National Defense bietet eine maßgebliche, unparteiische Berichterstattung über Geschäfts- und Technologietrends in den Bereichen Verteidigung und Heimatschutz.National Defense ist eine hoch angesehene Nachrichtenquelle für Verteidigungsexperten in Regierung und Industrie und bietet Einblicke und Analysen zu Verteidigungsprogrammen, Politik, Wirtschaft, Wissenschaft und Technologie.Sonderberichte von Fachjournalisten konzentrieren sich auf Verteidigungsbudgets, militärische Taktiken, Doktrinen und Strategien.Dies ist Teil 4 eines 5-teiligen Sonderberichts über die Gesundheit der Verteidigungsindustriebasis.Klicken Sie hier, um den vollständigen Vital Signs 2023-Bericht herunterzuladen.MOUNTAIN PASS, Kalifornien – Vom Smartphone in Ihrer Tasche bis hin zu Magneten, die eine wachsende Zahl von Elektrofahrzeugen auf der Straße antreiben, Seltenerdelemente sind die grundlegenden Komponenten für einige der heute am häufigsten verwendeten Technologien.Aber in den letzten drei Jahrzehnten hat Peking die weltweite Lieferkette für Seltenerdelemente so fest im Griff, dass fast alle Materialien – egal wo auf der Welt sie abgebaut werden – zur Veredelung nach China reisen, bevor sie in Technologien verwendet werden können .Nach Angaben des US-Handelsministeriums kontrolliert das Land derzeit fast 60 Prozent der Bergbaubetriebe für seltene Erden, mehr als 85 Prozent der Verarbeitungskapazität und mehr als 90 Prozent der Produktion von Permanentmagneten.Es ist ein Problem, das eine Schwachstelle innerhalb der Lieferkette der Vereinigten Staaten und angesichts der angespannten Beziehungen Washingtons zu Peking potenzielle nationale Sicherheitsrisiken darstellt.Da die Nachfragesignale für Technologien, die auf diesen Elementen beruhen, voraussichtlich in die Höhe schnellen werden, investieren sowohl die Industrie als auch die Regierung in Methoden, die darauf abzielen, eine heimische Lieferkette für seltene Erden zu sichern.Obwohl sie als „selten“ bezeichnet werden, sind die 17 verschiedenen Elemente, die als seltene Erden bekannt sind, relativ häufig in der Erdkruste vorhanden.Die Biden-Administration betrachtet sie als eines der strategischen und entscheidenden Materialien und Mineralien für ihre Verwendung in mehreren modernen kommerziellen und Verteidigungstechnologien – darunter Smartphones, medizinische Geräte und hochspezialisierte Magnete, die in Elektrofahrzeugen, Düsenjägern und Drohnen verwendet werden.Da die chemischen Eigenschaften von Seltenerdelementen jedoch kaum voneinander zu unterscheiden sind, ist ihre individuelle Trennung und Veredelung, damit sie zur Herstellung von Magneten und anderen Technologien verwendet werden können, ein komplexer Prozess, sagte Linda Chrisey, Programmmanagerin bei der Defense Advanced Research Projects Agency .„Zwei verschiedene Seltenerdelemente können sich im Durchmesser um Bruchteile eines Angstroms unterscheiden – das bedeutet, dass es sehr schwierig ist, sie mit physikalischen Mitteln zu trennen.Die derzeit verwendeten Prozesse … können 100 Schritte umfassen“, sagte Chrisey und merkte auch an, dass das Verfahren aufgrund der Chemikalien, die zur Trennung und Reinigung der Metalle verwendet werden, sehr teuer und umweltgefährdend sein kann.„Dies sind alles Gründe, warum es schwierig war, diese Art von Operation in den Vereinigten Staaten aufrechtzuerhalten“, fügte sie hinzu.Auf einem Berg in der Mojave-Wüste in der größten Seltenerdmine der Vereinigten Staaten versucht MP Materials jedoch, diesen Trend umzukehren.Mit der Größe und Leistungsfähigkeit seiner Einrichtungen versucht MP Materials, ein „Magnet-Champion“ in der westlichen Hemisphäre zu werden, sagte Matt Sloustcher, Senior Vice President of Communications and Policy bei MP Materials.„Wir versuchen, eine vollständige magnetische Lieferkette aufzubauen, und wir möchten in der Lage sein, alle notwendigen Materialien herzustellen und die notwendigen Materialien zu recyceln, um diese magnetische Lieferkette zu haben“, sagte er.Seit dem Erwerb der Mountain Pass Mine im Jahr 2017 hat MP Materials die Produktion von Seltenerdelementen am Standort wiederbelebt und produziert eine Mischung aus Seltenerdkonzentraten, die laut United States Geological Survey rund 15 Prozent der jährlich verbrauchten Seltenerdmineralien ausmacht.Und bald muss MP Materials diese Mischung für den langwierigen Prozess der Trennung und Veredelung der Seltenerdelemente nicht mehr nach China verschiffen.Nach zweijähriger Bauzeit gab das Unternehmen im November bekannt, dass es kurz vor der Eröffnung der ersten Anlage zur Raffination von Seltenen Erden in den Vereinigten Staaten in der Anlage in Mountain Pass steht.Zuerst muss es Vermögenswerte für die neue Anlage für die zweite Produktionsphase in Betrieb nehmen, was ein Prozess ist, bei dem die Ausrüstung der Anlage einem Stresstest unterzogen wird, um sicherzustellen, dass sie mit der Geschwindigkeit arbeitet, für die sie konzipiert wurde, sagte Sloustcher während eines Rundgangs durch die laufenden Bauarbeiten am Bergpass Bergwerk.Das Verfahren werde sich im Laufe des Jahres 2023 entfalten, fügte er hinzu.„Wir sind noch Monate davon entfernt, raffinierte Produkte herzustellen“, sagte er."Es ist wirklich aufregend."Die zweite Produktionsstufe beginnt mit einem Prozess des Trocknens, Röstens, Auslaugens und Reinigens der Mischung aus Seltenerdkonzentrat, erklärte er.Dann werden die seltenen Erden in einen von mehreren hoch aufragenden Tanks eingefüllt, die sich in einem Gebäude befinden, das länger als ein American-Football-Feld ist.In diesen Fässern trennt ein Lösungsmittelextraktionsprozess die Mischung in einzelne Seltenerdoxide, sagte er.Obwohl es sich nur um eine Veredelungsanlage handelt, die mit mehreren in China konkurriert, stellt ihre Eröffnung einen entscheidenden Schritt in den Bemühungen der Vereinigten Staaten dar, ihre anfällige Lieferkette für seltene Erden anzugehen.Laut einer Pressemitteilung des Pentagon investierte das Verteidigungsministerium im Jahr 2020 10 Millionen US-Dollar in das 200-Millionen-Dollar-Projekt.MP Materials wird sich auf die Veredelung einer Verbindung aus Neodym und Praseodym – eines der am häufigsten verwendeten Materialien zur Herstellung von Seltenerdmagneten – sowie Lanthan und Cer konzentrieren, bemerkte Sloustcher.Diese Elemente werden als „leichte seltene Erden“ klassifiziert.Die Regierung drängt auch auf die heimische Produktion von „schweren seltenen Erden“, die schwieriger zu raffinieren sind, aber auch zur Herstellung spezialisierterer Magnete verwendet werden.Beispielsweise werden die schweren Seltenen Erden Terbium und Dysprosium benötigt, um Seltenerd-Permanentmagnete herzustellen, die bei hohen Temperaturen betrieben werden können, während Samarium zur Herstellung von Samarium-Kobalt-Magneten verwendet wird, die in Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungsanwendungen zu finden sind.„Wenn Sie seltene Erden im Inland nicht getrennt haben, gibt es einen Fehlerpunkt in der Lieferkette für Magnete“, sagte er.Das Verteidigungsministerium erteilte MP Materials im Februar 2022 einen Auftrag über 35 Millionen US-Dollar für den Bau einer Anlage, die speziell für die Verarbeitung schwerer Seltenerdelemente in der Mountain Pass-Mine ausgelegt ist.Sloustcher sagte, dass die schweren Seltenen Erden in einem anderen Gebäude raffiniert werden, und fügte hinzu, dass das Projekt gerade erst anlaufe.Um die Magnet-Lieferkette vollständig zu domestizieren, begann MP Materials im April 2022 auch mit dem Bau der ersten Fabrik für Seltenerd-Magnete in den Vereinigten Staaten. Die Anlage in Fort Worth, Texas, wird in der Lage sein, jährlich rund 1.000 Tonnen Neodym-Eisen- Bor-Magnete aus Seltenerdelementen, die in den Mountain Pass-Anlagen abgebaut und veredelt werden, so das Unternehmen.Da der Verteidigungsmarkt nur einen Bruchteil der Gesamtnachfrage der Vereinigten Staaten nach Seltenen Erden ausmacht – rund fünf Prozent – ​​versucht das Unternehmen, zunächst den Bedarf der kommerziellen Industrie zu decken, bemerkte Sloustcher.Nachfragesignale für seltene Erden werden voraussichtlich steigen, da die Welt mit Maschinen elektrifiziert wird, die hochspezialisierte Seltenerdmagnete benötigen.Laut einem Bericht des unabhängigen Forschungsunternehmens Adamas Intelligence wird sich die weltweite Nachfrage nach Seltenerdoxiden voraussichtlich von 15 Milliarden US-Dollar im Jahr 2022 auf 46 Milliarden US-Dollar im Jahr 2035 verdreifachen.„Die Welt elektrisiert an allen möglichen Fronten – Elektrofahrzeuge, Windturbinen, Drohnen, Roboter, alles“, sagte Sloustcher.„Das Nachfragebild ist also sehr hell, und das Angebot ist im Vergleich zu dem, was die meisten Analysten prognostizieren, einfach nicht vorhanden.“MP Materials hat bereits eine Vereinbarung mit General Motors getroffen, um ab Ende 2023 Seltenerdlegierungen und Magnete für die Elektrofahrzeugprogramme des Automobilherstellers herzustellen, sagte er.„Die Verteidigungsnachfrage allein kann nicht einmal eine Magnetikanlage von bescheidener Größe aufrechterhalten“, sagte Sloustcher.„Wir wollen in der Lage sein, uns zu behaupten und GM und andere Unternehmen beliefern zu können … und wenn uns das gelingt, kann die Verteidigungsnachfrage gedeckt werden.“In der Zwischenzeit erforschen Chrisey und ihr Team bei DARPA Möglichkeiten, eine heimische Lieferkette für seltene Erden mit einer anderen Art von Methode zu sichern – Biomining.Das Environmental Microbes as a BioEngineering Resource- oder EMBER-Programm ist eine DARPA-Initiative zur Verwendung mikrobieller und biomolekularer Engineering-Techniken zur Trennung und Reinigung von Mischungen seltener Erden, wie sie in der Mountain Pass-Mine produziert werden, sagte Chrisey.Das Programm wurde von Mikroben inspiriert, die in rauen, vulkanischen Umgebungen leben und Seltenerdelemente verwenden, um zu überleben, sagte sie.„Weil sie diesen extremen Umgebungen ausgesetzt waren, verwendeten sie die Seltenen Erden als Kofaktoren für Enzyme und sie haben Transportsysteme entwickelt, um die Elemente aus der Umgebung aufzunehmen und sie in die Zelle zu bringen und sie zu speichern, bis sie gebraucht werden.“ Sie erklärte.„Vielleicht können wir herausfinden, wie die Zellen das machen, und das für unsere Zwecke nutzen.“EMBER wird Biomining nutzen, um dieses natürlich vorkommende Phänomen nachzuahmen.Die Technik verwendet Mikroben, um ein interessierendes Element aus einer größeren Mischung abzubauen oder zu trennen, erklärte Chrisey.Der Prozess ist für Seltene Erden aufgrund der „schlechten Spezifität und Selektivität der Mikroben“ für die Elemente noch nicht vollständig entwickelt, sagte die Agentur.Im Oktober gab das Programm bekannt, dass es Teams des Lawrence Livermore National Laboratory, des Battelle Memorial Institute und der San Diego State University ausgewählt hat, um an der ersten Phase des vierjährigen Programms teilzunehmen.Jedes Team wird ein anderes Ausgangsmaterial nehmen, das mindestens acht verschiedene Seltenerdelemente enthält, und jedes Element mithilfe verschiedener Mikroben und Biomining-Techniken voneinander trennen und veredeln, sagte Chrisey.Die drei Gruppen verwenden eine einzigartige Kombination aus Ausgangsmaterial, Mikroben und Biomining, fügte sie hinzu.Beispielsweise beginnen zwei Teams mit Mineralquellen, die teilweise aus aus dem Boden gegrabenem Erz verarbeitet werden können, während das dritte sich mit abgebauten Abfällen befasst.Und während sich eine Gruppe auf Mikroben konzentriert, weil sie natürlicherweise in extremen Umgebungen vorkommen, verwendet ein anderes Team eine Klasse von Mikroben, die auf Methan wachsen und sich von Treibhausgasen ernähren.„Wir denken über viele verschiedene Ebenen nach und darüber, wie die Biologie in diesem Gesamtprozess einen Vorteil bringen könnte“, sagte sie.Phase eins von EMBER wird voraussichtlich im Januar 2024 abgeschlossen sein, danach wird DARPA entscheiden, ob mit der zweiten Phase fortgefahren wird oder nicht, sagte Chrisey.Wenn dies der Fall ist, wird sich die nächste Phase auf die Verbesserung der Effizienz und des Umfangs der Trennung von Seltenen Erden aus Quellgestein konzentrieren, und dann wird Phase drei mit einer Demonstration des Bioabbaus von Seltenen Erden im Pilotmaßstab enden.Teil 1: Jährliche Umfrage zeigt wachsende Besorgnis über die Gesundheit der Industriebasis Teil 2: Verteidigungsunternehmen sehen sich nach der Pandemie mit Arbeitskräftemangel konfrontiert Teil 3: Wie Einwanderungsreformen dazu beitragen können, China entgegenzuwirken Teil 5: Pentagon unternimmt Schritte zur Beschleunigung des Technologiewechsels – folgtAls wir das das letzte Mal versuchten, wurde der Vorgänger von MP von den Chinesen aus dem Geschäft gedrängt, die einfach die Preise für seltene Erden senkten.Hoffentlich lassen wir das noch einmal zu.Großartiger Artikel.Es ist gut, Lebenszeichen in den USA zu sehen, anstatt sich auf ausländische Quellen verlassen zu müssen.Ein Unternehmen namens Enovix hat hier in den USA die erste Silizium-Lithium-Batterie entwickelt, die wirklich der nächste Schritt in der Batteriespeicherung sein wird, vergleichbar mit der Lithium-Batterie von Sony aus dem Jahr 1991.Darüber hinaus werden sie das thermische Durchgehen zu 100 % mit einem dezentralen Widerstandsansatz namens BrakeFlow™ beseitigen, den kein anderer Wettbewerber hat;Ihre Batteriearchitektur ist wirklich revolutionär.Doppelte Leistung, längere Lebensdauer usw. Enovix.com2101 Wilson Blvd, Suite 700 Arlington, VA 22201, Tel: (703) 522-1820