德克薩斯州為急需的供應鏈大修提供模型

艾米麗·皮克雷爾（Emily Pickrell），超高溫能源學者

半導體芯片一直在變得越來越小，但供應足夠的半導體芯片背後的危機已經足夠大，足以引發人們對美國未來綠化的質疑。 

芯片在從計算機到智能手機的各個領域都發揮著關鍵作用，但它們對於取代化石燃料技術的技術也至關重要，尤其是電動汽車、太陽能和風能發電廠。

由於中國問題和新冠疫情導致全球供應鏈陷入困境，這凸顯了我們國內供應鏈的不足。 製造我們自己的芯片的最大限制因素之一是什麼？

所需稀土材料。

稀土元素的名稱就在高中化學圖表中——原子序數 57 至 71（鑭系元素），加上鈧和釔。

這些元件具有非常適合不同高科技產品（包括半導體）的導電或磁性特性。

近年來，美國大部分稀土元素（REE）都是進口的，其中 80% 來自中國。 微處理器芯片的大部分製造大部分已轉移到海外更便宜的地區，尤其是亞洲。 稀土元素在世界範圍內並不稀缺，但提取起來卻很困難。 這是因為它們的礦石氧化迅速。 開採困難也意味著這些礦山經常造成大範圍的水和土壤污染。

快進到 2020 年，由於供應中斷和家庭辦公室急劇增加，計算機和微芯片的需求激增，令半導體供應鏈陷入困境。

所有新車的計算機化程度不斷提高，使得汽車行業容易受到這些供應鏈問題的影響。 去年，芯片短缺對汽車行業造成了嚴重破壞：福特、捷豹路虎、大眾、通用汽車、日產、戴姆勒、寶馬和雷諾以芯片供應不足為由關閉工廠或縮減生產。

而且短缺很容易變得更糟。 拜登政府設定了到 50 年電動汽車銷售份額達到 2030% 的目標。電動汽車，無論是混合動力汽車還是純電動汽車，都需要 REE 來提供這些車輛所需的電動機。 實現這些電動汽車銷售目標可能需要強大的國內稀土供應鏈，特別是如果該國打算從其所有綠色投資中獲得經濟利益的話。 

然而，越南、俄羅斯、澳大利亞和巴西等地豐富的稀土材料並不意味著美國自己沒有足夠的資源——事實遠非如此。 德克薩斯州、加利福尼亞州、明尼蘇達州、懷俄明州和阿拉斯加都擁有大量稀土礦物供應。

甚至在這場嚴重的危機之前，特朗普和拜登政府就以振興國內製造業的承諾為競選基礎，並重點關注建立這些供應鏈的必要性。

特朗普總統的 2020 年行政命令宣布採礦業進入國家緊急狀態，政府預算在彈藥和導彈中的稀土元素方面支出高達 1.75 億美元，在微電子領域支出 350 億美元。

拜登政府以此供應鏈發展為基礎，在基礎設施立法中鼓勵關鍵稀土礦物的生產。

美國能否以及多快能夠滿足預期的需求激增是另一個問題。

萊斯大學貝克研究所能源、礦產和材料研究員米歇爾·米肖特·福斯(Michelle Michot Foss) 表示，對於傳統採礦和金屬項目來說，15 到XNUMX 年的投入運營時間是更合理的估計。 福斯去年在國會就交通運輸脫碳供應鏈考慮因素作證。

“對於地下採礦來說，成本要高得多，誰知道要花多長時間，”福斯說。 “包括美國和加拿大在內的許多地方都有一些項目需要 15 到 20 年的努力才得以實現。 鎳、鉑/鈀、稀土——真的很難。” 

與此同時，德克薩斯州正試圖樹立榜樣，展示稀土供應鏈的發展可能如何運作。

政府官員一致支持將發展這樣的供應鏈作為政府和私營企業的優先事項。

德克薩斯州商業協會首席執行官格倫·哈默 (Glenn Hamer) 表示：“德克薩斯州在能源生產方面處於全國領先地位，這是一個日益引起人們關注的問題。” “保持這種獨立性的一部分意味著確保我們擁有正確的供應鏈，無論是在國內還是通過我們的國際朋友。”

該州在 2021 年 XNUMX 月的一份報告中製定了積極開發稀土礦的具體計劃。 

國家有能力將計劃付諸實施。 相對有利於採礦業的法規、良好的基礎設施和稅收優惠已經幫助鼓勵美國稀土等公司開設工廠。 美國稀土公司計劃到950 年開始在德克薩斯州西部塞拉布蘭卡2023 英畝的國有土地上開採某些稀土。該公司計劃在現場加工稀土，預計該礦將生產16 或17 種稀土元素。 （目前，加利福尼亞州聖貝納迪諾僅存在另一座國內礦山。）

德克薩斯州還試圖建立所需的稀土加工廠——目前由中國主導的採礦業的一部分。 總部位於德克薩斯州的公司 Blue Line 已獲得聯邦政府資助，在德克薩斯州洪多建造一座稀土分離設施。 這些稀土礦物將來自其澳大利亞合作夥伴萊納斯稀土有限公司。

孤星州還擁有首批從電子廢物中回收稀土元素的設施之一，總部位於聖馬科斯的城市礦業公司。該公司與國防部簽訂了一項小型試點項目合同，旨在收穫可用的稀土元素。

德克薩斯州希望通過做好事來取得好成績。 它相信這將吸引更多擁有需要這些稀土資產的生產線的公司，從而更好地創造更多就業機會並發展經濟。

其中一些似乎已經發生。

三星今年 17 月宣布計劃投資 1 億美元在德克薩斯州芯片工廠投資，理由是基礎設施建設是選址的原因之一。 特斯拉於 XNUMX 月正式宣布將總部遷至德克薩斯州的計劃。 該公司計劃投資 XNUMX 億美元，繼續擴大該州的電動汽車生產。

顯然，這個新興的德克薩斯供應鏈不足以滿足美國對芯片及其所需稀土元素不斷增長的需求。 儘管如此，這是一個令人鼓舞的跡象，表明我們可能正在從“外包關鍵製造流程不會產生後果”的錯覺中醒來。

休斯敦大學供應鍊和物流技術項目主任瑪格麗特·基德表示：“進展雖然不穩定，但至少已經朝著某個方向發展了。” “德克薩斯州不會解決我們整個國家的芯片供應鏈問題，但這是積極的一步。”

據估計，要實現拜登的 25 年綠色經濟目標，稀土供應量需要是目前稀土供應量的 2050 倍，所以這個目標還不能太快。

艾米麗·皮克瑞爾（Emily Pickrell） 是一位資深的能源記者，擁有超過12年的經驗，涵蓋從油田到工業用水政策，再到最新的墨西哥氣候變化法律的所有內容。 艾米麗（Emily）報告了美國，墨西哥和英國各地的能源問題。 在從事新聞工作之前，艾米麗（Emily）在美國政府問責辦公室擔任政策分析師，並在國際援助組織（CARE）擔任審計師。 

UH Energy是休斯頓大學進行能源教育，研究和技術孵化的樞紐，致力於塑造能源未來並在能源行業中開拓新的業務方法。