Cuộc chiến đất hiếm nhẹ, chìa khóa của năng lượng xanh

Các nguyên tố đất nhẹ đóng vai trò quan trọng trong năng lượng xanh

Được ví von là những "vitamin của nền công nghiệp hiện đại", 17 nguyên tố này đã âm thầm trở thành mạch máu của kỷ nguyên công nghệ số, nuôi dưỡng từ chiếc điện thoại thông minh nằm gọn trong túi quần cho đến những hệ thống dẫn đường tên lửa tối tân nhất. Tuy nhiên, đằng sau sự phụ thuộc công nghệ ấy là một cuộc giằng co quyết liệt chưa từng có nhằm giành quyền kiểm soát nguồn cung, trong đó dễ thấy nhất là nhóm đất hiếm nhẹ (Light Rare Earth Elements - LREEs).

Khi thế giới đang ráo riết chuyển mình sang năng lượng xanh, thế độc quyền mà Trung Quốc nắm giữ suốt nhiều thập kỷ qua đối với nhóm nguyên tố này đang vấp phải sự thách thức mạnh mẽ từ Mỹ và các đồng minh, mở màn cho một cuộc chiến tài nguyên mới sẽ định hình lại trật tự kinh tế toàn cầu trong những thập kỷ tới.

Những "kiến trúc sư" vô hình của nền kinh tế xanh

Để hiểu được tính chất gay gắt của cuộc cạnh tranh này, trước tiên cần phải giải mã được vai trò không thể thay thế của nhóm đất hiếm nhẹ. Mặc dù bảng tuần hoàn hóa học phân loại đất hiếm thành các nhóm dựa trên trọng lượng nguyên tử, nhưng trong thực tế thương mại và công nghiệp, nhóm đất hiếm nhẹ bao gồm các nguyên tố có số hiệu nguyên tử thấp, phổ biến nhất là Lanthanum (La), Cerium (Ce), Praseodymium (Pr) và Neodymium (Nd).

Gọi là "nhẹ" và "hiếm", nhưng thực tế chúng không hề nhẹ về tầm quan trọng và cũng chẳng hề hiếm về trữ lượng trong vỏ Trái Đất. Vấn đề nằm ở chỗ chúng phân tán, khó tách chiết và thường đi kèm với các nguyên tố phóng xạ, khiến việc sản xuất trở thành một bài toán hóc búa về chi phí và môi trường.

Hai nguyên tố đầu tiên của nhóm này là Lanthanum và Cerium đóng vai trò như những "người công nhân cần mẫn" của nền công nghiệp. Lanthanum là thành phần không thể thiếu trong các thấu kính quang học chất lượng cao của máy ảnh và kính thiên văn, đồng thời là vật liệu quan trọng trong cực dương của pin nickel-metal hydride, loại pin từng thống trị các dòng xe hybrid đời đầu.

Trong khi đó, Cerium, nguyên tố phổ biến nhất trong họ đất hiếm, lại là "vua" của các chất xúc tác. Nó hiện diện trong bộ chuyển đổi xúc tác của hàng tỉ chiếc ô tô chạy xăng trên toàn cầu để lọc khí thải độc hại, và là chất đánh bóng kính chính xác nhất cho các màn hình LCD hay tấm wafer silicon trong sản xuất chip bán dẫn.

Dù giá trị kinh tế trên mỗi đơn vị trọng lượng của Lanthanum và Cerium không quá cao do nguồn cung dồi dào, nhưng nếu thiếu chúng, nền công nghiệp lọc dầu và quang học thế giới sẽ ngay lập tức tê liệt.

Tuy nhiên, "ngôi sao" thực sự khiến Washington và Bắc Kinh phải đau đầu toan tính lại nằm ở cặp đôi Praseodymium và Neodymium, thường được giới buôn khoáng sản gọi tắt là NdPr. Đây chính là linh hồn của các loại nam châm vĩnh cửu hiệu suất cao.

Nếu ví động cơ điện là trái tim của cuộc cách mạng xe điện, thì Neodymium chính là nhịp đập của trái tim ấy. Nam châm Neodymium-Sắt-Boron (NdFeB) là loại nam châm mạnh nhất từng được con người tạo ra, cho phép các mô-tơ điện trở nên nhỏ gọn hơn, mạnh mẽ hơn và hiệu quả hơn.

Không chỉ dừng lại ở xe điện, NdPr còn là thành phần cốt lõi trong máy phát điện của các tuabin gió khổng lồ ngoài khơi. Khi thế giới cam kết loại bỏ nhiên liệu hóa thạch để hướng tới Net Zero, nhu cầu về Neodymium và Praseodymium đã bùng nổ theo cấp số nhân, biến chúng từ những kim loại ít người biết đến trở thành vật liệu chiến lược không kém gì dầu mỏ của thế kỷ trước.

Chính vì tầm quan trọng sống còn này đối với cả kinh tế dân sinh lẫn an ninh năng lượng, cuộc đua giành quyền kiểm soát nguồn quặng đất hiếm nhẹ đã trở thành mặt trận đầu tiên và nóng bỏng nhất.

Thế trận khai thác: Mỹ trở lại đường đua phá vỡ thế độc quyền

Trong suốt hơn hai thập kỷ, Trung Quốc đã thực hiện một chiến lược dài hơi và bài bản để thống trị hoàn toàn chuỗi cung ứng đất hiếm, bắt đầu từ mỏ quặng khổng lồ Bayan Obo ở Nội Mông.

Với lợi thế về trữ lượng dồi dào, chi phí nhân công thấp và các quy định môi trường lỏng lẻo trong giai đoạn đầu, Trung Quốc đã thành công trong việc đẩy các đối thủ cạnh tranh ra khỏi thị trường bằng mức giá rẻ không tưởng. Đã có lúc, quốc gia này kiểm soát tới 97% sản lượng đất hiếm toàn cầu, khiến cả thế giới phải nín thở mỗi khi Bắc Kinh điều chỉnh hạn ngạch xuất khẩu.

Câu nói nổi tiếng của Đặng Tiểu Bình năm 1992: "Trung Đông có dầu mỏ, Trung Quốc có đất hiếm" đã trở thành kim chỉ nam cho chính sách tài nguyên của cường quốc này. Sự kiện Trung Quốc tạm ngừng xuất khẩu đất hiếm sang Nhật Bản vào năm 2010 sau tranh chấp quần đảo Senkaku/Điếu Ngư chính là hồi chuông cảnh tỉnh, buộc Mỹ và phương Tây phải bừng tỉnh khỏi giấc ngủ dài.

Mỹ, từng là quốc gia dẫn đầu thế giới về khai thác đất hiếm trước thập niên 1990 với mỏ Mountain Pass tại California, đã buộc phải tái khởi động cỗ máy của mình. Sau nhiều năm đóng cửa vì phá sản và các vấn đề môi trường, Mountain Pass đã được hồi sinh dưới sự quản lý của MP Materials - một công ty được Lầu Năm Góc và chính phủ Mỹ hậu thuẫn mạnh mẽ.

Sự trở lại của Mountain Pass không chỉ mang ý nghĩa kinh tế mà còn là biểu tượng cho nỗ lực giành lại chủ quyền khoáng sản của Mỹ. Mỏ này sở hữu trữ lượng đất hiếm nhẹ chất lượng cao hàng đầu thế giới, đặc biệt giàu Bastnaesite, một loại quặng chứa hàm lượng lớn Lanthanum, Cerium và đặc biệt là Neodymium.

Chiến lược của Mỹ trong cuộc cạnh tranh khai thác đất hiếm nhẹ hiện nay rất rõ ràng: tối đa hóa sản lượng nội địa để giảm bớt sự phụ thuộc vào nguồn quặng thô từ Trung Quốc. MP Materials đã nhanh chóng trở thành nhà sản xuất đất hiếm lớn thứ hai thế giới, chỉ đứng sau các tập đoàn nhà nước của Trung Quốc. Những đoàn xe tải khổng lồ lại một lần nữa tấp nập ra vào vùng sa mạc Mojave, vận chuyển hàng tấn tinh quặng mỗi ngày.

Mỹ hiểu rằng, dù Trung Quốc vẫn nắm giữ lợi thế về quy mô, nhưng việc Mỹ tự chủ được nguồn nguyên liệu thô (upstream) là bước đi tiên quyết để đảm bảo an ninh quốc gia. Không chỉ dựa vào nội lực, Mỹ còn thiết lập một mạng lưới liên minh khoáng sản chặt chẽ, điển hình là sự hợp tác với Úc. Tập đoàn Lynas Rare Earths của Úc, với mỏ Mount Weld chứa hàm lượng đất hiếm nhẹ phẩm cấp cao, được xem là "cánh tay phải" của phương Tây trong việc cân bằng cán cân quyền lực với Bắc Kinh.

Tuy nhiên, cuộc cạnh tranh khai thác đất hiếm nhẹ không chỉ đơn thuần là việc ai đào được nhiều quặng hơn. Trung Quốc, nhận thấy sự trỗi dậy của các đối thủ, đã bắt đầu thay đổi chiến thuật. Thay vì chỉ bán rẻ tài nguyên như trước, họ bắt đầu siết chặt quản lý, hợp nhất các công ty khai thác nhỏ lẻ thành những tập đoàn khổng lồ như Tập đoàn Đất hiếm Phương Bắc (China Northern Rare Earth Group) để kiểm soát giá cả và sản lượng theo ý muốn.

Họ sử dụng công cụ hạn ngạch khai thác như một van điều áp, lúc mở rộng để dìm giá khiến các dự án mới của phương Tây gặp khó khăn về tài chính, lúc thắt chặt để gây áp lực nguồn cung. Đáp lại, Mỹ đang xây dựng các cơ chế bảo hộ, trợ cấp và cam kết thu mua để đảm bảo các mỏ khai thác tại Mỹ và đồng minh vẫn có thể sống sót ngay cả khi giá đất hiếm biến động mạnh.

Có thể nói, ở phân khúc đất hiếm nhẹ, thế độc quyền tuyệt đối của Trung Quốc về mặt khai thác quặng thô đã chính thức bị phá vỡ. Mỹ đã chứng minh được khả năng quay trở lại đường đua một cách ngoạn mục. Nhưng khai thác mới chỉ là bước đầu tiên của chuỗi giá trị. Đào được quặng lên là một chuyện, nhưng làm thế nào để biến những tảng đá xù xì đó thành những thanh kim loại sáng bóng dùng cho tên lửa và xe điện lại là một câu chuyện hoàn toàn khác.

Trong khi Mỹ đã giải quyết được bài toán "đầu vào" với đất hiếm nhẹ, thì thách thức thực sự vẫn còn nằm ở khâu tinh chế và đặc biệt là sự thiếu hụt trầm trọng các nguồn đất hiếm trung bình và nặng – những "gia vị" không thể thiếu cho các ứng dụng công nghệ cao, nơi mà Trung Quốc vẫn đang nắm giữ chiếc chìa khóa gần như duy nhất của thế giới.

Bùi Tú