Texas tillhandahåller modell för välbehövlig översyn av försörjningskedjan

Emily Pickrell, UH Energy Scholar

Halvledarchips blir mindre hela tiden, men krisen bakom att ha levererat tillräckligt med dem har varit tillräckligt stor för att väcka frågor om framtida grönare i Amerika. 

Chips spelar en nyckelroll i allt från datorer till smarta telefoner, men de är också kritiska i den teknik som ska ersätta kunskap om fossila bränslen, särskilt elbilar och sol- och vindkraftverk.

När globala leveranskedjor har knorrat – drivna av problem i Kina och Covid-pandemin – har det betonat otillräckligheten i vår inhemska leveranskedja. En av de största begränsande faktorerna för att tillverka våra egna chips istället?

De sällsynta jordartsmetallerna som krävs.

Sällsynta jordartselement är namn precis utanför gymnasiets kemidiagram – atomnummer 57 till 71 (lantaniderna), plus skandium och yttrium.

Dessa element har ledande eller magnetiska egenskaper idealiska för olika högteknologiska produkter, inklusive halvledare.

Under de senaste åren har USA importerat de flesta av sina sällsynta jordartsmetaller, eller REEs – med 80 % från Kina. Majoriteten av tillverkningen av mikroprocessorchips hade till stor del flyttats till billigare platser utomlands, särskilt Asien. REE är inte ont om världen, men de är svåra att utvinna. Detta beror på att deras malmer oxiderar snabbt. Svårigheten i gruvdrift innebär också att dessa gruvor ofta orsakar omfattande vatten- och markföroreningar.

Snabbspolning framåt till 2020, och en ökning i efterfrågan på datorer och mikrochips – driven av leveransstörningar och en kraftig ökning av hemmakontor – knurrade halvledarförsörjningskedjan.

Den ökade datoriseringen av alla nya fordon har gjort fordonssektorn sårbar för dessa problem i leveranskedjan. Bristen orsakade förödelse för bilindustrin förra året: Ford, Jaguar Land Rover, Volkswagen, General Motors, Nissan, Daimler, BMW och Renault stängde fabriker eller minskade produktionen, med hänvisning till att chip inte var tillgängligt.

Och bristen kan lätt bli värre. Biden-administrationen har satt upp ett mål på 50 % av försäljningen av elbilar till 2030. Elfordon, både hybrid- och batterifordon, kräver REE för de elmotorer som behövs i dessa fordon. För att uppnå dessa EV-försäljningsmål kommer troligen att krävas en stark inhemsk REE-försörjningskedja, särskilt om landet har för avsikt att ekonomiskt gynna alla sina gröna investeringar. 

Men överflödet av sällsynta jordartsmetaller på platser som Vietnam, Ryssland, Australien och Brasilien betyder inte att USA inte har sina egna tillräckliga resurser – långt därifrån. Texas, Kalifornien, Minnesota, Wyoming och Alaska har alla betydande tillgångar av de sällsynta jordartsmetallerna.

Redan före denna akuta kris byggde både Trump- och Biden-administrationerna sina kampanjer på löften om att återuppliva inhemsk tillverkning och har fokuserat på behovet av att bygga upp dessa leveranskedjor.

President Trumps verkställande order 2020 som förklarade en nationell nödsituation i gruvindustrin budgeterade statliga utgifter på upp till 1.75 miljarder dollar på sällsynta jordartsmetaller i ammunition och missiler och 350 miljoner dollar för mikroelektronik.

Biden-administrationen har byggt på denna utveckling av leveranskedjan och uppmuntrat produktionen av kritiska sällsynta jordartsmetaller i infrastrukturlagstiftningen.

Om och hur snabbt USA kan göra det för att möta den förväntade ökningen i efterfrågan är en annan fråga.

Tio till 15 år är en rimligare tidsuppskattning för traditionella gruv- och metallprojekt att bli operativa, enligt Michelle Michot Foss, stipendiat i energi, mineraler och material vid Baker Institute vid Rice University. Foss vittnade förra året inför kongressen om överväganden i leveranskedjan för att minska koldioxidutsläppen i transporter.

"För underjordisk gruvdrift, som är mycket dyrare, vem vet hur lång tid det kommer att ta," sa Foss. "Det finns projekt på olika platser – inklusive USA och Kanada – som ännu inte har sett dagens ljus, som pågår i 15-20 års arbete. Nickel, platina/palladium, sällsynta jordartsmetaller – det är riktigt tufft.” 

Samtidigt försöker Texas göra ett exempel på sig självt och visar hur utvecklingen av en försörjningskedja för sällsynta jordartsmetaller kan fungera.

Dess statliga tjänstemän har samlat sig bakom idén om utvecklingen av en sådan leveranskedja som en prioritet, både för statliga och privata aktörer.

"Detta är en fråga av ökande intresse för Texas, som leder nationen inom energiproduktion", säger Glenn Hamer, VD för Texas Association of Business. "En del av att bevara det oberoendet innebär att se till att vi har rätt leveranskedjor på plats, antingen nationellt eller genom våra vänner internationellt."

Staten kartlade specifika planer för att aggressivt utveckla sina sällsynta jordartsmetaller i en rapport från november 2021. 

Och staten har attributen för att sätta planen i verket. Relativt gruvvänliga regleringar, bra infrastruktur och skattelättnader har redan hjälpt till att uppmuntra företag som USA Rare Earth att etablera sig. USA Rare Earth planerar att börja bryta vissa sällsynta jordartsmetaller på 950 statligt ägda hektar i Sierra Blanca i västra Texas senast 2023. Företaget planerar att bearbeta de sällsynta jordartsmetallerna på plats och förväntar sig att gruvan ska producera 16 eller 17 sällsynta jordartsmetaller. (För närvarande finns bara en annan inhemsk gruva i San Bernardino, Kalifornien.)

Texas försöker också etablera de nödvändiga bearbetningsplatserna för sällsynta jordartsmetaller – ett segment av gruvindustrin som för närvarande domineras av Kina. Ett sådant Texas-baserat företag, Blue Line, har fått federal finansiering för en anläggning för att separera sällsynta jordartsmetaller i Hondo, Texas. De sällsynta jordartsmetallerna kommer från dess australiensiska partner Lynas Rare Earths Ltd.

Lone Star-staten är också värd för en av de första anläggningarna för att återvinna sällsynta jordartsmetaller från elektroniskt avfall, San Marcos-baserade Urban Mining Co. Företaget har ett Dept. of Defense-kontrakt för ett litet pilotprogram som syftar till att skörda användbara sällsynta jordartsmetaller element.

Texas hoppas kunna göra bra ifrån sig genom att göra gott. Den tror att det kommer att locka fler företag med produktionslinjer som kräver dessa sällsynta jordartsmetaller, desto bättre för att skapa fler jobb och växa sin ekonomi.

En del av detta verkar redan hända.

Samsung tillkännagav sina planer på att investera 17 miljarder dollar i Texas chipfabrik i november, med hänvisning till infrastruktur som en av anledningarna till platsen. Tesla offentliggjorde sina planer på att flytta sitt huvudkontor till Texas i oktober. Det planerar 1 miljard dollar i investeringar, eftersom det fortsätter att utöka elbilsproduktionen i staten.

Uppenbarligen är denna begynnande texanska försörjningskedja inte tillnärmelsevis tillräckligt för att möta den växande amerikanska efterfrågan på chips och de REEs de behöver. Ändå är det ett uppmuntrande tecken på att vi kan vakna upp från villfarelsen att offshoring av viktiga tillverkningsprocesser inte har konsekvenser.

"Det är vingliga framsteg, men det är åtminstone på väg någonstans", säger Margaret Kidd, programchef för Supply Chain and Logistics Technology vid University of Houston. "Texas kommer inte att lösa hela vårt lands leveranskedjasproblem för chips, men det är ett positivt steg."

Med uppskattningar om att det kommer att ta 25 gånger vårt nuvarande utbud av sällsynta jordartsmetaller för att uppnå Bidens 2050 gröna ekonomi, kan det inte komma för tidigt.

Emily Pickrell är en veteran energi reporter, med mer än 12 års erfarenhet av allt från oljefält till industriell vattenpolitik till det senaste om mexikanska klimatförändringslagar. Emily har rapporterat om energifrågor från hela USA, Mexiko och Storbritannien. Innan journalistik arbetade Emily som policyanalytiker för US Government Accountability Office och som revisor för den internationella biståndsorganisationen CARE. 

UH Energy är University of Houstons nav för energiutbildning, forskning och teknikinkubation, som arbetar för att forma energiframtiden och skapa nya affärsmetoder inom energibranschen.