Dimensione del mercato del reforming del metano a vapore, per materia prima (gas naturale, gas naturale liquefatto, metanolo, carbone); Tecnologia; Uso finale: trend di crescita, quota regionale, intelligence competitiva, rapporto previsionale 2025-2037

Mercato del reforming del metano a vapore: fattori di crescita e sfide

Fattori di crescita

• Espandere l'adozione del combustibile a idrogeno oltre i settori tradizionali: sebbene l'idrogeno sia stato utilizzato a lungo nella raffinazione, nella produzione di ammoniaca e nella lavorazione chimica, il suo ruolo si sta ampliando ai trasporti, alla produzione di energia, al riscaldamento e ad altri. L’uso diretto dell’idrogeno nelle caldaie è destinato ad aumentare a seguito del miglioramento dei protocolli di sicurezza e dei miglioramenti delle infrastrutture, che stanno aumentando la sua domanda commerciale. Inoltre, con meno opzioni per i carburanti a basse emissioni di carbonio, settori come il trasporto marittimo e l'aviazione possono ottenere vantaggi significativi dall'idrogeno in termini di raggiungimento degli obiettivi ambientali.
  
  Nonostante il maggiore consumo di energia e i costi associati ai combustibili a base di idrogeno, si prevede che le recenti modifiche normative intese a raggiungere gli obiettivi di basse emissioni di carbonio aumenteranno significativamente i ricavi del mercato del reforming del metano a vapore. Il mercato si svilupperà grazie alla transizione dai combustibili fossili alle fonti energetiche rinnovabili e all’idrogeno a basse emissioni di carbonio e all’uso estensivo di queste tecnologie in settori tra cui i semiconduttori. L’Agenzia internazionale per l’energia (IEA) ha riferito che nel 2023 la domanda di idrogeno a basse emissioni è aumentata di oltre il 10%, ovvero meno di 1 milione di tonnellate. Recentemente, l'azione del governo è aumentata attraverso strumenti di sviluppo del mercato, programmi di incentivi e mandati.
   
• Recenti progressi nella tecnologia del reforming del metano a vapore: i recenti progressi nella catalisi del reforming del metano a vapore includono lo sviluppo di catalizzatori a base di nichel con maggiore stabilità, catalizzatori drogati con metalli nobili per un'attività più elevata e materiali a base di perovskite che offrono una migliore resistenza alla sinterizzazione e alla disattivazione. Inoltre, i ricercatori hanno progettato strati di lavaggio ultrasottili di catalizzatori Ni/CeO2/ZrO2 su monoliti a nido d'ape cordierite monoliti, ottenendo prestazioni eccezionali nel reforming mediante essiccazione del metano.
  
  Nonostante il minimo carico della fase attiva, questi catalizzatori monolitici raggiungono i limiti di conversione termodinamica a 750 °C a velocità spaziali orarie elevate, mantenendo la stabilità per periodi di funzionamento prolungati. Queste innovazioni stanno dando impulso al mercato del reforming del metano a vapore migliorando l’efficienza della produzione di idrogeno, diminuendo i costi e supportando il passaggio a soluzioni energetiche a basse emissioni di carbonio.
   
• Crescente sostegno politico alla produzione di idrogeno: il sostegno e i finanziamenti del governo per aumentare le capacità di produzione stanno crescendo di pari passo con la domanda di idrogeno. L'IEA ha pubblicato un rapporto Global Hydrogen Review 2024 che rivela che gli sviluppatori di progetti in tutto il mondo hanno investito 3,5 miliardi di dollari in progetti di fornitura di idrogeno in corso nel 2023. I progetti di costruzione di impianti di elettrolisi hanno rappresentato circa l'80% di questa cifra, mentre i restanti progetti combinano la generazione di idrogeno con la cattura, l'utilizzo e lo stoccaggio del carbonio. (CCUS).
  
  Sebbene i valori di mercato pubblico delle società produttrici di idrogeno siano recentemente diminuiti, le start-up dell’idrogeno sono riuscite a raccogliere un totale di 3,7 miliardi di dollari di capitale azionario nel 2023. Questa somma è stata dominata da sviluppatori di progetti per l’utilizzo industriale dell’idrogeno e sviluppatori di tecnologie per la produzione di idrogeno; tuttavia, le transazioni effettuate finora nel 2024 dimostrano un maggiore mix di tecnologie. L’elettrolisi della membrana a scambio anionico (AEM) e la scomposizione catalitica del metano per produrre idrogeno hanno raggiunto il Technology Readiness Level (TRL) 7, segnando diversi traguardi innovativi nel corso dell’anno precedente. Pertanto, le politiche governative di sostegno stanno alimentando l'espansione del mercato del reforming del metano a vapore.

Sfide

• Crescenti preoccupazioni per l'ambiente e la salute umana: la produzione di grandi quantità di anidride carbonica (CO2) come sottoprodotto è il principale svantaggio del reforming del metano a vapore (SMR). Utilizzando il vapore come reagente, l'SMR scompone l'idrocarburo metano in idrogeno e monossido di carbonio. La reazione di spostamento dell'acqua viene quindi utilizzata per scomporre ulteriormente il vapore e il monossido di carbonio in idrogeno e anidride carbonica. Insieme, l’SMR e altri metodi convenzionali di produzione di idrogeno hanno rilasciato nell’atmosfera 900 milioni di tonnellate di anidride carbonica solo nel 2020. Questa quantità è equivalente alle emissioni di diversi paesi sviluppati. Le emissioni di CO2 dell’SMR possono danneggiare l’ambiente e la salute umana oltre a contribuire al cambiamento climatico. Di conseguenza, molti scienziati e decisori sono alla ricerca di strategie per ridurre o eliminare completamente le emissioni di CO2 derivanti dall'SMR e da altri processi che producono idrogeno.
   
• Problemi operativi e di manutenzione: le attività ad alta temperatura possono sottoporre le apparecchiature a uno stress termico significativo, con conseguente deterioramento dei materiali e maggiori esigenze di manutenzione. Ciò include la sostituzione ordinaria di componenti come scambiatori di calore e tubi refrattari. Inoltre, potenziali guasti potrebbero interrompere la catena di approvvigionamento dell’idrogeno, sottolineando la necessità di robuste strategie di manutenzione predittiva e l’uso di materiali durevoli e resistenti al calore. Affrontare con successo queste sfide richiede uno sforzo continuo per ottimizzare i processi volti a massimizzare la resa di idrogeno riducendo al minimo gli sprechi. Questo approccio prevede non solo il miglioramento delle prestazioni dei catalizzatori affinché funzionino efficacemente a temperature e pressioni più basse, ma anche il mantenimento di un controllo preciso su temperatura, pressione e portate del gas.