Teksasa piedāvā modeli tik ļoti nepieciešamajam piegādes ķēdes remontam

Emīlija Pikela, UH enerģētikas zinātniece

Pusvadītāju mikroshēmas visu laiku kļūst mazākas, taču pietiekama to piegādes krīze ir bijusi pietiekami liela, lai radītu jautājumus par Amerikas zaļumu nākotnē. 

Mikroshēmām ir galvenā loma visās jomās, sākot no datoriem līdz viedtālruņiem, taču tām ir būtiska nozīme arī tehnoloģijās, ar kurām paredzēts aizstāt zināšanas par fosilo kurināmo, jo īpaši EV un saules un vēja elektrostacijām.

Tā kā globālās piegādes ķēdes ir satricinājušās, ko izraisījušas problēmas Ķīnā un Covid pandēmija, tas ir uzsvēris mūsu vietējās piegādes ķēdes neatbilstību. Viens no lielākajiem ierobežojošajiem faktoriem mūsu pašu mikroshēmu ražošanā?

Nepieciešamie retzemju materiāli.

Retzemju elementi ir nosaukumi tieši no vidusskolas ķīmijas diagrammas — atomu skaitļi no 57 līdz 71 (lantanīdi), kā arī skandijs un itrijs.

Šiem elementiem ir vadošas vai magnētiskas īpašības, kas ir ideāli piemērotas dažādiem augsto tehnoloģiju produktiem, tostarp pusvadītājiem.

Pēdējos gados Amerikas Savienotās Valstis ir importējušas lielāko daļu savu retzemju elementu jeb REE, no kuriem 80% nāk no Ķīnas. Lielākā daļa mikroprocesoru mikroshēmu ražošanas lielākoties tika pārvietota uz lētākām vietām ārzemēs, īpaši Āzijā. REE visā pasaulē nav maz, taču tās ir grūti iegūt. Tas ir tāpēc, ka to rūdas ātri oksidējas. Grūtības kalnrūpniecībā nozīmē arī to, ka šīs raktuves bieži izraisa plašu ūdens un augsnes piesārņojumu.

Strauji tuvojoties 2020. gadam, un pieprasījums pēc datoriem un mikroshēmām, ko izraisīja piegādes traucējumi un straujš mājas biroju skaita pieaugums, satricināja pusvadītāju piegādes ķēdi.

Visu jauno transportlīdzekļu pieaugošā datorizācija ir padarījusi automobiļu nozari neaizsargātu pret šīm piegādes ķēdes problēmām. Trūkums pagājušajā gadā izraisīja haosu automobiļu rūpniecībā: Ford, Jaguar Land Rover, Volkswagen, General Motors, Nissan, Daimler, BMW un Renault slēdza rūpnīcas vai samazināja ražošanu, atsaucoties uz mikroshēmu nepieejamību.

Un trūkums var viegli pasliktināties. Baidena administrācija ir noteikusi mērķi līdz 50. gadam sasniegt 2030 % EV pārdošanas daļu. Elektriskajiem transportlīdzekļiem, gan hibrīdiem, gan akumulatoru transportlīdzekļiem, šiem transportlīdzekļiem nepieciešamajiem elektromotoriem ir nepieciešams REE. Lai sasniegtu šos EV pārdošanas mērķus, iespējams, būs nepieciešama spēcīga vietējā REE piegādes ķēde, jo īpaši, ja valsts plāno ekonomiski gūt labumu no visiem zaļajiem ieguldījumiem. 

Tomēr retzemju materiālu pārpilnība tādās vietās kā Vjetnama, Krievija, Austrālija un Brazīlija nenozīmē, ka ASV nav pietiekamu resursu - tālu no tā. Teksasā, Kalifornijā, Minesotā, Vaiomingā un Aļaskā ir ievērojams retzemju minerālu krājums.

Pat pirms šīs akūtās krīzes gan Trampa, gan Baidena administrācijas balstīja savas kampaņas uz solījumiem atdzīvināt vietējo ražošanu un koncentrējās uz nepieciešamību veidot šīs piegādes ķēdes.

Prezidenta Trampa 2020. gada izpildrīkojumā, ar kuru tika pasludināta valsts ārkārtas situācija kalnrūpniecības nozarē, valdības budžetā bija paredzēts tērēt līdz 1.75 miljardiem USD retzemju elementiem munīcijā un raķetēs un 350 miljonus USD mikroelektronikai.

Baidena administrācija ir balstījusies uz šo piegādes ķēdes attīstību, veicinot kritisko retzemju minerālu ražošanu infrastruktūras tiesību aktos.

Tas, vai un cik ātri ASV to var izdarīt, lai apmierinātu gaidāmo pieprasījuma pieaugumu, ir cits jautājums.

Desmit līdz 15 gadi ir saprātīgāks laiks, lai tradicionālie kalnrūpniecības un metāla projekti sāktu darboties, norāda Mišela Mišota Fosa, Rīsas universitātes Beikera institūta enerģētikas, minerālu un materiālu stipendiāte. Foss pagājušajā gadā pirms Kongresa liecināja par piegādes ķēdes apsvērumiem transporta dekarbonizēšanai.

"Pazemes ieguvei, kas ir daudz dārgāka, kas zina, cik ilgi tas prasīs," sacīja Foss. "Dažādās vietās, tostarp ASV un Kanādā, ir projekti, kas vēl nav ieraudzījuši dienasgaismu un turpinās 15-20 gadu garumā. Niķelis, platīns/pallādijs, retzemju metāli — tas ir patiešām grūts. 

Tikmēr Teksasa mēģina parādīt sev piemēru, parādot, kā varētu darboties retzemju piegādes ķēdes attīstība.

Tās valsts amatpersonas ir atbalstījušas ideju par šādas piegādes ķēdes attīstību kā prioritāti gan valsts, gan privātajiem spēlētājiem.

"Šis ir jautājums par pieaugošo interesi par Teksasu, kas ir valsts vadošā loma enerģijas ražošanā," sacīja Teksasas Biznesa asociācijas izpilddirektors Glens Hamers. "Daļa no šīs neatkarības saglabāšanas nozīmē nodrošināt, ka mums ir pareizās piegādes ķēdes vai nu iekšzemē, vai ar mūsu draugu starpniecību starptautiski."

Valsts 2021. gada novembra ziņojumā iezīmēja konkrētus plānus, kā agresīvi attīstīt retzemju atradnes. 

Un valstij ir atribūti, lai plānu īstenotu. Nosacīti kalnrūpniecībai labvēlīgi noteikumi, laba infrastruktūra un nodokļu atvieglojumi jau ir palīdzējuši mudināt tādus uzņēmumus kā ASV retzemju zeme izveidot veikalu. ASV retzemju metāls plāno līdz 950. gadam sākt noteiktu retzemju metālu ieguvi 2023 akriem valstij piederošos Sjerrablankā, Teksasas rietumos. Uzņēmums plāno retzemju metālus apstrādāt uz vietas un sagaida, ka raktuvēs tiks ražoti 16 vai 17 retzemju elementi. (Šobrīd Sanbernardino, Kalifornijā, ir tikai viena cita vietējā raktuves.)

Teksasa arī cenšas izveidot nepieciešamās retzemju apstrādes vietas - ieguves rūpniecības segmentu, kurā pašlaik dominē Ķīna. Viens no šādiem Teksasas uzņēmums Blue Line ir saņēmis federālo finansējumu retzemju metālu atdalīšanas objektam Hondo, Teksasā. Retzemju minerāli nāks no tā Austrālijas partnera Lynas Rare Earths Ltd.

Lone Star štatā atrodas arī viena no pirmajām iekārtām retzemju elementu pārstrādei no elektroniskajiem atkritumiem — Sanmarkosā bāzētais Urban Mining Co. Uzņēmumam ir Aizsardzības departamenta līgums par nelielu izmēģinājuma programmu, kuras mērķis ir novākt izmantojamās retzemju zemes. elementi.

Teksasa cer gūt labus panākumus, darot labu. Tā uzskata, ka tas piesaistīs vairāk uzņēmumu ar ražošanas līnijām, kurām nepieciešamas šīs retzemju īpašības, jo labāk radīs vairāk darbavietu un attīstīs ekonomiku.

Šķiet, ka daļa no tā jau notiek.

Samsung šā gada novembrī paziņoja par saviem plāniem investēt 17 miljardus dolāru Teksasas mikroshēmu rūpnīcā, kā vienu no šīs atrašanās vietas iemesliem minot infrastruktūru. Tesla oktobrī oficiāli paziņoja par plāniem pārcelt savu galveno mītni uz Teksasu. Tā plāno investīcijas USD 1 miljarda apmērā, jo tā turpina paplašināt EV ražošanu štatā.

Acīmredzot ar šo topošo Teksasas piegādes ķēdi nepietiek, lai apmierinātu ASV pieaugošo pieprasījumu pēc mikroshēmām un tiem nepieciešamajiem REE. Tomēr tā ir iepriecinoša zīme, ka mēs, iespējams, mostamies no maldiem, ka galveno ražošanas procesu pārvietošanai uz ārzemēm nav seku.

"Tas ir ļodzīgs progress, bet vismaz tas kaut kur virzās," sacīja Mārgareta Kida, Hjūstonas Universitātes piegādes ķēdes un loģistikas tehnoloģiju programmas direktore. "Teksasa neatrisinās visas mūsu valsts čipsu piegādes ķēdes problēmas, taču tas ir pozitīvs solis."

Ņemot vērā aplēses, ka, lai sasniegtu Baidena 25. gada zaļo ekonomiku, būs nepieciešamas 2050 reizes lielākas mūsu pašreizējās retzemju metālu piegādes, tāpēc tas nevar notikt pārāk ātri.

Emīlija Pikela ir veterāns enerģētikas reportieris, ar vairāk nekā 12 gadu pieredzi, sākot no naftas atradnēm līdz rūpnieciskā ūdens politikai un beidzot ar jaunākajiem Meksikas likumiem par klimata pārmaiņām. Emīlija ir ziņojusi par enerģētikas jautājumiem no visas ASV, Meksikas un Lielbritānijas. Pirms žurnālistikas Emīlija strādāja par politikas analītiķi ASV valdības atbildības birojā un par revidentu starptautiskajā palīdzības organizācijā CARE. 

UH Energy ir Hjūstonas Universitātes centrs enerģijas izglītībai, pētniecībai un tehnoloģiju inkubācijai, kas strādā, lai veidotu enerģijas nākotni un veidotu jaunas biznesa pieejas enerģētikas nozarē.