Vì sao đất hiếm lại là nguyên liệu chiến lược của chuyển đổi xanh?

Đất hiếm, trước năm 2010, là loại vật liệu chủ yếu để sản xuất đèn huỳnh quang compact ba màu. Nhưng, khi đèn LED ra đời, đất hiếm không còn được sử dụng nhiều trong công nghiệp chiếu sáng. Những năm gần đây, đất hiếm trở nên “nóng” bởi nhu cầu ứng dụng trong lĩnh vực năng lượng sạch như sản xuất điện gió, ô tô điện.

Đất hiếm vốn gồm 17 nguyên tố hóa học (xếp theo thứ tự alphabet): Cerium (Ce); Dysprosium (Dy); Erbium (Er); Europium (Eu); Gadolinium (Gd); Holmium (Ho); Lanthanum (La); Lutetium (Lu); Neodymium (Nd); Praseodymium (Pr); Promethium (Pm); Samarium (Sm); Scandium (Sc); Terbium (Tb); Thulium (Tm); Ytterbium (Yb) và  Yttrium (Y).

Theo Cục Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ, trữ lượng đất hiếm của thế giới khoảng 120 triệu tấn, trong đó 5 quốc gia có trữ lượng đất hiếm lớn nhất thế giới lần lượt là: Trung Quốc (37%),Việt Nam (18%), Brazil (18%), Nga (18%), Ấn Độ (5%). Các quốc gia khác có trữ lượng đất hiếm đáng kể (dưới 8 triệu tấn) như: Úc, Mỹ, Canada, Mỹ Latinh, châu Phi.

Mỏ Bayan Obo của Trung Quốc là nơi chứa 70% trữ lượng đất hiếm đã được phát hiện trên toàn cầu. Từ năm 1985, Trung Quốc đã bắt đầu khai thác đất hiếm và đến nay, quốc gia này vẫn đang khai thác 70% sản lượng đất hiếm, xử lý 87% số quặng khai thác trên thế giới. Năm 2017, Mỹ khởi động lại mỏ Mountain Pass - nơi có trữ lượng đất hiếm lớn nhất xứ cờ hoa, nhưng cũng chỉ khai thác và tuyển quặng. Việc tinh chế đất hiếm của Mỹ vẫn phải chuyển cho Trung Quốc bởi lí do độc quyền công nghệ chế biến sâu.

Trong hội thảo khoa học “Đất hiếm Việt Nam: Thực trạng công nghệ khai thác, chế biến và triển vọng” được tổ chức gần đây, GS.TS. Nguyễn Quang Liêm (Viện Khoa học vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam - VAST) nhận định: Nhu cầu ứng dụng đất hiếm sẽ tăng nhanh trong vòng 20 năm tới. Tương lai của đất hiếm không phải là 17 nguyên tố được sử dụng như nhau mà chỉ có một số trong số đó được sử dụng. Hơn nữa, lợi nhuận của đất hiếm không phải ở việc xuất khẩu đất hiếm, mà tập trung ở khâu ứng dụng đất hiếm vào các các sản phẩm công nghệ cao. Ví dụ, hai nguyên tố Neodymium (Nd) và Samarium (Sm) được ứng dụng trong sản xuất nam châm cường độ cao trong chế tạo ô tô điện và máy phát điện gió.

Mỗi turbine điện gió 2,5 MW cần khoảng 200 kg Neodymium (Nd) – 1 trong 17 nguyên tố của đất hiếm. Ảnh minh họa

Theo tính toán, trung bình mỗi ô tô điện cần khoảng 0,5 kg vật liệu đất hiếm cho động cơ điện. Theo đó, nếu Vinfast sản xuất 1 triệu xe điện thì cần khoảng 500 tấn đất hiếm. Trung bình mỗi turbine điện gió 2,5 MW cần nửa tấn nam châm, trong nửa tấn nam châm có khoảng 200 kg Nd mà giá trung bình của 1kg Nd là 128,40 USD/kg. Do đó, đối với các quốc gia đang tập trung thực hiện chiến lược chuyển đổi năng lượng, giao thông không phát thải thì việc chế biến sâu đất hiếm chứa một số nguyên tố như Nd, Dy, Pr... là rất cần thiết.

Theo Cục Công nghiệp (Bộ Công Thương), trữ lượng đất hiếm của Việt Nam khoảng 22 triệu tấn, các mỏ đất hiếm có quy mô từ trung bình đến lớn, chủ yếu là đất hiếm nhóm nhẹ, có nguồn gốc nhiệt dịch và tập trung ở vùng Tây Bắc. Các mỏ đất hiếm gốc và vỏ phong hóa phân bố ở Tây Bắc gồm Nậm Xe, Nam Nậm Xe, Đông Pao (Lai Châu), Mường Hum (Lào Cai), Yên Phú (Yên Bái). Một số quặng đất hiếm trong sa khoáng chủ yếu ở dạng monazit như điểm Bắc Bù Khạng (Nghệ An) và sa khoáng ven biển được coi là sản phẩm đi kèm và được thu hồi trong quá trình khai thác ilmenit. Mỏ đất hiếm Đông Pao có 13 nguyên tố (được sắp xếp theo thứ tự hàm lượng (g/tấn): La, Ce , Pr , Nd, Sm, Y, Eu, Gb, Tb, Dy, Ho, Er, Yb, trong đó Pr, Nd là các nguyên tố có giá trị cao. Hiện tại, Pr2O3 và Nd2O3 (99,9%) đang được bán với giá hơn 90.000USD/tấn.

Mỏ đất hiếm Nam Nậm Xe có các thành phần như: La, Ce, Pr, Nd, Sc, Y, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Er, Yb trong đó La, Ce chiếm 74%, Pr và Nd chiếm 21%. Mỏ Bắc Nậm Xe nếu khai thác hết có thể thu được hơn 100.000 tấn Pr2O3 và Nd2O3.

Việt Nam đang dần trở thành khu vực thu hút đầu tư cho các ngành xe điện, năng lượng sạch. Vì vậy, theo PGS.TS. Hoàng Anh Sơn - Phó Viện trưởng Viện Khoa học vật liệu, vấn đề cốt lõi là cần phát triển nội lực công nghệ chế tạo đất hiếm (điện phân, nhiệt phân) đưa kim loại đất hiếm thành nguyên liệu chiến lược để nắm quyền chủ động trong hợp tác với quốc gia có nền công nghiệp công nghệ cao. Mặt khác, cần phát triển công nghệ chế tạo vật liệu, thiết bị ứng dựng đất hiếm cho ngành xe điện, điện gió, công nghiệp quốc phòng.


  • 11/11/2023 05:21
  • Kiều Anh
  • 4278