Các nguyên tố đất hiếm (NTĐH) là nhóm 17 nguyên tố - kể cả các nguyên tố không thuộc nhóm lantanoit, ytri và scanđi - với những ứng dụng rất đặc biệt trong nhiều lĩnh vực. Ví dụ, neođym là thành phần lõi từ của các nam châm cường độ cao và chịu nhiệt độ cao, được sử dụng trong các ắc quy xe ôtô điện, tuabin gió, các ổ cứng máy tính... Trong nhiều ứng dụng, hiện chưa có nguyên liệu nào có thể thay thế cho neođym.

Lantan là nguyên liệu có tầm quan trọng chiến lược do nó được sử dụng làm chất xúc tác để chế biến dầu mỏ thành xăng, điêzen và nhiên liệu cho máy bay phản lực.

Các NTĐH còn có thể được chia thành hai nhóm là nhẹ và nặng. Các NTĐH nhẹ có thể được chiết xuất dễ hơn và nhìn chung có giá trị thấp hơn so với các NTĐH nặng và khó chiết xuất như đysprosi và tebi.

Đặc biệt, tầm quan trọng của các NTĐH đã gia tăng mạnh sau khi các công nghệ xanh xuất hiện và nhất là do ảnh hưởng có tính chi phối của Trung Quốc (TQ) đối với chuỗi cung ứng NTĐH trên thế giới.

Cân bằng cung cầu

Ước tính, tổng sản lượng các oxit đất hiếm (REO) trên thế giới năm 2008 chỉ đạt khoảng 124.000 tấn, giảm xuống 96.500 tấn trong năm 2009 do nhu cầu đối với hàng hóa công nghệ cao đã giảm mạnh trong thời gian suy thoái kinh tế toàn cầu.

Nhưng dự kiến đến năm 2015 nhu cầu đối với NTĐH sẽ đạt 197.000 tấn REO, tăng mạnh hơn so với mức tăng công suất sản xuất do được thúc đẩy bởi sự phát triển của thị trường các công nghệ sạch như tuabin phong điện và xe ôtô chạy điện.

Trên thực tế, tổng nguồn cung các NTĐH có thể vượt quá nhu cầu do tình trạng thiếu cân đối trong sản xuất các loại NTĐH khác nhau. Theo dự báo của Hiệp hội Khoáng sản ôxtrâylia, tổng sản lượng NTĐH trên thế giới năm 2015 có thể đạt đến 225.000 tấn REO. Trong đó, TQ sản xuất khoảng 175.000 tấn REO/ năm, các nước khác sản xuất khoảng 50.000 tấn REO /năm. Hiện tại Nga và Ấn Độ đang sản xuất tổng cộng khoảng 4000 - 8000 tấn REO/ năm.

Nhưng do tình trạng mất cân đối, ngay cả khi sản lượng cao hơn 15% so với nhu cầu, nguồn cung các NTĐH như đysprosi, tebi và neođym vẫn sẽ bị thiếu, trong khi đó tình hình cung cầu europi, ecbi và ytri cũng có thể sẽ rất sít sao.

Theo Công ty tư vấn Roskill, nguồn cung neođym (dùng để sản xuất nam châm vĩnh cửu) có thể bị thiếu hụt tối thiểu 4000 tấn và mức thiếu hụt này có thể lên đến 7000 tấn vào năm 2014.

Một trong những vấn đề mà các nhà sản xuất NTĐH có thể phải đối mặt là tình trạng dư thừa các NTĐH nhẹ, nhất là xeri và lantan, chúng chiếm phần lớn trữ lượng các mỏ NTĐH. Hai NTĐH này chiếm đến 70% thành phần của một số mỏ NTĐH.

Nhiều chuyên gia công nghiệp đã dự báo tình trạng dư thừa nguồn cung xeri. Trong khi đó, lantan có thể được tiêu thụ tại các lĩnh vực thị trường tiêu thụ mới nổi, ví dụ ắc quy lantan-niken cho xe ôtô điện, có khả năng cạnh tranh với ắc quy ion liti hiện đang được sử dụng phổ biến.

Nguồn cung các NTĐH nhẹ trên thế giới đang bị chi phối bởi hoạt động của mỏ bastnasit tại Bayan Obo, tỉnh Nội Mông, TQ. Tại đây, các NTĐH này được chiết xuất như sản phẩm phụ trong khai thác quặng sắt. Năm 2008, mỏ này đã sản xuất 66.000 tấn REO.

Các NTĐH nặng và và ytri phần lớn được chiết xuất từ đất sét hấp thụ ion tại Giang Tây và các tỉnh khác phía Bắc TQ. Năm 2008, các tỉnh này đã sản xuất khoảng 36.000 tấn REO (kể cả các NTĐH nhẹ). Tổng sản lượng các NTĐH của TQ, kể cả khai thác từ mỏ bastnasit ở Tứ Xuyên và một số mỏ bất hợp pháp khác, chiếm khoảng 97% nguồn cung REO toàn cầu. 3% còn lại được sản xuất tại Ấn Độ, Nga, Malaysia và Braxin.

Ảnh hưởng của Trung Quốc

Trong năm 2009, ngành khai thác và chế biến các NTĐH đã tăng cường hoạt động trước lo lắng về việc TQ sẽ thắt chặt nguồn cung đối với những khoáng chất có tầm quan trọng chiến lược này.

TQ đã bắt đầu kiểm soát thị trường NTĐH thế giới từ cuối thập niên 1980, đầu thập niên 1990, khi các nhà sản xuất tại đây bán phá giá mạnh để cạnh tranh với các công ty ở nước ngoài.

Hiện nay, TQ chiếm hơn 95% sản lượng các NTĐH, nhưng chính sách xuất khẩu của TQ đối với mặt hàng này là nguyên nhân gây ra tình trạng báo động ở nhiều nước sử dụng NTĐH.

Chính phủ TQ đang xem xét việc hạn chế hoặc cấm xuất khẩu một số loại NTĐH. Động thái này đã tạo ra làn sóng thăm dò tìm kiếm trên toàn cầu do những lo ngại về tình trạng thiếu hụt nguồn cung đối với các nước khác.

Những nỗ lực hối hả trong việc đảm bảo nguồn cung NTĐH bên ngoài TQ đã được thúc đẩy bởi xu hướng giảm dần quota xuất khẩu của TQ. Trên thực tế, quota xuất khẩu NTĐH của TQ đã giảm từ 65.609 tấn trong năm 2005 xuống 50.145 tấn trong năm 2009.

Tuy quota xuất khẩu NTĐH của TQ đã tăng 2,54% trong nửa đầu năm 2010 so với cùng kỳ 2009, nhưng những thay đổi khó lường trước trong chính sách xuất khẩu của TQ đang gây ra báo động về nguồn cung NTĐH trên thế giới.

Hơn nữa, do tiêu thụ NTĐH ngay trong TQ cũng đang tăng nên nhu cầu đảm bảo nguồn cung thay thế cho các nước khác sẽ ngày càng lớn.

Cuộc chạy đua khai thác NTĐH

Trước những lo ngại về cuộc khủng hoảng tiềm năng đối với cung cầu NTĐH, từ năm 2009 đến nay liên tiếp có những dự án mới được công bố trong lĩnh vực khai thác NTĐH, phần lớn là của các công ty Mỹ, Canađa và ôxtrâylia, trong đó đứng đầu là các công ty Molycorp (Mỹ) và Lynas Corp (ôxtrâylia).

Chính phủ Mỹ cũng đã đề cập đến tính dễ thương tổn của việc cung ứng các NTĐH cho những ngành công nghiệp có tầm quan trọng chiến lược, cảnh báo rằng việc xây dựng lại nguồn cung NTĐH trong nước sẽ phải mất 15 năm, đòi hỏi đầu tư lớn vào cơ sở hạ tầng của ngành công nghiệp chế biến các nguyên liệu này.

Tình hình cung ứng NTĐH đã thu hút sự quan tâm của quân đội Mỹ. NTĐH là những nguyên liệu quan trọng thiết yếu trong công nghệ chế tạo các hệ thống phòng thủ, với những ứng dụng như đạn dẫn đường chính xác, laze, các hệ thống liên lạc, rađa, các thiết bị theo dõi ban đêm và các vệ tinh.

Bộ Quốc phòng Mỹ đã lập báo cáo về những rủi ro trong việc phải dựa vào nguồn hàng nhập khẩu từ TQ. Các quan chức chính phủ Mỹ tin rằng, tuy hiện nay TQ xuất khẩu các oxit và kim loại đất hiếm chưa xử lý, nhưng trong tương lai nước này sẽ chỉ xuất khẩu các sản phẩm NTĐH hoàn thiện với giá trị cao hơn.

Trong ngắn hạn, mỏ Mountain Pass tại Nam California hiện là cơ sở quan trọng nhất để xây dựng lại ngành khai thác và sản xuất NTĐH của Mỹ. Trong thời gian 1965-1985, sản lượng của mỏ này chiếm một tỷ lệ lớn trong nguồn cung NTĐH trên thế giới. Khi đó, ngành khai thác NTĐH của Mỹ đã có thể thực hiện tất cả các giai đoạn của công nghệ chế biến NTĐH. Nhưng về sau, ngành sản xuất NTĐH của TQ đã chiếm lĩnh thị trường thế giới và bán sản phẩm với giá thấp hơn, khiến cho các công ty Mỹ có công nghệ chế biến NTĐH phải ngừng hoạt động hoặc chuyển đi nơi khác, dây chuyền cung ứng NTĐH tại Mỹ bị ảnh hưởng nặng nề.

Công ty Molycorp, chủ sở hữu mỏ Mountain Pass, đang có kế hoạch phát triển tổ hợp khai thác NTĐH và sản xuất nam châm vào năm 2012, có khả năng chế biến 9 NTĐH, kể cả các nguyên tố nặng như europi, tebi và dysprosi.

Với tốc độ khai thác như hiện nay thì trữ lượng NTĐH của TQ sẽ cạn kiệt sau 15-20 năm, khi đó sẽ hình thành kẽ hở lớn giữa cung và cầu, đặc biệt là đối với các NTĐH quan trọng như tebi và dysprosi.

Theo tin mới nhất, Trung Quốc vừa cho biết chính phủ nước này dự kiến vào năm tới sẽ tăng thuế xuất khẩu đối với một số sản phẩm đất hiếm trong một động thái nhằm hạn chế xuất khẩu loại khoáng sản này. Bộ Tài chính Trung Quốc cho hay, quyết định tăng thuế nói trên có hiệu lực từ ngày 1/1/2011.

HOÀNG VÂN

Theo Industrial Minerals, 6/2010