Tro than năng lượng: từ chất thải bị bỏ quên đến tài nguyên chiến lược
Tài nguyên hiếm quý Mỹ trong tro than năng lượng là lượng lớn nguyên tố đất hiếm tập trung lại sau quá trình đốt than tại các nhà máy điện, có hàm lượng cao hơn nhiều so với than ban đầu và có thể trở thành nguồn cung thiết yếu cho công nghệ cao, pin xe điện độc lập và hệ thống năng lượng tái tạo nếu được khai thác và tinh chế một cách hiệu quả và bền vững. Cốt lõi câu chuyện không nằm ở việc Mỹ bất ngờ “nhặt được vàng” từ đống tro than, mà ở chỗ nước này tìm thấy một cơ hội chiến lược để tái thiết quyền lực công nghiệp. Nghiên cứu do nhóm địa chất tại Đại học Texas ở Austin cho thấy tro than chứa nồng độ đáng kể các nguyên tố đất hiếm quan trọng cho công nghệ cao, hệ thống năng lượng, phương tiện giao thông và thiết bị quốc phòng. Từ một loại chất thải từng bị bỏ lại sau quá trình đốt than, tro than đang được xem xét như một nguồn tài nguyên chiến lược mới. Đây là bước ngoặt về tư duy: biến di sản ô nhiễm của kỷ nguyên năng lượng hóa thạch thành nền tảng cho kỷ nguyên điện hóa.
Tại sao kho đất hiếm trong tro than có ý nghĩa với chuỗi cung ứng pin?
Điểm khiến giới hoạch định chính sách Mỹ chú ý là trữ lượng đất hiếm ẩn trong tro than được ước tính lên tới khoảng 11 triệu tấn, gần 8 lần trữ lượng đất hiếm nội địa đã biết. Theo nghiên cứu, nồng độ các nguyên tố đất hiếm trong tro than có thể cao hơn tới 10 lần so với than ban đầu. Nếu nhìn dưới lăng kính chuỗi cung ứng pin, đây không chỉ là một con số kỹ thuật mà là một đòn bẩy địa chính trị. Các nguyên tố đất hiếm là phần không thể thiếu trong nhiều linh kiện của pin cho xe điện và hệ thống lưu trữ năng lượng tái tạo, bên cạnh vai trò trong công nghệ cao và quốc phòng. Khi Mỹ đang tìm cách phát triển chuỗi cung ứng pin trong nước để giảm phụ thuộc Trung Quốc, nguồn tài nguyên hiếm quý Mỹ từ tro than trở thành mảnh ghép nội địa vừa giúp đa dạng hóa nguồn nguyên liệu, vừa giảm rủi ro khi Trung Quốc chiếm khoảng 70% sản lượng đất hiếm toàn cầu và khoảng 90% công suất chế biến đất hiếm nặng.
Kho báu 100 tỷ USD không tự mở: bài toán công nghệ và vốn
Giá trị kinh tế tiềm năng của lượng vật liệu có thể thu hồi từ tro than được ước tính gần 100 tỷ USD. Nhưng con số hấp dẫn này dễ gây ảo tưởng nếu bỏ qua chi phí và độ phức tạp của quá trình tách, tinh chế và chế biến đất hiếm thành vật liệu công nghiệp dùng được. Từ việc phát hiện đất hiếm trong tro than đến biến nguồn tài nguyên này thành nguồn cung thương mại là một khoảng cách không nhỏ. Thách thức lớn nhất nằm ở việc phát triển quy trình thu hồi với chi phí hợp lý, hiệu quả cao và hạn chế tác động môi trường. Các phương pháp xử lý truyền thống gặp hạn chế về hiệu suất cũng như lượng chất thải phát sinh, buộc giới khoa học phải thử hướng tiếp cận mới như dùng axit ít mạnh hơn hay quy trình điện hóa. Về phía chính sách, chính quyền Mỹ đang rót vốn cho các mắt xích khoáng sản và vật liệu dùng cho pin, sản xuất và tái chế, nhưng nguồn lực hiện tại còn quá nhỏ so với số tiền cần thiết để giảm đáng kể sự chi phối của Trung Quốc. Nói thẳng: nếu không có quyết tâm tài chính dài hạn, kho báu này sẽ vẫn nằm trên giấy.
Kho tro than có giúp Mỹ thoát khỏi bóng Trung Quốc trong ngành pin?
Ngay cả khi Mỹ khai thác được một phần đáng kể nguồn đất hiếm trong tro than với chi phí hợp lý, câu hỏi lớn hơn là: liệu như vậy đã đủ để xây dựng một chuỗi cung ứng pin độc lập? Câu trả lời, ở thời điểm này, là không. Trung Quốc hiện chiếm hơn một nửa thị trường toàn cầu ở nhiều mắt xích trong chuỗi cung ứng pin, từ khoáng sản thô và hóa chất đến pin hoàn chỉnh, xe điện và hệ thống lưu trữ năng lượng. Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế, nước này sản xuất khoảng 85% vật liệu hoạt tính cực dương, hơn 90% vật liệu hoạt tính cực âm dùng cho pin xe điện và khoảng 80% sản lượng pin toàn cầu. Trong bức tranh đó, đất hiếm từ tro than chỉ là một tầng nền nguyên liệu. Mỹ vẫn phải xây được toàn bộ kiến trúc phía trên: tinh luyện, chế biến, sản xuất vật liệu cực dương, cực âm, lắp pin ở quy mô công nghiệp. Một số doanh nghiệp nhận tài trợ đã bắt đầu đánh vào những khâu Trung Quốc đang thống lĩnh, như sản xuất cực âm bằng silicon có nguồn gốc trong nước thay cho than chì, hay chiết xuất lithium từ nước muối để giảm phụ thuộc vào tinh luyện spodumene tại Trung Quốc. Nhưng như chính giới chuyên gia thừa nhận, xây một chuỗi cung ứng toàn diện với quy mô như Trung Quốc sẽ cần hàng chục năm và lượng vốn khổng lồ.
Chiến lược dài hơi: kết hợp tài nguyên tro than và tái thiết công nghiệp pin
Nếu nhìn tro than năng lượng như lời giải duy nhất cho bài toán giảm phụ thuộc Trung Quốc, Mỹ sẽ thất vọng. Nhưng nếu coi đây là một trụ cột trong chiến lược nhiều lớp, bức tranh sẽ hợp lý hơn. Tro than có thể trở thành nguồn nguyên liệu mới, đồng thời giúp giải quyết bài toán chất thải tồn đọng từ ngành công nghiệp than. Trong thập kỷ tới, Mỹ có thể tăng sản lượng khai thác lithium, đồng thời mở rộng sản xuất vật liệu cực dương và pin. Đất hiếm từ tro than bổ sung thêm một mắt xích nguyên liệu nội địa cho chuỗi cung ứng pin. Quan điểm hợp lý là: Mỹ cần sử dụng tài nguyên hiếm quý Mỹ từ tro than để giảm phụ thuộc Trung Quốc ở khâu nguyên liệu, đồng thời duy trì đầu tư liên tục vào công nghệ tinh luyện, sản xuất vật liệu hoạt tính và công nghiệp pin quy mô lớn. Từ một loại chất thải từng bị bỏ lại sau quá trình đốt than, tro than đang được xem như nền tảng cho một chiến lược điện hóa mới. Kết luận rõ ràng là, nếu Mỹ kiên trì kết hợp khai thác tro than với tái thiết toàn diện chuỗi cung ứng pin, mục tiêu giảm phụ thuộc Trung Quốc sẽ không còn là khẩu hiệu mà trở thành lộ trình có cơ sở.
