Πώς η παραγωγή των απαραίτητων μικροτσίπ επιβαρύνει το περιβάλλον

Τα μικρά κομμάτια πυριτίου μπορεί να είναι ζωτικής σημασίας για τις οικονομίες όλου του πλανήτη όμως ο αντίκτυπός τους δεν είναι πάντα θετικός. Τεράστιες ποσότητες ενέργειας απαιτούνται για την κατασκευή των κάθε είδους επεξεργαστών που βρίσκονται σε κάθε προϊόν, από αεροπλάνα και αυτοκίνητα μέχρι βραστήρες.

Μία ομάδα ερευνητών του Πανεπιστημίου Χάρβαρντ σημείωνε το 2020 ότι η ίδια η κατασκευή μικροτσίπ «αντιπροσωπεύει μεγαλύτερο μέρος της παραγωγής άνθρακα» από τις ηλεκτρονικές συσκευές. Και μπορεί μέρος αυτής της ενέργειας να προέρχεται από ανανεώσιμες πηγές ωστόσο μεγάλο μέρος προέρχεται από ορυκτά καύσιμα, όπως το κάρβουνο και το πετρέλαιο. Πλέον, υπολογίζεται ότι αρκετοί παραγωγοί ημιαγωγών έχουν μεγαλύτερες εκπομπές άνθρακα απ’ ότι οι μεγάλες αυτοκινητοβιομηχανίες.

Ενεργοβόρες διαδικασίες

Αναλυτές της εταιρείας ερευνών και παροχής συμβουλών Forrester αναφέρουν στο CNBC ότι ορισμένες διαδικασίες σε τμήματα της παραγωγής των ημιαγωγών απαιτούν τεράστια ποσά ενέργειας. Καταρχήν, οι κατασκευαστές χρειάζονται ακατέργαστο πυρίτιο, δηλαδή… άμμο, την οποία λειώνουν, την «καθαρίζουν» από ξένα σώματα και στη συνέχεια τη διαμορφώνουν σε «ράβδους».

Οι κλίβανοι που πραγματοποιούν για αυτή τη διαδικασία χαρακτηρίζονται ιδιαίτερα ενεργοβόροι από τους αναλυτές της Forrester. Στη συνέχεια, οι ράβδοι πυριτίου κόβονται σε «φέτες» δημιουργώντας τα wafers, δηλαδή λεπτές φλούδες πυριτίου από τα οποία τελικά προέρχονται οι επεξεργαστές.

Διάφορα υλικά τοποθετούνται στη συνέχεια σε στρώσεις πάνω στα wafers, σε συγκεκριμένα διαδοχικά βήματα και με τη χρήση διαφορετικών ειδών εξοπλισμού. Χαρακτηριστικά αναφέρονται κλίβανοι διάχυσης, εμφυτεύματα ιόντων και μηχανές χάραξης πλάσματος τα οποία χρειάζονται όλα σημαντικά ποσά ισχύος ενώ επιπλέον ορισμένες διαδικασίες απαιτούν πολύ υψηλές θερμοκρασίες.

Χαρακτηριστικά αναφέρεται από τους αναλυτές της Forrester ότι οι κλίβανοι διάχυσης λειτουργούν σε θερμοκρασίες από 1200 έως 2000 βαθμούς της κλίμακας Φαρενάιτ (δηλαδή από 648 έως 1093 βαθμούς της κλίμακας Κελσίου) με τα wafers να τοποθετούνται εκεί για ώρες.

Ταϊβάν: Ο γίγαντας των μικροτσίπ

Το μεγαλύτερος μέρος των μικροτσίπ παράγεται στην Ασία, με την Ταϊβάν να κρατάει τα σκήπτρα χάρη στην TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company), τον μεγαλύτερο παραγωγό  μικροτσίπ στον κόσμο.

Ερευνητές της Greenpeace στην Ταϊβάν δηλώνουν στο CNBC ότι η εταιρεία έχει περισσότερες εκπομπές άνθρακα από κάθε άλλη εταιρεία παραγωγής ημιαγωγών, ενώ υποστηρίζουν ότι η εταιρεία καταναλώνει περισσότερο ηλεκτρικό ρεύμα κάθε χρόνο από την ίδια την πρωτεύουσα της χώρας, την Τάιπεϊ.

Σύμφωνα με στοιχεία του Bloomberg, η TSMC εξέπεμψε 6 εκατομμύρια τόνους αερίων άνθρακα το 2017, 8 εκατομμύρια τόνους το 2019 και 15 εκατομμύρια τόνους το 2020. Υπολογίζεται ότι η εταιρεία είχε τα τελευταία δύο χρόνια μεγαλύτερες εκπομπές από την αυτοκινητοβιομηχανία General Motors.

Την ίδια ώρα, η εταιρεία σχεδιάζει την κατασκευή νέων εργοστασίων σε Ταϊβάν και Αριζόνα, που θα βελτιώσουν την τροφοδοσία της αγοράς σε ημιαγωγούς αλλά συγχρόνως θα αυξήσουν και την ποσότητα ηλεκτρικού ρεύματος που θα καταναλώνει.

Οι επόμενοι μεγάλοι κατασκευαστές ημιαγωγών, άρα και με μεγάλες εκπομπές αερίων άνθρακα, είναι η κορεατική Samsung και η αμερικανική Intel. Η Samsung είχε το 2020 εκπομπές 12,9 εκατομμυρίων τόνων άνθρακα, κάτι που την καθιστά την δεύτερη μεγαλύτερη εταιρεία σε εκπομπές στον τομέα της παραγωγής ημιαγωγών.

Από την άλλη η Intel είχε περιορίσει σε 2,88 εκατομμύρια τόνους τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου, αν και κατανάλωσε 10,6 δισεκατομμύρια κιλοβατώρες. Ένα μόνο εργοστάσιό της στην Αριζόνα κατανάλωσε 561 εκατομμύρια κιλοβατώρες κατά τους πρώτους τρεις μήνες του 2021.

Στροφή στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας

Οι ειδικοί θεωρούν ότι λύση στο πρόβλημα θα δοθεί μόνο με την στροφή αυτών των εταιρειών στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Παράλληλα, οι μεγάλοι του κλάδου της παραγωγής ημιαγωγών δήλωσαν στο CNBC ότι δεσμεύονται ότι θα μειώσουν τις εκπομπές ενώ θα διευρύνουν την παραγωγή ώστε να καλυφθούν και οι ανάγκες της αγοράς.

Ήδη από το καλοκαίρι η TSMC ανακοίνωσε ότι επιθυμεί να πετύχει στόχο μηδενικών εκπομπών έως το 2050, ενώ παράλληλα έχει θέσει ως στόχο τη χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας στο 40% των δραστηριοτήτων της έως το 2030.

Δύσκολος στόχος αφού υπολογίζεται ότι η TSMC χρησιμοποιεί το 4,8% της συνολικής παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας της Ταϊβάν και σύμφωνα με την Greenpeace θα φτάσει στο 7,2% το 2022. Επιπλέον, δυσκολίες θα υπάρχουν και λόγω του γεγονότος ότι το 91,5% της ηλεκτρικής ενέργειας στην Ταϊβάν παράγεται από ορυκτά καύσιμα, σύμφωνα με την Statistical Review of World Energy της BP.

Παρόλα αυτά, τον Ιούλιο του 2020 η TSMC υπέγραψε 20ετή συμφωνία με την Orsted για την αγορά του συνόλου της παραγωγής δύο υπεράκτιων αιολικών πάρκων που βρίσκονται υπό κατασκευή στη δυτική ακτή της νησιωτικής χώρας.