Uw telefoons en computers vertrouwen op deze afgelegen mijn in North Carolina. Helene heeft het gewoon verpest. – Moeder Jones

Dit verhaal is oorspronkelijk gepubliceerd door Vox.com en wordt hier weergegeven als onderdeel van de Klimaatbureau samenwerking.

Je zou het niet verwachten om de spil van de mondiale microchipindustrie te vinden, weggestopt in een stadje in de Blue Ridge Mountains, maar hij is er wel. Verspreid over de buitenwijken van Spruce Pine wordt in een reeks mijnen al tientallen jaren het zuiverste kwarts op aarde gewonnen. De hulpbron is zo essentieel dat bijna elke geavanceerde microchip die vandaag de dag wordt geproduceerd er tijdens het productieproces mee in aanraking komt.

Die mijnen zijn nu voor onbepaalde tijd gesloten, nadat de orkaan Helene 60 cm water op Spruce Pine heeft gedumpt en het gebied heeft verwoest. En nu deze unieke aanvoer van ultrazuiver kwarts in de nabije toekomst wordt stopgezet, staat de wereldvoorraad chips op het spel.

Voor alle duidelijkheid: Spruce Pine is niet de enige plek op aarde met hoogzuiver kwarts. Kwarts, dat grotendeels uit gekristalliseerd silicium bestaat, is het op een na meest voorkomende mineraal in de aardkorst. Maar wat zich onder Spruce Pine bevindt, is bijzonder.

Spruce Pine ligt langs een bergkam van de Appalachen die werd gevormd toen twee paleocontinenten zo’n 380 miljoen jaar geleden met elkaar in botsing kwamen en één enkele landmassa, Pangaea, ontstond. De precieze omstandigheden rond die botsing zorgden ervoor dat er weinig onzuiverheden vermengden met de gesmolten mineralen die kilometers onder het oppervlak rondzweefden. Nu afgekoeld en versleten, zien de rotsen rond Spruce Pine eruit als een vuile sneeuwbal dankzij een combinatie van veldspaat, mica en kwarts. Wanneer het wordt vermalen, ziet het eruit als wit zand, maar wanneer het geïsoleerd is, is kwarts misschien wel het zuiverste ter wereld.

“Het is niet zo dat het silicium dat in North Carolina uit de grond komt, vervolgens onderdeel wordt van een siliciumchip”, zegt Ed Conway, auteur van Materiële wereld. “Maar zonder kun je geen siliciumchip maken.”

Omdat het een minimale verfijning nodig heeft nadat het uit de grond is gehaald, is Spruce Pine-kwarts ook goedkoper dan de concurrentie. Dat betekent niet dat het goedkoop is. Zeer zuiver Spruce Pine-kwarts kan tot $ 20.000 per ton verkopen, en de afvalmaterialen uit de mijnbouw zijn zo ongerept dat ze zelfs worden gebruikt om de bunkers van de Augusta National Golf Course, de thuisbasis van het Master’s-toernooi, te vullen.

Het hoge siliciumgehalte en de lage verontreiniging van Spruce Pine-kwarts maakt het een integraal onderdeel van de geavanceerde chipproductie, waarbij zelfs een atomaire hoeveelheid onzuiverheid de circuits die in een halfgeleider zijn geëtst, kan blokkeren. De chips zelf zijn niet echt gemaakt van kwarts. Hoogzuivere kwartskroezen worden gebruikt voor het smelten van polysilicium, het zuivere silicium dat nodig is om computerchips en zonnepanelen te maken.

De smeltkroezen gaan maar een paar weken mee voordat ze vervangen moeten worden, en de behoefte aan geavanceerde chips neemt in razend tempo toe. Verwacht wordt dat een toename van het aantal door AI aangedreven apparaten de mondiale vraag naar geavanceerde chips tegen 2026 met minstens 30 procent zal doen toenemen, volgens een recent Bain-rapport dat waarschuwde voor een dreigend tekort.

Volgens sommige schattingen was Spruce Pine verantwoordelijk voor 70 procent van het zeer zuivere kwarts dat nodig is om het pure silicium te produceren dat wordt gebruikt om de meest geavanceerde chips te maken, inclusief de chips die nodig zijn voor AI. Bovendien produceert één bedrijf in Taiwan, TSMC, het merendeel van die chips. En nu vestigt de ramp in Spruce Pine de aandacht op hoe kwetsbaar de wereldwijde toeleveringsketen voor chips al is.

“Misschien zet deze gebeurtenis mensen ertoe aan om na te denken over alternatieven, verschillende smeltkroezen, verschillende manieren om silicium te maken”, zegt Dustin Mulvaney, hoogleraar milieustudies aan de San Jose State University die de toeleveringsketens van zonnecellen bestudeert.

We weten nog niet hoe erg de schade is bij de mijnbouwfaciliteiten van Spruce Pine. De twee bedrijven die de meeste kwartsmijnen bezitten, Sibelco en Quartz Corp, stopten allebei de productie op 26 september, terwijl de storm door westelijk Noord-Carolina raasde. Afbeeldingen van Spruce Pine laten zien dat de binnenstad volledig onder water staat en dat gebouwen wegspoelen in de buurt van de spoorlijnen die de mijnen met de rest van de wereld verbinden.

Sibelco zei in een verklaring dat het “actief samenwerkte met overheidsinstanties en reddings- en hersteloperaties van derden om de impact van deze gebeurtenis te verzachten en de activiteiten zo snel mogelijk te hervatten.” Quartz Corp beoordeelt op dezelfde manier de situatie in zijn drie mijnen in het gebied, evenals de infrastructuur eromheen, en “zijn Amerikaanse fabrieken zijn voor onbekende duur stopgezet”, zei de woordvoerder van het bedrijf, May Kristin Haugen, in een e-mail.

Wat betreft de mate waarin dit de mondiale chiptoeleveringsketen zal ontwrichten, zullen we moeten afwachten.

Zelfs nu de Spruce Pine-mijnen offline zijn, zouden chipmakers voorraden polysilicium of het ultrazuivere kwarts moeten hebben dat ze nodig hebben om het voor een bepaalde tijd beschikbaar te maken. En als het Spruce Pine-kwarts opraakt, zijn er andere bronnen van kwarts in plaatsen als China en India die levensvatbaar zijn, maar niet zo kwalitatief of kosteneffectief.

En misschien anticiperend op een toekomstige ramp, bewaren de mijnbouwbedrijven in Spruce Pine niet al hun hoogzuivere kwarts ter plaatse. “Tussen onze eigen veiligheidsvoorraden, die op verschillende locaties zijn aangelegd, en die verderop in de waardeketen, maken we ons geen zorgen over tekorten op de korte of middellange termijn”, zegt Haugen, die de pandemie aanhaalde als een leermoment voor de bevoorrading. veerkracht van de keten.

Wat we echter zouden kunnen verwachten, is dat de prijzen van sommige elektronica zullen stijgen. Als er niet genoeg Spruce Pine-kwarts beschikbaar is, vooral op de lange termijn, zal de industrie met alternatieve bronnen van zeer zuiver kwarts moeten komen. De methoden voor het raffineren van die mineralen elders zijn meer hulpbronnenintensief en hebben mogelijk een grotere ecologische voetafdruk omdat het kwarts dat als grondstof wordt gebruikt in het begin niet zo zuiver is als het kwarts van Spruce Pine. Zoals een deskundige vertelde Bedraad magazine zou de door het klimaat veroorzaakte overstromingen in het westen van Noord-Carolina kunnen leiden tot meer negatieve gevolgen voor het klimaat, wat zou kunnen bijdragen aan meer rampen in de toekomst.

Voor veel gewone technologiegebruikers komt dit allemaal als een verrassing. We zijn er tenslotte aan gewend dat chips in Silicon Valley worden ontworpen en vervolgens in Taiwan worden gemaakt. Natuurlijk zijn deze plaatsen niet veilig voor schokken; aardbevingen en bosbranden vormen een bedreiging in Zuid-Californië en Taiwan is gevoelig voor aardbevingen en aardverschuivingen. We denken niet vaak na over de vele grondstoffen die nodig zijn om de toeleveringsketen te vullen en over de gewoonte van de gemondialiseerde economie om altijd op zoek te gaan naar de goedkoopste beschikbare optie, zelfs als die afkomstig is uit één klein stadje in de Blue Ridge Mountains dat vatbaar is voor tot overstromingen.

“We besteden gewoon niet veel aandacht, of zoveel aandacht als we zouden moeten, aan de onderkant van onze economie”, aldus Conway. “En dit maakt deel uit van de onderbuik.”