Gần đây, trong cuộc thương chiến giữa Mỹ – Trung, khi Mỹ cấm xuất sang Trung Quốc những con “chip” cao cấp thì Trung Quốc trả đũa bằng cách ngưng bán cho Mỹ đất hiếm (rare earth). Trung Quốc hiện chiếm đến 90% sản lượng đất hiếm trên toàn thế giới…
Đất hiếm là gì?
Vào những năm 1950, Donald F. Peppard và các cộng sự tại Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne (Chicago, Illinois) đã tìm ra phương pháp chiết dung môi lỏng để tách đất hiếm. Phương pháp này được tất cả các nhà sản xuất đất hiếm hiện nay áp dụng để tách hỗn hợp thành các nguyên tố riêng lẻ với độ tinh khiết đạt đến 99.9%.
Người ta có thể tìm thấy các nguyên tố đất hiếm ở trong các lớp trầm tích, các mỏ quặng và cát đen. Các nguyên tố đất hiếm (Rare earth elements REE) là một nhóm gồm 17 nguyên tố kim loại có các đặc tính từ tính, phát quang và điện, được sử dụng trong công nghệ và ứng dụng khác nhau. Chúng được sử dụng trong điện thoại thông minh, động cơ xe điện, pin mặt trời, trong máy MRI, chụp X-quang và điều trị ung thư v.v.
Đất hiếm (REE) bao gồm 17 nguyên tố đất hiếm như cerium (Ce), dysprosi (Dy), erbi (Er), europi (Eu), gadolini (Gd), holmi (Ho), lanthan (La), luteti (Lu), neodymium (Nd), praseodym (Pr), prometi (Pm), samari (Sm), scandi (Sc), terbi (Tb), tuli (Tm), ytterbi (Yb) và yttri (Y).
Đất hiếm đã tinh chế xong thành từng loại với những thành phần nguyên tố khác nhau
Đất hiếm có hiếm không?
Nói vậy chứ đất hiếm lại không hiếm. Bạn có thể đào được đất hiếm bất kỳ nơi đâu, ngay trong vườn nhà mình, chỉ điều là độ tập trung và sản lượng không cao.
Năm 1993, 38% sản lượng đất hiếm (REE) trên thế giới sản xuất phân bố như sau: Trung Quốc 33%; Hoa Kỳ 12%, Úc 5%… một số quốc gia khác, bao gồm Brazil, Canada, Nam Phi, Sri Lanka và Thái Lan, chiếm phần còn lại. Đến năm 2008, Trung Quốc tăng tốc, chiếm hơn 90% sản lượng đất hiếm trên toàn thế giới và năm 2011, Trung Quốc bá chủ hoàn cầu với 97% sản lượng.
Nguyên nhân là việc kiểm tra môi trường gắt gao khiến các công ty ngoại quốc ngán ngẩm đóng cửa, trong đó có công ty Molycorp của Mỹ. Ngược lại, ở Trung Quốc, việc sản xuất được ưu tiên hàng đầu và những vấn đề bảo vệ môi sinh khá dễ dãi. Khi không còn đối thủ, Trung Quốc nhận ra được cơ hội để chứng minh tầm “quan trọng” của mình và từ đó biến việc phân phối, xuất cảng đất hiếm thành một “vũ khí chính trị”.
Năm 2010 khi tranh chấp biển đảo với Nhật Bản, Trung Quốc đã cắt xuất cảng đất hiếm khiến ngành kỹ nghệ của Nhật lao đao. Theo tính toán, hiện có 8 quốc gia có trữ lượng đất hiếm cao nhất thế giới gồm Trung Quốc: trữ lượng 44 triệu tấn, Brazil: trữ lượng 21 triệu tấn, Ấn Độ: trữ lượng 7 triệu tấn, tiếp theo là Úc: 5.7 triệu tấn, Nga 3.8 triệu tấn, Việt Nam 3.5 triệu tấn (năm ngoái USGS đã điều chỉnh trữ lượng đất hiếm của Việt Nam từ mức 22 triệu tấn xuống con số thực tế). Ban đầu, Việt Nam dự tính sản xuất 300 tấn đất hiếm mỗi năm, nhưng xảy ra vụ bắt giữ 6 giám đốc điều hành đất hiếm, trong đó có Chủ tịch Đất hiếm Việt Nam (VTRE) Lưu Anh Tuấn giả mạo biên lai, nên việc sản xuất bị đình trệ vô thời hạn. Mỹ cũng có nhiều trữ lượng đất hiếm lớn ở các tiểu bang Alaska, Wyoming, Georgia, Texas và nhiều tiểu bang khác…
Tuy nhiên Mỹ đã ngừng khai thác vì quy định bảo vệ môi trường quá khắc nghiệt khiến các công ty rơi rụng lộp độp. Kể từ đó Trung Quốc tăng cường sản xuất, đào bới khắp nơi, từ Sơn Đông, Nội Mông, Tứ Xuyên, Giang Tây, Quảng Đông, Phúc Kiến, Hồ Nam, Quảng Tây…. Sự rầm rộ này gây ra thiệt hại trầm trọng cho môi trường. Nước thải từ các nhà máy vào ao và các con sông gần đó, hóa chất và bùn phóng xạ tràn ngập các cánh đồng trồng dưa hấu, cà tím và cà chua, cây cối vùng này trở nên còi cọc, và cư dân bị các vấn đề nghiêm trọng về sức khỏe…
Đào mỏ khai thác đất hiếm
Mỹ đã thức tỉnh?
Nhận thấy bị chèn ép trong việc phụ thuộc Trung Quốc về đất hiếm, chính phủ Mỹ đã rục rịch củng cố ngành công nghiệp đất hiếm của mình. Vào tháng 4 năm 2024, dưới thời chính quyền Biden, Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đã chi 17.5 triệu USD để sản xuất 4 loại đất hiếm và trích lọc đất hiếm từ khoáng sản.
Mới đây, trong tiến trình hòa bình Nga-Ukraine, phía Mỹ đề nghị khai thác đất hiếm ở Ukraine để trừ nợ, tuy nhiên Jack Lifton, Chủ tịch điều hành của Viện Khoáng chất Thiết yếu (Critical Minerals Institute), nói: “Ukraine làm quái gì có đất hiếm. Đào bới ở đó là chuyện tào lao. Sản lượng này ở Nam Mỹ và Úc nhiều gấp trăm lần!”.
Có lẽ Washington cũng biết điều này, nhưng các chuyên gia quân sự cho rằng đó chỉ là bức bình phong để đưa quân cụ và nhân sự vào Ukraine.
Như vậy, đất hiếm có thực sự hiếm không? Thực ra đất hiếm không hiếm, và giá trị của đất hiếm cũng không cao, một ký đất hiếm trung bình khoảng $30 – $300, tùy thành phần và độ tinh khiết. Trở ngại duy nhất với đất hiếm là quá trình phân tách. Đó là mấu chốt của vấn đề, việc tinh luyện đất hiếm cần nhiều loại hóa chất, chúng gây rủi ro cao cho môi trường, ảnh hưởng sức khỏe cho muông thú và cho những người sống gần khu mỏ. Quá trình chiết xuất sản sinh ra thorium và uranium, có tính phóng xạ cao, chúng ngấm vào các dòng nước ngầm và sông suối và có thể tích lũy ở đó đến hàng trăm năm.
Chính vì vậy nên ít quốc gia nào muốn mó tay vào việc sản xuất đất hiếm. Họ đào quặng và chở sang “nhờ” Trung Quốc phân tách. Sau này Trung Quốc cũng nhận ra nguy cơ và chuyển sang quốc gia khác, nghèo và “dễ sai” hơn như Myanmar chẳng hạn. Chỉ đến giữa năm 2022, người ta đếm được 2,700 hồ nước lọc đất hiếm rải rác khắp vùng núi Myanmar, diện tích rộng bằng cả nước Singapore, toàn vùng đã bị nhiễm hóa chất, giết chết động vật hoang dã cũng như cá cua cũng chết dần chết mòn.
Thay thế đất hiếm
Khi Trung Quốc bắt chẹt Mỹ và đồng minh về việc “bố thí” đất hiếm thì một lô quốc gia gồm Úc, Brazil, Việt Nam, Ấn Độ, Nga, Phi Châu…. sẵn sàng xắn tay áo để sản xuất cho nhu cầu thế giới, không hẳn vì họ đối nghịch với Trung Quốc hay muốn giúp đỡ nhân loại nhưng vì lợi nhuận, khi khai thác đất hiếm, thường họ được nhận tiền hỗ trợ làm sạch môi trường, được phụ trợ những thiết bị tân tiến, tăng việc làm nội địa, tăng thu nhập cho quốc gia và còn hưởng một số đặc lợi khác từ Mỹ và đồng minh…
Tuy nhiên, bên cạnh đó các khoa học gia được chính phủ tài trợ cũng hăm hở nghiên cứu giải pháp thay thế. Vào cuối năm 2022, Trường đại học Northeastern University’s College of Engineering đã được cấp bằng sáng chế về phương pháp tổng hợp Tetrataenite, bằng cách nấu chảy sắt, niken và nhiều nguyên tố tùy chọn như titan, vanadium, nhôm, boron, carbon, molybdenum, iridium tạo thành công một hợp kim sắt-niken có cấu trúc L10 giống như tetrataenite thiên nhiên.
Trường đại học University of Cambridge, cùng với các đồng nghiệp từ Áo, Anh đã cấu tạo được tetrataenite mà không cần quy trình đặc biệt nào.
Nhà sản xuất phụ tùng xe Denso sản xuất nam châm neodymium bằng nguyên liệu sắt và niken, đạt được hiệu suất ngang bằng hoặc vượt trội so với nam châm neodymium. Denso hy vọng việc sử dụng nam châm này sẽ được thương mại hóa trong vòng vài năm tới. Ngoài ra, Tập đoàn Toshiba và Đại học Tohoku Gakuin đã tôi luyện một nam châm samarium, giảm được một nửa lượng neodymium cần thiết nhưng hiệu suất tương đương với nam châm neodymium.
Các cuộc nghiên cứu và thử nghiệm vẫn còn tiếp tục, hy vọng loài người sẽ tìm được đất hiếm sạch sẽ hơn, ít ô nhiễm môi trường và không bị lệ thuộc vào bất cứ một “thế lực” nào khác.
Một lò chiết xuất đất hiếm tại Canada
CT
