Künstliche Photosynthese Es wird geschätzt dass die Marktgröße bis Ende 2035 einen Umsatz von 258 Mio. USD erzielen wird indem sie im Prognosezeitraum d. h. 2023–2035 mit einer CAGR von ~17 % wächst. Darüber hinaus erwirtschaftete der Markt im Jahr 2022 einen Umsatz von 68 Millionen US-Dollar. Dieses Wachstum ist auf die zunehmende Sorge um die Umwelt zurückzuführen. Das Bevölkerungswachstum oder die Bevölkerungsdichte ist eine der Ursachen für die Verschlechterung der Umwelt. Um die Nachhaltigkeit zu verbessern sind die Menschen mehr darauf bedacht ihr Verhalten zu ändern und kümmern sich mehr um die Bewältigung von Umweltproblemen. Darüber hinaus würde die künstliche Photosynthese Kohlendioxid absorbieren und verringern um Kraftstoffe herzustellen die dazu beitragen würden flüssigen Brennstoff zu nutzen ohne die Umwelt zu schädigen oder die Erde zu überhitzen. Im Jahr 2019 haben sich mehr als 70 % der Menschen weltweit für zunehmende Umweltbedenken zusammengeschlossen.
Zu den Faktoren von denen angenommen wird dass sie das Marktwachstum der künstlichen Photosynthese vorantreiben gehören auch die Erhöhung der staatlichen Mittel und Zuschüsse für Forschung und Entwicklung. Um Rentabilität Produktivität und Effizienz weiter zu steigern stellt die Regierung Subventionen und Fördermittel für die Entwicklung künstlicher Photosynthesetechnologien zur Verfügung. Um beispielsweise Kraftstoffe aus Sonnenschein herzustellen hat das US-Energieministerium (DOE) einen Vorschlag angekündigt über einen Zeitraum von fünf Jahren bis zu 100 Millionen US-Dollar in die Forschung zur künstlichen Photosynthese zu investieren um ein künstliches Photosynthesesystem zu schaffen das der natürlichen Photosynthese ähnelt.
Wachstumstreiber
Steigende Nachfrage nach umweltfreundlichen Brennstoffen – Aufgrund ihres endlichen erschöpfenden Angebots und ihrer negativen Auswirkungen auf die Umwelt sind fossile Brennstoffe als Energiequelle nach wie vor nicht nachhaltig. Infolgedessen ist der Bedarf an nachhaltigen und umweltfreundlichen alternativen Energiequellen gestiegen. Mit Hilfe der künstlichen Photosynthese können Kraftstoffe aus Kohlenwasserstoffen hergestellt werden die fossile Brennstoffe sinnvoll ersetzen können. Im Jahr 2019 wurden mehr als 10 % der weltweiten Primärenergie aus erneuerbaren Technologien erzeugt.
Zunehmende Nutzung von grünem Wasserstoff – Aufgrund der steigenden Kohlenstoffemissionen insbesondere aus dem Industrie- und Transportsektor wird grüner Wasserstoff immer beliebter. Darüber hinaus wird erwartet dass der verstärkte Einsatz von grünem Wasserstoff die Nachfrage nach künstlicher Photosynthese erhöhen würde. Schätzungen zufolge stieg die weltweite Nachfrage nach Wasserstoff im Jahr 2021 um mehr als 2 % was vor allem auf die verstärkte Aktivität in der Chemie- und Raffinerieindustrie
zurückzuführen ist.Steigende Kaufkraft der Verbraucher – Die wachsende Kaufkraft der Verbraucher die durch ein höheres Pro-Kopf-Einkommen hervorgerufen wird treibt die Nachfrage nach Getreide in die Höhe. Darüber hinaus könnten Techniken der künstlichen Photosynthese für den Anbau von Nutzpflanzen eingesetzt werden. Wissenschaftler haben zum Beispiel eine künstliche Photosynthesetechnik entwickelt die es Pflanzen ermöglicht im Dunkeln zu wachsen. Den Daten zufolge beliefen sich die Verbraucherausgaben in Indien im Januar 2022 auf mehr als 20 Billionen Rupien.
Wachsende Akzeptanz von grüner Technologie und nachhaltiger Entwicklung – Aufgrund des steigenden Umweltbewusstseins der Menschen nimmt die Akzeptanz grüner Technologien zu. Darüber hinaus ist die künstliche Photosynthese die perfekte Energiequelle da sie einen sauberen Kraftstoff liefern kann ohne negative Nebenprodukte wie Treibhausgase zu produzieren. Im Jahr 2020 hatten mehr als 50 % der Menschen weltweit Zugang zu sauberen Kochbrennstoffen und -technologien.
Herausforderungen
Extrem hohe Investitionsausgaben- Das Ziel der künstlichen Photosynthese ist es die Prozesse der natürlichen Photosynthese zu duplizieren um Sonnenenergie in chemische Brennstoffe umzuwandeln die manchmal als solare Brennstoffe bezeichnet werden. Es ist ein herausforderndes aber wertvolles Unterfangen die Natur nachzuahmen da es zu Entdeckungen im Wert von Hunderten von Milliarden Dollar führen kann. Das Potenzial der künstlichen Photosynthese wird häufig aus verschiedenen Gründen kritisiert darunter mangelnde technologische Kompetenz fehlende Energiespeichermethoden sowie hohe Kosten und schlechte Effizienz.
Notwendigkeit der Optimierung des Katalysators und der Stabilität des Photoanodenmaterials
Mangelnde Stabilität von Materialien die für die künstliche Photosynthese verwendet werden
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Basisjahr |
2022 |
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Prognosejahr |
2023-2035 |
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CAGR |
~17% |
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Basisjahr Marktgröße (2022) |
~ 64 Millionen US-Dollar |
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Prognosejahr Marktgröße (2035) |
~ 258 Millionen US-Dollar |
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Regionaler Geltungsbereich |
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Der Markt wird segmentiert und nach Anwendung in Wasserstoff Kohlenwasserstoff Chemikalien und anderen auf Nachfrage und Angebot analysiert. Von den vier Typen wird das Kohlenwasserstoffsegment im prognostizierten Zeitraum voraussichtlich den größten Marktanteil gewinnen. Das Wachstum des Segments ist auf den zunehmenden Einsatz von Kohlenwasserstoffen zurückzuführen. Der Großteil der Kohlenwasserstoffe auf der Welt wird zum Heizen zur Stromerzeugung und als Brennstoff verwendet. Die Vielseitigkeit und hohe Energiedichte von Kohlenwasserstoffen machen sie ideal und praktisch für viele Endanwendungen einschließlich Rohstoffen für petrochemische Anlagen Chemikalien und synthetischen Kautschuk. Darüber hinaus wird erwartet dass die künstliche Photosynthese eine kostengünstige Methode zur Herstellung von Kohlenwasserstoffen ist bei der nur Kohlendioxid Wasser und Sonnenlicht verwendet werden. So haben Wissenschaftler die Herstellung von hochenergetischen Kohlenwasserstoffen mit elektronenreichen Gold-Nanopartikeln als Katalysator als neuartige Methode zur künstlichen Photosynthese entdeckt. Im Jahr 2021 machte der gesamte Verbrauch von flüssigem Kohlenwasserstoffgas (HGL) mehr als 10 % des gesamten Erdölverbrauchs in den Vereinigten Staaten aus.
Der Markt wird auch segmentiert und nach Technologie in Co-Elektrolyse und Photoelektrokatalyse auf Nachfrage und Angebot analysiert. Unter diesen beiden Segmenten wird erwartet dass das Segment der Co-Elektrolyse einen signifikanten Anteil einnehmen wird. Das Wachstum ist auf die weltweit stark ansteigenden Auswirkungen von Treibhausgasen zurückzuführen. Die Co-Elektrolyse ist eine großartige Möglichkeit die Treibhausgasemissionen zu reduzieren indem CO2 in Mehrwertprodukte wie Kohlenmonoxid (CO) umgewandelt wird. Darüber hinaus bietet die integrierte künstliche Photosynthese die hocheffiziente Solar- und CO2-Elektrolyse mit hoher Produktivität und Selektivität kombiniert optimale Systeme für das Kohlenstoffrecycling. Im Gegensatz zur natürlichen Photosynthese zielt das integrierte System auf eine hohe Energieumwandlungseffizienz von Sonnenlicht in Kohlenwasserstoffprodukte ab wobei sowohl der hohe Wirkungsgrad von Photovoltaikzellen als auch die Designfreiheit einzelner Komponenten genutzt werden.
Unsere eingehende Marktanalyse umfasst die folgenden Segmente:
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Von Catalyst |
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Nach Anwendung |
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Nach Technologie |
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Der nordamerikanische Markt für künstliche Photosynthese wird voraussichtlich bis Ende 2035 neben dem Markt in allen anderen Regionen den größten Marktanteil halten. Das Wachstum des Marktes ist vor allem auf das steigende Bewusstsein für Treibhausgasemissionen zurückzuführen. Die Menschen in der Region verbrauchen weniger Energie und setzen grüne Technologien ein um ihren ökologischen Fußabdruck zu verringern und die Treibhausgasemissionen zu reduzieren. Darüber hinaus entscheiden sich immer mehr Menschen in der Region für nachhaltige Optionen um die Umwelt zu schützen. Außerdem erhöhen die nordamerikanischen Länder ihre Investitionen in modernste Energietechnologien wie Brennstoffzellen und Kohlenstoffrecycling was die Nachfrage nach künstlicher Photosynthese in der Region ankurbeln kann. Zum Beispiel ist die künstliche Photosynthese vorteilhaft für die Umwelt da sie dazu beitragen kann zusätzliches CO2 aus der Atmosphäre zu entfernen und nützlichen Sauerstoff in das Ökosystem freizusetzen. Schätzungen zufolge sind die Treibhausgasemissionen in den USA im Jahr 2022 um mehr als 1 % gestiegen.
Es wird prognostiziert dass der europäische Markt für künstliche Photosynthese neben dem Markt in allen anderen Regionen im Prognosezeitraum mit der höchsten CAGR wachsen wird. Dieses Wachstum ist auf die zunehmenden Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten zurückzuführen. So wird in der Region zunehmend an künstlicher Photosynthese für eine Vielzahl von Anwendungen geforscht. Die Mehrheit der Nationen Europas und seiner Mitglieder ist weitgehend auf ausländische fossile Energieträger angewiesen. Darüber hinaus ist die Nutzung der dominierenden Energieträger auf Basis fossiler Brennstoffe mit sozialen und ökologischen Aspekten verbunden die sich unverkennbar auf die Lebensqualität auswirken. In den letzten Jahren sind europäische Anstrengungen entstanden um das Wachstum der künstlichen Photosynthese zu unterstützen. Darüber hinaus zielt A-LEAF eine europäische Partnerschaft darauf ab eine Plattform für künstliche Photosynthese zu entwickeln die Sonnenenergie in chemische Energie umwandelt und als nachhaltige Alternative zu fossilen Brennstoffen dient.
Darüber hinaus wird der Markt im asiatisch-pazifischen Raum neben dem Markt in allen anderen Regionen bis Ende 2035 voraussichtlich die Mehrheit des Anteils halten. Um die staatlichen Ziele zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen zu erreichen ist der asiatisch-pazifische Raum einer der wichtigsten Märkte die grüne Technologien eingeführt haben. Darüber hinaus erhöhen Länder wie China Japan und Südkorea ihre Investitionen in modernste Brennstoffzellen Kohlenstoffrecycling und andere Energie- und Kraftstofferzeugungstechnologien. Chinesische Forscher entwickelten im August 2020 ein künstliches Photosynthesesystem mit einem Wirkungsgrad von mehr als 20 % von Solarenergie in Kraftstoff Peking (Xinhua).
Panasonic Corporation
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Fujitsu
Evonik Industries AG
FUJIFILM Corporation
Toyota Central R&D Labs. Inc.
Mitsubishi Chemical Corporation
Zwölf (früher bekannt als Opus 12)
Siemens Energy hat einen Prototyp einer Anlage in Betrieb genommen die aus Wasser und Kohlendioxid Chemikalien herstellt. Es handelt sich um eine revolutionäre Technik der künstlichen Photosynthese die zum Gelingen der Energiewende beitragen soll indem sie neue nachhaltigere Alternativen ermöglicht.
Toyota Central R&D Labs. Inc. behauptete sogar Pflanzen übertroffen zu haben indem es die Effektivität seiner künstlichen Photosynthesetechnologie erhöht und die Größe des Geräts erhöht hat. Der Umwandlungswirkungsgrad der Technologie übertrifft inzwischen den von Pflanzen. Die Forscher hoffen dass diese Technik es eines Tages möglich machen wird von Unternehmen freigesetztes CO2 abzuscheiden und für die synthetische Photosynthese zu verwenden.
Autorennachweise: Payel Roy, Dhruv Bhatia
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