تگزاس مدلی را برای تعمیرات اساسی زنجیره تامین ارائه می دهد

امیلی پیکرل ، محقق انرژی UH

تراشه‌های نیمه‌رسانا همیشه کوچک‌تر می‌شوند، اما بحران پشت عرضه به اندازه کافی از آن‌ها به اندازه‌ای بزرگ بوده است که سؤالاتی را در مورد سبز شدن آینده آمریکا ایجاد کند. 

تراشه‌ها در همه چیز از کامپیوتر گرفته تا تلفن‌های هوشمند نقش کلیدی دارند، اما در فناوری‌ای که قرار است جایگزین دانش سوخت‌های فسیلی شود، به‌ویژه خودروهای برقی و نیروگاه‌های خورشیدی و بادی نیز بسیار حیاتی هستند.

از آنجایی که زنجیره‌های تامین جهانی در حال غر زدن هستند - ناشی از مشکلات در چین و همه‌گیری کووید - بر ناکافی بودن زنجیره تامین داخلی ما تاکید کرده است. یکی از بزرگترین عوامل محدود کننده در ساخت تراشه های خودمان در عوض؟

مواد خاکی کمیاب مورد نیاز

عناصر خاکی کمیاب نام هایی هستند که دقیقاً در نمودار شیمی دبیرستان وجود دارد - اعداد اتمی 57 تا 71 (لانتانیدها)، به علاوه اسکاندیم و ایتریم.

این عناصر دارای خواص رسانایی یا مغناطیسی ایده آل برای محصولات مختلف با تکنولوژی بالا، از جمله نیمه هادی ها هستند.

در سال‌های اخیر، ایالات متحده بیشتر عناصر خاکی کمیاب یا REE خود را وارد کرده است که 80 درصد آن از چین می‌آید. اکثر تولیدات تراشه‌های ریزپردازنده عمدتاً به مکان‌های ارزان‌تر در خارج از کشور، به‌ویژه آسیا منتقل شده بودند. REE ها در سراسر جهان کمیاب نیستند، اما استخراج آنها سخت است. این به این دلیل است که سنگ معدن آنها به سرعت اکسید می شود. مشکل در استخراج همچنین به این معنی است که این معادن اغلب باعث آلودگی آب و خاک می شوند.

به سرعت تا سال 2020، و افزایش تقاضا برای رایانه ها و ریزتراشه ها - ناشی از اختلالات عرضه و افزایش شدید دفاتر خانگی - زنجیره تامین نیمه هادی ها را به هم زد.

افزایش کامپیوتری شدن تمام وسایل نقلیه جدید، بخش خودرو را در برابر این مشکلات زنجیره تامین آسیب پذیر کرده است. این کمبود سال گذشته صنعت خودروسازی را ویران کرد: فورد، جگوار لندرور، فولکس واگن، جنرال موتورز، نیسان، دایملر، بی‌ام‌و و رنو به دلیل در دسترس نبودن تراشه، کارخانه‌ها را تعطیل کردند یا تولیدشان را کاهش دادند.

و کمبود به راحتی می تواند بدتر شود. دولت بایدن یک هدف 50 درصدی سهم فروش خودروهای برقی را تا سال 2030 تعیین کرده است. وسایل نقلیه الکتریکی، اعم از خودروهای هیبریدی و باتری، به REE برای موتورهای الکتریکی مورد نیاز در این خودروها نیاز دارند. دستیابی به این اهداف فروش خودروهای برقی احتمالاً نیازمند یک زنجیره تامین داخلی قوی REE است، به خصوص اگر کشور بخواهد از تمام سرمایه گذاری سبز خود بهره اقتصادی ببرد. 

با این حال، فراوانی مواد خاکی کمیاب در مکان‌هایی مانند ویتنام، روسیه، استرالیا و برزیل به این معنا نیست که ایالات متحده منابع کافی خود را ندارد - دور از آن. تگزاس، کالیفرنیا، مینه سوتا، وایومینگ و آلاسکا همگی منابع قابل توجهی از مواد معدنی کمیاب خاکی دارند.

حتی قبل از این بحران حاد، هر دو دولت ترامپ و بایدن کمپین های خود را بر اساس وعده احیای تولید داخلی بنا کردند و بر نیاز به ایجاد این زنجیره های تامین تمرکز کرده اند.

فرمان اجرایی پرزیدنت ترامپ در سال 2020 که وضعیت اضطراری ملی را در صنعت معدن اعلام کرد، بودجه دولت را تا 1.75 میلیارد دلار برای عناصر خاکی کمیاب در مهمات و موشک و 350 میلیون دلار برای میکروالکترونیک اختصاص داد.

دولت بایدن بر اساس این توسعه زنجیره تامین، تشویق به تولید مواد معدنی حیاتی خاکی کمیاب در قانون زیرساخت است.

اینکه آیا و با چه سرعتی ایالات متحده می تواند این کار را برای پاسخگویی به افزایش مورد انتظار تقاضا انجام دهد یا خیر، سوال دیگری است.

به گفته میشل میشوت فاس، محقق انرژی، مواد معدنی و مواد در موسسه بیکر در دانشگاه رایس، 15 تا XNUMX سال تخمین زمانی معقول تری برای عملیاتی شدن پروژه های معدنی و فلزی سنتی است. فاس سال گذشته قبل از کنگره در مورد ملاحظات زنجیره تامین برای کربن زدایی حمل و نقل شهادت داد.

فوس گفت: «برای استخراج معادن زیرزمینی، که بسیار گران‌تر است، چه کسی می‌داند که چقدر طول می‌کشد. "پروژه هایی در جاهای مختلف - از جمله ایالات متحده و کانادا - وجود دارد که هنوز نور روز را به خود نگرفته اند و 15 تا 20 سال تلاش می کنند. نیکل، پلاتین/پالادیوم، خاک های کمیاب - واقعاً سخت است. 

در همین حال، تگزاس در تلاش است تا نمونه ای از خود بسازد و نشان دهد که چگونه توسعه زنجیره تامین خاک کمیاب ممکن است کار کند.

مقامات دولتی آن از ایده توسعه چنین زنجیره تامین به عنوان یک اولویت، هم برای بازیگران دولتی و هم برای بازیگران خصوصی حمایت کرده اند.

گلن هامر، مدیر عامل انجمن کسب و کار تگزاس، گفت: «این موضوع افزایش علاقه به تگزاس است که کشور را در تولید انرژی رهبری می‌کند.» بخشی از حفظ این استقلال به معنای اطمینان از داشتن زنجیره تامین مناسب، چه در داخل و چه از طریق دوستان خود در سطح بین‌المللی است.

این ایالت در گزارشی در نوامبر 2021، برنامه های خاصی را برای توسعه تهاجمی ذخایر خاکی کمیاب خود ترسیم کرد. 

و دولت دارای ویژگی هایی است که می تواند این طرح را عملی کند. مقررات نسبتاً دوستدار معدن، زیرساخت های خوب و مشوق های مالیاتی قبلاً به تشویق شرکت هایی مانند USA Rare Earth برای راه اندازی فروشگاه کمک کرده است. USA Rare Earth قصد دارد تا سال 950 استخراج خاک های کمیاب خاص را در 2023 هکتار در سیرا بلانکا در غرب تگزاس آغاز کند. این شرکت قصد دارد خاک های کمیاب را در محل پردازش کند و انتظار دارد معدن 16 یا 17 عنصر خاکی کمیاب تولید کند. (در حال حاضر، تنها یک معدن خانگی دیگر در سن برناردینو، کالیفرنیا وجود دارد.)

تگزاس همچنین در تلاش است تا سایت های مورد نیاز پردازش خاک کمیاب را ایجاد کند - بخشی از صنعت معدن که در حال حاضر تحت سلطه چین است. یکی از این شرکت‌های مستقر در تگزاس، Blue Line، بودجه فدرال برای تأسیساتی برای جداسازی خاک‌های کمیاب در هوندو، تگزاس دریافت کرده است. مواد معدنی خاکی کمیاب از شریک استرالیایی Lynas Rare Earths Ltd تهیه خواهد شد.

ایالت Lone Star همچنین میزبان یکی از اولین تاسیسات بازیافت عناصر کمیاب خاکی از زباله های الکترونیکی است، شرکت معدنی شهری مستقر در سن مارکوس. این شرکت قراردادی با بخش دفاع برای یک برنامه آزمایشی کوچک دارد که به دنبال برداشت خاک کمیاب قابل استفاده است. عناصر.

تگزاس امیدوار است که با انجام کارهای خوب خوب عمل کند. این شرکت معتقد است که شرکت‌های بیشتری را با خطوط تولیدی که به این ویژگی‌های خاکی کمیاب نیاز دارند جذب خواهد کرد، بهتر است مشاغل بیشتری ایجاد کند و اقتصاد خود را رشد دهد.

برخی از این به نظر می رسد در حال حاضر اتفاق می افتد.

سامسونگ برنامه های خود را برای سرمایه گذاری 17 میلیارد دلاری در کارخانه تراشه تگزاس در نوامبر امسال اعلام کرد و زیرساخت ها را یکی از دلایل این مکان ذکر کرد. تسلا برنامه های خود را برای انتقال دفتر مرکزی خود به تگزاس در ماه اکتبر رسمی کرد. این شرکت در حال برنامه ریزی 1 میلیارد دلاری برای سرمایه گذاری است، زیرا به توسعه تولید خودروهای برقی در ایالت ادامه می دهد.

بدیهی است که این زنجیره تامین نوپای تگزاس برای پاسخگویی به تقاضای رو به رشد ایالات متحده برای تراشه ها و REE های مورد نیاز آنها کافی نیست. با این حال، این یک نشانه دلگرم کننده است که ممکن است از این توهم بیدار شویم که فرآیندهای تولید کلیدی خارج از کشور عواقبی ندارد.

مارگارت کید، مدیر برنامه زنجیره تامین و فناوری لجستیک در دانشگاه هیوستون گفت: "این پیشرفت لرزان است، اما حداقل به جایی می رسد." تگزاس قرار نیست تمام مشکلات زنجیره تامین تراشه های کشور ما را حل کند، اما این یک گام مثبت است.

با تخمین‌ها مبنی بر اینکه برای دستیابی به اقتصاد سبز سال 25 بایدن 2050 برابر ذخایر خاکی کمیاب کنونی ما نیاز است، نمی‌توان خیلی زود به نتیجه رسید.

امیلی پیکرل یک گزارشگر باسابقه انرژی است ، با بیش از 12 سال تجربه پوشش دادن همه چیز ، از میدان های نفتی گرفته تا سیاست آب صنعتی گرفته تا آخرین قوانین تغییر آب و هوا در مکزیک امیلی در مورد مسائل انرژی از ایالات متحده آمریکا ، مکزیک و انگلستان گزارش داده است. قبل از روزنامه نگاری ، امیلی به عنوان یک تحلیلگر سیاست در دفتر پاسخگویی دولت ایالات متحده و به عنوان حسابرس برای سازمان کمک بین المللی ، CARE کار می کرد. 

UH Energy قطب دانشگاه هیوستون برای آموزش انرژی ، تحقیقات و جوجه کشی فناوری است ، برای شکل دادن به آینده انرژی و ایجاد رویکردهای جدید در صنعت انرژی تلاش می کند.