טקסס מספקת דגם לשיפוץ נחוץ בשרשרת האספקה

אמילי פיקרל, חוקרת האנרגיה של UH

שבבי מוליכים למחצה הולכים ונעשים קטנים יותר כל הזמן, אבל המשבר מאחורי אספקת מספיק מהם היה גדול מספיק כדי לעורר שאלות בנוגע להירקות עתידית של אמריקה. 

שבבים ממלאים תפקיד מפתח בכל דבר, ממחשבים ועד טלפונים חכמים, אבל הם גם קריטיים בטכנולוגיה שאמורה להחליף את הידע של דלק מאובנים, במיוחד רכבי EV ומפעלי שמש ורוח.

כששרשרת האספקה ​​העולמית נמהמה - מונעת מבעיות בסין ומגפת קוביד - זה הדגיש את חוסר ההתאמה של שרשרת האספקה ​​המקומית שלנו. אחד הגורמים המגבילים הגדולים ביותר בייצור השבבים שלנו במקום זאת?

חומרי אדמה נדירים הנדרשים.

יסודות כדור הארץ נדירים הם שמות ממש מחוץ לתרשים הכימיה של בית הספר התיכון - המספרים האטומיים 57 עד 71 (הלנתאנידים), בתוספת סקנדיום ואיטריום.

לאלמנטים אלו תכונות מוליכות או מגנטיות אידאליות למוצרי היי-טק שונים, כולל מוליכים למחצה.

בשנים האחרונות, ארצות הברית ייבאה את רוב יסודות האדמה הנדירים שלה, או REEs - כאשר 80% מגיעים מסין. רוב הייצור של שבבי מיקרו-מעבד הועבר ברובו למיקומים זולים יותר מעבר לים, במיוחד אסיה. REEs אינם נדירים ברחבי העולם, אבל קשה לחלץ אותם. הסיבה לכך היא שהעפרות שלהם מתחמצנות במהירות. הקושי בכרייה גם אומר שהמכרות הללו גורמים לעיתים קרובות לזיהום מים וקרקע נרחב.

מהר קדימה לשנת 2020, ועלייה בביקוש למחשבים ושבבים - מונעים על ידי שיבושים באספקה ​​ועלייה חדה של משרדים ביתיים - גרמו לשרשרת האספקה ​​של המוליכים למחצה.

המחשוב המוגבר של כל כלי הרכב החדשים הפך את תחום הרכב לפגיע לבעיות שרשרת האספקה ​​הללו. המחסור גרם להרס בתעשיית הרכב בשנה שעברה: פורד, יגואר לנד רובר, פולקסווגן, ג'נרל מוטורס, ניסאן, דיימלר, ב.מ.וו ורנו סגרו מפעלים או צמצמו את הייצור, תוך ציון חוסר זמינות של שבבים.

והמחסור יכול בקלות להחמיר. הממשל של ביידן קבע יעד של 50% מכירות של EV עד 2030. כלי רכב חשמליים, הן רכבים היברידיים והן רכבים סוללות, דורשים REE עבור המנועים החשמליים הדרושים בכלי רכב אלה. השגת יעדי מכירת רכבי רכב אלה תדרוש כנראה שרשרת אספקה ​​מקומית חזקה של REE, במיוחד אם המדינה מתכוונת להפיק תועלת כלכלית מכל ההשקעה הירוקה שלה. 

עם זאת, השפע של חומרי אדמה נדירים במקומות כמו וייטנאם, רוסיה, אוסטרליה וברזיל לא אומר שלארצות הברית אין משאבים מספיקים משלה - רחוק מכך. לטקסס, קליפורניה, מינסוטה, וויומינג ואלסקה יש אספקה ​​משמעותית של מינרלים נדירים.

עוד לפני המשבר החריף הזה, גם ממשלי טראמפ וגם ממשלי ביידן בנו את הקמפיינים שלהם על הבטחות להחיות את הייצור המקומי, והתמקדו בצורך לבנות את שרשראות האספקה ​​הללו.

הצו הביצועי של הנשיא טראמפ משנת 2020, שהכריז על מצב חירום לאומי בתעשיית הכרייה, תקצב הוצאה ממשלתית של עד 1.75 מיליארד דולר על יסודות אדמה נדירים בתחמושת וטילים ו-350 מיליון דולר עבור מיקרואלקטרוניקה.

ממשל ביידן בנה על פיתוח שרשרת אספקה ​​זה, תוך עידוד ייצור של מינרלים נדירים קריטיים בחקיקת התשתית.

האם וכמה מהר ארה"ב יכולה לעשות זאת כדי לענות על העלייה הצפויה בביקוש היא שאלה אחרת.

עשר עד 15 שנים הן אומדן זמן סביר יותר עבור פרויקטים מסורתיים של כרייה ומתכת להפוך למבצעיים, לדברי מישל מישוט פוס, עמית באנרגיה, מינרלים וחומרים במכון בייקר באוניברסיטת רייס. פוס העיד בשנה שעברה לפני הקונגרס על שיקולי שרשרת האספקה ​​להפחתת פחמן של תחבורה.

"עבור כרייה תת-קרקעית, שהיא הרבה יותר יקרה, מי יודע כמה זמן זה ייקח", אמר פוס. "ישנם פרויקטים במקומות שונים - כולל ארה"ב וקנדה - שעדיין לא ראו אור, נמשכים 15-20 שנות מאמצים. ניקל, פלטינה/פלדיום, אדמה נדירה - זה ממש קשה". 

בינתיים, טקסס מנסה ליצור דוגמה לעצמה, ולהראות כיצד פיתוח של שרשרת אספקה ​​נדירה עשוי לעבוד.

פקידי המדינה שלה התגייסו מאחורי הרעיון של פיתוח שרשרת אספקה ​​כזו בראש סדר העדיפויות, הן עבור שחקנים ממשלתיים והן עבור שחקנים פרטיים.

"זהו נושא של עניין הולך וגובר בטקסס, שמובילה את האומה בייצור אנרגיה", אמר גלן המר, מנכ"ל איגוד העסקים של טקסס. "חלק משימור העצמאות הזה פירושו להבטיח שיש לנו את שרשראות האספקה ​​הנכונות במקום, בין אם בארץ ובין אם דרך חברינו בעולם".

המדינה מיפתה תוכניות ספציפיות לפיתוח אגרסיבי של מרבצי כדור הארץ הנדירים שלה, בדוח מנובמבר 2021. 

ולמדינה יש את התכונות להוציא את התוכנית לפועל. תקנות ידידותיות יחסית לכרייה, תשתית טובה ותמריצי מס כבר עזרו לעודד חברות כמו USA Rare Earth להקים חנות. ארה"ב Rare Earth מתכננת להתחיל בכריית אדמה נדירה מסויימת על 950 דונם בבעלות המדינה בסיירה בלנקה במערב טקסס עד שנת 2023. החברה מתכננת לעבד את כדורי האדמה הנדירים באתר ומצפה שהמכרה יפיק 16 או 17 יסודות אדמה נדירים. (כרגע, רק מכרה ביתי אחד קיים בסן ברנרדינו, קליפורניה.)

טקסס גם מנסה להקים את אתרי עיבוד אדמה נדירים הדרושים - פלח של תעשיית הכרייה שנשלטת כיום על ידי סין. חברה אחת כזו מטקסס, Blue Line, קיבלה מימון פדרלי עבור מתקן להפרדת כדורי אדמה נדירים בהונדו, טקסס. המינרלים הנדירים יגיעו משותפתה האוסטרלית Lynas Rare Earths Ltd.

מדינת הכוכב הבודד מארחת גם את אחד המתקנים הראשונים למיחזור אלמנטים של אדמה נדירה מפסולת אלקטרונית, חברת כרייה עירונית שבסיסה בסן מרקוס. לחברה יש חוזה של משרד ההגנה לתוכנית פיילוט קטנה השואפת לקצור אדמה נדירה שמיש. אלמנטים.

טקסס מקווה להצליח בכך שתעשה טוב. היא מאמינה שהיא תמשוך יותר חברות עם קווי ייצור הדורשים נכסי אדמה נדירים אלה, כך ייטב ליצור יותר מקומות עבודה ולהצמיח את כלכלתה.

נראה שחלק מזה כבר קורה.

סמסונג הודיעה על תוכניותיה להשקיע 17 מיליארד דולר במפעל השבבים של טקסס בנובמבר הקרוב, תוך ציון תשתית כאחת הסיבות למיקום. טסלה פרסמה את תוכניותיה להעביר את המטה שלה לטקסס באוקטובר. היא מתכננת השקעה של מיליארד דולר, מכיוון שהיא ממשיכה להרחיב את ייצור EV במדינה.

ברור ששרשרת האספקה ​​הטקסנית המתהווה לא מספיקה כמעט כדי לענות על הביקוש הגובר של ארה"ב לשבבים ול-REE שהם דורשים. ובכל זאת, זהו סימן מעודד שייתכן שאנו מתעוררים מהאשליה שלפיזור תהליכי ייצור מרכזיים אין השלכות.

"זו התקדמות מתנודדת, אבל לפחות היא מועדת לאנשהו", אמרה מרגרט קיד, מנהלת התוכנית של שרשרת אספקה ​​ולוגיסטיקה באוניברסיטת יוסטון. "טקסס לא הולכת לפתור את כל בעיות שרשרת האספקה ​​של ארצנו עבור שבבים, אבל זה צעד חיובי".

עם הערכות כי יידרש פי 25 מהאספקה ​​הנוכחית של כדור הארץ הנדירים שלנו כדי להשיג את הכלכלה הירוקה של ביידן בשנת 2050, זה לא יכול להגיע מוקדם מדי.

אמילי פיקרל הוא כתב אנרגיה ותיק, עם יותר מ -12 שנות ניסיון בכיסוי כל דבר, החל משדות נפט וכלה במדיניות מים תעשייתית ועד האחרונה בנושא חוקים לשינוי אקלים מקסיקני. אמילי דיווחה על סוגיות אנרגיה מרחבי ארה"ב, מקסיקו ובריטניה. לפני עיתונאות עבדה אמילי כאנליטיקת מדיניות במשרד האחריות הממשלתי בארה"ב וכמבקרת בארגון הסיוע הבינלאומי, CARE. 

UH Energy הוא המרכז של אוניברסיטת יוסטון לחינוך אנרגיה, מחקר ודגירה טכנולוגית, הפועל לעצב את עתיד האנרגיה ולייצר גישות עסקיות חדשות בענף האנרגיה.