Texas liefert Modell für dringend benötigte Überholung der Lieferkette

Emily Pickrell, UH-Energiewissenschaftlerin

Halbleiterchips werden immer kleiner, aber die Krise, die mit der Bereitstellung ausreichender Chips einhergeht, ist so groß, dass sie Fragen über die künftige Ökologisierung Amerikas aufwirft. 

Chips spielen eine Schlüsselrolle in allem, von Computern bis hin zu Smartphones, aber sie sind auch von entscheidender Bedeutung für die Technologie, die das Know-how über fossile Brennstoffe ersetzen soll, insbesondere für Elektrofahrzeuge sowie Solar- und Windkraftwerke.

Da die globalen Lieferketten aufgrund der Probleme in China und der Covid-Pandemie ins Stocken geraten sind, hat dies die Unzulänglichkeit unserer inländischen Lieferkette deutlich gemacht. Einer der größten limitierenden Faktoren bei der Herstellung eigener Chips?

Die benötigten Seltenerdmaterialien.

Seltenerdelemente sind Namen, die direkt aus der Chemietabelle der High School stammen – die Ordnungszahlen 57 bis 71 (die Lanthaniden) sowie Scandium und Yttrium.

Diese Elemente haben leitende oder magnetische Eigenschaften, die sich ideal für verschiedene High-Tech-Produkte, einschließlich Halbleiter, eignen.

In den letzten Jahren haben die Vereinigten Staaten den Großteil ihrer Seltenerdelemente (REEs) importiert – 80 % davon stammten aus China. Der Großteil der Herstellung von Mikroprozessorchips wurde größtenteils an günstigere Standorte im Ausland, insbesondere in Asien, verlagert. REEs sind weltweit nicht knapp, aber schwer zu fördern. Dies liegt daran, dass ihre Erze schnell oxidieren. Der schwierige Abbau führt auch dazu, dass diese Minen häufig eine erhebliche Wasser- und Bodenverschmutzung verursachen.

Im Jahr 2020 brachte ein Anstieg der Nachfrage nach Computern und Mikrochips – ausgelöst durch Lieferunterbrechungen und eine starke Zunahme von Heimbüros – die Halbleiterlieferkette durcheinander.

Die zunehmende Computerisierung aller Neufahrzeuge hat den Automobilsektor anfällig für diese Lieferkettenprobleme gemacht. Der Mangel richtete im vergangenen Jahr verheerende Schäden in der Autoindustrie an: Ford, Jaguar Land Rover, Volkswagen, General Motors, Nissan, Daimler, BMW und Renault schlossen Fabriken oder drosselten die Produktion mit der Begründung, dass Chips nicht verfügbar seien.

Und der Mangel könnte leicht noch schlimmer werden. Die Biden-Regierung hat sich das Ziel gesetzt, bis 50 einen Verkaufsanteil von Elektrofahrzeugen von 2030 % zu erreichen. Elektrofahrzeuge, sowohl Hybrid- als auch Batteriefahrzeuge, benötigen REE für die in diesen Fahrzeugen benötigten Elektromotoren. Um diese Verkaufsziele für Elektrofahrzeuge zu erreichen, ist wahrscheinlich eine starke inländische REE-Lieferkette erforderlich, insbesondere wenn das Land beabsichtigt, alle seine grünen Investitionen wirtschaftlich zu nutzen. 

Doch der Überfluss an Seltenerdmaterialien in Ländern wie Vietnam, Russland, Australien und Brasilien bedeutet nicht, dass die USA nicht über ausreichende eigene Ressourcen verfügen – ganz im Gegenteil. Texas, Kalifornien, Minnesota, Wyoming und Alaska verfügen alle über bedeutende Vorräte an seltenen Erden.

Schon vor dieser akuten Krise stützten sich sowohl die Trump- als auch die Biden-Regierung in ihren Kampagnen auf das Versprechen, die inländische Produktion wiederzubeleben, und konzentrierten sich auf die Notwendigkeit, diese Lieferketten aufzubauen.

In der Durchführungsverordnung von Präsident Trump aus dem Jahr 2020, mit der der nationale Notstand in der Bergbauindustrie ausgerufen wurde, waren staatliche Ausgaben in Höhe von bis zu 1.75 Milliarden US-Dollar für Seltenerdelemente in Munition und Raketen sowie 350 Millionen US-Dollar für Mikroelektronik vorgesehen.

Die Biden-Regierung hat auf dieser Entwicklung der Lieferkette aufgebaut und die Produktion kritischer Seltenerdmineralien in der Infrastrukturgesetzgebung gefördert.

Ob und wie schnell die USA den erwarteten Nachfrageschub bewältigen können, ist eine andere Frage.

Laut Michelle Michot Foss, Fellow für Energie, Mineralien und Materialien am Baker Institute der Rice University, sind zehn bis 15 Jahre eine angemessenere Zeitschätzung für die Inbetriebnahme traditioneller Bergbau- und Metallprojekte. Foss sagte letztes Jahr vor dem Kongress zu Überlegungen zur Lieferkette zur Dekarbonisierung des Transportwesens aus.

„Für den Untertagebergbau, der viel teurer ist, wer weiß, wie lange es dauern wird“, sagte Foss. „An verschiedenen Orten – darunter in den USA und Kanada – gibt es Projekte, die noch nicht das Licht der Welt erblickt haben und deren Bemühungen 15 bis 20 Jahre zurückliegen. Nickel, Platin/Palladium, seltene Erden – es ist wirklich hart.“ 

In der Zwischenzeit versucht Texas, ein Exempel zu statuieren und zu zeigen, wie die Entwicklung einer Lieferkette für seltene Erden funktionieren könnte.

Seine Staatsvertreter haben sich hinter die Idee gestellt, dass die Entwicklung einer solchen Lieferkette sowohl für staatliche als auch für private Akteure Priorität haben sollte.

„Dies ist ein Thema, das in Texas, das in der Energieproduktion führend ist, von zunehmendem Interesse ist“, sagte Glenn Hamer, CEO der Texas Association of Business. „Ein Teil der Wahrung dieser Unabhängigkeit bedeutet sicherzustellen, dass wir über die richtigen Lieferketten verfügen, entweder im Inland oder über unsere Freunde auf internationaler Ebene.“

In einem Bericht vom November 2021 hat der Staat konkrete Pläne zur aggressiven Erschließung seiner Seltenerdvorkommen ausgearbeitet. 

Und der Staat verfügt über die Fähigkeiten, den Plan in die Tat umzusetzen. Relativ bergbaufreundliche Vorschriften, eine gute Infrastruktur und Steueranreize haben bereits dazu beigetragen, Unternehmen wie USA Rare Earth zur Niederlassung zu bewegen. USA Rare Earth plant, bis 950 auf 2023 staatseigenen Grundstücken in Sierra Blanca im Westen von Texas mit dem Abbau bestimmter Seltener Erden zu beginnen. Das Unternehmen plant, die Seltenen Erden vor Ort zu verarbeiten und geht davon aus, dass die Mine 16 oder 17 Seltene Erden produzieren wird. (Derzeit gibt es nur eine weitere inländische Mine in San Bernardino, Kalifornien.)

Texas versucht auch, die benötigten Standorte für die Verarbeitung seltener Erden zu errichten – ein Segment der Bergbauindustrie, das derzeit von China dominiert wird. Ein solches in Texas ansässiges Unternehmen, Blue Line, hat Bundesmittel für eine Anlage zur Trennung seltener Erden in Hondo, Texas, erhalten. Die Seltenerdmineralien werden von seinem australischen Partner Lynas Rare Earths Ltd. stammen.

Der Bundesstaat Lone Star beherbergt auch eine der ersten Anlagen zum Recycling seltener Erden aus Elektroschrott, die in San Marcos ansässige Urban Mining Co. Das Unternehmen hat einen Vertrag mit dem Verteidigungsministerium für ein kleines Pilotprogramm, das darauf abzielt, nutzbare seltene Erden zu gewinnen Elemente.

Texas hofft, durch gute Taten Erfolg zu haben. Man geht davon aus, dass dadurch mehr Unternehmen mit Produktionslinien angezogen werden, die diese Seltenerdeigenschaften benötigen, um so mehr Arbeitsplätze zu schaffen und die Wirtschaft wachsen zu lassen.

Einiges davon scheint bereits zu geschehen.

Samsung kündigte seine Pläne an, im November dieses Jahres 17 Milliarden US-Dollar in die Chipfabrik in Texas zu investieren, und nannte als einen Grund für den Standort die Infrastruktur. Tesla gab seine Pläne, seinen Hauptsitz im Oktober nach Texas zu verlegen, offiziell bekannt. Das Unternehmen plant Investitionen in Höhe von einer Milliarde US-Dollar, um die Produktion von Elektrofahrzeugen im Bundesstaat weiter auszubauen.

Offensichtlich reicht diese neu entstehende texanische Lieferkette bei weitem nicht aus, um die wachsende US-Nachfrage nach Chips und den dafür benötigten REEs zu decken. Dennoch ist es ein ermutigendes Zeichen dafür, dass wir möglicherweise von der Illusion aufwachen, dass die Auslagerung wichtiger Herstellungsprozesse keine Konsequenzen habe.

„Es ist ein wackeliger Fortschritt, aber zumindest geht es irgendwohin“, sagte Margaret Kidd, Programmdirektorin für Supply Chain und Logistiktechnologie an der University of Houston. „Texas wird nicht die Lieferkettenprobleme unseres gesamten Landes für Chips lösen, aber es ist ein positiver Schritt.“

Angesichts der Schätzungen, dass es das 25-fache unseres derzeitigen Angebots an Seltenen Erden benötigen wird, um Bidens grüne Wirtschaft im Jahr 2050 zu verwirklichen, kann es nicht zu früh kommen.

Emily Pickrell ist ein erfahrener Energiereporter mit mehr als 12 Jahren Erfahrung in allen Bereichen, von Ölfeldern über industrielle Wasserpolitik bis hin zu den neuesten mexikanischen Gesetzen zum Klimawandel. Emily hat über Energiethemen aus den USA, Mexiko und dem Vereinigten Königreich berichtet. Vor ihrer Tätigkeit als Journalistin arbeitete Emily als Politikanalystin für das US Government Accountability Office und als Prüferin für die internationale Hilfsorganisation CARE. 

UH Energy ist das Zentrum der Universität von Houston für Energieerziehung, Forschung und Technologieinkubation, das daran arbeitet, die Energiezukunft zu gestalten und neue Geschäftsansätze in der Energiewirtschaft zu entwickeln.