Các nước đua tìm nguồn cung kim loại ‘xanh’

Những tháng gần đây, Anh ký thỏa thuận với Zambia, Nhật Bản hợp tác Namibia và EU bắt tay Chile. Các nhà đàm phán của EU cũng bắt đầu làm việc với Congo trong khi Mỹ tìm đến Mông Cổ. Các nỗ lực này có cùng mục tiêu là tìm nguồn cung các khoáng chất cần thiết cho quá trình khử cacbon, hay kim loại “xanh”.

Hiện kim loại “xanh” có ba nhóm vốn được dùng rộng rãi ở nhiều ngành công nghiệp, trong đó nhôm và thép dùng chế tạo các tấm pin và tua-bin, còn đồng rất quan trọng đối với mọi thứ từ dây cáp đến ôtô. Nhóm dùng trong pin xe điện gồm coban, lithium và niken tạo nên cực âm và than chì là thành phần chính cực dương. Nhóm cuối cùng là các loại đất hiếm từ tính như neodymium, dùng trong động cơ xe điện và máy phát điện tua-bin, có nhu cầu ít.

Theo tổ chức tư vấn Energy Transitions Commission (ETC), đến nay có 72 quốc gia, chiếm bốn phần năm lượng khí thải toàn cầu, đã cam kết trung hòa carbon vào 2050. Để đạt mục tiêu, công suất điện gió phải tăng 15 lần, điện mặt trời gấp 25 lần, quy mô hạ tầng lưới điện tăng 3 lần và số xe điện phải gấp 60 lần hiện tại.

Đến 2030, nhu cầu đồng và niken có thể tăng 50-70%, coban và neodymium tăng 150%, than chì và lithium tăng gấp sáu đến bảy lần. Tổng cộng, một thế giới trung hòa carbon vào năm 2050 sẽ cần 35 triệu tấn “kim loại xanh” mỗi năm, theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế. Nếu tính cả các kim loại truyền thống cũng cần thiết cho quá trình này như nhôm, thép, nhu cầu từ nay đến lúc đó là 6,5 tỷ tấn.

Đó là lý do các nước đang lo lắng về thiếu hụt toàn diện nguồn cung khoáng sản toàn cầu vào cuối thập kỷ này. Vào 2030, ETC dự kiến thiếu khoảng 10-15% đối với đồng và niken; 30-45% đối với các kim loại khác sử dụng trong pin.

Vậy tình hình cung ứng các nhóm kim loại này ra sao? Thép có thể sẽ vẫn dồi dào. Coban cũng dư dả. Nhưng theo dự đoán của các chuyên gia được Economist ghi nhận, đồng sẽ thiếu 2-4 triệu tấn, tương dương 6-15% nhu cầu tiềm năng vào 2030. Lithium thiếu từ 50.000-100.000 tấn, tương đương 2-4% nhu cầu. Niken và than chì về mặt lý thuyết là có nhiều nhưng đòi hỏi độ tinh khiết cao để làm pin. Có quá ít nhà máy luyện kim để tinh chế bauxite thành nhôm. Ngoài ra, gần như không ai sản xuất neodymium ngoài Trung Quốc.

Economist chỉ ra ba giải pháp cho những thách thức này. Đầu tiên, các nhà sản xuất có thể khai thác thêm nguồn cung từ các mỏ hiện có, việc này có thể được thực hiện ngay lập tức nhưng sản lượng tăng thêm có hạn. Thứ hai, các công ty có thể mở các mỏ mới, có thể giải quyết hoàn toàn vấn đề nhưng mất nhiều thời gian.

Những hạn chế này khiến giải pháp thứ ba trở nên quan trọng nhất, ít nhất là trong thập kỷ tới. Đó là tìm cách tháo gỡ các “nút thắt xanh”. Chúng gồm tái sử dụng nhiều vật liệu hơn, khả thi nhất với nhôm, đồng và niken. Ngành tái chế vẫn còn manh mún và có thể phát triển nếu giá thành phẩm cao hơn. Hiện đã có một số nỗ lực như nhà khai khoáng HP tài trợ cho công ty tái chế niken mới nổi ở Tanzania.

Huw McKay, Kinh tế trưởng HP, ước tính phế liệu có thể chiếm 50% tổng nguồn cung đồng trong một thập kỷ, tăng từ mức 35% hiện nay. Rio Tinto cũng đang đầu tư vào các trung tâm tái chế nhôm. Năm ngoái, các startup tái chế pin – kim loại đã huy động được kỷ lục 500 triệu USD.

Cách lớn hơn là khởi động lại các mỏ nhàn rỗi (không còn khai thác), với triển vọng nhất là nhôm. Từ tháng 12/2021, chi phí năng lượng tăng vọt đã khiến 1,4 triệu tấn công suất luyện kim nhôm hàng năm (2% của thế giới) ở châu Âu phải đóng cửa. Giá nhôm tăng 25% sẽ thu hút mở lại khai thác các mỏ nhiều hơn, theo Graeme Train, Trưởng phân tích kim loại và khoáng sản của nhà giao dịch hàng hóa Trafigura.

Và hy vọng lớn nhất nằm ở những công nghệ tận dụng tối đa nguồn cung khan hiếm. Các công ty đang phát triển các quy trình được gọi là “tail leaching”, chiết xuất đồng từ quặng có hàm lượng kim loại thấp. Sử dụng công nghệ này ở quy mô lớn có thể tạo ra thêm một triệu tấn đồng mỗi năm mà không tốn nhiều chi phí, theo Daniel Malchuk, Thành viên hội đồng quản trị công ty công nghệ tài nguyên Jetti Resources (Mỹ).

Ở Indonesia – nước sản xuất niken lớn nhất thế giới, các công ty khai thác đang sử dụng phương pháp “high-pressure acid leaching” để biến quặng cấp thấp thành nguyên liệu phù hợp cho ôtô điện. Ba nhà máy trị giá hàng tỷ USD đã được xây dựng và các dự án bổ sung trị giá gần 20 tỷ USD đã được công bố.

Daria Efanova, Trưởng bộ phận nghiên cứu công ty tài chính Sucden (Anh) tính toán rằng Indonesia có thể sản xuất khoảng 400.000 tấn niken cao cấp vào năm 2030, lấp đầy một phần khoảng thiếu hụt nguồn cung 900.000 tấn dự kiến.

Tuy nhiên, những kỹ thuật mới vẫn chưa chắc chắn và có thể còn những hạn chế như ô nhiễm. Vì vậy, mở mỏ mới sẽ mang lại lợi nhuận lớn hơn, ngay cả khi mất thời gian. Thế giới đang có 382 dự án khai thác coban, đồng, lithium và niken đã bắt đầu, ít nhất là nghiên cứu tiền khả thi. Nếu chúng hoạt động vào 2030 sẽ cân bằng được nhu cầu, theo công ty tư vấn McKinsey.

Hiện có khoảng 500 mỏ coban, đồng, lithium và niken đang khai thác toàn cầu. Để mở cửa đúng thời hạn 382 mỏ mới, cần vượt qua một số khó khăn. Đầu tiên là việc thiếu tiền. Theo McKinsey, để lấp đầy thiếu hụt nguồn cung vào 2030, chi phí vốn hàng năm trong khai thác mỏ phải tăng gấp đôi, lên 300 tỷ USD.

Công ty tư vấn CRU cho rằng chỉ riêng chi tiêu cho đồng đã phải đạt 22 tỷ USD vào năm 2027, so với mức trung bình 15 tỷ USD giai đoạn 2016 – 2021. Đầu tư của các công ty khai thác lớn đang tăng lên, nhưng không đủ nhanh. Ngoài ra, đào các mỏ mới phải mất nhiều thời gian, từ 4-7 năm đối với lithium và trung bình 17 năm đối với đồng. Chậm trễ có thể dài hơn vì số lượng cấp phép ít ỏi.

Do các nhà hoạt động, chính phủ và cơ quan quản lý ngày càng ngăn chặn các dự án vì lý do môi trường nên giai đoạn 2017 – 2021, trung bình phải mất 311 ngày để các mỏ mới ở Chile được phê duyệt, so với 139 ngày vào giai đoạn 2002 – 2006.

Hàm lượng kim loại trong quặng đồng được khai thác ở các quốc gia thuận lợi đang giảm, buộc các công ty phải tìm đến những địa điểm khắc nghiệt hơn. Hai phần ba nguồn cung mới dự kiến đến năm 2030 nằm ở các quốc gia được xếp hạng dưới 50 trong chỉ số “dễ dàng kinh doanh” của Ngân hàng Thế giới.

Tất cả điều này có nghĩa là nguồn cung mới chỉ có thể là giải pháp về lâu dài. Do đó, phần lớn sự điều chỉnh trong thập kỷ tới sẽ phụ thuộc vào tiết kiệm đầu vào. Nhưng mức độ giải quyết đến đâu khó dự đoán, bởi phụ thuộc vào năng lực đổi mới sáng tạo của các công ty sản xuất.

Các nhà sản xuất ôtô điện và pin là ví dụ. Họ đã đạt được nhiều thành tựu sử dụng ít kim loại hơn. Pin ôtô điện thông thường hiện chỉ chứa 69 kg đồng, giảm so với 80 kg năm 2020. Simon Morris, Trưởng phòng Kim loại cơ bản của CRU tính toán rằng thế hệ pin tiếp theo có thể chỉ cần 21-50 kg, tiết kiệm tới 2 triệu tấn đồng mỗi năm vào 2035. Nhu cầu lithium trong pin cũng có thể giảm một nửa vào 2027.

Bên cạnh tiết kiệm và cách thay thế. Trong cực âm của pin, các hóa chất niken-mangan-coban có chứa coban và niken nhiều như nhau, được gọi là NMC 111, đang được loại bỏ dần để nhường chỗ cho NMC 721 và 811, tức chứa nhiều niken hơn nhưng ít coban hơn. Trong khi đó, hỗn hợp lithium-iron phosphate (LFP) rẻ hơn nhưng ít tiêu tốn năng lượng hơn hiện phổ biến ở Trung Quốc, nơi người dân thành phố không cần phạm vi lái xe dài sau một lần sạc.

Cực dương than chì cũng đang được pha silicon (chất rất dồi dào). Tesla cho biết sẽ chế tạo động cơ không cần đất hiếm. Pin natri-ion thay thế lithium bằng natri (nguyên tố phổ biến thứ sáu trên trái đất) có thể sẽ thành công.

Sở thích của khách hàng cũng sẽ góp phần. Ngày nay, mọi người muốn xe điện của mình có thể chạy được 600 km chỉ sau một lần sạc, nhưng ít người thường xuyên di chuyển quãng đường dài như vậy. Khi nguồn lithium khan hiếm, các nhà sản xuất ôtô có thể thiết kế các loại xe có phạm vi hoạt động ngắn hơn, có thể thay pin cơ động, giúp giảm đáng kể kích thước viên pin. Với mức giá phù hợp, việc áp dụng có thể nhanh chóng.

Thách thức chính là đồng, thứ không dễ loại bỏ khỏi lưới điện. Nhưng thay đổi hành vi tiêu dùng cũng có thể giúp ích. CRU ước tính nhu cầu đồng cho các mục đích “xanh” sẽ tăng từ 7% hiện nay lên 21% vào năm 2030. Khi giá kim loại tăng, doanh số bán điện thoại và máy giặt – cũng chứa đồng, có thể sẽ giảm sớm hơn so với cáp điện và các tấm pin mặt trời, đặc biệt nếu thị trường công nghệ xanh được chính phủ trợ cấp.

Vào cuối những năm 2030, có thể sẽ đủ số lượng mỏ mới và sản lượng tái chế để quá trình chuyển xanh đổi diễn ra theo đúng kế hoạch. Tuy nhiên, rủi ro nằm ở những nguy cơ xáo trộn khác, theo Economist.

Vì nguồn cung tập trung ở một số quốc gia nên tình trạng bất ổn tại địa phương, xung đột địa chính trị hoặc thậm chí thời tiết xấu có thể gây ảnh hưởng. Mô phỏng của Liberum Capital (Anh) cho biết một cuộc đình công của thợ mỏ ở Peru hoặc ba tháng hạn hán ở Indonesia sẽ ảnh hưởng đến giá cả hoặc làm giảm nguồn cung đồng, niken 5-15%. Nhưng với những người mua linh hoạt, chính phủ vững mạnh và một chút may mắn, nhu cầu tăng về kim loại “xanh” có thể không gây ra các va chạm khốc liệt.

Phiên An (theo The Economist)