Neodymium, dysprosium và terbium là thành phần cơ bản trong loại nam châm mạnh được sử dụng rộng rãi trong động cơ điện, hệ thống gạt mưa, bộ điều chỉnh ghế và hàng chục cơ cấu khác trên xe hơi hiện đại. Đặc biệt, với xu hướng điện hóa mạnh mẽ, các động cơ xe điện ngày càng đòi hỏi nam châm đất hiếm có khả năng tạo từ trường cao trong không gian nhỏ gọn.
Tuy nhiên, hơn 80% sản lượng khai thác và chế biến đất hiếm trên thế giới đến từ Trung Quốc. Bắc Kinh đã nhiều lần sử dụng ưu thế gần như độc quyền này làm “vũ khí ngoại giao”, từ việc giới hạn xuất khẩu để đáp trả các lệnh trừng phạt thương mại của chính quyền Tổng thống Trump, cho đến các động thái bất ngờ khiến giá đất hiếm biến động mạnh.
Không ít doanh nghiệp phương Tây, từng một lần nữa nếm mùi khủng hoảng như năm 2010, nay nhận ra họ cần một chiến lược mới mang tính dài hạn hơn là chờ đợi sự nhân nhượng.
Trước thực tế đó, ngành công nghiệp ô tô phương Tây đang triển khai hai hướng tiếp cận song song, tìm kiếm nguồn đất hiếm ngoài Trung Quốc hoặc phát triển các công nghệ không còn cần đến đất hiếm nữa.
Tại Mỹ, General Motors đã hợp tác với MP Materials - công ty đang khai thác đất hiếm tại California, để xây dựng nhà máy tinh luyện và sản xuất nam châm tại Texas. Theo thỏa thuận từ năm 2021, GM sẽ mua phần lớn sản lượng của nhà máy này để phục vụ các dòng xe Cadillac và Chevrolet. Việc bảo đảm đầu ra dài hạn giúp MP Materials tránh được cảnh phá sản như nhiều công ty đất hiếm Mỹ từng trải qua khi giá nguyên liệu rơi tự do do Trung Quốc phá giá.
Tuy vậy, chiến lược này không phải không rủi ro. Nếu giá đất hiếm lại giảm, GM có thể rơi vào thế bất lợi so với các đối thủ khác.
Song song với đó, GM cũng đang tích cực nghiên cứu các giải pháp kỹ thuật nhằm “tái thiết kế” những mô-đun không còn phụ thuộc vào nam châm đất hiếm. CEO GM, Mark Reuss, khẳng định: “Không gì tuyệt vời bằng việc loại bỏ hoàn toàn sự phụ thuộc vào đất hiếm, dù đó là pin hay nam châm.”
Mẫu xe iX3 của BMW sẽ được trang bị động cơ không sử dụng đất hiếm.
Ở châu Âu, BMW đi theo hướng khác. Từ sau cú sốc giá neodymium năm 2011, hãng xe sang Đức đã âm thầm phát triển động cơ điện không cần nam châm đất hiếm, dựa trên nguyên lý tạo từ trường bằng dòng điện thay vì vật liệu từ. Dù ban đầu động cơ này nặng hơn, cồng kềnh và tiêu hao nhiều năng lượng hơn, BMW khẳng định họ đã khắc phục phần lớn nhược điểm này.
Theo kỹ sư Stefan Ortmann của BMW, loại động cơ này thậm chí còn hiệu quả hơn ở tốc độ thấp, điều phù hợp với phần lớn nhu cầu di chuyển trong đô thị. Ngoài ra, động cơ cũng dễ làm mát và có thể điều chỉnh linh hoạt cường độ từ trường. Mẫu xe iX3 thế hệ mới sẽ được trang bị phiên bản động cơ cải tiến này và có thể chạy tới 640 km chỉ với một lần sạc.
Không chỉ các ông lớn, giới start-up cũng lao vào cuộc đua. Tại Sunnyvale (California), Conifer Motors đang phát triển động cơ đĩa nhỏ gọn không dùng đất hiếm, hiện được thử nghiệm cho xe hai bánh và hướng tới xe hơi trong vài năm tới. Ankit Somani - đồng sáng lập Conifer - cho biết, vấn đề không nằm ở nhu cầu mà là làm sao để mở rộng sản xuất đủ nhanh.
Conifer là start up nghiên cứu, sản xuất động cơ không đất hiếm.
Bên cạnh đó, một nhóm nghiên cứu tại Đại học Northeastern đang thử nghiệm tổng hợp tetrataenite - một loại hợp kim sắt-niken có cấu trúc từ tính mạnh, vốn chỉ tồn tại trong thiên thạch và cần hàng triệu năm mới hình thành trong tự nhiên.
Giáo sư Laura Lewis cùng cộng sự đã tìm cách tổng hợp loại vật liệu này trong vài tuần. Tuy nhiên, bà thừa nhận, việc đưa tetrataenite vào sản xuất đại trà còn rất xa vời và không thể thay thế hoàn toàn đất hiếm trong mọi ứng dụng.
Dù chính quyền Tổng thống Trump đã cam kết tài trợ đến 3 triệu USD cho các dự án nghiên cứu nam châm mới, thậm chí yêu cầu hiệu suất gấp đôi nam châm đất hiếm tốt nhất hiện nay, giới chuyên gia vẫn tỏ ra thận trọng. Dù AI có thể giúp tăng tốc phát hiện vật liệu mới, việc thay thế hoàn toàn đất hiếm là bài toán đầy chông gai.
“Vấn đề không phải là liệu đất hiếm có bị sử dụng làm vũ khí hay không, mà là khi nào chuyện đó xảy ra tiếp theo,” chuyên gia Tom Moerenhout từ Đại học Columbia nhận định.
Tham khảo NYT