Texas pakub mudelit väga vajalikuks tarneahela kapitaalremondiks

Emily Pickrell, UH energeetikateadlane

Pooljuhtkiibid muutuvad kogu aeg väiksemaks, kuid kriis nende piisava tarnimise taga on olnud piisavalt suur, et tõstatada küsimusi Ameerika tulevase keskkonnasäästlikkuse kohta. 

Kiibid mängivad võtmerolli kõiges alates arvutitest ja lõpetades nutitelefonidega, kuid need on kriitilise tähtsusega ka tehnoloogias, mis peaks asendama fossiilkütuste oskusteavet, eriti elektriautosid ning päikese- ja tuulejaamu.

Kuna ülemaailmsed tarneahelad on Hiina probleemide ja Covidi pandeemia tõttu tormanud, on see rõhutanud meie kodumaise tarneahela ebapiisavust. Üks suurimaid piiravaid tegureid meie enda kiipide valmistamisel?

Vajalikud haruldased muldmetallid.

Haruldased muldmetallide elemendid on nimed otse keskkooli keemiatabelist – aatomnumbrid 57 kuni 71 (lantaniidid), lisaks skandium ja ütrium.

Nendel elementidel on juhtivad või magnetilised omadused, mis sobivad ideaalselt erinevate kõrgtehnoloogiliste toodete, sealhulgas pooljuhtide jaoks.

Viimastel aastatel on Ameerika Ühendriigid importinud suurema osa oma haruldastest muldmetallidest, millest 80% on pärit Hiinast. Suurem osa mikroprotsessorikiipide tootmisest oli suures osas viidud üle odavamatesse kohtadesse välismaale, eriti Aasiasse. REEd ei ole maailmas vähe, kuid neid on raske kaevandada. Seda seetõttu, et nende maagid oksüdeeruvad kiiresti. Kaevandamise raskus tähendab ka seda, et need kaevandused põhjustavad sageli ulatuslikku vee- ja pinnasereostust.

Kiiresti 2020. aastani ning tarnehäirete ja kodukontorite arvu järsu suurenemise tõttu suurenenud nõudlus arvutite ja mikrokiipide järele ärritas pooljuhtide tarneahelat.

Kõigi uute sõidukite suurenenud arvutistamine on muutnud autotööstuse nende tarneahela probleemide suhtes haavatavaks. Puudus põhjustas eelmisel aastal autotööstuses kaose: Ford, Jaguar Land Rover, Volkswagen, General Motors, Nissan, Daimler, BMW ja Renault sulgesid tehased või vähendasid tootmist, viidates kiibi puudumisele.

Ja puudus võib kergesti süveneda. Bideni administratsioon on seadnud eesmärgiks 50% EV müügiosa aastaks 2030. Elektrisõidukid, nii hübriid- kui akusõidukid, nõuavad nendes sõidukites vajalike elektrimootorite jaoks REE-d. Nende EV müügieesmärkide saavutamiseks on tõenäoliselt vaja tugevat kodumaist REE tarneahelat, eriti kui riik kavatseb kogu oma rohelisest investeeringust majanduslikult kasu saada. 

Kuid haruldaste muldmetallide rohkus sellistes kohtades nagu Vietnam, Venemaa, Austraalia ja Brasiilia ei tähenda, et USA-l poleks piisavalt ressursse – kaugel sellest. Texases, Californias, Minnesotas, Wyomingis ja Alaskas on märkimisväärsed haruldaste muldmetallide mineraalide varud.

Juba enne seda ägedat kriisi ehitasid nii Trumpi kui ka Bideni administratsioonid oma kampaaniad kodumaise tootmise taaselustamise lubadustele ning on keskendunud vajadusele neid tarneahelaid üles ehitada.

President Trumpi 2020. aasta täitevmäärus, millega kuulutati välja riiklik hädaolukord kaevandustööstuses, nägi valitsuse eelarves kuni 1.75 miljardit dollarit haruldaste muldmetallide elementide ostmiseks laskemoonas ja rakettides ning 350 miljonit dollarit mikroelektroonikale.

Bideni administratsioon on tuginenud sellele tarneahela arengule, julgustades infrastruktuuri käsitlevates õigusaktides kriitiliste haruldaste muldmetallide mineraalide tootmist.

Kas ja kui kiiresti saab USA seda teha, et oodata nõudluse kasvu, on teine ​​küsimus.

Rice'i ülikooli Bakeri instituudi energeetika, mineraalide ja materjalide stipendiaadi Michelle Michot Fossi sõnul on kümme kuni 15 aastat mõistlikum aeg traditsiooniliste kaevandus- ja metalliprojektide käivitamiseks. Foss tunnistas eelmisel aastal enne kongressi tarneahela kaalutlustest transpordi süsinikdioksiidi vähendamisel.

"Maa-aluse kaevandamise puhul, mis on palju kallim, kes teab, kaua see aega võtab," ütles Foss. „Erinevates kohtades – sealhulgas USA-s ja Kanadas – on projekte, mis pole veel ilmavalgust näinud ja kestavad 15–20 aastat. Nikkel, plaatina/pallaadium, haruldased muldmetallid – see on tõesti karm. 

Vahepeal üritab Texas tuua endast eeskuju, näidates, kuidas haruldaste muldmetallide tarneahela arendamine võiks toimida.

Selle riigiametnikud on koondanud idee, et sellise tarneahela arendamine oleks prioriteetne nii valitsuse kui ka erasektori osalejate jaoks.

"See on probleem, mis tekitab kasvavat huvi Texase vastu, mis on riigi energiatootmises juhtival kohal," ütles Texase äriliidu tegevjuht Glenn Hamer. "Osa selle iseseisvuse säilitamisest tähendab õigete tarneahelate tagamist kas riigisiseselt või rahvusvaheliste sõprade kaudu."

Riik kaardistas 2021. aasta novembri aruandes konkreetsed plaanid oma haruldaste muldmetallide maardlate agressiivseks arendamiseks. 

Ja riigil on atribuutika, et plaan ellu viia. Suhteliselt kaevandussõbralikud eeskirjad, hea infrastruktuur ja maksusoodustused on juba aidanud julgustada selliseid ettevõtteid nagu USA Rare Earth poodi asutama. USA haruldaste muldmetallide kaevandamine plaanib 950. aastaks alustada teatud haruldaste muldmetallide kaevandamist 2023 aakril riigile kuuluval Sierra Blancas Lääne-Texase osariigis. Ettevõte kavatseb töödelda haruldasi muldmetallisid kohapeal ja loodab, et kaevandus toodab 16 või 17 haruldast muldmetalli elementi. (Praegu on Californias San Bernardinos ainult üks kodumaine kaevandus.)

Texas püüab luua ka vajalikke haruldaste muldmetallide töötlemiskohti – kaevandustööstuse segmenti, kus praegu domineerib Hiina. Üks selline Texases asuv ettevõte Blue Line on saanud föderaalset rahastamist haruldaste muldmetallide eraldamise rajatisele Texases Hondos. Haruldased muldmetallid pärinevad tema Austraalia partnerilt Lynas Rare Earths Ltd.

Lone Stari osariigis on ka üks esimesi elektroonikajäätmetest haruldaste muldmetallide ringlussevõtu rajatisi – San Marcoses asuv Urban Mining Co. Ettevõttel on kaitseosakonna leping väikese pilootprogrammi jaoks, mille eesmärk on koguda kasutatavaid haruldasi muldmetalle. elemendid.

Texas loodab head tehes hästi hakkama saada. Ta usub, et see meelitab ligi rohkem neid haruldasi muldmetallide omadusi vajavate tootmisliinidega ettevõtteid, seda parem on luua rohkem töökohti ja kasvatada oma majandust.

Osa sellest näib juba juhtuvat.

Samsung teatas oma plaanist investeerida tänavu novembris Texase kiibitehasesse 17 miljardit dollarit, tuues ühe asukoha põhjusena välja infrastruktuuri. Tesla tegi ametlikuks oma plaani kolida oma peakorter Texasesse oktoobris. Ta kavandab 1 miljardi dollari suurust investeeringut, kuna jätkab osariigi elektrisõidukite tootmise laiendamist.

Ilmselgelt ei piisa sellest tekkivast Texani tarneahelast ligilähedaseltki, et rahuldada USA kasvavat nõudlust kiipide ja nende jaoks vajalike REE järele. Siiski on see julgustav märk sellest, et oleme ärkamas pettekujutlusest, et peamiste tootmisprotsesside üleviimisel ei ole tagajärgi.

"See on kõikuv edasiminek, kuid vähemalt on see kuhugi teel," ütles Houstoni ülikooli tarneahela ja logistikatehnoloogia programmidirektor Margaret Kidd. "Texas ei lahenda kogu meie riigi kiipide tarneahela probleeme, kuid see on positiivne samm."

Arvestades, et Bideni 25. aasta rohelise majanduse saavutamiseks kulub meie praeguste haruldaste muldmetallide tarnimiseks 2050 korda, ei saa see tulla liiga vara.

Emily Pickrell on veteran-energiareporter, kellel on üle 12-aastase kogemuse, mis hõlmab kõike alates naftamaardlatest kuni tööstusliku veepoliitikani ja lõpetades viimaste Mehhiko kliimamuutuste seadustega. Emily on energiaprobleemidest aru andnud kogu USA-st, Mehhikost ja Suurbritanniast. Enne ajakirjandust töötas Emily USA valitsuse vastutusbüroo poliitikaanalüütikuna ja rahvusvahelise abiorganisatsiooni CARE audiitorina. 

UH Energy on Houstoni ülikooli energeetikaalase hariduse, teadusuuringute ja tehnoloogia inkubatsiooni keskus, mille eesmärk on energia tuleviku kujundamine ja uute ettevõtluspõhimõtete loomine energeetikatööstuses.