Texas tarjoaa mallin kaivattua toimitusketjun huoltoa varten

Emily Pickrell, UH-energiatutkija

Puolijohdesirut pienenevät koko ajan, mutta niiden riittävän toimittamisen takana oleva kriisi on ollut tarpeeksi suuri herättämään kysymyksiä Amerikan tulevasta viherrytyksestä. 

Siruilla on keskeinen rooli kaikessa tietokoneista älypuhelimiin, mutta ne ovat tärkeitä myös tekniikassa, jonka on tarkoitus korvata fossiilisten polttoaineiden osaaminen, erityisesti sähköautot sekä aurinko- ja tuulivoimalat.

Maailmanlaajuisten toimitusketjujen kärjistyessä – Kiinan ongelmien ja Covid-pandemian johdosta – se on korostanut kotimaisen toimitusketjumme riittämättömyyttä. Yksi suurimmista rajoittavista tekijöistä omien sirujen valmistuksessa sen sijaan?

Tarvittavat harvinaiset maametallit.

Harvinaiset maametallit ovat nimiä suoraan lukion kemian kaaviosta – atominumerot 57–71 (lantanidit) sekä skandium ja yttrium.

Näillä elementeillä on johtavia tai magneettisia ominaisuuksia, jotka ovat ihanteellisia erilaisille korkean teknologian tuotteille, mukaan lukien puolijohteet.

Viime vuosina Yhdysvallat on tuonut suurimman osan harvinaisista maa-aineistaan, joista 80 prosenttia on peräisin Kiinasta. Suurin osa mikroprosessorisirujen valmistuksesta oli suurelta osin siirretty halvempiin paikkoihin ulkomaille, erityisesti Aasiaan. REE ei ole niukkaa maailmanlaajuisesti, mutta niitä on vaikea saada talteen. Tämä johtuu siitä, että niiden malmit hapettavat nopeasti. Kaivostoiminnan vaikeus tarkoittaa myös sitä, että nämä kaivokset aiheuttavat usein laajaa veden ja maaperän saastumista.

Vuoteen 2020 siirtyminen ja tietokoneiden ja mikrosirujen kysynnän piikki – toimitushäiriöiden ja kotitoimistojen jyrkän kasvun vuoksi – ärtyi puolijohteiden toimitusketjua.

Kaikkien uusien ajoneuvojen lisääntynyt tietokoneistaminen on tehnyt autoteollisuuden alttiiksi näille toimitusketjun ongelmille. Puute aiheutti tuhoa autoteollisuudelle viime vuonna: Ford, Jaguar Land Rover, Volkswagen, General Motors, Nissan, Daimler, BMW ja Renault sulkivat tehtaita tai vähensivät tuotantoa vedoten sirujen puutteeseen.

Ja pula voi helposti pahentua. Bidenin hallinto on asettanut tavoitteeksi 50 %:n osuuden sähköautojen myynnistä vuoteen 2030 mennessä. Sähköajoneuvot, sekä hybridi- että akkuajoneuvot, edellyttävät REE:tä näiden ajoneuvojen sähkömoottoreille. Näiden sähköajoneuvojen myyntitavoitteiden saavuttaminen edellyttää todennäköisesti vahvaa kotimaista REE-toimitusketjua, varsinkin jos maa aikoo hyötyä taloudellisesti kaikista vihreistä investoinneistaan. 

Harvinaisten maametallien runsaus esimerkiksi Vietnamissa, Venäjällä, Australiassa ja Brasiliassa ei kuitenkaan tarkoita, etteikö USA:lla olisi omia riittäviä resursseja – kaukana siitä. Texasissa, Kaliforniassa, Minnesotassa, Wyomingissa ja Alaskassa on kaikilla merkittäviä harvinaisten maametallien mineraaleja.

Jo ennen tätä akuuttia kriisiä sekä Trumpin että Bidenin hallinnot rakensivat kampanjansa lupauksille kotimaisen tuotannon elvyttämisestä ja ovat keskittyneet tarpeeseen rakentaa näitä toimitusketjuja.

Presidentti Trumpin vuonna 2020 antamassa toimeenpanomääräyksessä, jossa julistettiin kansallinen hätätilanne kaivosteollisuudessa, hallitus rahoitti jopa 1.75 miljardia dollaria harvinaisten maametallien hankintaan ammuksissa ja ohjuksissa ja 350 miljoonaa dollaria mikroelektroniikkaan.

Bidenin hallinto on rakentanut tätä toimitusketjun kehitystä ja rohkaissut kriittisten harvinaisten maametallien tuotantoa infrastruktuurilainsäädännössä.

Toinen kysymys on, pystyykö ja kuinka nopeasti Yhdysvallat vastaamaan odotettuun kysynnän huipulle.

Rice Universityn Baker Instituten energia-, mineraali- ja materiaalitutkijan Michelle Michot Fossin mukaan 15–XNUMX vuotta on järkevämpi aika arvio perinteisten kaivos- ja metalliprojektien aloittamisesta. Foss todisti viime vuonna kongressille toimitusketjun näkökohdista liikenteen hiilidioksidipäästöjen vähentämiseen.

"Maaalaiseen kaivostoimintaan, joka on paljon kalliimpaa, kuka tietää, kuinka kauan se kestää", Foss sanoi. ”Eri paikoissa – myös Yhdysvalloissa ja Kanadassa – on hankkeita, jotka eivät ole vielä nähneet päivänvaloa, ja ne jatkuvat 15-20 vuoden ajan. Nikkeli, platina/palladium, harvinaiset maametallit – se on todella kovaa.” 

Samaan aikaan Texas yrittää tehdä esimerkkiä itsestään ja näyttää, kuinka harvinaisten maametallien toimitusketjun kehittäminen voisi toimia.

Sen valtion virkamiehet ovat koonneet ajatuksen sellaisen toimitusketjun kehittämisestä ensisijaiseksi tavoitteeksi sekä valtion että yksityisten toimijoiden kannalta.

"Tämä on kysymys kasvavasta kiinnostuksesta Texasissa, joka johtaa kansakuntaa energiantuotannossa", sanoi Glenn Hamer, Texas Association of Businessin toimitusjohtaja. "Osa tämän riippumattomuuden säilyttämisestä tarkoittaa sitä, että meillä on oikeat toimitusketjut joko kotimaassa tai kansainvälisten ystäviemme kautta."

Valtio kartoitti erityisiä suunnitelmia kehittää aggressiivisesti harvinaisten maametalliesiintymiä marraskuun 2021 raportissa. 

Ja valtiolla on ominaisuudet toteuttaa suunnitelma. Suhteellisen kaivosystävälliset määräykset, hyvä infrastruktuuri ja verokannustimet ovat jo auttaneet rohkaisemaan USA:n Rare Earthin kaltaisia ​​yrityksiä perustamaan myymälän. USA Rare Earth suunnittelee aloittavansa tiettyjen harvinaisten maametallien louhinnan valtion 950 hehtaarilla Sierra Blancassa Länsi-Texasissa vuoteen 2023 mennessä. Yritys aikoo käsitellä harvinaiset maametallit paikan päällä ja odottaa kaivoksen tuottavan 16 tai 17 harvinaista maametallia. (Tällä hetkellä vain yksi muu kotimainen kaivos on San Bernardinossa, Kaliforniassa.)

Texas yrittää myös perustaa tarvittavia harvinaisten maametallien käsittelylaitoksia – kaivosteollisuuden segmenttiä, jota tällä hetkellä hallitsee Kiina. Yksi tällainen Texasissa toimiva yritys, Blue Line, on saanut liittovaltion rahoitusta harvinaisten maametallien erottamislaitokseen Hondossa, Texasissa. Harvinaiset maametallit tulevat sen australialaiselta kumppanilta Lynas Rare Earths Ltd.

Lone Starin osavaltiossa on myös yksi ensimmäisistä laitoksista, joka kierrättää harvinaisten maametallien elementtejä elektroniikkajätteestä, San Marcosissa sijaitseva Urban Mining Co. Yhtiöllä on puolustusministeriön sopimus pienestä pilottiohjelmasta, jolla pyritään korjaamaan käyttökelpoisia harvinaisten maametallien elementtejä.

Texas toivoo voivansa tehdä hyvää tekemällä hyvää. Se uskoo houkuttelevansa enemmän yrityksiä, joilla on tuotantolinjoja, jotka vaativat näitä harvinaisten maametallien ominaisuuksia, ja sitä parempi luomaan lisää työpaikkoja ja kasvattamaan talouttaan.

Osa tästä näyttää jo tapahtuvan.

Samsung ilmoitti aikovansa investoida 17 miljardia dollaria Texasin sirutehtaaseen marraskuussa ja mainitsi infrastruktuurin yhdeksi sijainnin syistä. Tesla ilmoitti lokakuussa virallisesti suunnitelmansa siirtää pääkonttorinsa Texasiin. Se suunnittelee miljardin dollarin investointeja, kun se jatkaa sähköautotuotannon laajentamista osavaltiossa.

Ilmeisesti tämä syntymässä oleva teksasilainen toimitusketju ei läheskään riitä vastaamaan kasvavaan hakkeen ja niiden tarvitsemien REE-kysynnän Yhdysvalloissa. Silti se on rohkaiseva merkki siitä, että saatamme herätä harhaluulosta, jonka mukaan keskeisten valmistusprosessien ulkomailla ei ole seurauksia.

"Se on horjuvaa edistystä, mutta ainakin se on matkalla jonnekin", sanoi Margaret Kidd, Houstonin yliopiston Supply Chain and Logistics Technology -ohjelman johtaja. "Texas ei aio ratkaista koko maamme hakkeen toimitusketjun ongelmia, mutta se on myönteinen askel."

Arvioiden mukaan Bidenin vuoden 25 vihreän talouden saavuttamiseen tarvitaan 2050 kertaa nykyinen harvinaisten maametallien toimitus, joten se ei voi tulla liian aikaisin.

Emily Pickrell on veteraanienergiatoimittaja, jolla on yli 12 vuoden kokemus kaikesta öljykentistä teolliseen vesipolitiikkaan ja viimeisimpiin Meksikon ilmastonmuutoslakiin. Emily on raportoinut energia-asioista ympäri Yhdysvaltoja, Meksikoa ja Iso-Britanniaa. Ennen journalismia Emily työskenteli politiikan analyytikkona Yhdysvaltain hallituksen vastuullisuusvirastossa ja tilintarkastajana kansainvälisessä avustusjärjestössä CARE. 

UH Energy on Houstonin yliopiston energiakoulutuksen, tutkimuksen ja teknologian inkuboinnin keskus, jonka tehtävänä on muokata energian tulevaisuutta ja luoda uusia liiketoimintamalleja energia-alalla.