Mercado de productos químicos y materiales a nanoescala: tamaño de la industria global, participación, tendencias, oportunidades y pronóstico, segmentado por grado (productos químicos a nanoescala de grado industrial, productos químicos a nanoescala de grado farmacéutico), por tipo (nanopartículas, nanocompuestos, nanotubos, nanopelículas, nanofibras, otros), por usuario final (asistencia sanitari

Descripción general del mercado

El mercado global de productos químicos y materiales a nanoescala se valoró en USD 680,34 millones en 2023 y se prevé que proyecte un crecimiento constante en el período de pronóstico con una CAGR del 7,24 % hasta 2029. Los materiales a nanoescala abarcan un grupo diverso de sustancias caracterizadas por dimensiones inferiores a 100 nanómetros, que exhiben propiedades ópticas, magnéticas o eléctricas únicas. Los ejemplos incluyen materia particulada ultrafina que se encuentra en entornos ambientales. Los fabricantes pueden personalizar los materiales a nanoescala controlando su tamaño, forma, composición y características de la superficie, lo que permite funcionalidades personalizadas para diversas aplicaciones. Debido a su elevada relación superficie-volumen y a sus efectos cuánticos, los nanomateriales suelen mostrar una resistencia mecánica, una actividad catalítica, una conductividad y unas características ópticas mejoradas en comparación con sus equivalentes de mayor escala. En electrónica, los materiales a nanoescala se valoran por su conductividad mejorada, sus propiedades térmicas mejoradas y su capacidad para facilitar la miniaturización. Se emplean en aplicaciones como transistores a nanoescala, dispositivos de memoria y revestimientos conductores. En el ámbito sanitario, los materiales a nanoescala se utilizan en sistemas de administración de fármacos, diagnósticos y dispositivos médicos para una orientación precisa, una biodisponibilidad mejorada y unos resultados terapéuticos mejorados. Los materiales a nanoescala mejoran significativamente las tecnologías energéticas, mejorando tanto el almacenamiento (baterías, condensadores) como la conversión (células solares, pilas de combustible). Contribuyen a una mayor eficiencia, una reducción del peso y una mayor durabilidad en estas aplicaciones. En el ámbito medioambiental, desempeñan un papel fundamental en el tratamiento del agua con membranas de nanofiltración, la purificación del aire mediante filtros basados en nanopartículas y las tecnologías de remediación que emplean catalizadores de nanopartículas para la degradación de contaminantes. Además, los materiales a nanoescala son fundamentales para industrias como la cosmética, los textiles, los revestimientos para superficies autolimpiables y la electrónica, como las pantallas resistentes a los arañazos.

A pesar de su potencial prometedor, los materiales a nanoescala presentan desafíos relacionados con la seguridad, el impacto medioambiental y las consideraciones normativas. A medida que avanza la investigación y se amplían las aplicaciones, se prevé que los materiales a nanoescala desempeñen un papel cada vez más importante en la configuración de la tecnología, la atención sanitaria y la sostenibilidad en el futuro.

Principales impulsores del mercado

Crecimiento de la demanda de vehículos eléctricos

La expansión de la industria del automóvil como catalizador de la adopción de productos químicos y materiales a nanoescala subraya su dedicación a la innovación, la eficiencia y la sostenibilidad. Los fabricantes de automóviles están dando cada vez más prioridad a la reducción del peso del vehículo para mejorar la eficiencia del combustible y reducir las emisiones. Los nanomateriales como los nanotubos de carbono, el grafeno y los metales nanoestructurados ofrecen relaciones resistencia-peso superiores, lo que permite la creación de componentes ligeros sin comprometer la seguridad ni el rendimiento. Por ejemplo, el vehículo eléctrico i3 de BMW incorpora ampliamente paneles de carrocería de CFRP reforzados con materiales a nanoescala, lo que reduce significativamente el peso total del vehículo.

Los materiales avanzados también optimizan el rendimiento del motor al reducir las pérdidas por fricción a través de lubricantes y recubrimientos basados en nanomateriales, mejorando así la eficiencia del combustible y prolongando la vida útil. La integración de materiales a nanoescala en la electrónica y los sensores automotrices facilita el desarrollo de sistemas inteligentes para la conducción autónoma, la asistencia al conductor y la conectividad, mejorando la miniaturización, la sensibilidad y la capacidad de respuesta de los sensores.

Las regulaciones globales sobre emisiones están impulsando la adopción de la nanotecnología en la catálisis automotriz, donde los catalizadores a nanoescala mejoran la eficiencia de los sistemas de tratamiento de gases de escape, reduciendo las emisiones de contaminantes como los óxidos de nitrógeno (NOx) y las partículas.

Además, los avances en la tecnología de baterías aprovechan los nanomateriales como las nanopartículas de silicio en los ánodos o los materiales de cátodos nanoestructurados para mejorar la densidad energética, las tasas de carga y descarga y la vida útil. El rendimiento mejorado de la batería amplía la autonomía de conducción y acelera los tiempos de carga, lo que impulsa la adopción más amplia de vehículos eléctricos (VE). Por ejemplo, Mercedes-Benz planea adoptar baterías de ánodo de silicio en su modelo EQG a partir de 2024, aumentando el rango de recarga en un 20%.

Según IBEF, el mercado mundial de vehículos eléctricos se valoró en aproximadamente 250 mil millones de dólares estadounidenses en 2021 y se proyecta que se quintuplicará hasta alcanzar los 1.318 mil millones de dólares estadounidenses en 2028. Solo en abril de 2024, las cifras de producción mundial de vehículos de pasajeros, vehículos de tres ruedas, vehículos de dos ruedas y cuatriciclos totalizaron 2.358.041 unidades.

A medida que la industria automotriz continúa innovando, la nanotecnología juega un papel fundamental en la configuración del futuro de la movilidad hacia vehículos más sostenibles y tecnológicamente avanzados.

Crecimiento del sector de la electrónica

La expansión del sector de la electrónica de consumo es un impulsor importante de la creciente demanda de productos químicos y materiales a nanoescala. Este crecimiento estimula la innovación, mejora las capacidades de los dispositivos y se alinea con las preferencias cambiantes de los consumidores expertos en tecnología en todo el mundo. Los fabricantes se esfuerzan continuamente por miniaturizar los dispositivos, reducir el peso y aumentar la potencia, objetivos facilitados por los materiales a nanoescala que permiten el desarrollo de componentes más pequeños con características de rendimiento superiores, como una conductividad mejorada, una mejor gestión térmica y una mayor durabilidad.

Un ejemplo de esto se puede observar en la adopción de materiales a nanoescala como los puntos cuánticos en tecnologías de visualización como QLED y OLED. Esta progresión tecnológica impulsa su integración en un amplio espectro de dispositivos electrónicos de consumo, satisfaciendo las expectativas de los consumidores de pantallas vívidas y de bajo consumo energético.

En 2023, Canon lanzó el equipo de semiconductores de litografía de nanoimpresión (NIL) FPA-1200NZ2C, que muestra cómo la nanotecnología revoluciona la fabricación de semiconductores. Este equipo permite la creación de complejos patrones de circuitos en 2D o 3D con una sola impresión, lo que podría allanar el camino para producir chips de 2 nm y más.

La creciente popularidad de los dispositivos portátiles, como los relojes inteligentes y los rastreadores de actividad física, subraya la necesidad de materiales flexibles, ligeros y duraderos. Los nanomateriales son esenciales para desarrollar componentes como sensores, textiles conductores y electrónica flexible que son fundamentales para la funcionalidad y la comodidad de la tecnología portátil.

A medida que proliferan los dispositivos de Internet de las cosas (IoT), aumenta la demanda de sensores, actuadores y módulos de comunicación compactos pero potentes. Los materiales a nanoescala facilitan la integración de las funcionalidades de IoT en los objetos cotidianos, lo que impulsa la expansión de los dispositivos interconectados y aumenta sus capacidades. Un ejemplo de la industria que ilustra esta tendencia es la colaboración entre Arduino y Espressif en 2023 para lanzar la placa de desarrollo Nano ESP32. En las pantallas, la fabricación de semiconductores, la tecnología portátil y los dispositivos de IoT, los materiales a nanoescala desempeñan un papel fundamental en el avance de la innovación tecnológica y en el cumplimiento de las expectativas cambiantes de los consumidores de dispositivos electrónicos más eficientes y capaces.

Desafíos clave del mercado

Costo de producción y escalabilidad

El mercado de productos químicos y materiales a nanoescala enfrenta desafíos significativos relacionados con los costos de producción y la escalabilidad. La fabricación de materiales a nanoescala a menudo exige equipos y procesos especializados, que son costosos de adquirir y mantener. La inversión inicial y los gastos operativos continuos pueden ser particularmente onerosos para las empresas más pequeñas y las nuevas empresas.

La complejidad de los procesos de síntesis y purificación aumenta aún más los costos operativos, lo que hace que la producción a gran escala de artículos como los puntos cuánticos sea económicamente desafiante. El logro de economías de escala plantea obstáculos adicionales debido a la necesidad de un control preciso sobre el tamaño de las partículas, la forma y los requisitos de pureza que son más difíciles de cumplir de manera constante en volúmenes de producción más altos. Esto requiere ingeniería y optimización de procesos avanzados para garantizar la uniformidad y la calidad en todos los lotes.

Aumentar la producción de materiales como los nanotubos de carbono presenta desafíos específicos, ya que mantener parámetros constantes como el diámetro, la longitud y la pureza se vuelve cada vez más complejo en volúmenes mayores. La optimización de procesos y las técnicas de fabricación avanzadas son cruciales para lograr economías de escala y, al mismo tiempo, preservar el rendimiento del material.

A pesar de las propiedades excepcionales del grafeno, su producción sigue siendo costosa. Las técnicas como la deposición química en fase de vapor (CVD) o la exfoliación a partir del grafito implican equipos costosos y requieren un control meticuloso de las condiciones de deposición. Estos factores contribuyen a los altos costos de producción asociados con el grafeno. La gestión de las incertidumbres en los precios de las materias primas, los requisitos reglamentarios y las fluctuaciones de la demanda añade más complejidad a la gestión de costes y requiere estrategias sólidas de mitigación de riesgos.

Preocupaciones reglamentarias

Los nanomateriales pueden presentar propiedades distintas a las de sus homólogos de mayor escala, lo que puede suponer riesgos para la salud humana y el medio ambiente. Los organismos reguladores se centran en comprender y abordar estos riesgos mediante pruebas y reglamentaciones adecuadas. Sin embargo, persisten las incertidumbres en relación con las propiedades fisicoquímicas, el comportamiento medioambiental y los efectos toxicológicos de los nanomateriales. Las pruebas suelen realizarse al principio de la fase de desarrollo del producto, y el producto final puede comportarse de forma diferente. Los nanomateriales poseen características únicas que requieren nuevos enfoques para la evaluación de riesgos. Los organismos reguladores se enfrentan a retos a la hora de evaluar estos riesgos debido a los datos limitados sobre los efectos a largo plazo. En la Unión Europea (UE), una estrategia cada vez más importante para la seguridad de la nanotecnología es el concepto de seguridad por diseño, que garantiza la seguridad de los productos basados en nanomateriales durante todo su ciclo de vida, desde la producción hasta la eliminación o el reciclaje. Este concepto, desarrollado originalmente en el marco del proyecto insignia NANoREG de la UE, se alinea con los principios establecidos de seguridad por diseño en la innovación industrial.

Varios departamentos y agencias canadienses, como Health Canada, Environment and Climate Change Canada, Agriculture and Agro-Food Canada y la Canadian Food Inspection Agency, realizan evaluaciones de riesgos de nanoplásticos. Su enfoque regulatorio incluye la mitigación de riesgos, la compilación de un inventario de productos que contienen nanomateriales en el mercado y la evaluación de los impactos biológicos de nanomateriales específicos. Los marcos regulatorios para nanomateriales varían significativamente entre países y regiones a nivel mundial. La falta de armonización internacional presenta barreras para la entrada al mercado y aumenta los costos de cumplimiento para las empresas que operan a nivel internacional. La rápida evolución de las nanotecnologías a menudo supera los marcos regulatorios existentes, lo que genera incertidumbre para los fabricantes e inversores. Esta incertidumbre, exacerbada por directrices ambiguas, puede impedir la innovación y obstaculizar el crecimiento del mercado.

Tendencias clave del mercado

Uso creciente en la remediación ambiental

La adopción de productos químicos y materiales a nanoescala en la remediación ambiental refleja un cambio global hacia métodos más efectivos, sostenibles y tecnológicamente avanzados para combatir la contaminación ambiental y preservar los recursos naturales. Los nanomateriales son versátiles y se aplican en diversos contextos ambientales, como el suelo, las aguas subterráneas, los sedimentos y las aguas residuales, y ofrecen soluciones flexibles a diversos desafíos de contaminación. Esta tendencia está impulsada por estándares regulatorios cada vez más estrictos en todo el mundo, que empujan a las industrias hacia tecnologías innovadoras como la nanotecnología para lograr prácticas de remediación más limpias y seguras.

Por ejemplo, ASUS lanzó los monitores de la serie VU en 2024, con tecnología integrada de purificación de aire de nanoiones. Este avance no solo mejora la calidad del aire al eliminar partículas e inhibir patógenos como virus y bacterias, sino que también incorpora elementos sostenibles como placas de circuito impreso sin halógenos y carcasas fabricadas con un 85 % de plástico reciclado. Estos monitores ejemplifican cómo se está aprovechando la nanotecnología para mejorar los productos cotidianos con beneficios medioambientales.

Amida Cleantech, con sede en Nueva Delhi, ha desarrollado un sistema pionero de purificación del aire sin filtro. Esta tecnología, que está a punto de obtener la patente estadounidense en 2023, está dirigida a entornos exteriores, semiexteriores e interiores a gran escala. Subraya la importancia de la nanotecnología para crear soluciones escalables para la mejora de la calidad del aire, como lo demuestran sus solicitudes de patente globales y su publicación en revistas científicas como el Journal of Sol-Gel Science and Technology.

En otro gran avance, los científicos del Centro de Investigación de Materiales (MRC) del Instituto Indio de Ciencias (IISc) han diseñado un nuevo mimético enzimático capaz de degradar los productos químicos tóxicos de las aguas residuales industriales cuando se exponen a la luz solar. Esta innovación muestra el papel de la nanotecnología en el desarrollo de materiales avanzados que mejoran la sostenibilidad ambiental mediante la eliminación eficiente de contaminantes.

La creación por parte de Irán del reactor de ozono más grande del mundo para el tratamiento de agua potable en 2024 ilustra la aplicación de la nanotecnología a gran escala. Este reactor genera nanoburbujas de ozono, lo que demuestra cómo los nanomateriales pueden ser fundamentales en el desarrollo de tecnologías de vanguardia para la purificación del agua y la protección del medio ambiente.

Estos ejemplos resaltan los avances en curso en la investigación y el desarrollo de la nanotecnología, y destacan su papel fundamental en el avance de las estrategias de remediación ambiental en todo el mundo. A medida que avanza la investigación, los nanomateriales continúan evolucionando, prometiendo una eficacia, estabilidad y seguridad aún mayores para abordar los desafíos ambientales e impulsar su adopción generalizada en varias industrias.

Información segmentaria

Información sobre el tipo

Según el tipo, las nanopartículas surgieron como el segmento dominante en el mercado global de productos químicos y materiales a nanoescala en 2023.

Información del usuario final

Según el usuario final, el segmento de atención médica y productos farmacéuticos surgió como el dominante en el mercado global de productos químicos y materiales a nanoescala en 2023. Esto se puede atribuir a su capacidad para mejorar significativamente los resultados del tratamiento, la precisión en los diagnósticos y la atención general al paciente a través de soluciones innovadoras de nanotecnología.

Información regional

Según la región, Asia-Pacífico surgió como la región de más rápido crecimiento en el mercado global de productos químicos y materiales a nanoescala en el período de pronóstico. Este crecimiento se puede atribuir a una expansión económica dinámica, inversiones significativas en tecnología y políticas gubernamentales de apoyo en la región de Asia y el Pacífico. Países como China, India y Corea del Sur están experimentando una rápida industrialización, que alimenta la demanda de materiales y tecnologías avanzados, incluidos productos químicos y materiales a nanoescala. La creciente población de clase media y el aumento de los ingresos disponibles en China y la India están impulsando la demanda de productos basados en la nanotecnología por parte de los consumidores, lo que estimula aún más el crecimiento del mercado. Los gobiernos de Asia y el Pacífico promueven activamente la nanotecnología a través de iniciativas de financiación y políticas de apoyo como la Misión de la India sobre Ciencia y Tecnología Nano (Nano Mission), que fomenta un entorno propicio para la expansión del mercado. En 2024, Huawei lanzó el teléfono inteligente Pura 70 con un nuevo chip HiSilicon de 7 nanómetros fabricado por Semiconductor Manufacturing International Corp (SMIC), que muestra avances en la adopción de la nanotecnología. Además, los esfuerzos de colaboración entre NY CREATES y el National Nano Fab Center en Corea tienen como objetivo establecer un centro compartido para la investigación conjunta de semiconductores, servicios tecnológicos y desarrollo de la fuerza laboral, impulsando los ecosistemas de alta tecnología en ambas naciones. Fawoo Nanotech Co. se destaca como la única empresa a nivel mundial capaz de crear y comercializar burbujas ultrafinas, conocidas como nanoburbujas, en agua, ofreciendo soluciones innovadoras para aplicaciones de absorción de gases y tratamiento de agua. Estos desarrollos subrayan las alianzas entre la academia, la industria y el gobierno que impulsan el crecimiento y la innovación en el mercado de materiales y productos químicos a nanoescala.

Desarrollo reciente

• En 2023, LG Chem de Corea del Sur comenzó a suministrar a Mitsubishi Motors en Japón Lucon TX5007, un grado de compuestos plásticos de ingeniería llenos de nanotubos de carbono (CNT). Estos materiales se utilizan para los guardabarros delanteros moldeados por inyección de los modelos RVR, Delica D5 y Outlander de Mitsubishi. La conductividad eléctrica de la aleación de polifenileno éter (mPPE) y poliamida (PA66) rellena de CNT, conocida como Lucon TX5007, permite que los guardabarros estén recubiertos con polvo.
• En 2024, Carbonova, una empresa emergente de tecnología limpia con sede en Calgary, completó una ronda de financiación de 6 millones de dólares destinada a convertir las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) en nanofibras de carbono utilizadas en productos de uso diario. La financiación, obtenida a través de un simple acuerdo de capital futuro, estuvo liderada por Kolon Industries, un fabricante coreano de productos químicos y textiles, con la participación de Natural Gas Innovation Fund Capital en Ottawa, una empresa de riesgo especializada en inversiones en tecnología limpia. En mayo de 2024, SiAT, un fabricante taiwanés especializado en nanomateriales para baterías, colaboró con Taiwan CS Aluminum Corporation (CSAC) para lanzar una lámina de aluminio recubierta de nanotubos de carbono (CNT). Esta innovación tiene como objetivo mejorar la velocidad de carga y prolongar la vida útil de las baterías de iones de litio, las baterías de sodio y los supercondensadores.
• Strem Chemicals, Inc.
• SkySpring Nanomaterials, Inc.
• Nanoshel LLC
• Arkema
• BASF SE
• US Research Nanomaterials, Inc.
• Advanced Nano Products Co Ltd