Đất hiếm là tên gọi dùng để chỉ 17 nguyên tố trong bảng tuần hoàn, bao gồm 15 nguyên tố thuộc nhóm lanthanide (1) cùng với scandium và yttrium. Chúng có vai trò thiết yếu trong công nghệ hiện đại, từ xe điện, năng lượng tái tạo đến quốc phòng và điện tử. Dù không thật sự “hiếm” nếu xét theo phân bố trong vỏ Trái Đất (chiếm khoảng ~0,01% đến 0,02% khối lượng, thậm chí phổ biến hơn nhiều kim loại như đồng hay chì), chúng lại “hiếm” do quá trình khai thác và xử lý cực kỳ phức tạp.
(1) Lanthanide (hay còn gọi là họ Lantan) là một nhóm gồm 15 nguyên tố hóa học thuộc dãy f trong bảng tuần hoàn, có số nguyên tử từ 57 đến 71, bắt đầu từ Lantan (La) và kết thúc ở Luteti (Lu). Về bản chất, lanthanide có cấu hình electron đặc trưng với lớp 4f được điền dần, khiến các nguyên tố trong nhóm có tính chất hóa học tương đối tương đồng, phổ biến nhất là trạng thái oxi hóa +3. Chính sự tương đồng này cũng là nguyên nhân khiến việc tách riêng từng nguyên tố trở nên khó khăn về mặt kỹ thuật.

Hiện nay, Trung Quốc đang nắm vị thế dẫn đầu gần như tuyệt đối trong chuỗi cung ứng đất hiếm toàn cầu, từ khai thác đến chế biến và sản xuất vật liệu. Trong tin bài lần này, ban biên tập technologyMAG chia sẻ video của kênh Behind Asia, nói về quá trình Trung Quốc vươn lên trở thành quốc gia dẫn đầu trong chuỗi cung ứng đất hiếm.

Tầm nhìn của Trung Quốc
Giai đoạn những năm 1990, Trung Quốc đang trong quá trình cải cách và phát triển. Trong thời gian này, giới lãnh đạo nước này đã đưa ra một định hướng mang tính chiến lược: “Trung Đông có dầu mỏ, Trung Quốc có đất hiếm”.

Đây không chỉ là một nhận định về tài nguyên, mà là một định hướng dài hạn. Nó xác định rằng Trung Quốc sẽ không coi 17 nguyên tố đất hiếm là hàng hóa thông thường, mà là một nguồn tài nguyên chiến lược, cần được khai thác, phát triển và từng bước kiểm soát.

Chiến lược thâu tóm dài hạn
Vào thời điểm đó, tầm nhìn này có vẻ táo bạo, thậm chí phi thực tế. Đầu thập niên 1990, Hoa Kỳ là nhà sản xuất đất hiếm lớn nhất thế giới, trong khi Trung Quốc chỉ là một nhân tố nhỏ.

Do đó, mục tiêu của Trung Quốc không phải là duy trì vị thế, mà là xây dựng và kiểm soát ngành trong dài hạn. Đây là nền tảng cho một chiến lược bất đối xứng: trong khi phương Tây tập trung vào các công nghệ hiện tại, Trung Quốc âm thầm triển khai một chiến dịch kéo dài nhiều thập kỷ nhằm kiểm soát các vật liệu nền tảng của công nghệ tương lai.

Nền tảng của sự phát triển: Lợi thế địa chất
Chiến lược này được xây dựng trên một nền tảng địa chất đặc biệt hiếm có. Trung Quốc sở hữu hai mỏ đất hiếm quan trọng mang tính toàn cầu.

Ở phía bắc là mỏ Bayan Obo tại Nội Mông – mỏ đất hiếm lớn nhất thế giới. Ban đầu được phát hiện năm 1927 như một mỏ sắt, tiềm năng đất hiếm của mỏ này chỉ được nhận ra sau đó nhiều thập kỷ. Đây là mỏ đa kim (polymetallic) (2) khổng lồ, nơi đất hiếm được thu hồi như sản phẩm phụ từ khai thác quặng sắt, tạo lợi thế chi phí đáng kể. Mỏ này đặc biệt giàu các nguyên tố đất hiếm nhẹ như neodymium và praseodymium – thành phần thiết yếu của nam châm vĩnh cửu dùng trong xe điện và thiết bị điện tử.
(2) Mỏ đa kim (polymetallic deposit) là mỏ chứa từ hai loại kim loại trở lên có giá trị khai thác kinh tế.

Tuy nhiên, lợi thế quyết định nằm ở phía nam. Các tỉnh như Giang Tây và Quảng Đông chứa các mỏ đất hiếm hấp phụ ion (ion-adsorption rare earth deposit) (3), nguồn cung chính của các nguyên tố đất hiếm nặng quý hiếm hơn. Những mỏ này cho phép khai thác bằng phương pháp đơn giản với dung dịch hóa học như ammonium sulfate, khiến chi phí thấp và quy trình dễ triển khai.
(3) Mỏ đất hiếm hấp phụ ion là một loại mỏ đất hiếm đặc biệt, trong đó các nguyên tố đất hiếm không tồn tại dưới dạng khoáng vật riêng biệt, mà ở dạng ion bám (hấp phụ) trên bề mặt các hạt đất sét.

Các nguyên tố như dysprosium và terbium từ những mỏ này cực kỳ quan trọng cho nam châm hoạt động trong điều kiện nhiệt độ cao, ứng dụng trong tua-bin gió, hệ thống dẫn đường tên lửa và thiết bị quân sự tiên tiến.

Sự kết hợp này tạo ra lợi thế chiến lược hoàn hảo: phía bắc cung cấp sản lượng lớn cho thị trường đại chúng, trong khi phía nam kiểm soát các nguyên tố có giá trị cao. Lợi thế chiến lược kể trên đã giúp Trung Quốc kiểm soát toàn bộ chuỗi giá trị đất hiếm.

Cạnh tranh giá và sự sụp đổ của phương Tây
Từ những năm 1980, chính phủ Trung Quốc đã trợ cấp mạnh mẽ ngành đất hiếm, bao gồm hoàn thuế xuất khẩu và hỗ trợ tài chính trực tiếp. Đồng thời, họ đầu tư vào nghiên cứu thông qua các chương trình như Program 863 (4). Nhưng yếu tố quyết định là việc gần như bỏ qua các tiêu chuẩn về môi trường.
(4) Chương trình 863 (Program 863) là một chương trình nghiên cứu và phát triển công nghệ cao cấp quốc gia của Trung Quốc, được khởi xướng vào năm 1986 nhằm thúc đẩy năng lực khoa học – công nghệ chiến lược.

Trong khi các công ty phương Tây phải chịu chi phí xử lý chất thải phóng xạ và bảo vệ môi trường, các doanh nghiệp Trung Quốc không bị ràng buộc tương tự. Các chi phí này đều được ngoại hóa (externalized) (5), tạo ra lợi thế cạnh tranh mà các quốc gia phương Tây không thể theo kịp.
(5) Ngoại hóa chi phí (cost externalization) là hiện tượng khi một doanh nghiệp hoặc hoạt động kinh tế không tự gánh toàn bộ chi phí do mình gây ra, mà đẩy một phần chi phí đó sang cho xã hội, môi trường hoặc bên thứ ba.

Kết quả là thị trường đất hiếm toàn cầu tràn ngập nguồn cung giá rẻ đến từ Trung Quốc. Đối với nhà sản xuất phương Tây, đó là cơ hội. Nhưng với các công ty khai thác, đây là dấu chấm hết. Từ năm 1990 đến 2008, thị phần đất hiếm của Trung Quốc tăng từ hơn 25% lên hơn 97%.

Một ví dụ điển hình cho việc cạnh tranh trong giai đoạn này là mỏ Mountain Pass ở California. Đây từng là trung tâm đất hiếm toàn cầu trong nhiều thập kỷ, nhưng nó không thể chống lại áp lực kép: cạnh tranh giá cả với Trung Quốc và chi phí môi trường tăng cao. Năm 2002, mỏ này đóng cửa. Với quyết định đó, Mỹ chính thức rút khỏi ngành khai thác đất hiếm, đồng nghĩa với việc Trung Quốc chính thức vươn lên dẫn đầu trong lĩnh vực này.

Tác động môi trường
Sự phát triển và vị thế dẫn đầu của Trung Quốc đã đi kèm với chi phí môi trường khổng lồ.

Tại Bao Đầu – trung tâm công nghiệp quan trọng, đặc biệt liên quan đến khai thác và chế biến đất hiếm, có một hồ chứa chất thải rộng khoảng 10 km² chứa bùn hóa chất và chất thải phóng xạ, bao gồm thorium. Hơn 200 triệu tấn chất thải đã gây ô nhiễm đất và nước, dẫn đến các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng như ung thư và dị dạng xương.

Ở miền nam Trung Quốc, việc khai thác bằng phương pháp rửa trôi hóa học gây xói mòn, sạt lở và ô nhiễm nước ngầm trên diện rộng. Riêng chi phí xử lý tại Cám Châu được ước tính hơn 5,5 tỷ USD.

Đây được xem là sự đánh đổi, và là một phần của chiến lược chi phí.

Sự xuất hiện của thị trường chợ đen
Khi Trung Quốc áp dụng hạn ngạch xuất khẩu đối với đất hiếm, giá cả tăng cao đã kích thích sự phát triển của thị trường chợ đen. Hàng nghìn mỏ khai thác trái phép xuất hiện, với khoảng một phần ba sản lượng đã bị buôn lậu ra nước ngoài.

Để đối phó, chính phủ Trung Quốc đã tiến hành chiến dịch kiểm soát quy mô lớn, đóng cửa các mỏ trái phép và hợp nhất ngành thành các doanh nghiệp nhà nước lớn. Đỉnh điểm là việc thành lập China Rare Earth Group vào năm 2021, nhằm kiểm soát toàn bộ chuỗi giá trị trong ngành.

Đất hiếm trở thành một công cụ chiến lược
Năm 2010, sau một sự cố hàng hải với Nhật Bản, Trung Quốc đã ngừng xuất khẩu đất hiếm sang quốc gia này. Sự kiện này gây chấn động toàn cầu, khiến giá đất hiếm tăng lên gấp nhiều lần và phơi bày sự phụ thuộc nghiêm trọng của các ngành công nghệ cao vào loại khoáng sản này.

Đây là lần đầu tiên đất hiếm được sử dụng như một công cụ địa chính trị rõ ràng, đánh dấu bước chuyển từ lợi thế kinh tế sang sức mạnh chiến lược.

Phát triển từ tài nguyên sang tri thức
Đến thập niên 2020, Trung Quốc chuyển sang kiểm soát công nghệ. Năm 2023, nước này hạn chế xuất khẩu công nghệ tách chiết và sản xuất nam châm đất hiếm hiệu suất cao.

Quá trình tách các nguyên tố đất hiếm rất phức tạp, đòi hỏi hàng trăm đến hàng nghìn bước xử lý. Trung Quốc đã tích lũy kinh nghiệm trong nhiều thập kỷ, tạo ra lợi thế mà các quốc gia khác khó có thể nhanh chóng bắt kịp.

Cuộc đua mới trong lĩnh vực đất hiếm
Hiện nay, một cuộc đua toàn cầu đang diễn ra nhằm xây dựng chuỗi cung ứng độc lập. Các công ty như MP Materials (Hoa Kỳ) và Lynas Rare Earths (Úc) đang mở rộng hoạt động với sự hỗ trợ của chính phủ sở tại.

Tuy nhiên, việc phát triển một mỏ mới có thể mất nhiều năm và tiêu tốn hàng tỷ USD. Ngoài ra, phương Tây còn thiếu hụt chuyên gia trong lĩnh vực tách chiết và luyện kim. Ngay cả khi vượt qua các rào cản này, chi phí sản xuất vẫn là một thách thức lớn.

Phương Tây thực tế đã đối mặt với nhiều rủi ro. Dự án Project Phoenix của Molycorp (dự án tái khởi động và mở rộng mỏ đất hiếm Mountain Pass) đã phá sản năm 2015 sau khi tiêu tốn hơn 1 tỷ USD do vấn đề kỹ thuật và giá thị trường sụp đổ.

Những rào cản và khó khăn trên đã đặt ra một câu hỏi: Liệu các quốc gia khác, đặc biệt là các quốc gia phương Tây có thể cạnh tranh về công nghệ và chi phí với Trung Quốc – vốn đã tích lũy rất nhiều lợi thế trong lĩnh vực đất hiếm hay không.

Vị thế dẫn đầu và tính hai mặt
Tuy nhiên, việc dẫn đầu trong lĩnh vực đất hiếm của Trung Quốc lại có thể xem là một con dao hai lưỡi.

Lệnh cấm xuất khẩu đất hiếm năm 2010 từ Trung Quốc đã thúc đẩy việc đa dạng hóa nguồn cung, làm suy yếu lợi thế dài hạn của Trung Quốc. 

Hiện nay, Trung Quốc vẫn nắm giữ lợi thế lớn về chế biến và công nghệ, nhưng các quốc gia khác vẫn đang nỗ lực xây dựng chuỗi cung ứng riêng nhằm giảm thiểu rủi ro từ việc sử dụng đất hiếm làm công cụ chiến lược.

Kết luận
Trung Quốc đã xây dựng ngành công nghiệp đất hiếm thông qua tầm nhìn dài hạn, cạnh tranh giá cả, đánh đổi về môi trường, kiểm soát ngành và từng bước mở rộng sang kiểm soát công nghệ. Đây có thể xem là một trong những chiến lược công nghiệp có tác động sâu rộng nhất trong lịch sử hiện đại.

Tuy nhiên, do vai trò thiết yếu của đất hiếm đối với công nghệ, năng lượng và quốc phòng, các nền kinh tế lớn đang từng bước điều chỉnh chiến lược nhằm giảm mức độ phụ thuộc. Những nỗ lực này bao gồm phát triển nguồn cung mới, đầu tư vào công nghệ chế biến, tái chế vật liệu và tìm kiếm các giải pháp thay thế.

Quá trình này dự kiến sẽ kéo dài và đối mặt với nhiều thách thức về chi phí, công nghệ và môi trường. Trong bối cảnh đó, cán cân cung – cầu đất hiếm toàn cầu nhiều khả năng sẽ tiếp tục biến động, và mức độ phụ thuộc vào từng khu vực sẽ thay đổi dần theo thời gian, thay vì có sự thay thế nhanh chóng trong ngắn hạn.

Để xem các tin bài khác về “Đất hiếm”, hãy nhấn vào đây.

 

Nguồn: Behind Asia