Texas tilbyr modell for sårt tiltrengt overhaling av forsyningskjeden

Emily Pickrell, UH Energy Scholar

Halvlederbrikker blir mindre hele tiden, men krisen bak å levere nok av dem har vært stor nok til å reise spørsmål om fremtidig grønnere av Amerika. 

Brikker spiller en nøkkelrolle i alt fra datamaskiner til smarttelefoner, men de er også kritiske i teknologien som skal erstatte kunnskap om fossilt brensel, spesielt elbiler og sol- og vindanlegg.

Ettersom globale forsyningskjeder har snerret – drevet av problemer i Kina og Covid-pandemien – har det understreket utilstrekkeligheten til vår innenlandske forsyningskjede. En av de største begrensende faktorene ved å produsere våre egne sjetonger i stedet?

De sjeldne jordartsmaterialene som kreves.

Sjeldne jordelementer er navn rett utenfor kjemikartet på videregående skole – atomnummer 57 til 71 (lantanidene), pluss skandium og yttrium.

Disse elementene har ledende eller magnetiske egenskaper som er ideelle for forskjellige høyteknologiske produkter, inkludert halvledere.

De siste årene har USA importert de fleste av sine sjeldne jordelementer, eller REEs – med 80 % fra Kina. Størstedelen av produksjonen av mikroprosessorbrikker hadde stort sett blitt flyttet til billigere steder i utlandet, spesielt Asia. REEs er ikke mangelvare over hele verden, men de er vanskelige å trekke ut. Dette er fordi malmene deres oksiderer raskt. Vanskeligheten med gruvedrift betyr også at disse gruvene ofte forårsaker omfattende vann- og jordforurensning.

Spol frem til 2020, og en økning i etterspørselen etter datamaskiner og mikrobrikker – drevet av forsyningsforstyrrelser og en kraftig økning av hjemmekontorer – snerret halvlederforsyningskjeden.

Den økte databehandlingen av alle nye kjøretøy har gjort bilindustrien sårbar for disse forsyningskjedeproblemene. Mangelen herjet bilindustrien i fjor: Ford, Jaguar Land Rover, Volkswagen, General Motors, Nissan, Daimler, BMW og Renault stengte fabrikker eller reduserte produksjonen, med henvisning til utilgjengelighet av brikker.

Og mangelen kan lett bli verre. Biden-administrasjonen har satt et mål på 50 % EV-salgsandel innen 2030. Elektriske kjøretøy, både hybrid- og batterikjøretøyer, krever REE for de elektriske motorene som trengs i disse kjøretøyene. Å oppnå disse EV-salgsmålene vil sannsynligvis kreve en sterk innenlandsk REE-forsyningskjede, spesielt hvis landet har til hensikt å dra økonomisk fordel av alle sine grønne investeringer. 

Likevel betyr ikke overfloden av sjeldne jordartsmaterialer på steder som Vietnam, Russland, Australia og Brasil at USA ikke har sine egne tilstrekkelige ressurser – langt ifra. Texas, California, Minnesota, Wyoming og Alaska har alle betydelige forsyninger av de sjeldne jordartsmineralene.

Selv før denne akutte krisen bygde både Trump- og Biden-administrasjonene sine kampanjer på løfter om å gjenopplive innenlandsk produksjon, og har fokusert på behovet for å bygge opp disse forsyningskjedene.

President Trumps eksekutivordre fra 2020 som erklærte en nasjonal nødsituasjon i gruveindustrien, budsjetterte med statlige utgifter på opptil 1.75 milliarder dollar på sjeldne jordelementer i ammunisjon og missiler og 350 millioner dollar til mikroelektronikk.

Biden-administrasjonen har bygget på denne utviklingen av forsyningskjeden, og oppmuntret til produksjon av kritiske sjeldne jordmineraler i infrastrukturlovgivningen.

Hvorvidt og hvor raskt USA kan gjøre det for å møte den forventede økningen i etterspørselen er et annet spørsmål.

Ti til 15 år er et mer rimelig tidsestimat for tradisjonelle gruve- og metallprosjekter for å bli operative, ifølge Michelle Michot Foss, stipendiat i energi, mineraler og materialer ved Baker Institute ved Rice University. Foss vitnet i fjor før kongressen om forsyningskjedehensyn for dekarbonisering av transport.

"For underjordisk gruvedrift, som er mye dyrere, hvem vet hvor lang tid det vil ta," sa Foss. «Det er prosjekter på forskjellige steder – inkludert USA og Canada – som ennå ikke har sett dagens lys, og som pågår 15-20 års innsats. Nikkel, platina/palladium, sjeldne jordarter – det er veldig tøft.» 

I mellomtiden prøver Texas å lage et eksempel på seg selv, og viser hvordan utviklingen av en forsyningskjede for sjeldne jordarter kan fungere.

Dens statlige tjenestemenn har samlet seg bak ideen om utvikling av en slik forsyningskjede som en prioritet, både for offentlige og private aktører.

"Dette er et spørsmål om økende interesse for Texas, som leder nasjonen innen energiproduksjon," sa Glenn Hamer, administrerende direktør i Texas Association of Business. "En del av å bevare den uavhengigheten betyr å sikre at vi har de riktige forsyningskjedene på plass, enten innenlands eller gjennom våre venner internasjonalt."

Staten kartla spesifikke planer for å aggressivt utvikle sine sjeldne jordartsforekomster, i en rapport fra november 2021. 

Og staten har egenskapene til å sette planen ut i livet. Relativt gruvevennlige reguleringer, god infrastruktur og skatteinsentiver har allerede bidratt til å oppmuntre selskaper som USA Rare Earth til å etablere butikk. USA Rare Earth planlegger å begynne å utvinne visse sjeldne jordarter på 950 statseide dekar i Sierra Blanca i Vest-Texas innen 2023. Selskapet planlegger å behandle sjeldne jordarter på stedet og forventer at gruven skal produsere 16 eller 17 sjeldne jordelementer. (For øyeblikket eksisterer det bare én annen innenlandsk gruve i San Bernardino, California.)

Texas prøver også å etablere de nødvendige behandlingsstedene for sjeldne jordarter – et segment av gruveindustrien som for tiden domineres av Kina. Et slikt Texas-basert selskap, Blue Line, har mottatt føderal finansiering for et anlegg for å skille sjeldne jordarter i Hondo, Texas. De sjeldne jordmineralene vil komme fra den australske partneren Lynas Rare Earths Ltd.

Lone Star-staten er også vertskap for et av de første anleggene for å resirkulere sjeldne jordartsmetaller fra elektronisk avfall, San Marcos-baserte Urban Mining Co. Selskapet har en Dept. of Defense-kontrakt for et lite pilotprogram som søker å høste brukbare sjeldne jordarter elementer.

Texas håper å gjøre det bra ved å gjøre det bra. Den tror det vil tiltrekke seg flere selskaper med produksjonslinjer som krever disse sjeldne jordartegenskapene, jo bedre for å skape flere arbeidsplasser og øke økonomien.

Noe av dette ser allerede ut til å skje.

Samsung kunngjorde sine planer om å investere 17 milliarder dollar i Texas chip-fabrikk i november, med henvisning til infrastruktur som en av grunnene til plasseringen. Tesla offentliggjorde planene sine om å flytte hovedkvarteret til Texas i oktober. Den planlegger en investering på 1 milliard dollar, ettersom den fortsetter å utvide EV-produksjonen i staten.

Åpenbart er denne begynnende texanske forsyningskjeden ikke på langt nær nok til å møte den økende amerikanske etterspørselen etter chips og REE-ene de trenger. Likevel er det et oppmuntrende tegn på at vi kan våkne opp fra vrangforestillingen om at offshoring av viktige produksjonsprosesser ikke har konsekvenser.

"Det er vinglete fremgang, men det er i det minste på vei et sted," sa Margaret Kidd, programdirektør for Supply Chain and Logistics Technology ved University of Houston. "Texas kommer ikke til å løse hele landets forsyningskjedeproblemer for chips, men det er et positivt skritt."

Med anslag om at det vil ta 25 ganger vår nåværende forsyning med sjeldne jordarter for å oppnå Bidens grønne økonomi i 2050, kan det ikke komme for tidlig.

Emily Pickrell er en veteran energi reporter, med mer enn 12 års erfaring som dekker alt fra oljefelt til industriell vannpolitikk til det siste om meksikanske lover om klimaendringer. Emily har rapportert om energispørsmål fra hele USA, Mexico og Storbritannia. Før journalistikk jobbet Emily som policyanalytiker for US Government Accountability Office og som revisor for den internasjonale hjelpeorganisasjonen CARE. 

UH Energy er University of Houstons knutepunkt for energiutdanning, forskning og teknologiinkubasjon, og jobber for å forme energi fremtiden og smi nye forretningsmessige tilnærminger i energibransjen.