Texas ponuja model za prepotrebno prenovo oskrbovalne verige

Emily Pickrell, študentka energije na UH

Polprevodniški čipi so ves čas manjši, vendar je bila kriza za dobavo zadostne količine le-teh dovolj velika, da sproži vprašanja o prihodnjem ozelenjavanju Amerike. 

Čipi imajo ključno vlogo pri vsem, od računalnikov do pametnih telefonov, vendar so kritični tudi pri tehnologiji, ki naj bi nadomestila znanje o fosilnih gorivih, zlasti EV ter sončne in vetrne elektrarne.

Ker so globalne dobavne verige zabrusile – zaradi težav na Kitajskem in pandemije Covida – je poudarilo neustreznost naše domače dobavne verige. Namesto tega eden največjih omejujočih dejavnikov pri proizvodnji lastnih čipov?

Potrebni materiali redkih zemelj.

Redki zemeljski elementi so imena takoj iz srednješolskega kemijskega grafikona - atomske številke od 57 do 71 (lantanidi), plus skandij in itrij.

Ti elementi imajo prevodne ali magnetne lastnosti, idealne za različne visokotehnološke izdelke, vključno s polprevodniki.

V zadnjih letih so Združene države uvažale večino svojih redkih zemeljskih elementov ali REE – 80 % jih prihaja iz Kitajske. Večina proizvodnje mikroprocesorskih čipov je bila v veliki meri preseljena na cenejše lokacije v tujini, zlasti v Azijo. REE po vsem svetu ni malo, vendar jih je težko pridobiti. To je zato, ker njihove rude hitro oksidirajo. Težave pri rudarjenju pomenijo tudi, da ti rudniki pogosto povzročajo obsežno onesnaževanje vode in tal.

Hitro naprej do leta 2020 in porast povpraševanja po računalnikih in mikročipih, ki so ga poganjale motnje v oskrbi in močno povečanje števila domačih pisarn, je zajel dobavno verigo polprevodnikov.

Zaradi povečane informatizacije vseh novih vozil je avtomobilski sektor postal ranljiv za te težave v dobavni verigi. Pomanjkanje je lani povzročilo opustošenje v avtomobilski industriji: Ford, Jaguar Land Rover, Volkswagen, General Motors, Nissan, Daimler, BMW in Renault so zaprli tovarne ali zmanjšali proizvodnjo zaradi nedostopnosti čipov.

In pomanjkanje bi se zlahka še poslabšalo. Bidenova uprava si je do leta 50 postavila cilj 2030-odstotnega prodajnega deleža EV. Električna vozila, tako hibridna kot baterijska vozila, potrebujejo REE za električne motorje, potrebne v teh vozilih. Za dosego teh prodajnih ciljev EV bo verjetno potrebna močna domača dobavna veriga REE, še posebej, če namerava država ekonomsko izkoristiti vse svoje zelene naložbe. 

Vendar pa obilo redkih zemeljskih materialov v krajih, kot so Vietnam, Rusija, Avstralija in Brazilija, ne pomeni, da ZDA nimajo dovolj lastnih virov – daleč od tega. Teksas, Kalifornija, Minnesota, Wyoming in Aljaska imajo velike zaloge mineralov redkih zemelj.

Še pred to akutno krizo sta tako Trumpova kot Bidenova administracija svoje kampanje gradili na obljubah o oživitvi domače proizvodnje in so se osredotočili na potrebo po izgradnji teh oskrbovalnih verig.

Izvršni ukaz predsednika Trumpa iz leta 2020, ki je razglasil nacionalno izredno stanje v rudarski industriji, je predvidel vladno porabo do 1.75 milijarde dolarjev za redke zemeljske elemente v strelivu in raketah ter 350 milijonov dolarjev za mikroelektroniko.

Bidenova uprava je gradila na razvoju te dobavne verige in spodbujala proizvodnjo kritičnih mineralov redkih zemelj v infrastrukturni zakonodaji.

Ali in kako hitro lahko ZDA to storijo, da izpolnijo pričakovani porast povpraševanja, je drugo vprašanje.

Deset do 15 let je razumnejša ocena časa, da tradicionalni rudarski in kovinski projekti začnejo delovati, pravi Michelle Michot Foss, sodelavka za energetiko, minerale in materiale na Inštitutu Baker na univerzi Rice. Foss je lani pričal pred kongresom o razmislekih o dobavni verigi za razogljičenje transporta.

"Za podzemno rudarjenje, ki je veliko dražje, kdo ve, koliko časa bo trajalo," je dejal Foss. »Obstajajo projekti v različnih krajih – vključno z ZDA in Kanado –, ki še niso ugledali luči, saj potekajo 15-20 let prizadevanj. Nikelj, platina/paladij, redke zemlje – res je težko.” 

Medtem se Teksas trudi biti zgled samega sebe in kaže, kako bi lahko deloval razvoj dobavne verige redkih zemelj.

Njeni državni uradniki so se zbrali za idejo o razvoju takšne dobavne verige kot prioritete, tako za vlado kot za zasebne akterje.

"To je vprašanje vse večjega zanimanja za Teksas, ki vodi državo v proizvodnji energije," je dejal Glenn Hamer, izvršni direktor Teksaškega združenja podjetij. "Del ohranjanja te neodvisnosti pomeni zagotoviti, da imamo vzpostavljene prave dobavne verige, bodisi doma bodisi prek naših prijateljev na mednarodni ravni."

Država je v poročilu iz novembra 2021 začrtala posebne načrte za agresiven razvoj svojih nahajališč redkih zemelj. 

In država ima atribute, da uresniči načrt. Relativno rudarstvu prijazni predpisi, dobra infrastruktura in davčne spodbude so že pomagale spodbuditi podjetja, kot je ZDA Rare Earth, da ustanovijo trgovino. ZDA Rare Earth načrtujejo, da bodo do leta 950 začele izkopavati nekatere redke zemlje na 2023 hektarjih v državni lasti v Sierra Blanci v Zahodnem Teksasu. Podjetje načrtuje predelavo redkih zemelj na kraju samem in pričakuje, da bo rudnik proizvedel 16 ali 17 elementov redkih zemelj. (Trenutno obstaja samo še en domači rudnik v San Bernardinu v Kaliforniji.)

Teksas poskuša vzpostaviti tudi potrebna mesta za predelavo redkih zemelj – segment rudarske industrije, v katerem trenutno prevladuje Kitajska. Eno takšnih podjetij s sedežem v Teksasu, Blue Line, je prejelo zvezno financiranje za objekt za ločevanje redkih zemelj v Hondoju v Teksasu. Minerali redkih zemelj bodo prišli od avstralskega partnerja Lynas Rare Earths Ltd.

Država Lone Star gosti tudi enega od prvih obratov za recikliranje redkih zemeljskih elementov iz elektronskih odpadkov, Urban Mining Co s sedežem v San Marcosu. Podjetje ima pogodbo za obrambo za majhen pilotni program, ki si prizadeva pridobiti uporabne redke zemlje. elementov.

Teksas upa, da bo dobro delal z dobrim. Prepričana je, da bo pritegnila več podjetij s proizvodnimi linijami, ki zahtevajo te lastnosti redkih zemelj, da bo bolje ustvarila več delovnih mest in povečala svoje gospodarstvo.

Zdi se, da se nekaj od tega že dogaja.

Samsung je novembra letos napovedal svoje načrte za vlaganje 17 milijard dolarjev v teksaško tovarno čipov, pri čemer je kot enega od razlogov za lokacijo navedel infrastrukturo. Tesla je svoje načrte za selitev sedeža v Teksas objavila oktobra. Načrtuje 1 milijardo dolarjev naložbe, saj še naprej širi proizvodnjo EV v državi.

Očitno ta nastajajoča teksaška dobavna veriga ni niti približno dovolj, da bi zadostila naraščajočemu povpraševanju ZDA po čipih in REE, ki jih potrebujejo. Kljub temu je to spodbuden znak, da se morda prebujamo iz zablode, da premestitev ključnih proizvodnih procesov v tujino nima posledic.

»To je nihajoč napredek, vendar je vsaj nekam usmerjen,« je povedala Margaret Kidd, programska direktorica oskrbovalne verige in logistične tehnologije na Univerzi v Houstonu. "Texas ne bo rešil težav v dobavni verigi naše celotne države za čips, vendar je to pozitiven korak."

Glede na ocene, da bo za dosego Bidenovega zelenega gospodarstva leta 25 potrebnih 2050-kratna naša trenutna dobava redkih zemelj, to ne more priti prehitro.

Emily Pickrell je veteranski energetski poročevalec, ki ima več kot 12 let izkušenj in pokriva vse od naftnih polj do industrijske vodne politike do najnovejših mehiških zakonov o podnebnih spremembah. Emily je poročala o energetskih vprašanjih iz ZDA, Mehike in Združenega kraljestva. Pred novinarstvom je Emily delala kot politična analitičarka pri uradu za odgovornost ameriške vlade in kot revizorka mednarodne organizacije za pomoč CARE. 

UH Energy je središče univerze v Houstonu za energetsko izobraževanje, raziskave in tehnološko inkubacijo, ki si prizadeva oblikovati energetsko prihodnost in oblikovati nove poslovne pristope v energetski industriji.