[비즈한국] Hôm 17/7 vừa qua, các nhà lãnh đạo G7 tại hội nghị thượng đỉnh tổ chức ở Evian (Pháp) đã nhất trí phối hợp cùng nhau để giảm sự phụ thuộc vào chuỗi cung ứng các loại khoáng sản thiết yếu (critical minerals) như đất hiếm, lithium và niken.
Các nhà lãnh đạo bày tỏ lo ngại về việc một số quốc gia cố tình biến tài nguyên thành vũ khí, ví dụ như việc kiểm soát xuất khẩu. Dù tên quốc gia cụ thể không được nêu tên tại đây, nhưng dư luận hiểu rằng thông điệp này nhắm thẳng vào Trung Quốc – quốc gia vốn đã sử dụng các hạn chế xuất khẩu đất hiếm để gây áp lực và gia tăng ảnh hưởng.
Trong tuyên bố chung, G7 đã đặt mục tiêu giảm sự phụ thuộc vào một quốc gia duy nhất trong việc nhập khẩu đất hiếm xuống dưới 60% vào năm 2030. Mục tiêu cuối cùng là giảm con số này xuống còn 50%.
Thủ tướng Đức Friedrich Merz cho biết: “Chúng tôi đã đạt được thỏa thuận dưới nhiều hình thức khác nhau để hợp tác chặt chẽ hơn nữa về các loại nguyên liệu thô cốt lõi. Chúng tôi cũng đã có những cuộc thảo luận chuyên sâu với các quốc gia khách mời về phương thức đa dạng hóa nguồn cung”.
Vitamin của ngành công nghiệp hiện đại
Đất hiếm là tên gọi chung của 17 nguyên tố, bao gồm 15 nguyên tố có số nguyên tử từ 57 đến 71, cộng thêm Scandium (Sc) và Yttrium (Y). Do sở hữu từ tính mạnh hoặc đặc tính phát quang chính xác ở các bước sóng cụ thể, chúng là những vật liệu không có vật chất thay thế. Vì là nền tảng cho hàng loạt công nghệ từ xe điện, trung tâm dữ liệu AI cho đến robot và hệ thống quốc phòng, đất hiếm còn được mệnh danh là “vitamin của ngành công nghiệp hiện đại” (vitamins of modern industry).
Đặc biệt, đất hiếm đóng vai trò quyết định trong quá trình chuyển đổi năng lượng. Một chiếc xe điện chứa từ 2~5kg nam châm đất hiếm, và mỗi megawatt điện gió ngoài khơi cần khoảng 500kg. Trong khi đó, châu Âu có kế hoạch cấm bán xe động cơ đốt trong từ năm 2035 và liên tục mở rộng điện gió, khiến nhu cầu về đất hiếm tăng vọt.
Dù mang tên là “hiếm” (희, 稀), nhưng thực tế đây không phải là nguyên tố khan hiếm trên Trái đất. Vấn đề nằm ở chỗ các mỏ khoáng sản tập trung rất khó tìm, và ngay cả khi tìm thấy, việc khai thác cũng vô cùng khó khăn, dẫn đến tính kinh tế thấp.
Sự phụ thuộc gần như 100%…
G7 đã đồng ý chung tay đầu tư và mở rộng năng lực công nghiệp từ khâu khai thác, chế biến đến tái chế khoáng sản. G7 cho biết, từ đầu năm đến nay đã có 195 dự án được công bố với số vốn đầu tư lên tới 64 tỷ Euro (112 nghìn tỷ Won). Họ dự định huy động vốn công và tư để thiết lập chuỗi cung ứng khoáng sản thiết yếu bền vững, đồng thời mở rộng hợp tác với các quốc gia đang phát triển. Để duy trì các kế hoạch này, G7 cũng lên kế hoạch thành lập “Liên minh sản xuất và tăng cường khả năng phục hồi khoáng sản thiết yếu G7”.
Dẫu tuyên bố đã được đưa ra, nhưng nhìn vào các con số thực tế, tình hình vẫn không hề khả quan.
Theo báo cáo từ nhóm chuyên gia tư vấn của Nghị viện châu Âu (EPRS) vào tháng 11 năm ngoái, châu Âu hiện đang nhập khẩu 100% đất hiếm nặng, 85% đất hiếm nhẹ và 98% nam châm đất hiếm từ Trung Quốc. Mức độ phụ thuộc này đang ở ngưỡng báo động.
Trên thực tế, khi Trung Quốc thắt chặt kiểm soát xuất khẩu đất hiếm vào tháng 10 năm ngoái, lượng nhập khẩu nam châm đã giảm mạnh, buộc các nhà sản xuất ô tô tại châu Âu và Mỹ phải cắt giảm sản lượng. Giá đất hiếm tại châu Âu đã tăng vọt tới 6 lần so với Trung Quốc.
Bloomberg nhận định: “Xét đến việc nhiều nhà phát triển tiềm năng đang phải trì hoãn dự án do hạn chế về vốn, rào cản quy định, sự phản đối từ cộng đồng và các khó khăn về kỹ thuật, thì thời hạn năm 2030 có khả năng là một mục tiêu đầy tham vọng”.
Dự báo cho rằng việc khai thác và tinh chế đòi hỏi chi phí khổng lồ và mất nhiều năm, chưa kể những khó khăn trong việc vượt qua các quy định môi trường nghiêm ngặt của châu Âu (như tiếng ồn, tàn phá môi trường).
Mặc dù việc đạt được mục tiêu là rất khó, nhưng hy vọng tự chủ không phải là không có. Hiện nay, nhiều startup đang nỗ lực biến khủng hoảng địa chính trị này thành cơ hội.
‘Chủ quyền bắt đầu từ lòng đất’
Trong khi các mỏ chính của Trung Quốc có cấu trúc cho phép khai thác lộ thiên, thì các mỏ đất hiếm ở châu Âu được dự đoán nằm sâu hàng trăm đến hàng nghìn mét và bị kẹt trong các tầng đá kết tinh cứng.
Trên thực tế, các mỏ đất hiếm tại mỏ Fen (Na Uy), được coi là lớn nhất châu Âu, được khảo sát nằm ở độ sâu từ 468m đến 1000m dưới mặt đất. Tại khu vực thăm dò tiềm năng Per Geijer ở Kiruna, Thụy Điển, quá trình khai thác cũng đang diễn ra ở độ sâu khoảng 700m. Tuy nhiên, việc khoan bằng mũi khoan cơ học truyền thống trên các tầng đá cứng dẫn đến hao mòn nhanh và chi phí tăng theo cấp số nhân.
Từ góc độ này, Hades Mining – một startup do CEO Max Werner (cựu sĩ quan quân đội) sáng lập tại Munich (Đức) năm ngoái – đang thu hút sự chú ý. Khẩu hiệu của công ty là ‘Sovereignty starts subsurface’ (Chủ quyền bắt đầu từ dưới lòng đất).
Hades Mining phát triển công nghệ dùng laser nhiệt độ cực cao để khoan đá, giúp giảm đáng kể thời gian khai thác.
Trong cuộc phỏng vấn với truyền thông nước ngoài, CEO Werner tự tin khẳng định: “Kết quả thử nghiệm cho thấy chúng tôi có thể đào từ 30-50 mét mỗi giờ, nhanh hơn hàng chục lần so với phương pháp truyền thống”.
Không giống như khai thác lộ thiên, công nghệ này còn giảm thiểu tác động đến môi trường. Họ bơm một loại dung dịch đặc biệt vào lỗ khoan laser để hòa tan khoáng sản, sau đó hút dung dịch chứa khoáng chất lên bề mặt để tách chiết và tái sử dụng dung dịch. Đây là một loại cấu trúc tuần hoàn khép kín.
Ngoài ra, Hades cũng đang phát triển công nghệ sản xuất năng lượng địa nhiệt thông qua chính các lỗ khoan này, cùng với những kế hoạch đầy tham vọng nhắm đến việc khoan thăm dò tài nguyên ngoài Trái đất.
Chỉ 9 tháng sau khi thành lập, vào tháng 2 năm nay, Hades đã hoàn tất vòng gọi vốn hạt giống trị giá 15 triệu Euro (26,3 tỷ Won) – một tốc độ ấn tượng. Tổng số vốn huy động được là 20,5 triệu Euro (36 tỷ Won). Hades đặt mục tiêu vận hành hiện trường khai thác đầu tiên vào năm 2029.
Nếu không có, thì không dùng
Một phương pháp tiếp cận mới cũng đang được triển khai: thay vì đào nhiều hơn để đáp ứng nhu cầu tăng cao, họ chọn cách không sử dụng chúng nữa. Alice & Bob, một startup về máy tính lượng tử tại Paris (Pháp), đã chọn con đường này.
Startup này đang tìm kiếm câu trả lời trong “cấu trúc phân tử của nam châm vĩnh cửu hiệu suất cao không chứa đất hiếm”. Tháng 3 vừa qua, họ đã nhận được khoản đầu tư 3,9 triệu USD (6 tỷ Won) từ Cơ quan Dự án Nghiên cứu Tiên tiến thuộc Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (ARPA-E).
Juliette Pierre-Pernet, Tổng giám đốc Alice & Bob tại Mỹ, cho biết: “Thiết kế nam châm hiệu suất cao mà không dùng đất hiếm là một trong những bài toán khó nhất của khoa học vật liệu. Với máy tính truyền thống, việc mô phỏng là cực kỳ khó khăn, nhưng thông qua máy tính lượng tử, chúng ta có thể đẩy nhanh việc tìm kiếm các loại nam châm mới”.
Theo giải thích của Alice & Bob, nam châm sở hữu từ tính mạnh là nhờ vào sự chuyển động đan xen phức tạp của các electron trong nguyên tử. Để tính toán sự chuyển động này, số lượng khả năng tăng lên theo cấp số nhân khiến những siêu máy tính nhanh nhất cũng bó tay. Kể từ khi nam châm Neodymium-Sắt-Bo (NdFeB) dùng trong xe điện và tuabin gió được phát hiện vào thập niên 1980, suốt hơn 40 năm qua vẫn chưa có câu trả lời thay thế. Nếu máy tính lượng tử có thể phá vỡ rào cản tính toán này, câu trả lời cho vấn đề tồn tại hàng chục năm qua có thể xuất hiện trên màn hình trước khi được đưa vào phòng thí nghiệm.
Tác giả Lee Jung-woo là phóng viên báo chí trong 17 năm, phụ trách đa dạng các lĩnh vực từ công nghiệp lớn như ô tô, pin thứ cấp, công nghiệp nặng đến quốc phòng, ngoại giao, môi trường, giáo dục và y tế - phúc lợi. Đặc biệt, ông đã đưa tin trực tiếp về sự thay đổi cơ cấu công nghiệp tập trung vào lĩnh vực di chuyển, chuyển đổi năng lượng và bền vững. Hiện tại, ông đang sống ở Berlin (Đức) và hoạt động với tư cách là đối tác của vườn ươm startup '123 Factory'.