Mỹ bất ngờ tìm thấy 'kho báu đất hiếm' từ bãi rác

Kể từ thời Tổng thống Kimmy Carter và cuộc khủng hoảng dầu mỏ những năm 1970, Mỹ không ngừng theo đuổi lý tưởng độc lập về năng lượng.

Một trong nhiều chỉ thị "giải phóng năng lượng Mỹ" của ông Donald Trump là yêu cầu Bộ trưởng Nội vụ "xem xét cập nhật danh sách các khoáng sản quan trọng". Thật không may, Mỹ vẫn phụ thuộc rất lớn vào đất hiếm của Trung Quốc khi quốc gia châu Á cung cấp đến 3/4 nhu cầu đất hiếm của Mỹ.

Trung Quốc tinh chế 89% neodymium và praseodymium của thế giới, những kim loại chính dùng cho nam châm EV. Phức tạp hơn, nguyên tố đất hiếm (REE) nhập khẩu của Mỹ từ các quốc gia khác bao gồm Estonia (6%), Nhật Bản (3%) và Pháp (3%) cũng phụ thuộc rất nhiều vào các chất hóa học và khoáng chất cô đặc được sản xuất từ Trung Quốc.

Điều này khiến Mỹ đặc biệt dễ bị tổn thương trước các cuộc chiến thương mại. Thực tế vào năm 2023, Trung Quốc đã cấm xuất khẩu công nghệ khai thác và tách đất hiếm nhằm bảo vệ ngành công nghiệp đất hiếm của mình.

Rất may, hiện tại, Mỹ đã tiến gần hơn đến việc tìm ra giải pháp cho câu đố về đất hiếm. Các nhà nghiên cứu từ Đại học Texas đã công bố ước tính rằng tro than của Mỹ chứa 11 triệu tấn nguyên tố đất hiếm, gấp 8 lần trữ lượng đã được tìm thấy tại quốc gia này.

Từ lâu được coi là chất thải công nghệ, tro than là sản phẩm phụ dạng bột còn lại sau khi đốt than làm nguyên liệu. Bridget Scanlon, đồng tác giả của nghiên cứu, cho biết "điều này thực sự minh họa cho câu thần chú 'biến rác thành báu vật'. Về cơ bản, chúng tôi đang cố gắng khép kín chu trình và sử dụng chất thải cũng như thu hồi tài nguyên trong chất thải, đồng thời giảm thiểu tác động đến môi trường".

Không giống khai thác truyền thống, khai thác tro than có một lợi thế quan trọng vì quá trình đốt đã tách khoáng chất khỏi quặng ban đầu của chúng, do đó giảm nhu cầu về các bước tinh chế tốn nhiều năng lượng.

"Có rất nhiều thứ này trên khắp cả nước", Davin Bagdonas, một nhà khoa học tại Đại học Wyoming cho biết. "Quy trình khai thác ban đầu đã được chúng tôi xử lý".

Theo nghiên cứu, không phải tất cả tro than đều giống nhau. Các vùng khác nhau của đất nước chứa nồng độ nguyên tố đất hiếm khác nhau – điều quyết định đến mức độ dễ dàng khai thác.

Ví dụ, tro than từ lưu vực Appalachian có nồng độ nguyên tố đất hiếm cao nhất, trung bình 431 miligram trên một kg trong khi than từ lưu vực Powder River có nồng độ thấp hơn (264 mg/1 kg).

Các nguyên tố đất hiếm là một nhóm gồm 17 nguyên tố tương đối hiếm được sử dụng với số lượng nhỏ trong sản xuất thiết bị điện tử tiêu dùng gồm smartphone, máy tính, xe điện, công nghệ xanh như tua bin gió, thiết bị và công cụ y tế, thậm chí sản phẩm quân sự.

Ngành công nghiệp thủy tinh là một trong những ngành tiêu thụ REE lớn. Chẳng hạn, lanthanum chiếm tới 50% máy ảnh điện thoại di động và các ống kính máy ảnh kỹ thuật số khác. Một chiếc xe hybrid trung bình sử dụng khoảng 10-15 kg lanthanum trong pin của nó. Trong khi đó, neodymium hoặc samurium làm tăng đáng kể hiệu lực của nam châm, cho phép thu nhỏ kích thước của linh kiện này.

Tháng trước, Tổng thống Ukraine Zelenskyy đã từ chối đề xuất của Mỹ về việc mua lại 50% quyền khai thác khoáng sản đất hiếm của nước này. Được định giá lên tới hàng nghìn tỷ USD, trữ lượng khoáng sản của Ukraine bao gồm lithium, titan và than chì, những khoáng sản thiết yếu cho ngành công nghiệp công nghệ cao.