Informe de análisis del tamaño, la cuota de mercado y las tendencias del grafito sintético por tipo (ánodo de grafito, bloque de grafito (carbono fino), otros tipos (electrodo de grafito, etc.)), por aplicaciones (metalurgia, piezas y componentes, baterías, energía nuclear, otras aplicaciones) y por región (América del Norte, Europa, Asia-Pacífico, Oriente Medio y África, Latinoamérica). Previsiones para el período 2025-2033.

Factores de crecimiento del mercado del grafito sintético

Alta demanda en el segmento metalúrgico

En aplicaciones metalúrgicas, el grafito se utiliza en diversas formas, como electrodos, refractarios, ladrillos, crisoles monolíticos, etc. En el horno de arco eléctrico (EAF), el grafito sintético se emplea para producir acero, ferroaleaciones y aluminio. En procesos metalúrgicos, como la fundición de chatarra en un horno eléctrico, el pulido de cerámica, la producción de compuestos como el carburo de calcio y otros procesos que requieren altas temperaturas y fuentes de energía limpias, los electrodos de grafito sintético se utilizan como fuente de energía.

Se prevé que el aumento de la producción mundial de acero bruto y aluminio impulse el uso de grafito sintético en aplicaciones metalúrgicas. En función de su capacidad para conducir corriente eléctrica, los electrodos de grafito sintético se fabrican en diversas calidades, incluyendo ultra alta potencia (UHP), alta potencia (HP) y potencia estándar (RP).

Según la Asociación Mundial del Acero, el crudoaceroLa producción aumentó de 1.879 millones de toneladas en 2020 a 1.951 millones de toneladas en 2021. Se prevé que, a medida que aumente la producción de metales y aleaciones esenciales como el acero y el aluminio, el grafito sintético también impulsará el mercado.

Restricción del mercado

Costes elevados en comparación con el grafito natural.

El grafito natural está reemplazando al grafito sintético en aplicaciones donde antes era la única opción, gracias a los recientes avances en su purificación y modificación. El grafito natural en escamas purificado presenta una mayor conductividad eléctrica y térmica que el grafito sintético debido a su mayor grado de cristalinidad. El grafito natural se utiliza en disipadores de calor, pilas de combustible y juntas, ya que, a diferencia del grafito sintético, puede exfoliarse y prensarse en láminas. Debido a sus cualidades superiores y a su coste considerablemente inferior al del grafito sintético, los investigadores están estudiando actualmente su uso en ánodos de baterías de iones de litio.

El grafito esférico se obtiene a partir de escamas naturales y posee mejores cualidades que el grafito sintético, cuyo costo para estas baterías ronda los 18 000 USD por kilogramo. Se ofrece a la venta por aproximadamente 6 000 a 10 000 USD por tonelada-kilometraje, lo que lo convierte en un producto muy rentable y una forma de reducir el precio de los sistemas de baterías para automóviles. El grafito sintético es una valiosa fuente de grafito para el almacenamiento de energía debido a su pureza. Sin embargo, a los fabricantes de vehículos eléctricos les resulta difícil reducir los costos hasta un punto que permita su adopción generalizada debido a su elevado costo y a su complejo proceso de fabricación.

Oportunidad de mercado

Aumento de la demanda de vehículos eléctricos

Los ánodos de las baterías de iones de litio que alimentan los vehículos eléctricos están hechos de grafito sintético. El grafito sintético ha cobrado mayor relevancia recientemente debido a la aceleración en la fabricación de automóviles eléctricos (VE). Es un componente crucial de los ánodos utilizados en las baterías de iones de litio que alimentan estos vehículos. Los fabricantes de baterías están optando cada vez más por utilizar grafito natural como ánodo en sus celdas.

Sin embargo, aún se mezcla con grafito sintético debido a los menores costos de fabricación, las preocupaciones ambientales y el impacto de CO2, así como la facilidad para aumentar la producción. No obstante, debido a la baja pureza del grafito natural, la proporción de grafito natural y sintético en las baterías de los automóviles es del 10 % natural y el 90 % sintético. En los últimos diez años, el mercado mundial de grafito sintético para vehículos eléctricos ha experimentado un crecimiento extraordinario.

Sin embargo, a pesar del reciente aumento en el número de vehículos eléctricos en el mundo, se espera que la industria se expanda aún más en los próximos diez años debido a la creciente preocupación por las emisiones y los cambios en las políticas ambientales de los gobiernos centrales en todo el mundo.

Análisis regional

La región de Asia-Pacífico es la que más contribuye a los ingresos y se prevé que crezca a una tasa de crecimiento anual compuesta (TCAC) del 5,66 % durante el período de pronóstico. China es uno de los mayores productores de grafito del mundo, principalmente debido a la enorme demanda de industrias emergentes como las baterías de iones de litio, la electrónica, el acero, la energía solar y la energía nuclear. Japón y Corea, que habían ocupado el segundo y tercer lugar durante los diez años anteriores, fueron superados por China, que ahora ocupa el primer puesto.

La mejora en la posición se debe principalmente a las políticas gubernamentales de apoyo, una importante base manufacturera, regulaciones proteccionistas y una creciente demanda de baterías, factores que auguran un buen futuro para el mercado chino de baterías. China es líder mundial en la producción de energía solar y alberga uno de los parques solares más grandes del mundo (en el desierto de Tengger). Se prevé que, en un futuro próximo, el país seguirá siendo el mayor inversor en energías renovables.

Además, China busca aumentar significativamente su consumo de energía solar, lo que impulsará la demanda de investigación de mercado en el país durante el período de proyección. India, uno de los mayores mercados emergentes de vehículos eléctricos en los próximos años, tiene una importante necesidad potencial de baterías de iones de litio y las materias primas asociadas, incluido el grafito sintético. En el marco de su programa de Adopción y Fabricación Acelerada de Vehículos Eléctricos (Híbridos y Eléctricos Fase II) (FAME-II), el gobierno indio promueve la movilidad eléctrica. Se ha fijado el ambicioso objetivo de producir 175 GW de energía a partir de fuentes renovables para 2022. Asimismo, el gobierno aspira a que al menos el 15 % de los automóviles del país sean eléctricos para 2030.

Tendencias del mercado europeo del grafito sintético

Se prevé que Europa crezca a una tasa de crecimiento anual compuesta (TCAC) del 2,36 % durante el período de pronóstico. Se espera que la energía solar fotovoltaica (FV) desempeñe un papel importante en la transición de Alemania hacia las energías renovables. La adopción de tecnologías innovadoras para aumentar la productividad y el apoyo gubernamental para mejorar la capacidad de instalación podrían impulsar el sector solar fotovoltaico del país en los próximos años.

En los últimos años, la industria siderúrgica del Reino Unido ha experimentado un declive. Esto se debe principalmente al aumento de las importaciones procedentes de China, donde la producción de acero es más asequible a pesar de los elevados precios de la electricidad. Para abordar este problema, el gobierno anunció en 2016 que reduciría los costes energéticos, modificaría la legislación nacional de la UE sobre emisiones y tendría en cuenta las restricciones a las importaciones.

Además, considerando su influencia en las exportaciones de acero de producción local a otras regiones de Europa, el Brexit impactó significativamente al sector siderúrgico. La disminución de la demanda provocó que los productores nacionales redujeran la producción, lo cual perjudica al mercado interno de electrodos de grafito sintético.

Sin embargo, muchos productores de acero del país están optando por reducir el impacto ambiental de las emisiones de dióxido de carbono generadas durante la producción. La producción de acero mediante horno de arco eléctrico (EAF) es la opción preferida para abordar las preocupaciones ecológicas. Actualmente, en todo el país hay más de 500 000 paneles solares instalados. Se prevé que para 2022 existan más de 10 millones de instalaciones solares en todo el mundo. Se espera que la demanda de grafito sintético aumente durante el período de pronóstico.

Estados Unidos es uno de los cinco principales países importadores de grafito sintético. El gobierno desempeña un papel importante en el mercado de fabricación de grafito sintético, con productores que incluyen empresas estadounidenses como Asbury Carbons, GrafTech International y Superior Graphite, así como SGL Group de Alemania y Showa Denko de Japón.

El aumento de los aranceles comerciales revitalizó la industria siderúrgica estadounidense, lo que también impulsó la demanda nacional de moldes de grafito sintético. La mayor parte del acero producido en Estados Unidos (casi el 70%) se fabrica mediante el método de horno de arco eléctrico (EAF) debido al énfasis del gobierno en promover técnicas de producción respetuosas con el medio ambiente en todo el país.

En 2020, Estados Unidos produjo alrededor de 72 millones de toneladas métricas de acero. Al mejorar los indicadores de rendimiento de la planta y reducir los gastos operativos de la producción, los productores nacionales de electrodos de grafito sintético han estado obteniendo mayores beneficios.

Canadá se está posicionando para liderar una nueva era de energía nuclear (SMR) mediante su investigación sobre el uso de pequeños reactores modulares. Durante el período previsto, la postura del país respecto a la generación de energía nuclear desempeñará un papel fundamental en el crecimiento del mercado global en la región.

En Canadá, la energía nuclear genera el 15% de la electricidad del país. Existen 22 reactores nucleares distribuidos en cinco emplazamientos en tres provincias. Se ha solicitado a la Comisión Canadiense de Seguridad Nuclear que apruebe la construcción de una nueva central nuclear en el país. Durante el período previsto, se espera que el mercado se vea impulsado por la creciente generación de energía nuclear. Por lo tanto, durante dicho período, se prevé que todas estas tendencias en las industrias usuarias finales impulsen el consumo nacional de grafito sintético.

El sector siderúrgico brasileño atraviesa actualmente una grave crisis, atribuible principalmente a la demanda de acero chino y a la disminución de la demanda de los principales consumidores de acero brasileño: las industrias automotriz, de maquinaria y de equipos. Debido a la mejora de la situación económica del país, se prevé un lento crecimiento de la producción siderúrgica en Brasil durante los próximos años.

En consecuencia, se prevé que en los próximos años la demanda de electrodos de grafito sintético para aplicaciones en la fabricación de acero aumentará gradualmente. Argentina depende en gran medida de la importación de componentes solares, y el desarrollo de proyectos de implementación de plantas solares está en auge. La mayoría de los productores de componentes solares están dispuestos a invertir y aumentar su capacidad de producción para satisfacer la demanda prevista. Este componente abrirá nuevas oportunidades de crecimiento para materiales como el grafito sintético.

Información sobre tipos

Según el tipo, el mercado global se divide en ánodo de grafito, bloque de grafito (carbono fino) y otros tipos (electrodo de grafito, etc.). El segmento de ánodo de grafito es el que más contribuye al mercado y se estima que crecerá a una CAGR del 7,6% durante el período de pronóstico. La ventaja del grafito sintético en aplicaciones de baterías de iones de litio es que los átomos de litio se pueden insertar entre sus capas de grafeno para crear un compuesto intercalar (ejemplo: LiC6). Esto permite una baja irreversibilidad y resistencia al fenómeno de exfoliación durante el ciclo inicial de carga/descarga. Con sus abundantes nanoestructuras huecas de carbono (OCHN), que se asemejan a cebollas, el grafito sintético tiene una alta capacidad específica de 460 mAh por gramo a 20 miliamperios y una excelente capacidad de velocidad con una capacidad reversible máxima de 310,3 mAh por gramo a un ag.

El grafito sintético es un material de ánodo prometedor para baterías de iones de litio de alto rendimiento, especialmente si se compara con las ventajas de los materiales de ánodo de grafito convencionales. Si bien el grafito sintético es más caro que el grafito natural como material de ánodo, se prefiere para baterías de alta gama debido a su pureza superior. La mayoría de los fabricantes de ánodos para baterías utilizan materiales sintéticos y naturales para equilibrar costos y rendimiento. Sin embargo, gracias a la menor resistencia eléctrica y la mayor uniformidad del grafito sintético, tecnologías avanzadas como NCA y NMC 811 están comenzando a emplearlo con mayor frecuencia.

Los bloques de grafito sintético se fabrican utilizando el mismo método de coque de petróleo que los electrodos, con una ligera variación en la estructura del coque empleado. Estos bloques se crean mediante procesos isostáticos, de extrusión y de moldeo. Todos estos procedimientos se utilizan para producir grafito para diversos usos, y cada uno presenta ventajas únicas.

Las aplicaciones de los bloques de construcción sintéticos son muy diversas, desde la fabricación depolisilicioDesde el sector solar hasta los reactores de alta temperatura en la industria nuclear, el grafito extruido se fabrica en diversas formas y tamaños. En comparación con el grafito isotrópico, que tiene granos aproximadamente diez veces más grandes, el grafito extruido presenta granos más gruesos.

Además, el grafito extruido posee varias cualidades distintivas, como una mayor conductividad térmica y eléctrica, resistencia al choque térmico y a los productos químicos, y flexibilidad. Sin embargo, su resistencia es menor. El prensado isostático en caliente (HIP) produce el grafito sintético más resistente. Por ello, resulta ideal para aplicaciones como la energía solar, los LED, los semiconductores, el mecanizado por descarga eléctrica (EDM), el sector del vidrio y la industria química.

Información sobre la aplicación

Según su aplicación, el mercado global se divide en metalurgia, piezas y componentes, baterías, energía nuclear y otras aplicaciones. El segmento de metalurgia representa la mayor cuota de mercado y se estima que crecerá a una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) del 3,57 % durante el período de pronóstico. El grafito se utiliza de diversas maneras en aplicaciones metalúrgicas, como electrodos, refractarios, ladrillos, objetos monolíticos, crisoles, etc. En el proceso de horno de arco eléctrico (EAF), el grafito sintético se utiliza como ánodo para producir acero, ferroaleaciones y aluminio.

Los electrodos de grafito sintético se utilizan en procesos metalúrgicos, como la fundición de chatarra en un horno eléctrico, el pulido de cerámica, la producción de compuestos como el carburo de calcio y otros que requieren una fuente de energía limpia y de alta temperatura. Según su capacidad para conducir corriente eléctrica, los electrodos de grafito sintético se fabrican en diferentes grados, incluyendo ultra alta potencia (UHP), alta potencia (HP) y potencia media (RP).

Se prevé que el uso de grafito sintético en aplicaciones metalúrgicas se vea impulsado por el aumento de la producción mundial de acero y aluminio en bruto. Sin embargo, se espera que la demanda del mercado sea incierta debido a la volatilidad en la producción de estos metales.

Cuando se añade grafito de carbono a un material, este le confiere diversas cualidades que mejoran su rendimiento, como una resistencia superior, alta conductividad eléctrica y térmica, y menor porosidad. Su uso en piezas y componentes se concentra principalmente en válvulas y sellos, sobre todo en aplicaciones eléctricas y mecánicas. Entre sus aplicaciones se incluyen sellos mecánicos y de laberinto utilizados en las industrias de fluidos y gases. En general, los sellos mecánicos que utilizan grafito de carbono son: sellos de empaquetadura, sellos labiales poliméricos, elastoméricos o metálicos, sellos de grafito con resina, sellos de eje, sellos de laberinto y sellos anulares.

En países menos desarrollados y en maquinaria antigua, las juntas de estanqueidad se utilizan principalmente para tareas de sellado sencillas. El uso de este tipo de juntas está disminuyendo en el mercado debido a las expectativas de los usuarios finales en cuanto a durabilidad, bajo mantenimiento y bajas tasas de fuga. A pesar de su bajo costo, las juntas poliméricas se utilizan solo ocasionalmente debido a su escasa resistencia. Sin embargo, las juntas de resina, de eje, de laberinto y de anillo se emplean con frecuencia en aplicaciones industriales, ya que pueden utilizarse con materiales de alta resistencia y porque los usuarios esperan que duren más y presenten menores tasas de fuga.