Gewichts in vielen Endverbraucherindustrien zunehmender Beliebtheit.

Die Forschung und Entwicklung im Bereich Nanozellulose nimmt aufgrund der technologischen Weiterentwicklung zu. Zahlreiche Branchen, darunter die Lebensmittel- und Getränkebranche sowie die Körperpflegebranche, wachsen und bringen bedeutende Innovationen hervor, um der steigenden Nachfrage gesundheitsbewusster Menschen gerecht zu werden. Daher ist die Verwendung biobasierter Materialien mit einem geringen CO2-Fußabdruck eine vermeidbare Entscheidung. Der Einsatz von Nanozellulose im Militär ist Gegenstand zunehmender Forschung. Das Militär ist sich inzwischen sehr bewusst, welche Auswirkungen seine Einsätze auf die Umwelt haben. Zu den besonders besorgniserregenden Bereichen gehören die Stilllegung und Entsorgung veralteter Systeme, einschließlich Recycling und Wiederverwendung alter Systeme im größtmöglichen Umfang. Aufgrund ihrer breiten Verfügbarkeit, hohen Festigkeit und nachhaltigen Produktionsquelle haben sich Nanozellulosematerialien als vielversprechende Materialien in diesem Bereich erwiesen.

Regionalanalyse

Der globale Nanozellulosemarkt ist in Nordamerika, Europa, den asiatisch-pazifischen Raum und den Rest der Welt unterteilt.

Nordamerika dominiert den Weltmarkt

Nordamerika leistet den größten Beitrag und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer jährlichen Wachstumsrate von 21,63 % wachsen. Das Land ist die Heimat mehrerer großer Papierhersteller, darunter International Paper, Georgia-Pacific, Westrock und andere. Der Hauptfaktor, der die Nachfrage nach dem Nanozellulosemarkt des Landes ankurbelt, ist die expandierende Papierindustrie des Landes, die auch mit strengen Gesetzen für die Papierindustrie einhergeht. Die Zellstoff- und Papierindustrie in den USA produziert jährlich über 70 Millionen Tonnen Papier und Karton. Darüber hinaus schaffen bedeutende Zellstoff- und Papierproduzenten des Landes wie International Paper, Georgia-Pacific Corporation und WestRock ein Wettbewerbsumfeld. Die Nachfrage nach Verpackungspapier im Land dürfte steigen, da schnelllebige Konsumgüter häufiger konsumiert werden. Es wird erwartet, dass die wachsende Papierindustrie des Landes zum Wachstum des Marktes für Nanozellulose beitragen wird.

Europa wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer jährlichen Wachstumsrate von 19,70 % wachsen . In Frankreich ist der Verpackungssektor der größte Verbraucher von Kunststoffwaren, wobei der Großteil der Nachfrage auf Lebensmittel- und Getränkeverpackungen entfällt. Der Lebensmittelsektor macht 20 % der französischen Produktion aus. Darüber hinaus weist die Lebensmittelindustrie eine um 43 % höhere Innovationsrate im Verpackungsdesign auf als andere Industriezweige. Dies hat dazu beigetragen, die Nachfrage nach Lebensmittelverpackungen zu steigern und landesweit die Preise für Verpackungsmaterialien in die Höhe zu treiben. Nach Angaben des Nationalen Instituts für Statistik und Wirtschaftsstudien (INSEE) hat die Herstellung von Verpackungsprodukten in Frankreich 18,3 Millionen Euro oder fast 5 Millionen Tonnen Hausmüll, einschließlich wiederverwertbarer Stoffe, erreicht. Sowohl Experten in der Lebensmittelindustrie als auch Verbraucher werden sich zunehmend bewusst, wie sich Verpackungen auf die Umwelt auswirken. Darüber hinaus zwingen neue Vorschriften die Lebensmittel- und Verpackungsindustrie, nach Ersatzstoffen zu suchen. Diese Faktoren werden wahrscheinlich dazu führen, dass die Nachfrage nach umweltfreundlichen Gütern stark ansteigt, was landesweit zu einem Anstieg des Einsatzes von Nanozellulose führen wird. Darüber hinaus wird der größte Teil des französischen Bedarfs an Erdölprodukten durch Importe aus den Vereinigten Staaten und Ländern im Nahen Osten gedeckt. Bei den meisten Öl- und Gastransporten handelt es sich um Lagertanks, die gelegentlich eine Geschäftsmöglichkeit für den untersuchten Markt darstellen.

Es wird erwartet, dass der asiatisch-pazifische Raum im Prognosezeitraum deutlich wachsen wird. Japan ist der drittgrößte Papierproduzent der Welt. Allerdings blieb die Papierindustrie des Landes in den letzten Jahren entweder unverändert oder verzeichnete einen leichten Rückgang. Die Region verfügt über hervorragende Möglichkeiten zur Wiederverwertung von Altpapier. Im Jahr 2020 hat Japan etwa 85 % seines Altpapiers zurückgewonnen. Es werden jedoch keine neuen Investitionen in den Sektor getätigt, der im Prognosezeitraum voraussichtlich nur langsam wachsen wird. Die Nachfrage aus der Bau- und Automobilindustrie dürfte zunehmen, daher wird davon ausgegangen, dass der Markt für Farben und Beschichtungen in Japan im geplanten Zeitraum wachsen wird. Die steigenden Produktionstrends bei Autos werden voraussichtlich erhebliche Auswirkungen haben.

Darüber hinaus wird es aufgrund der zunehmenden Produktion im Elektro- und Elektronikbereich voraussichtlich einen Bedarf an Farben und Lacken geben. Laut Berichten der Japan Electronics and Information Technology Industries Association (JEITA) wird für das Land ein Anstieg der Produktion im Elektro- und Elektroniksektor erwartet. Es wird erwartet, dass eine gesteigerte Produktion von Unterhaltungselektronik, Industrieelektronik und Geräten das industrielle Wachstum fördern und den Nanozellulosemarkt unterstützen wird.

Laut Petroleo Brasileiro SA (Petrobras) wird der brasilianische Öl- und Gassektor in den nächsten Jahren voraussichtlich 258 Milliarden US-Dollar in Rio de Janeiro investieren. Es wird erwartet, dass die brasilianische Produktion in den nächsten fünf Jahren um etwa 2 Millionen Barrel und in den nächsten zehn Jahren um mehr als 6 bis 7 Millionen Barrel steigt. Die Fähigkeit Brasiliens, zusätzliche Explorationen und Erschließungen in neuen Feldern und Blöcken zu ermöglichen, wird die Aussichten für die Ölproduktion des Landes bis 2035 erheblich beeinflussen. Außer Petrobras werden Unternehmen eine wichtige Rolle bei der Durchführung dieser Investitionen spielen. Aufgrund der hohen Prävalenz verschiedener Krankheiten und der laufenden Forschungs- und Entwicklungsbemühungen ist Brasilien jedoch derzeit der siebtgrößte Gesundheitsmarkt weltweit, wobei jedes Jahr mehr als 42 Milliarden US-Dollar für die private Gesundheitsversorgung ausgegeben werden.

Darüber hinaus ist der Gesundheitsmarkt dank der wachsenden Zahl laufender Forschung gewachsen. Der Umfang privater Investitionen in die Gesundheitsbranche ist im Laufe der Zeit gewachsen. Chronische Krankheiten werden aufgrund der alternden Bevölkerung voraussichtlich häufiger auftreten, was dazu geführt hat, dass sich der Pharma- und Forschungssektor auf Wachstumskurs befindet, um die Nachfrage zu decken. Daher ist Brasilien ein Standort für den Bau von Produktionsanlagen für einige der größten Pharmaunternehmen in den Vereinigten Staaten. Die brasilianische Regierung hat außerdem die Umsetzung des Bundesgesetzes Nr. 13.097 angekündigt, das die Bereiche des Gesundheitssektors erweitert, die jetzt für ausländische Investitionen offen sind. Es wird erwartet, dass dies die FDI-Bedingungen in der Pharmaindustrie verbessern und die Nachfrage nach Nanozellulose erhöhen wird.

Segmentanalyse

Der globale Nanozellulosemarkt ist nach Endverbraucherindustrie und Produkttyp segmentiert.

Basierend auf der Endverbraucherindustrie ist der globale Nanozellulosemarkt in Papierverarbeitung, Farben und Beschichtungen, Öl und Gas, Lebensmittel und Getränke, Verbundwerkstoffe sowie Pharmazeutika und Kosmetika unterteilt.

Das Verbundwerkstoffsegment leistet den größten Beitrag zum Markt und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer jährlichen Wachstumsrate von 23,67 % wachsen. Die meisten Anwendungen von Nanozellulose finden in Verbundwerkstoffen statt. Aufgrund seiner hervorragenden Verstärkungseigenschaften in Polymeren verzeichnet Nanozellulose in jüngster Zeit eine steigende Nachfrage nach Anwendungen in Verbundwerkstoffen. Polymere Nanokomposite verwenden Nanozellulose als einen ihrer Bestandteile. Da Nanokomposite auf Zellulosebasis aus winzigen Pflanzenfasern bestehen und außergewöhnliche mechanische Eigenschaften aufweisen, sind sie erneuerbar. Aufgrund ihrer biologisch abbaubaren und ungiftigen Eigenschaften haben Nanozellulose-Verbundwerkstoffe Kunststoffe weitgehend ersetzt.

Im Vergleich zu reinen Polymeren oder ihren herkömmlichen Verbundwerkstoffen weisen diese Materialien aufgrund der verringerten Größe der dispersen Phase und ihrer guten Dispersion in der Polymermatrix deutlich verbesserte Eigenschaften auf. Kohlenstoffnanofasern sind außerdem fünfmal so stark wie Stahl und wiegen nur ein Fünftel so viel. Folglich können CNFs mit Kunststoff oder Gummi kombiniert werden, um leichte, langlebige Automobilkomponenten herzustellen. Es wird erwartet, dass der Einsatz von Nanozellulose in Verbundwerkstoffen die Nachfrage nach Nanozellulose in den kommenden Jahren aufgrund der steigenden Nachfrage nach Polymeren weltweit, insbesondere in Entwicklungsländern wie Vietnam, Indien und Japan, erheblich steigern wird.

Nanozellulose wird in verschiedenen medizinischen Produkten verwendet, beispielsweise in antimikrobiellen Folien und wasserabsorbierenden Pads. Beispiele für diese Anwendungen sind die Behandlung mehrerer Krankheiten wie Krebs sowie die Regeneration von Knochen und Knorpel. Darüber hinaus verfügt Nanozellulose über Eigenschaften, die sie biokompatibel und biologisch abbaubar machen, wodurch sie sich besonders gut für biomedizinische Anwendungen eignet. Es verfügt außerdem über Eigenschaften wie eine hohe Ruheviskosität, scherverdünnende Wirkung, hohe Gelfestigkeit, Suspensionsfestigkeit, hohe Wasserhaltekapazität und Filmbildungsfähigkeit. Dadurch eignet sich der Stoff ideal für kosmetische Formulierungen in Feuchttüchern, Kosmetika für Gesicht und Haare sowie Kosmetika für den Körper. Aufgrund der oben genannten Faktoren ist daher davon auszugehen, dass die Nachfrage nach Nanozellulose in pharmazeutischen und kosmetischen Anwendungen steigen wird.

Basierend auf dem Produkttyp ist der globale Nanozellulosemarkt in nanofibrillierte Zellulose (NFC), nanokristalline Zellulose (NCC), bakterielle Zellulose und mikrofibrillierte Zellulose (MFC) unterteilt.

Das Segment nanofibrillierte Cellulose (NFC) besitzt den höchsten Marktanteil und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer CAGR von 17,21 % wachsen. Eine Nanofibrille besteht aus Bündeln grundlegender Fibrillen, die durch weniger geordnete Regionen getrennt sind. Im Gegensatz zu Cellulose-Nanokristallen kann es verschlungene Netzwerke bilden. Es weist abwechselnd kristalline und amorphe Domänen auf und weist laterale Abmessungen von 10 nm bis 100 nm auf, typischerweise im Mikrometerbereich. Um NFC herzustellen, müssen Zellulosefasern zunächst chemisch entfernt werden. Eine mechanische Hochdruckhomogenisierung muss die interfibrilläre Wasserstoffbindung aufbrechen und die NFC in die kristallinen und amorphen Domänen freisetzen. Aufgrund seiner hydrophilen Natur und der Neigung, ein starkes Netzwerk zu bilden, das durch Wasserstoffbrückenbindungen zusammengehalten wird, kann NFC jedoch in den meisten unpolaren Polymermatrizen nicht gleichmäßig verteilt werden. Lösungsmittelgießen, Schmelzmischen, In-situ-Polymerisation und Elektrospinnen sind Methoden zur Herstellung von NFC-basierten Nanokompositen. Die Nachfrage nach NFC ist aufgrund seiner Eigenschaften, zu denen hohe Festigkeit, hohe Ergiebigkeit, Steifigkeit, geringes Gewicht und biologische Abbaubarkeit gehören, erheblich gestiegen.

Bakterielle Cellulose (BC), auch mikrobielle Cellulose genannt, ist ein lineares und unverzweigtes Exopolysaccharid, das von bestimmten Bakterien produziert wird. Es besteht ausschließlich aus D-Glucopyranose-Einheiten, die durch 1,4-glykosidische Bindungen verbunden sind. Es ähnelt pflanzlicher Zellulose, die sich zu etwa 1,5 nm breiten Subfibrillen zusammenlagert. Anschließend kristallisiert die Subfibrille der bakteriellen Zellulose zu Bündeln, die sich später in Bänder verwandeln. Bakterienzellulose zeichnet sich unter anderem durch Zugfestigkeit, hohes Wasseraufnahmevermögen, hohe Porosität, vergleichsweise hohe Durchlässigkeit für Flüssigkeiten und Gase sowie ein ultrafeines Netzwerk aus. Bakterienzellulose zeichnet sich unter anderem durch Zugfestigkeit, hohes Wasseraufnahmevermögen, hohe Porosität, vergleichsweise hohe Durchlässigkeit für Flüssigkeiten und Gase sowie ein ultrafeines Netzwerk aus. Es gibt zahlreiche Einsatzmöglichkeiten für Bakterienzellulose in der Biomedizin-, Lebensmittel- und Getränke-, Pharma- und Kosmetikindustrie.

jüngsten Entwicklungen

• Juni 2022: UMaine-Forscher entwickeln recycelbare Nanozellulose-Lebensmittelbehälter .
• Juli 2022: DTI und CelluComp haben gemeinsam an faserbasierten Verpackungen aus Zuckerrübenschnitzel gearbeitet.