Het is tijd om de wiskunde op zeldzame aarde-elementen te heroverwegen

Met het begin van de COVID-19-pandemie en de daaruit voortvloeiende uitval in de toeleveringsketen, hebben velen gespeculeerd over hoe de VS zo afhankelijk waren geworden van productie in China en andere landen.

De wereldwijde pandemie heeft op wrede wijze de afhankelijkheid van de VS van China’s massaproductiecapaciteit blootgelegd, met name voor de levering van kritieke medische apparatuur en materialen. Niet alleen zijn persoonlijke beschermingsmiddelen (PBM) en medische ventilatoren enorm schaars, de door China geleverde medische tests zijn onnauwkeurig gebleken wanneer ze in verschillende landen worden gebruikt. Dit acute tekort en deze afhankelijkheid hebben vragen doen rijzen over de noodzaak van nieuwe strategieën voor de toeleveringsketen voor het verkrijgen van materialen en eindproduct.

Waarom zijn we zo afhankelijk van deze landen en wat kunnen we eraan doen? Veel van het antwoord heeft te maken met beslissingen die decennia geleden zijn genomen, in overeenstemming met de geopolitiek en economie van die tijd. Maar niet alleen zijn de tijden en technologie veranderd, ook onze nationale verplichtingen zijn voor altijd getransformeerd als gevolg van de coronaviruservaring. Een van die vereisten is toegang tot speciale verbindingen die zeldzame aardelementen (REE) worden genoemd. Pogingen om ze in de VS te ontginnen en te verwerken, zijn lange tijd sluimerend geweest, waarbij het land ervoor koos om in plaats daarvan te vertrouwen op Chinese bevoorradingsbronnen.

Zeldzame aarde-elementen zijn een verzameling van 17 elementen in de derde groep van het periodiek systeem. Ze worden gebruikt voor de productie van de volgende generatie hybride autobatterijen, computeraanraakschermen en gespecialiseerde magneten die te vinden zijn in defensiesystemen - in feite de kern van veel hightechproducten.

Van het midden van de jaren zestig tot het midden van de jaren tachtig was de VS een van de belangrijkste leveranciers van REE. Bezorgdheid over veiligheid en regelgeving leidden echter tot een drastische vermindering van de winning van zeldzame aardmetalen. Het onbedoelde gevolg van die beperkingen was de virtuele stopzetting van de winning van REE-dragende materialen in het Amerikaanse Molycorp, een belangrijke producent in de jaren tachtig, en andere bedrijven verscheepten hun oxiden naar China voor raffinage en productie met toegevoegde waarde in metalen, legeringen en magneten. Sindsdien is China dominant gebleven in deze sector.

Het is tijd om onze nationale strategie te heroverwegen. Als een onderdeel van de productie terug naar de VS moet verhuizen, zijn zeldzame aardelementen nodig als onderdeel van het productieproces. Dit is geen probleem dat individuele bedrijven alleen kunnen oplossen. De VS moeten deze materialen ofwel in eigen land produceren, of Amerikaanse handelsonderhandelaars zullen China moeten overtuigen om ontvankelijk te zijn voor een deal voor gegarandeerde toegang tot REE. Het is hoogst onwaarschijnlijk dat de Chinezen geneigd zullen zijn ons te steunen in ons vermogen om de productie uit China te verplaatsen. Met deze overwegingen als achtergrond, volgen hier een paar aanbevelingen voor het oplossen van het zeldzame-aardeprobleem.

REE's kunnen in de VS worden geproduceerd als bijproduct van andere mijnbouwactiviteiten, zoals fosfaten en ijzererts. De U.S. Geological Survey heeft uitgebreide chemische analyses uitgevoerd van 23 sedimentaire fosfaatafzettingen in het land, waarbij aanzienlijk verrijkte REE's in die ertsen werden onthuld. Coöperaties gericht op REE's als nationaal veiligheids- en economisch beleid zouden moeten worden opgericht om bijvoorbeeld de bijproductgrondstoffen van de kunstmestindustrie te gebruiken. Dit concept moet ook worden onderzocht voor andere soorten mijnbouw, zoals ijzererts.

In het verlengde van de coöperatie zouden elektronische koop-verkoopbeurzen moeten komen voor handelstransacties tussen leden en niet-leden. Ze moeten worden gemodelleerd naar bestaande concepten, zoals de uitwisseling van gezondheidsinformatie. Een voordeel van het initiatief is het creëren van mogelijkheden voor het volgen van vraag en aanbod, waardoor de nationale behoeften en materiaaltoewijzing in tijden van crisis in evenwicht kunnen worden gehouden.

Een nationaal initiatief onder auspiciën van het Defense Advanced Research Projects Agency, de National Science Foundation of een vergelijkbare overheidsinstantie moet worden gecharterd met de missie om mogelijke materiële en technologische vervangingen voor REE's te onderzoeken. De VS moeten zich vestigen als wereldleider in de volgende generatie REE-vervangers en de vruchten plukken van hun bevindingen.

Net als bij de nationale aardolievoorraad, zouden de VS een nationaal REE-voorraadprogramma moeten ontwikkelen. Het zou moeten worden ingesteld als een kwestie van prioriteit voor nationale veiligheid en economisch beleid.

Elke dag zetten Amerikanen hun tv aan in de hoop op nieuws dat farmaceutische innovaties ons betere COVID-19-tests of virusvernietigende vaccins zullen opleveren die een einde zullen maken aan de quarantaines en het sociale isolement. Maar wie weet hoe onze volgende crisis eruit zal zien en wat die omstandigheden zullen brengen? Als het leven ons iets heeft geleerd, is het het belang van zelfredzaamheid. De VS moeten de technologie die ze nodig hebben binnen de eigen grenzen kunnen produceren. Dit betekent niet volledig isolationisme, maar het vereist wel een nauwkeurige blik op onze meest kritieke afhankelijkheden. Zeldzame aardelementen zijn de sleutel tot die onafhankelijkheid en hebben hun plaats verdiend op onze nationale agenda.

Shubho Chatterjee is een digitale transformatie, strategie, technologie en operations executive. Joe Carson is CEO van Spend Strategies, LLC .