تكساس تقدم نموذجًا لإصلاح سلسلة التوريد التي تشتد الحاجة إليها

إميلي بيكريل ، عالمة الطاقة في جامعة UH

أصبحت رقائق أشباه الموصلات أصغر حجمًا طوال الوقت ، لكن الأزمة التي كانت وراء توفير ما يكفي منها كانت كبيرة بما يكفي لإثارة تساؤلات حول تخضير أمريكا في المستقبل. 

تلعب الرقائق دورًا رئيسيًا في كل شيء من أجهزة الكمبيوتر إلى الهواتف الذكية ، ولكنها أيضًا مهمة في التكنولوجيا التي من المفترض أن تحل محل المعرفة بالوقود الأحفوري ، وخاصة المركبات الكهربائية ومحطات الطاقة الشمسية وطاقة الرياح.

مع تعثر سلاسل التوريد العالمية - مدفوعة بالمشاكل في الصين ووباء كوفيد - فقد أكد ذلك على عدم كفاية سلسلة التوريد المحلية لدينا. أحد أكبر العوامل التي تحد من تصنيع رقائقنا بدلاً من ذلك؟

المواد الأرضية النادرة المطلوبة.

العناصر الأرضية النادرة هي أسماء موجودة مباشرة من مخطط الكيمياء في المدرسة الثانوية - الأعداد الذرية من 57 إلى 71 (اللانثانيدات) ، بالإضافة إلى سكانديوم والإيتريوم.

هذه العناصر لها خصائص موصلة أو مغناطيسية مثالية لمختلف المنتجات عالية التقنية ، بما في ذلك أشباه الموصلات.

في السنوات الأخيرة ، استوردت الولايات المتحدة معظم عناصرها الأرضية النادرة ، أو العناصر الأرضية النادرة - بنسبة 80٪ من الصين. تم نقل غالبية تصنيع رقائق المعالجات الدقيقة إلى مواقع أرخص في الخارج ، وخاصة آسيا. الكيانات الأرضية النادرة ليست نادرة في جميع أنحاء العالم ، ولكن من الصعب استخراجها. هذا لأن خاماتهم تتأكسد بسرعة. وتعني صعوبة التعدين أيضًا أن هذه المناجم تتسبب في كثير من الأحيان في تلوث المياه والتربة على نطاق واسع.

تقدم سريعًا حتى عام 2020 ، وأدى الارتفاع الحاد في الطلب على أجهزة الكمبيوتر والرقائق الدقيقة - مدفوعًا باضطراب الإمداد والزيادة الحادة في المكاتب المنزلية - إلى تعكير صفو سلسلة توريد أشباه الموصلات.

جعلت الحوسبة المتزايدة لجميع المركبات الجديدة قطاع السيارات عرضة لمشاكل سلسلة التوريد هذه. تسبب النقص في دمار صناعة السيارات العام الماضي: أغلقت شركة فورد وجاكوار لاند روفر وفولكس فاجن وجنرال موتورز ونيسان ودايملر وبي إم دبليو ورينو المصانع أو قلصت الإنتاج ، مشيرة إلى عدم توفر الرقائق.

ويمكن أن يتفاقم النقص بسهولة. حددت إدارة بايدن هدف حصة مبيعات السيارات الكهربائية بنسبة 50٪ بحلول عام 2030. تتطلب السيارات الكهربائية ، سواء الهجينة أو التي تعمل بالبطاريات ، العناصر الأرضية النادرة للمحركات الكهربائية اللازمة لهذه المركبات. من المحتمل أن يتطلب تحقيق أهداف مبيعات المركبات الكهربائية هذه سلسلة إمداد محلية قوية للكهرباء الأرضية ، خاصة إذا كانت الدولة تعتزم الاستفادة اقتصاديًا من جميع استثماراتها الخضراء. 

ومع ذلك ، فإن وفرة المواد الأرضية النادرة في أماكن مثل فيتنام وروسيا وأستراليا والبرازيل لا تعني أن الولايات المتحدة ليس لديها مواردها الكافية - بعيدًا عن ذلك. تمتلك كل من تكساس وكاليفورنيا ومينيسوتا ووايومنغ وألاسكا إمدادات كبيرة من معادن الأرض النادرة.

حتى قبل هذه الأزمة الحادة ، بنت كل من إدارتي ترامب وبايدن حملتهما على وعود بإحياء التصنيع المحلي ، وركزتا على الحاجة إلى بناء سلاسل التوريد هذه.

أمر الرئيس ترامب التنفيذي لعام 2020 الذي أعلن حالة طوارئ وطنية في صناعة التعدين بتخصيص إنفاق حكومي يصل إلى 1.75 مليار دولار على العناصر الأرضية النادرة في الذخائر والصواريخ و 350 مليون دولار للإلكترونيات الدقيقة.

قامت إدارة بايدن بالبناء على تطوير سلسلة التوريد هذا ، حيث شجعت على إنتاج المعادن الأرضية النادرة المهمة في تشريعات البنية التحتية.

ما إذا كان يمكن للولايات المتحدة أن تفعل ذلك وبسرعة ذلك لتلبية الارتفاع المتوقع في الطلب هو سؤال آخر.

من 15 إلى XNUMX عامًا تقديرًا زمنيًا أكثر منطقية لمشاريع التعدين والمعدن التقليدية لكي تصبح جاهزة للعمل ، وفقًا لما ذكرته ميشيل ميتشوت فوس ، الزميلة في الطاقة والمعادن والمواد في معهد بيكر بجامعة رايس. أدلى فوس بشهادته العام الماضي أمام الكونجرس بشأن اعتبارات سلسلة التوريد لإزالة الكربون من النقل.

قال فوس: "بالنسبة للتعدين تحت الأرض ، وهو أكثر تكلفة بكثير ، من يدري من سيستغرق وقتًا طويلاً". "هناك مشاريع في أماكن مختلفة - بما في ذلك الولايات المتحدة وكندا - لم تر النور بعد ، وتستغرق 15 إلى 20 عامًا من الجهد. النيكل والبلاتين / البلاديوم والأتربة النادرة - إنها صعبة حقًا ". 

وفي الوقت نفسه ، تحاول تكساس أن تكون مثالاً يحتذى به ، حيث تُظهر كيف يمكن أن يعمل تطوير سلسلة التوريد الأرضية النادرة.

وقد احتشد مسؤولو الدولة وراء فكرة تطوير سلسلة التوريد هذه كأولوية ، سواء بالنسبة للاعبين الحكوميين أو الخاصين.

قال جلين هامر ، الرئيس التنفيذي لجمعية تكساس للأعمال: "هذه قضية اهتمام متزايد بتكساس ، التي تقود الأمة في إنتاج الطاقة". "جزء من الحفاظ على هذا الاستقلال يعني ضمان وجود سلاسل التوريد المناسبة لدينا ، إما محليًا أو من خلال أصدقائنا على المستوى الدولي".

وضعت الدولة خططًا محددة لتطوير رواسبها الأرضية النادرة بقوة ، في تقرير نوفمبر 2021. 

والدولة لها سمات وضع الخطة موضع التنفيذ. ساعدت اللوائح الملائمة للتعدين نسبيًا والبنية التحتية الجيدة والحوافز الضريبية بالفعل في تشجيع شركات مثل USA Rare Earth على إنشاء متجر. تخطط شركة USA Rare Earth لبدء تعدين بعض العناصر الأرضية النادرة على 950 فدانًا مملوكًا للدولة في سييرا بلانكا في غرب تكساس بحلول عام 2023. وتخطط الشركة لمعالجة العناصر الأرضية النادرة في الموقع وتتوقع أن ينتج المنجم 16 أو 17 عنصرًا أرضيًا نادرًا. (حاليًا ، يوجد منجم محلي واحد فقط في سان برناردينو ، كاليفورنيا.)

تحاول تكساس أيضًا إنشاء مواقع معالجة التربة النادرة اللازمة - وهي جزء من صناعة التعدين التي تهيمن عليها الصين حاليًا. تلقت شركة Blue Line ، ومقرها تكساس ، تمويلًا فيدراليًا لمنشأة لفصل العناصر الأرضية النادرة في هوندو ، تكساس. ستأتي معادن الأرض النادرة من شريكها الأسترالي Lynas Rare Earths Ltd.

تستضيف ولاية لون ستار أيضًا واحدة من أولى المنشآت لإعادة تدوير العناصر الأرضية النادرة من النفايات الإلكترونية ، وهي شركة Urban Mining ومقرها سان ماركوس ، وتمتلك الشركة عقدًا لقسم الدفاع لبرنامج تجريبي صغير يسعى إلى حصاد الأرض النادرة الصالحة للاستخدام عناصر.

تأمل تكساس أن تفعل الخير من خلال فعل الخير. وتعتقد أنها ستجذب المزيد من الشركات التي لديها خطوط إنتاج تتطلب هذه الخصائص الأرضية النادرة ، فمن الأفضل خلق المزيد من فرص العمل وتنمية اقتصادها.

يبدو أن بعضًا من هذا يحدث بالفعل.

أعلنت شركة Samsung عن خططها لاستثمار 17 مليار دولار في مصنع رقائق تكساس في نوفمبر ، مستشهدة بالبنية التحتية كأحد أسباب الموقع. أعلنت تسلا عن خططها الرسمية لنقل مقرها إلى تكساس في أكتوبر. وهي تخطط لاستثمار مليار دولار ، مع استمرارها في توسيع إنتاج السيارات الكهربائية في الولاية.

من الواضح أن سلسلة التوريد الناشئة في تكساس هذه ليست كافية تقريبًا لتلبية الطلب الأمريكي المتزايد على الرقائق والكيانات الاقتصادية الأخرى التي تتطلبها. ومع ذلك ، فهي علامة مشجعة على أننا قد نستيقظ من الوهم بأن عمليات التصنيع الرئيسية في الخارج ليس لها عواقب.

قالت مارجريت كيد ، مديرة برنامج سلسلة التوريد وتكنولوجيا اللوجستيات في جامعة هيوستن: "إنه تقدم متذبذب ، لكنه على الأقل يتجه إلى مكان ما". "لن تحل تكساس مشاكل سلسلة التوريد الخاصة بالرقائق في بلدنا بالكامل ، لكنها خطوة إيجابية."

مع التقديرات بأن الأمر سيستغرق 25 ضعف إمداداتنا الأرضية النادرة الحالية لتحقيق الاقتصاد الأخضر لبايدن 2050 ، لا يمكن أن يأتي في وقت قريب جدًا.

إميلي بيكريل هو مراسل طاقة مخضرم ، مع أكثر من 12 عامًا من الخبرة تغطي كل شيء من حقول النفط إلى سياسة المياه الصناعية إلى أحدث قوانين تغير المناخ المكسيكية. قدمت إميلي تقارير عن قضايا الطاقة من جميع أنحاء الولايات المتحدة والمكسيك والمملكة المتحدة. قبل العمل الصحفي ، عملت إميلي كمحلل سياسات في مكتب محاسبة الحكومة الأمريكية وكمدقق حسابات لمنظمة المعونة الدولية كير. 

UH Energy هي مركز جامعة هيوستن لتعليم الطاقة والبحث وحضانة التكنولوجيا ، وتعمل على تشكيل مستقبل الطاقة وصياغة أساليب عمل جديدة في صناعة الطاقة.