Автор: Арно Бертран, arnaudbertrand.substack.com

Това вероятно е най-важният геополитически въпрос в света в момента: колко дълго Китай може да играе „картата с редките земни елементи“?

Вече е добре известно, че това дава на Китай значително предимство. От една страна, паниката, която обзе американския министър на финансите Бесент през последните няколко дни, е доста показателна: той публично обиди висши китайски служители заради тази стъпка, лобира за „извънредни правомощия“ и заяви, че това е китайска атака срещу „света“, която ще срещне „пълна групова реакция“ от страна на САЩ и техните съюзници. Ако това не е разтревожен Вашингтон, не знам какво друго може да бъде.

Както изглежда, общото мнение, което съм срещал да се споменава многократно, е, че едно от основните препятствия за преодоляване на този монопол върху редките земни елементи са екологичните регулации. Според тази теза, Западът по същество се е изключил от бизнеса с редките земни елементи, налагайки екологични стандарти, които Китай просто е игнорирал. Следователно, по подразбиране, всичко, което е необходимо, са подходящи промени в регулациите и държавни субсидии, и проблемът може да бъде решен в рамките на няколко години – въпрос е най-вече на политическа воля да се приемат компромиси в областта на околната среда.

В това има известна доза истина – преработката на редки земни елементи може да бъде много замърсяваща – но иначе това е много пожелателно мислене. 

Трудността да се прекъсне хватката на редките земни елементи е много, МНОГО по-голяма от обикновени регулаторни промени. Доминирането на Китай е свързано в много по-голяма степен с мащаба на производството им и вертикалната интеграция на веригите им за доставки, и като такава, прекъсването на хватката на този етап изисква цялостно повишаване на нивото на индустриализация на Запада. Става дума за нещо, което изисква пълна промяна на социално-икономическата структура на Запада, включваща инвестиции в размер на трилиони капитал – с възвръщаемост може би след две десетилетия – както и дълбока промяна в образователната система. Накратко, това е начинание на поколенческо ниво с почти безпрецедентен мащаб.

Може да се изкушите да сравните необходимите усилия с проекта „Манхатън“ или програмата „Аполо“ – имат достатъчно мащаб, нали? – но всъщност сравняването с тези американски проекти би било силно подценяване. Необходимите усилия сега са сравними по-скоро с нещо като самата индустриална революция, отколкото с някой отделен мегапроект.

Не ми вярвате, нали? Със сигурност преувеличавам! Няма как да е толкова драматично! 

Ето защо написах тази статия. За да ви покажа в детайли абсолютно титаничните усилия, които биха били необходими, за да се прекъсне хватката само на един от елементите в списъка на Китай за контрол върху износа: ще вземем галия. И имайте предвид, когато четете статията, че това е само ЕДИН химичен елемент от 21, подлежащи на контрол върху износа, и че контролът върху износа на Китай не включва само химични елементи, но и продукти надолу по веригата (литиево-йонни батерии, свръхтвърди материали и други).

След като прочетете тази статия, залагам, че паниката на Бесент ще ви се стори почти слаба реакция.

Какво е галий?

Галият всъщност не е редкоземен метал: той е мек, сребрист метал, който буквално се топи в ръката ви в топъл ден. Въпреки това, той е един от най-стратегически важните материали в света днес, тъй като, наред с други приложения, е основен компонент в най-новото поколение GaN (галиево-нитритно съединение) полупроводници, както и в съвременните военни радари AESA, които могат да откриват цели на почти двойно по-голямо разстояние от преди. Висш мениджър на Raytheon отбеляза през 2023 г., че „GaN е основополагащ за почти всички най-модерни отбранителни технологии, които произвеждаме“.

Китай е монополизирал зашеметяващите 98% от световното производство на галий с ниска чистота, което означава, че има почти пълен контрол над материала. 

Какво е необходимо, за да се произведат 100 тона галий?

Нека си зададем един прост въпрос: какво е необходимо, за да се произведат 100 тона галий? Това не е огромно количество: Китай произвежда 600 тона, а производственият му капацитет е 750 тона, така че става дума за по-малко от 17% от китайското производство.

Обяснение на производството на галий

Много хора си представят, че извличането на галий протича като добива на всеки друг метал: намира се находище, изкопава се, добавят се някои химикали, извлича се металът. Но галият е фундаментално различен – той не се намира като независима руда, а се извлича като страничен продукт от производството на алуминий. 

Представете си го като изцеждане на сок от портокали: галият е като малкото количество етерично масло, което се задържа по кората на портокала. Без фабрика за сок, която преработва огромни количества портокали, няма практичен начин да се получи това етерично масло отделно. Не може просто да „изкопаете галий“ – необходима е цяла алуминиева индустрия, работеща в голям мащаб, за да се уловят следите, които се появяват от него.

За да разберете мащаба на процеса, помислете за China Aluminum Corporation („Chalco“), най-големия производител на алуминий в света: през 2022 г. те са преработили 17,64 милиона тона алумина, от които са рафинирали 6,88 милиона тона първичен алуминий и накрая са извлекли 146 тона галий – съотношение от приблизително 1:47 000 галий към алуминий или 1:120 000 галий към алумина.

Изграждане на рафинерии за алумина и алуминиеви топилни

Съотношенията, които току-що видяхме, означават, че за да се произведат 100 тона галий, първо е необходима пропорционална алуминиева промишленост, способна да произвежда 12 милиона тона алумина и 4,7 милиона тона действителен алуминий годишно. Това е първата стъпка. 

За справка, днес Китай има 60% пазарен дял от световното производство на алуминий, а Индия е на далечно второ място с едва 3,5 милиона тона алуминий (рафиниран от алумина), произведен през 2022-2023 г. (което означава, че цялата страна е произвела само половината от количеството, произведено от Chalco, една единствена китайска компания), а САЩ са произвели по-малко от 0,8 милиона през 2023 година.

Така че, ако САЩ искат да станат голям играч в производството на галий, първо трябва да увеличат производствения си капацитет на алуминий почти 6 пъти, от сегашните 0,8 милиона тона до 4,7 милиона тона, необходими за производството на 100 тона галий, което отново ще направи производството им на галий по-малко от една пета от това на Китай. 
Това включва изграждането на два вида заводи: рафинерии за алумина (които преработват бокситова руда в алумина) и алуминиеви топилни заводи (които превръщат алумината в метален алуминий чрез електролиза – етапа, на който се извлича галият). 

Извън Китай алуминиевите заводи струват около 4 милиарда долара на милион тона годишно производство, което означава, че става дума за инвестиция от 20 милиарда долара само за заводите. Алуминиевите рафинерии биха добавили още 10 милиарда долара. Така че разходите за строителство на заводи, само за да се увеличи производството на алуминиев оксид до необходимото ниво, възлизат на 30 милиарда долара.

Предизвикателството с енергията

Има обаче един проблем: превръщането на алуминиевия оксид в метален алуминий чрез електролиза е изключително енергоемко. Данните от индустрията показват, че производството на един тон електролитен алуминий консумира приблизително 13 000-15 000 kWh електроенергия.

В момента САЩ произвеждат 0,8 милиона тона алуминий, така че ще трябва да добавят още 3,9 милиона тона капацитет. Колко електроенергия е необходима за това? Използвайки ниската стойност от 13 000 kWh на тон, това се равнява на около 51 милиарда kWh допълнителна електроенергия – течаща непрекъснато, 24 часа в денонощието, 365 дни в годината. Алуминиевите леярни не могат просто да спрат работа, когато няма електроенергия; разтопеният метал би се втвърдил в електролизните клетки, унищожавайки ги.

Какво означават 51 милиарда kWh? За да го поставим в перспектива, нека разгледаме най-новия ядрен проект в Америка: Vogtle Units 3 и 4 в Джорджия. Тези два реактора имат обща мощност от 2,2 GW и могат да произвеждат приблизително 17-18 милиарда kWh годишно при пълна мощност. САЩ ще трябва да повтори целия проект Vogtle 3 и 4 по три, за да отговори на изискването за 51 милиарда kWh – което означава да построи шест нови реактора в три отделни строителни проекта.
От гледна точка на разходите, Vogtle 3 и 4 достигнаха крайна цена от 36,8 милиарда долара след значителни надхвърляния на първоначалната оценка от 14 милиарда долара. Три такива проекта биха стрували приблизително 110 милиарда долара – и това е преди 30-те милиарда долара, необходими за самите алуминиеви рафинерии и топилни. Обща инвестиция в инфраструктура: ~140 милиарда долара.

По отношение на времевата рамка, строителството на Vogtle 3 и 4 започна през 2013 г., като блок 4 най-накрая влезе в търговска експлоатация през април 2024 г. – почти 11 години. Дори с извлечените поуки и паралелното строителство (само по себе си съмнително, като се има предвид недостигът на квалифицирани ядрени изпълнители и специализирано оборудване), реалистичната времева рамка за три нови проекта от мащаба на Vogtle се простира най-рано до 2035-2036 година. И не забравяйте, че тази инвестиция от 140 милиарда долара и 12-годишният срок биха донесли само 100 тона галий годишно – което представлява едва 17% от настоящото производство на Китай и по-малко от 14% от производствения им капацитет, а това е само ЕДИН от 21 химични елемента, върху които Китай наложи контрол върху износа.

Предизвикателството с хората

Изграждането на съоръженията е само половината от битката, по-голямото предизвикателство е да се намерят хора, които да ги управляват. Заетостта в производството в САЩ достигна пик от 19,6 милиона през 1979 г., но до края на 2024 г. е спаднала до приблизително 12,9 милиона – загуба от почти 7 милиона работни места за 45 години. Това не е просто въпрос на цифри, а представлява и фундаментална ерозия на квалифицираната индустриална работна сила.
Предизвикателството е, че преработката на алуминий е много трудоемка индустрия. Причината е, че алуминиевите клетки са динамични системи, в които условията варират от клетка до клетка и от час на час, като операторите правят стотици малки настройки дневно въз основа на визуална инспекция, звук и показания на инструменти – вид сложни решения, които остават трудни за автоматизиране.

Достатъчно е да проверите цифрите в Китай, страната с най-модерните съоръжения и достъп до най-новите технологии за автоматизация: най-големите компании все още наемат десетки хиляди работници за производството на алуминий. Chalco, за която говорихме по-рано, наема 58 009 души за производството на 6,88 милиона тона алуминий. China Hongqiao, вторият по големина производител на алуминий в страната (след Chalco), наема 49 774 души и произвежда приблизително 6 милиона тона алуминий годишно. 

Така че става дума за съотношение от около 8500 души на тон алуминий годишно, в най-модерните съоръжения в света, с китайско работно време и ефективност. Това означава, че за да добави още 3,9 милиона тона капацитет, САЩ ще трябва да намери най-малко 33 000 допълнителни работници само за производството на алуминий. С всичко, което това предполага: обучението на квалифицирани оператори на алуминий изисква години практически опит с високотемпературни индустриални процеси, металургия и сложно оборудване – умения, които не се придобиват чрез кратки курсове.

И това без да споменавам работниците, необходими за енергийната част: 800 постоянни работни места бяха създадени специално за новите блокове 3 и 4 в атомната електроцентрала „Вогтъл“. Три проекта от мащаба на „Вогтъл“ биха изисквали приблизително 2400 допълнителни работници за ядрени операции – инженери, оператори в контролната зала, техници по поддръжката и персонал по сигурността.

Това е изключително трудно да се направи в страна, в която производственият сектор вече се сблъсква с 1,9 милиона незаети работни места до 2033 г. и където значителна част от съществуващата ядрена работна сила вероятно ще се пенсионира през следващото десетилетие. Америка ще трябва да отдели години за обучението на 35 500 специализирани индустриални работници за този единствен проект за галий – представляващ 17 % от производствения капацитет на Китай за един елемент – като едновременно с това ще трябва да запълни пенсиониращите се работници.

Предизвикателството с индустриалната екосистема

Не става въпрос само за фабрики, енергия и хора – необходима е цялостна индустриална екосистема.
Дори да имате пари за изграждане на фабрики, технологии за изграждане на електроцентрали и възможност да намерите десетки хиляди работници, има още по-труден проблем: спомагателните съоръжения. Индустриалното производство не е изолирано, то изисква цялостна екосистема.

Например, за производството на алумина са необходими боксит, вар и сода. САЩ не страдат от недостиг на вар и сода, но бокситът трябва да се внася. Необходими са стабилни канали за доставка на боксит и пристанища за транспортиране.
Производството на електролитен алуминий изисква спомагателни материали като флуоридни соли и въглеродни аноди – фабриките трябва да произвеждат и тях. Необходими са и магистрали и железопътни линии за транспортирането им до фабриките.

След като продуктите бъдат произведени, те трябва да бъдат транспортирани до пристанища за износ или до фабрики за чипове и радари – това изисква много добре развита логистична мрежа.пТези спомагателни съоръжения не са толкова прости, колкото изграждането на няколко моста или асфалтирането на няколко пътя. Те представляват нивото на индустриализация на една нация.

Китай е отделил 40 години, за да изгради от нулата най-пълната индустриална система в света. От добива на боксит до производството на алумина и електролитен алуминий, до извличането и пречистването на галий, дори до производството на чипове надолу по веригата – всяка връзка разполага с развити предприятия и поддържаща инфраструктура.
Тази празнина в индустриалната екосистема не може да бъде запълнена само с хвърляне на пари. Това изисква време, изисква натрупване през поколенията, изисква цялата нация да цени високо производството.

Предизвикателството с пазара

Последната и може би най-критична задача е въпросът за пазара. Да предположим, че САЩ по някакъв начин са успели да преодолеят всички други проблеми: построили са 3 енергийни проекта от мащаба на Vogtle, 2 фабрики, намерили са десетки хиляди работници и са разработили екосистемата около всичко това, но все пак трябва да продадат продукцията – както алуминия, така и галия.

Общото потребление на алуминий в САЩ е приблизително 4 милиона тона годишно, но както видяхме, производството на само 100 тона галий изисква 4,7 милиона тона алуминий като неизбежен страничен продукт. Целият вътрешен пазар не би могъл да поеме това производство: дори ако се привлекат всички клиенти на алуминий в Америка, ще останат 700 000 тона излишък от метал.

Международните пазари не предлагат решение. Глобалните пазари на алуминий вече са изправени пред структурен свръхкапацитет, а американският алуминий, произведен по пазарни цени с по-високи разходи и заплати, не може да се конкурира с Китай по цена. Тогава САЩ на загуба ли трябва да продават? Как да се поддържа дейността тогава? Ще субсидира ли американското правителство дейността година след година, поддържайки проекта на загуба?
Всичко това създава икономически нерационална ситуация, при която производството на стратегически материал (галий) изисква поддържането на постоянно нерентабилен промишлен капацитет (топене на алуминий). Никое пазарно ориентирано предприятие не би се заело с това доброволно. Още повече, че както току-що видяхме, това изисква начална инвестиция от 140 милиарда долара.

Как стои въпросът със заместителите?

Сигурно сте си помислили: „Ако производството на галий е толкова голямо усилие, със сигурност можем да го заместим с нещо друго, нали?“

Проблемът е, че свойствата на материала не подлежат на договаряне. Полупроводниците от галиев нитрид не се използват, защото са модерни, а защото силицият физически не може да направи това, което прави GaN. GaN може да понесе 10 пъти по-високо напрежение, да работи при честоти, при които силицият се проваля, и да понася температури, които биха унищожили силициевите чипове.

Помислете си, ако заместителите бяха жизнеспособни, Пентагонът вече щеше да ги използва. Американската армия знае за уязвимостта на редките земни елементи поне от 2010 г., когато Китай наложи ембарго на Япония. Това са 15 години, за да се намерят алтернативи. И все пак, ето ни отново с изявление на изпълнителен директор на Raytheon, че „GaN е в основата на почти всички най-модерни отбранителни технологии, които произвеждаме“.

И дори да можехте да заместите галия, вероятно щяхте да се окажете в същата ситуация. Един от споменатите заместители е силициевият карбид (SiC), но… Китай контролира и по-голямата част от производството на SiC, а той не може да се сравни с GaN по отношение на най-важните приложения.

И дори да съществуваха перфектни заместители на галия – а те не съществуват – пак щяхте да се сблъскате със същия проблем за останалите 20 елемента от списъка за контрол на износа на Китай. Стратегията „замести всичко“ в крайна сметка преминава в абсурд. В определен мащаб „намери алтернативи за 21 стратегически важни материала“ става функционално равносилно на оспорване на резултатите от Големия взрив – вие изисквате от природата да ви предостави основни градивни елементи, различни от съществуващите.

Заключение

Колко дълго може да се играе „картата на редките земни елементи“?  Току-що видяхме титаничните усилия, които биха били необходими, за да се произведе по-малко от една пета от количеството галий, което произвежда Китай: 
•    първоначална инвестиция от 140 милиарда долара
•    изграждане на 2 гигафабрики и 3 големи атомни електроцентрали
•    намиране и обучение на над 35 000 високоспециализирани работници
•    изграждане на цялата индустриална екосистема около нея
Всичко това за операция, която никога няма да може да се конкурира с китайските цени на световните пазари и като такава вероятно ще трябва да бъде постоянно субсидирана от американските данъкоплатци.

Вземете това и го умножете по 21, общият брой химични елементи в списъка за контрол на износа на Китай (който отново не е изчерпателен, защото те имат контрол и върху продуктите надолу по веригата), и ще започнете да разбирате силата на „картата на редките земни елементи“. 

Друг елемент, много подобен на галия, също доминиран от Китай и също включен в списъка за контрол на износа на Китай, е индият, страничен продукт на медта. Подобно на галият, за да се прекъсне хватката на индия, трябва да се възстанови цялата верига на медната промишленост – мини, топене, химическа преработка, електроенергия, транспорт.

Започвате ли да разбирате паниката на Бесент? 

Това не е нещо, което може да се реши само с проекта „Манхатън“ или програмата „Аполо“, а е нещо много по-трудно за решаване: предимството на Китай не е технологично, а системно. Тук не говорим за отделни проекти, а за нещо, което изисква цялостна промяна в обществото – от начина, по който се образоват децата, до начина, по който се разпределя капиталът.

Помислете какво е необходимо, за да се подготви само един квалифициран оператор на алуминиева топилня: първо, ученикът в средното училище трябва да разглежда индустриалната работа като жизнеспособна и уважавана кариера, а не като провал в постъпването в университет. След това той трябва да има достъп до професионално училище с модерно оборудване и връзки в индустрията – училища, които на Запад бяха закрити през 80-те години. След това са необходими 2-3 години обучение и 3-5 години опит на работното място, за да станат тези работници наистина компетентни. Това са 8-10 години от момента на вземане на решението до момента, в който станат компетентни оператори. Сега умножете това по 35 000 работници за този един елемент – след това умножете по 21 елемента и умножете отново всичко това по всички поддържащи роли, необходими за изграждането на съоръженията и набирането на персонал за професионалните училища.

Китай разполага с това. През 2023 г. в страната имаше общо 11 000 професионални училища с близо 35 милиона ученици, които се обучават в тези образователни институции. Това е нормализирано, систематично и непрекъснато. Западът не само няма програми – той няма цялата културна и институционална рамка, която да подхранва учениците в тези програми. Трябва да се изгради наново. Трябва да възстановите тази структура, преди да можете да възстановите работната сила.

Или погледнете разпределението на капитала: изграждането на капацитет за редки земни елементи изисква приемане на загуби в продължение на десетилетия и двадесетгодишни периоди на възвръщаемост, изключително търпелив капитал. Търпеливият капитал изисква инвеститори, които са готови да приемат дълги хоризонти. Дългите хоризонти изискват регулаторна и политическа стабилност. Стабилността изисква обществен консенсус, че производството е стратегическо. Консенсусът изисква… и отново се връщаме към образованието, медиите, културата.

Колко дълго Китай може да играе картата на редките земни елементи? Изглежда, че реалистичният отговор е: тази карта ще остане в играта за много, много дълго време.

Източник: arnaudbertrand.substack.com

Ако статията ви е харесала, споделете я с приятелите си в социалните мрежи от тук: