Texas pruža model za prijeko potreban remont opskrbnog lanca

Emily Pickrell, stipendistica UH energije

Poluvodički čipovi postaju sve manji cijelo vrijeme, ali kriza iza opskrbe dovoljnom količinom njih bila je dovoljno velika da postavi pitanja o budućem ozelenjavanju Amerike. 

Čipovi igraju ključnu ulogu u svemu, od računala do pametnih telefona, ali su također kritični u tehnologiji koja bi trebala zamijeniti znanje o fosilnim gorivima, posebno EV te solarne i vjetroelektrane.

Budući da su globalni opskrbni lanci režali – potaknuti problemima u Kini i pandemijom Covida – to je naglasilo neadekvatnost našeg domaćeg opskrbnog lanca. Umjesto toga, jedan od najvećih ograničavajućih čimbenika u proizvodnji vlastitih čipova?

Potrebni materijali rijetkih zemalja.

Elementi rijetkih zemalja imena su odmah u srednjoškolskoj kemijskoj tablici - atomski brojevi od 57 do 71 (lantanidi), plus skandij i itrij.

Ovi elementi imaju vodljiva ili magnetska svojstva idealna za različite visokotehnološke proizvode, uključujući poluvodiče.

Posljednjih godina, Sjedinjene Države uvezle su većinu svojih rijetkih zemnih elemenata ili REE – od kojih 80% dolazi iz Kine. Većina proizvodnje mikroprocesorskih čipova uglavnom je premještena na jeftinija mjesta u inozemstvu, posebno u Aziju. REE nisu rijetke u cijelom svijetu, ali ih je teško izdvojiti. To je zato što njihove rude brzo oksidiraju. Poteškoće u rudarenju također znači da ovi rudnici često uzrokuju veliko onečišćenje vode i tla.

Brzo naprijed do 2020., a nagli porast potražnje za računalima i mikročipovima – potaknut prekidima u opskrbi i naglim povećanjem kućnih ureda – zarežao je lanac nabave poluvodiča.

Povećana informatizacija svih novih vozila učinila je automobilski sektor ranjivim na ove probleme u lancu opskrbe. Nestašica je prošle godine izazvala pustoš u automobilskoj industriji: Ford, Jaguar Land Rover, Volkswagen, General Motors, Nissan, Daimler, BMW i Renault zatvorili su tvornice ili smanjili proizvodnju, navodeći nedostupnost čipa.

A nedostatak bi se lako mogao pogoršati. Bidenova administracija postavila je cilj od 50% udjela u prodaji EV do 2030. Električna vozila, i hibridna i vozila na baterije, zahtijevaju REE za električne motore potrebne u tim vozilima. Postizanje ovih prodajnih ciljeva električnih vozila vjerojatno će zahtijevati snažan domaći opskrbni lanac REE, osobito ako zemlja namjerava ekonomski koristiti sva svoja zelena ulaganja. 

Ipak, obilje rijetkih zemnih materijala na mjestima poput Vijetnama, Rusije, Australije i Brazila ne znači da SAD nema dovoljno vlastitih resursa – daleko od toga. Teksas, Kalifornija, Minnesota, Wyoming i Aljaska imaju značajne zalihe rijetkih zemnih minerala.

Čak i prije ove akutne krize, i Trumpova i Bidenova administracija izgradile su svoje kampanje na obećanjima o oživljavanju domaće proizvodnje i usredotočile se na potrebu izgradnje ovih opskrbnih lanaca.

Izvršnom naredbom predsjednika Trumpa iz 2020. kojom je proglašeno izvanredno stanje u rudarskoj industriji, vlada je proračunala do 1.75 milijardi dolara na elemente rijetkih zemalja u streljivu i projektilima i 350 milijuna dolara za mikroelektroniku.

Bidenova administracija izgradila je razvoj ovog lanca opskrbe, potičući proizvodnju kritičnih rijetkih zemnih minerala u zakonima o infrastrukturi.

Drugo je pitanje hoće li i koliko brzo SAD to učiniti kako bi zadovoljile očekivani porast potražnje.

Deset do 15 godina razumnija je procjena vremena da tradicionalni rudarski i metalni projekti postanu operativni, kaže Michelle Michot Foss, suradnica za energetiku, minerale i materijale na Institutu Baker na Sveučilištu Rice. Foss je prošle godine svjedočio pred Kongresom o razmatranjima lanca opskrbe za dekarbonizaciju transporta.

"Za podzemno rudarenje, koje je mnogo skuplje, tko zna kome će to dugo trebati", rekao je Foss. “Postoje projekti na raznim mjestima – uključujući SAD i Kanadu – koji tek trebaju ugledati svjetlo dana, a traju 15-20 godina truda. Nikl, platina/paladij, rijetke zemlje – stvarno je teško.” 

U međuvremenu, Teksas pokušava sebi dati primjer, pokazujući kako bi razvoj lanca opskrbe rijetkih zemalja mogao funkcionirati.

Njezini državni dužnosnici okupili su se iza ideje o razvoju takvog opskrbnog lanca kao prioriteta, kako za državne tako i za privatne igrače.

"Ovo je pitanje sve većeg interesa za Teksas, koji vodi naciju u proizvodnji energije", rekao je Glenn Hamer, izvršni direktor Texas Association of Business. “Dio očuvanja te neovisnosti znači osigurati da imamo odgovarajuće lance opskrbe, bilo u zemlji ili preko naših prijatelja na međunarodnoj razini.”

Država je zacrtala konkretne planove za agresivno razvijanje svojih naslaga rijetkih zemalja, u izvješću iz studenog 2021. godine. 

A država ima atribute da plan provede u djelo. Relativno povoljni propisi za rudarstvo, dobra infrastruktura i porezni poticaji već su pomogli potaknuti tvrtke poput USA Rare Earth da osnuju trgovinu. USA Rare Earth planira započeti iskopavanje određenih rijetkih zemalja na 950 hektara u državnom vlasništvu u Sierra Blanci u zapadnom Teksasu do 2023. Tvrtka planira prerađivati ​​rijetke zemlje na licu mjesta i očekuje da će rudnik proizvoditi 16 ili 17 elemenata rijetkih zemalja. (Trenutno postoji samo još jedan domaći rudnik u San Bernardinu u Kaliforniji.)

Texas također pokušava uspostaviti potrebna mjesta za preradu rijetkih zemalja – segment rudarske industrije kojim trenutno dominira Kina. Jedna takva tvrtka sa sjedištem u Teksasu, Blue Line, dobila je federalna sredstva za postrojenje za odvajanje rijetkih zemalja u Hondou u Teksasu. Minerali rijetkih zemalja dolazi od njegovog australskog partnera Lynas Rare Earths Ltd.

Država Lone Star također je domaćin jednog od prvih objekata za recikliranje rijetkih zemnih elemenata iz elektroničkog otpada, Urban Mining Co iz San Marcosa. Tvrtka ima ugovor s Odjelom obrane za mali pilot program koji nastoji prikupiti upotrebljive rijetke zemlje elementi.

Texas se nada da će učiniti dobro radeći dobro. Vjeruje da će privući više tvrtki s proizvodnim linijama koje zahtijevaju ova svojstva rijetkih zemalja, što će bolje stvoriti više radnih mjesta i razvijati svoje gospodarstvo.

Čini se da se nešto od ovoga već događa.

Samsung je najavio svoje planove uložiti 17 milijardi dolara u teksašku tvornicu čipova ovog studenog, navodeći infrastrukturu kao jedan od razloga za lokaciju. Tesla je u listopadu obznanio svoje planove preseljenja sjedišta u Teksas. Planira ulaganje od milijardu dolara jer nastavlja širiti proizvodnju električnih vozila u državi.

Očito, ovaj teksaški opskrbni lanac u nastajanju nije ni približno dovoljan da zadovolji rastuću potražnju SAD-a za čipsom i REE-ima koji su im potrebni. Ipak, to je ohrabrujući znak da se možda budimo iz zablude da premještanje ključnih proizvodnih procesa u offshoring nema posljedice.

“To je klimav napredak, ali barem je usmjeren negdje”, rekla je Margaret Kidd, programska direktorica lanca nabave i logističke tehnologije na Sveučilištu u Houstonu. “Texas neće riješiti probleme lanca opskrbe cijele naše zemlje čipsom, ali to je pozitivan korak.”

Uz procjene da će za postizanje Bidenove zelene ekonomije 25. biti potrebno 2050 puta više od naše trenutne opskrbe rijetkim zemljama, to ne može doći prerano.

Emily Pickrell veteran je energetski izvještač, s više od 12 godina iskustva koji pokriva sve, od naftnih polja do industrijske politike o vodi do najnovijih meksičkih zakona o klimatskim promjenama. Emily je izvještavala o energetskim pitanjima iz cijelog SAD-a, Meksika i Velike Britanije. Prije novinarstva, Emily je radila kao analitičarka politike u Uredu za odgovornost vlade SAD-a i kao revizorica međunarodne organizacije za pomoć CARE. 

UH Energy je središte sveučilišta u Houstonu za energetsko obrazovanje, istraživanje i tehnološku inkubaciju, koje radi na oblikovanju energetske budućnosti i stvaranju novih poslovnih pristupa u energetskoj industriji.