Tiềm năng còn bỏ ngỏCùng với cuộc thảo luận chip bán dẫn đang ngày càng nóng lên ở Việt Nam, câu chuyện về đất hiếm - nguyên liệu chiến lược trong sản xuất chip cũng thu hút nhiều sự chú ý trong thời gian gần đây. “Đất hiếm là nguyên liệu không thể thiếu trong nhiều ngành công nghệ cao như điện toán, viễn thông, y tế, quân sự, giao thông, năng lượng… Dù giá trị giao dịch của đất hiếm trên thế giới hiện nay chưa đầy 10 tỷ USD/năm song đây là nguyên liệu chiến lược không thể thay thế với nhiều quốc gia”, GS. Châu Văn Minh, Chủ tịch Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam phát biểu trong hội thảo “Đất hiếm Việt Nam: Thực trạng công nghệ khai thác, chế biến và triển vọng” do Bộ KHC&N phối hợp với Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam tổ chức vào ngày 18/10.
Gắn với từ “hiếm” song thực chất, đất hiếm không hề hiếm gặp. Thuật ngữ “đất hiếm” (rare earth) chỉ nhóm 17 nguyên tố kim loại có tính chất hóa học tương tự nhau, gồm 15 nguyên tố thuộc họ lanthan, cùng hai nguyên tố scandi và ytri. “Đất hiếm không hiếm, nó chỉ khó lấy bởi vì phân tán khắp nơi dính với nhau. Làm sao là khai thác, tách chiết nó ra một cách kinh tế mới là vấn đề, chứ trữ lượng của nó không phải là hiếm trên thế giới”, GS. Nguyễn Quang Liêm ở Viện Khoa học vật liệu (Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam) cho biết. Từ lâu, đất hiếm đã được ứng dụng trong chế tạo gốm, thủy tinh, nam châm từ, luyện kim, đồng hồ phát quang, làm chất màu, sử dụng trong lò xúc tác… Đất hiếm đã đã trở thành “con át chủ bài” của nhiều quốc gia trên thế giới trong các cuộc chiến công nghệ lẫn thương mại. Đơn cử như lệnh hạn chế xuất khẩu đất hiếm của Trung Quốc - quốc gia sản xuất đất hiếm lớn nhất trên toàn cầu, đã khiến cả thế giới chao đảo. Trong xu hướng chuyển đổi xanh hiện nay, đất hiếm lại càng chiếm vị thế đặc biệt bởi nó có mặt trong quá trình sản xuất pin xe điện, tua bin gió, pin mặt trời… Việc loại bỏ hoặc thay thế đất hiếm bằng các vật liệu khác sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất của các thiết bị này, chẳng hạn như giảm dung lượng pin xe điện.
Sự chậm trễ trong khai thác và chế biến đất hiếm tại Việt Nam, chủ yếu là do Việt Nam đang thiếu công nghệ chế biến và chiết tách đất hiếm. Ông Đỗ Nam Bình
|
Với trữ lượng đất hiếm đứng thứ hai trên thế giới, Việt Nam đang nắm trong tay lợi thế không hề nhỏ. Ý thức được tầm quan trọng của đất hiếm, cũng như nhiều quốc gia trên thế giới, Việt Nam đã tiến hành thăm dò trữ lượng đất hiếm từ sớm, bắt đầu hơn 40 năm trước. Theo báo cáo, trữ lượng đất hiếm của Việt Nam khoảng 22 triệu tấn, với các mỏ đất hiếm có quy mô từ trung bình đến lớn, chủ yếu là đất hiếm nhóm nhẹ (nhóm lantan - ceri), có nguồn gốc nhiệt dịch và tập trung ở vùng Tây Bắc Việt Nam. Tuy nhiên, đây là trữ lượng tài nguyên (dừng ở mức thăm dò, tìm hiểu, đánh giá xem có bao nhiêu lượng tài nguyên) chứ không phải trữ lượng khai thác (đánh giá cụ thể lượng khoáng sản sẽ thu về bao nhiêu, lợi ích như thế nào). Trước khi khai thác bất cứ khoáng sản nào, người ta cũng phải đánh giá trữ lượng tài nguyên, nếu thấy tiềm năng thì mới thăm dò để đánh giá trữ lượng khai thác.
Từ đó đến nay, đất hiếm vẫn là một trong những đối tượng nhận được nhiều sự quan tâm trong các chính sách về khoáng sản. Gần đây, quy hoạch thăm dò, khai thác, chế biến và sử dụng các loại khoáng sản giai đoạn 2021-2030 đã đề ra định hướng phát triển ngành công nghiệp khai thác, chế biến và sử dụng khoáng sản đất hiếm một cách đồng bộ, hiệu quả và bền vững. Trong đó, mục tiêu trong giai đoạn này là chế biến khoảng 22,5 nghìn - 62,5 nghìn tấn tổng oxit đất hiếm/năm để có thể chiết tách ra các loại oxit đất hiếm riêng rẽ. Đồng thời, các doanh nghiệp được cấp phép mới khai thác khoáng sản đất hiếm phải có dự án chế biến đến sản phẩm tối thiểu là tổng các (oxit, hydroxit, muối) đất hiếm có hàm lượng tổng oxit đất hiếm lớn hơn hoặc bằng 95%, khuyến khích sản xuất tới nguyên tố đất hiếm riêng rẽ.
Trái với trữ lượng dồi dào, trên thực tế, tình hình khai thác, chế biến các mỏ đất hiếm của Việt Nam còn rất hạn chế. “Cho đến nay, chúng ta vẫn chưa khai thác và chế biến được một mỏ đất hiếm nào theo đúng nghĩa của nó”, GS. Châu Văn Minh nhận xét. Việt Nam mới chỉ dừng lại ở công đoạn chế biến tinh quặng đất hiếm có hàm lượng khoảng 30%, chưa chế biến được các sản phẩm thủy luyện và tách chiết các oxit đất hiếm riêng rẽ phục vụ nhu cầu trong nước và nước ngoài. Do vậy, không có gì khó hiểu khi một số chuyên gia lại hoài nghi tính khả thi về mục tiêu khai thác đất hiếm trong quy hoạch khoáng sản. “Hiện nay, tổng lượng tiêu thụ đất hiếm trên thế giới khoảng hơn 150 nghìn tấn/năm, chúng ta đặt ra mục tiêu sản lượng theo quy hoạch như vậy cũng chiếm một phần khá lớn so với nhu cầu thế giới, trong khi thực tế khả năng sản xuất và tiêu thụ của chúng ta hiện giờ gần như bằng không”, một chuyên gia bày tỏ ý kiến trong hội thảo.
Rào cản công nghệKhi tìm hiểu nguyên nhân dẫn đến sự chậm trễ trong khai thác và chế biến đất hiếm tại Việt Nam, đáp án đầu tiên mà hầu hết các chuyên gia nhắc đến là vấn đề công nghệ. “Việt Nam đang thiếu công nghệ chế biến và chiết tách đất hiếm, một số dự án vừa rồi chậm tiến độ, nguyên nhân chính là do chúng ta chưa làm chủ được công nghệ”, ông Đỗ Nam Bình, Trưởng phòng Khoáng sản luyện kim, Cục Công nghiệp (Bộ Công thương) cho biết. Do rào cản công nghệ, các doanh nghiệp khai thác và chế biến đất hiếm ở Việt Nam chưa thể làm ra sản phẩm đạt yêu cầu như đất hiếm tổng hợp có hàm lượng lớn hơn hoặc bằng 95% cũng như chưa có công nghệ tách chiết ra các sản phẩm đất hiếm riêng rẽ.
Là công đoạn quyết định đến giá trị của sản phẩm, việc phân chia tinh chế các nguyên tố đất hiếm thành nguyên tố riêng rẽ có độ tinh khiết cao vốn không hề đơn giản. Quy trình sản xuất đất hiếm bắt đầu từ bước nghiền quặng thành cỡ viên sỏi, sau đó tán thành dạng bùn, tách đãi khoáng chất chứa đất hiếm được chiết. Tiếp đó, người ta sẽ tách riêng rẽ các đất hiếm từ khoáng chất này, ban đầu đất hiếm được tách thành dạng oxit, sau đó oxit được chuyển thành kim loại, các kim loại này được phối hợp thành hợp kim và đưa vào ứng dụng trong nhiều ngành công nghệ cao. “Chỉ một số ít các quốc gia trên thế giới có công nghệ chế biến sâu đất hiếm nhưng họ đều giữ bản quyền, bí mật và không chuyển giao công nghệ”, PGS. Hoàng Anh Sơn, Phó Viện trưởng Viện Khoa học vật liệu cho biết. Vì vậy, giá bán quặng đất hiếm thô và sản phẩm có độ tinh khiết cao chênh lệch khá nhiều. Chẳng hạn lanthanum oxit hiện có giá khoảng 600 USD/tấn, nhưng lanthanum oxit có độ tinh khiết cao sẽ rơi vào khoảng gần 3000 USD/tấn.
Có thể thấy, tự chủ công nghệ chế biến đất hiếm là con đường bắt buộc phải đi. Thực ra, những nghiên cứu về công nghệ chế biến đất hiếm ở Việt Nam đã được triển khai rất lâu trước những cuộc thảo luận về đất hiếm gần đây. Từ năm 1975, Phòng Vật liệu tinh khiết (Viện Vật lý, Viện Khoa học Việt Nam - tiền thân của Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam) đã nghiên cứu sử dụng phương pháp trao đổi ion để tách đất hiếm. Từ đó đến nay, các nghiên cứu về công nghệ tinh chế các nguyên tố đất hiếm, tách chiết, làm sạch các oxit đất hiếm liên tục được triển khai. “Quá trình nghiên cứu của chúng tôi kéo dài liên tục trên 40 năm, thông qua các đề tài lớn nhỏ, bao gồm cả những đề tài cấp nhà nước và các đề tài nghị định thư hợp tác với nước ngoài. Nhờ đó, chúng tôi đã nghiên cứu đầy đủ các giai đoạn chế biến, tuyển, thủy luyện, phân chia tinh chế và ứng dụng vào các loại quặng ở Việt Nam như monazite, bastnaesite, xenotime, hấp thụ ion”, PGS. Lê Bá Thuận, Viện Công nghệ xạ hiếm (Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam) cho biết.
Tuy nhiên, từ nghiên cứu trong phòng thí nghiệm đến công nghệ ứng dụng trong sản xuất công nghiệp là một con đường rất dài. “Tôi nghĩ rằng các hướng nghiên cứu mà các viện, trường đã làm tốt rồi. Nhưng từ kết quả đó đến sản xuất còn một bước dài, từ phòng thí nghiệm, ra quy mô pilot…, trong quá trình đó còn rất nhiều vấn đề đòi hỏi đầu tư lâu dài và bài bản, chứ không phải từ nghiên cứu đem ra sản xuất, cứ thế nhân lên là được”, đại diện trường Đại học Tài nguyên và Môi trường TP.HCM nhận định. Khi những công nghệ tiềm năng chưa được “ươm mầm” đủ chín để ứng dụng, ngành đất hiếm Việt Nam vẫn chật vật với “các công đoạn khai thác, chế biến, làm sạch và ứng dụng đều tồn tại những vấn đề về công nghệ”, PGS. Hoàng Anh Sơn cho biết. Đơn cử trong khai thác, hiệu quả và chất lượng tuyển hiện nay vẫn chưa cao, hàm lượng và tỉ lệ thực thu đất hiếm còn thấp, trong khi hàm lượng các tạp chất có hại đi cùng vẫn còn đáng kể. Về công nghệ tách tổng oxit đất hiếm, hiện nay vẫn chưa có nhà máy chế biến từ tinh quặng ra sản phẩm đạt tiêu chuẩn xuất khẩu, hàm lượng tối thiểu 95%. Về công nghệ phân chia và làm sạch, dù đã có nghiên cứu từ rất sớm nhưng phần lớn mới triển khai trong phòng thí nghiệm, chưa có công nghệ nào áp dụng vào thực tế. Chưa kể đến công nghệ chế tạo kim loại đất hiếm phục vụ cho các ngành công nghệ cao như xe điện, điện gió…, hiện nay, ngành công nghệ mang lại giá trị cao nhất cho đất hiếm này còn chưa bắt đầu ở Việt Nam.
Từ năm 1975, Phòng Vật liệu tinh khiết (Viện Vật lý, Viện Khoa học Việt Nam - tiền thân của Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam) đã nghiên cứu sử dụng phương pháp trao đổi ion để tách đất hiếm. Từ đó đến nay, các nghiên cứu về công nghệ tinh chế các nguyên tố đất hiếm, tách chiết, làm sạch các oxit đất hiếm liên tục được triển khai, thông qua các đề tài lớn nhỏ, bao gồm cả những đề tài cấp nhà nước và các đề tài nghị định thư hợp tác với nước ngoài. Nhờ đó, chúng tôi đã nghiên cứu đầy đủ các giai đoạn chế biến, tuyển, thủy luyện, phân chia tinh chế và ứng dụng vào các loại quặng ở Việt Nam như monazite, bastnaesite, xenotime, hấp thụ ion. PGS. Lê Bá Thuận
|
Khai thác bền vữngĐể lấp đầy khoảng trống công nghệ trong lĩnh vực đất hiếm, việc tăng cường đầu tư cho nghiên cứu khoa học là điều cần làm. “Chúng tôi nghĩ rằng không nên giới hạn quy mô kinh phí đề tài, mà phải căn cứ theo tầm quan trọng của nhiệm vụ, chúng ta sẵn sàng đầu tư cho các đơn vị, tập hợp các chuyên gia thì mới giải quyết trọn vẹn bài toán" một cử tọa đề xuất. Tuy nhiên, gốc rễ của vấn đề còn liên quan đến cả bài toán thị trường. Theo các chuyên gia, hiện nay ngành công nghệ đất hiếm chưa phát triển như mong muốn, một mặt do đầu tư cho khoa học, công nghệ vào lĩnh vực này chưa đủ tầm và không tập trung, mặt khác nữa là lĩnh vực ứng dụng đất hiếm chưa tìm được vị trí xứng đáng trong nền kinh tế thị trường. “Chúng ta phải tạo ra thị trường cho đất hiếm Việt Nam, khi đó, chính thị trường sẽ thúc đẩy quá trình nghiên cứu công nghệ để chúng ta có thể khai thác đất hiếm một cách hiệu quả”, Bộ trưởng Bộ KH&CN Huỳnh Thành Đạt nhận xét.
Giữa bức tranh ngành công nghiệp đất hiếm vẫn còn nhiều màu xám, thị trường đất hiếm của Việt Nam sẽ bắt đầu như thế nào? “Sản phẩm đất hiếm không đơn giản như những sản phẩm thông thường có thể tiêu thụ trên thị trường tự do, mà chúng ta phải vào được chuỗi toàn cầu. Do vậy, chúng ta phải tăng cường hợp tác quốc tế để thâm nhập được vào các chuỗi giá trị trên toàn cầu, cũng như các tập đoàn lớn ở các quốc gia”, ông Đỗ Nam Bình nhận xét. Việc xây dựng một trung tâm nghiên cứu và chuyển giao công nghệ chế biến quặng đất hiếm là một trong những đề xuất phù hợp với định hướng này. “Đây sẽ là nơi hoàn thiện công nghệ quy mô sản xuất nhỏ và giải quyết phát sinh trong quá trình sản xuất cũng như cập nhật công nghệ mới, đồng thời liên kết với các doanh nghiệp, nơi trình diễn và chuyển giao công nghệ. Trung tâm cũng sẽ có chức năng hợp tác quốc tế, đào tạo nhân lực lâu dài cho nghiên cứu và trực tiếp cho nhà sản xuất”, PGS. Lê Bá Thuận đề xuất. Trung tâm này có thể đặt ở những đơn vị đã có quá trình nghiên cứu về đất hiếm lâu dài, có hợp tác với doanh nghiệp trong nước, cũng như hợp tác với các đơn vị quốc tế như Viện Công nghệ xạ hiếm.
Quan trọng hơn hết, trong bài toán kinh tế, chúng ta phải tính đến những đánh đổi về mặt môi trường. Mỗi công đoạn khai thác đất hiếm tạo ra nhiều loại chất thải khác nhau, bao gồm cả chất thải rắn, bụi khí thải và nước thải. Trong đó, điểm khác biệt nhất của chất thải trong khai thác đất hiếm so các loại khoáng sản khác là vấn đề phóng xạ. “Giai đoạn đầu tiên trong khai thác đất hiếm từ lúc chặt cây, phá núi, đào mỏ, đập nghiền quặng tốn rất nhiều năng lượng, phá hoại môi trường rất nhiều. Đến phần làm giàu quặng thô để chế biến lại sử dụng rất nhiều hóa chất, tạo ra nhiều chất thải chế biến và chất thải phóng xạ”, GS. Nguyễn Quang Liêm nhận định. “Do vậy, nghiên cứu về công nghệ đất hiếm không chỉ cần nâng cao hiệu quả khai thác, chế biến, mà còn phải đảm bảo không phá hoại môi trường hay tốn quá nhiều năng lượng. Đồng thời, chúng ta cũng phải đánh giá tác động và xử lý hoàn nguyên môi trường sau khai thác. Đây là yếu tố cần thiết để đảm bảo làm chủ đất hiếm một cách bền vững ở Việt Nam”.