Nhu cầu sẽ tăng gấp đôi trong thập kỷ tới
Mặc dù gọi là “đất hiếm”, nhưng những khoáng chất này lại không thực sự khan hiếm trong tự nhiên. Chính những đặc tính hoá học độc đáo của đất hiếm đã khiến chúng trở thành yếu tố không thể thiếu trong vô vàn công nghệ hiện đại.
Một chiếc điện thoại thông minh, chẳng hạn, có thể chứa tới 16 loại đất hiếm khác nhau, góp phần tạo nên màn hình sắc nét, camera chất lượng cao và viên pin “trâu”. Nhờ những tính năng đặc biệt này, đất hiếm đã trở thành yếu tố then chốt trong cuộc cách mạng công nghiệp 4.0.
Những chiếc nam châm siêu mạnh từ Neodymium không chỉ là trái tim của các thiết bị điện tử hàng ngày, mà còn là yếu tố cốt lõi trong cuộc cách mạng năng lượng xanh. Trong các động cơ xe điện và tuabin gió, nam châm Neodymium giúp tạo ra từ trường mạnh mẽ, từ đó chuyển đổi năng lượng hiệu quả thành chuyển động.
Ngoài ra, đất hiếm còn đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực quốc phòng. Các loại đạn thông minh, radar, laser và thiết bị liên lạc quân sự hiện đại đều không thể thiếu sự góp mặt của các khoáng sản đất hiếm.
Thị trường đất hiếm toàn cầu đang sôi động. Theo Project Blue, một công ty tư vấn hàng đầu về khoáng sản, giá trị thị trường đất hiếm dự kiến sẽ tăng hơn gấp đôi trong thập kỷ tới, đạt 21 tỷ USD vào năm 2033. Điều đó cho thấy, nhu cầu về đất hiếm sẽ tiếp tục tăng mạnh, nhất là khi các quốc gia trên thế giới đẩy mạnh quá trình chuyển đổi sang năng lượng sạch và phát triển các công nghệ tiên tiến.
Trong ngành công nghiệp sản xuất chip bán dẫn, đất hiếm đóng vai trò quan trọng.
Bằng cách đưa các nguyên tố đất hiếm vào vật liệu bán dẫn, các nhà sản xuất có thể điều chỉnh độ dẫn điện của vật liệu, từ đó tạo ra các linh kiện bán dẫn với các tính năng đặc biệt.
Với sự có mặt của đất hiếm, các chip bán dẫn được sản xuất ra có hiệu suất cao hơn, hoạt động ổn định hơn và tuổi thọ lâu dài hơn.
Ngoài ra, đất hiếm còn đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra các thiết bị sản xuất chip (SME). Các hợp kim đất hiếm, với khả năng chịu nhiệt và ăn mòn cao, được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống chân không.
Một số nguyên tố đất hiếm cũng được sử dụng trong quá trình phát triển chip nhớ, đặc biệt là để cải thiện hiệu suất và khả năng lưu trữ của những con chip này. Chính ứng dụng đất hiếm đã trở thành một phần của hai lĩnh vực đầy hứa hẹn là điện toán lượng tử và công nghệ lưu trữ dữ liệu tiên tiến.
Chi phí đầu tư và vận hành cao
Việc khai thác và chế biến đất hiếm không chỉ đòi hỏi công nghệ cao mà còn đặt ra nhiều vấn đề về môi trường và xã hội. Do vậy, việc tìm kiếm các giải pháp khai thác và chế biến đất hiếm bền vững là một vấn đề cấp bách.
Hiện nay, Trung Quốc là quốc gia lớn trên toàn cầu về chế biến đất hiếm, chiếm tới 90% thị phần. Nước này sở hữu cơ sở hạ tầng hiện đại, quy mô lớn và chi phí sản xuất thấp. Hầu hết quốc gia, kể cả những nước giàu tài nguyên đất hiếm, thường xuất khẩu quặng thô sang Trung Quốc để chế biến.
Một ngoại lệ đáng chú ý là Lynas, một công ty của Úc, đã thành lập nhà máy chế biến đất hiếm tại Malaysia để xử lý quặng từ mỏ Mount Weld (Australia). Cơ sở này lớn nhất trong số ít các nhà máy chế biến không phải của Trung Quốc, cùng với Estonia và Pháp – hai quốc gia cũng có các cơ sở nhỏ hơn tập trung vào việc tái chế các nguyên tố đất hiếm và tinh chế các chất cô đặc.
Một trong những rào cản lớn nhất đối với việc phát triển các cơ sở chế biến đất hiếm là chi phí đầu tư và vận hành cao. Giai đoạn tinh chế đất hiếm chiếm đến 80% chi phí đầu tư và 50-75% chi phí vận hành trong toàn bộ chuỗi cung ứng. Các yếu tố như chi phí năng lượng, hóa chất, nhân công, và đặc biệt là các quy định nghiêm ngặt về môi trường đã đẩy chi phí lên rất cao.
Trung Quốc, với lợi thế về cơ sở hạ tầng, nguồn năng lượng dồi dào và chi phí lao động thấp, đã tận dụng tối đa để xây dựng các nhà máy chế biến đất hiếm quy mô lớn và hiệu quả; giúp nước này giảm đáng kể chi phí sản xuất và chiếm lĩnh thị trường toàn cầu.
Tuy nhiên, việc chế biến đất hiếm đi kèm với những hệ lụy nghiêm trọng về môi trường. Cả hai quá trình khai thác và tinh chế tạo ra một lượng lớn chất thải độc hại, bao gồm nước thải chứa axit, kim loại nặng và phóng xạ. Trong khi, việc xử lý chất thải này đòi hỏi công nghệ cao và chi phí lớn. Ước tính, để sản xuất một tấn đất hiếm tinh khiết, có thể tạo ra tới 2.000 tấn chất thải rắn.
Phần 2: Trung Quốc trong lĩnh vực đất hiếm
