Cứ vài giờ một lần, hai lò nung tại New Hampshire lại lặng lẽ biến những mẻ bột màu nâu xám thành thỏi dạng thô. Những khối kim loại lốm đốm này, có kích thước bằng vài viên gạch, cuối cùng sẽ được sử dụng để chế tạo động cơ xe điện hoặc có thể là máy bay chiến đấu.
Đây là một phần của quy trình chế biến đất hiếm tại Mỹ, nơi các nhà nghiên cứu đại học và các công ty khởi nghiệp đang cố gắng giành lấy một phần thị trường nhỏ nhưng quan trọng từ Trung Quốc.
Các nguyên tố đất hiếm là nhóm các nguyên tố nằm ở cuối bảng tuần hoàn, với những cái tên khó phát âm như neodymium và dysprosium. Chúng được sử dụng trong nam châm mạnh, laser, máy chụp cộng hưởng từ (MRI) và các thiết bị khác.
Mặc dù chúng không thực sự hiếm, nhưng việc chế biến chúng thành dạng có thể sử dụng được lại rất khó khăn. Trung Quốc tinh chế hơn 90% lượng đất hiếm trên thế giới, một mức độ kiểm soát đang ngày càng gây lo ngại cho các chính phủ và doanh nghiệp phương Tây.
Mỹ từng là một cường quốc trong ngành công nghiệp này cho đến giữa những năm 1990, nhưng chính sách công nghiệp mạnh mẽ của Trung Quốc, cùng với các quy định môi trường lỏng lẻo hơn, đã cho phép các công ty có trụ sở tại đó thiết lập vị thế thống trị và bán kim loại và nam châm với giá thấp hơn nhiều so với các nhà cung cấp ở những nơi khác. Theo thời gian, nhiều công ty khai thác và chế biến đất hiếm bên ngoài Trung Quốc đã dần biến mất.
Lợi nhuận từ đất hiếm quá ít nên các tập đoàn khai thác khổng lồ không mấy quan tâm đến chúng, vì vậy thách thức tái thiết lập ngành công nghiệp trong nước đã thuộc về các công ty nhỏ như Phoenix Tailings, một công ty khởi nghiệp ở khu vực Boston, vận hành nhà máy sản xuất kim loại ở Exeter, New Hampshire. Một số công ty khác ở Mỹ cũng đang chế biến đất hiếm với số lượng nhỏ, bao gồm MP Materials, công ty sở hữu một mỏ ở Mountain Pass, California, và gần đây đã bắt đầu sản xuất kim loại đất hiếm ở Fort Worth. Những nỗ lực tương tự cũng đang được tiến hành ở châu Âu và châu Á.
“Đó là những khối lượng nhỏ các vật liệu có giá trị thấp và rất tốn kém để xử lý,” Elsa Olivetti, giáo sư khoa học và kỹ thuật vật liệu tại MIT cho biết. “Điều đó có nghĩa là rất khó để kiếm lời”.
Nhà máy Phoenix Tailings ở New Hampshire mới hoạt động được khoảng hai tháng, đặt trong một nhà máy sản xuất thiết bị y tế được cải tạo. Công ty mua các bao bột nặng hàng tấn — hỗn hợp neodymium và praseodymium liên kết với oxy — từ các công ty khai thác và tinh chế ở Mỹ, Nam Mỹ và Úc, sau đó đưa vật liệu dạng bột này vào lò sấy và lò nung để làm nóng đến nhiệt độ của dung nham núi lửa.
Hệ thống này chiếm diện tích chưa đến 15.000 feet vuông và được thiết kế để không phát thải bất kỳ chất nào khác ngoài lượng khí thải liên quan đến điện năng mà Phoenix Tailings sử dụng. Thiết kế khép kín tạo nên sự khác biệt so với các kỹ thuật tiêu tốn nhiều năng lượng hơn được sử dụng ở Trung Quốc, nơi công nhân dùng gáo múc kim loại nóng chảy. Phương pháp đó thải ra perfluorocarbon, các khí nhà kính mạnh khó phân hủy.
Ông Nick Myers, giám đốc điều hành của công ty, cho biết trước đây Phoenix Tailings từng mua một số nguyên liệu thô từ Trung Quốc nhưng đã không còn phụ thuộc vào nước này trong vài năm trở lại đây.
“Để thoát khỏi sự phụ thuộc vào Trung Quốc, bạn phải tự mình cai nghiện loại thuốc gốc,” ông Myers nói trong chuyến tham quan nhà máy ở New Hampshire gần đây, lời nói của ông tuôn ra như một đoạn podcast được phát với tốc độ 1.5 lần. “Bạn có thể giảm liều từ từ, hoặc bạn có thể cai đột ngột. Nhưng cuối cùng, bạn phải cai nghiện.”
Năm vừa qua là một năm đầy biến động đối với ông Myers, 34 tuổi. Công ty của ông, được định giá 189 triệu đô la gần đây, đã suýt phá sản vào cuối năm 2024 chỉ trong vòng ba tuần. Cuộc chiến thương mại của Tổng thống Trump đã cứu vãn tình hình của công ty, khi Trung Quốc đáp trả việc Mỹ tăng thuế bằng cách hạn chế xuất khẩu các nguyên tố đất hiếm. Điều đó thu hút thêm nhiều nhà đầu tư quan tâm đến Phoenix Tailings và dẫn đến việc có thêm khách hàng đặt hàng, giúp công ty có nền tảng tài chính vững chắc hơn.
Đa số khách hàng của Phoenix Tailings hoạt động trong ngành công nghiệp ô tô, và một phần nhỏ là các nhà thầu quốc phòng của Mỹ.
Chính quyền Trump gần đây đã đồng ý rót 1 tỷ USD, nắm giữ cổ phần trong các công ty tham gia khai thác, tinh chế và sản xuất nam châm. Họ cũng trợ cấp cho các sản phẩm của MP Materials bằng cách đảm bảo công ty này nhận được một mức giá cố định cho chúng.
Công ty Phoenix Tailings đã nhận được hơn 6 triệu đô la tiền tài trợ từ chính phủ liên bang, phần lớn là trước khi ông Trump trở lại nắm quyền vào tháng Giêng, và đang hy vọng sẽ nhận được thêm nhiều khoản tài trợ nữa.
Ông Myers đồng sáng lập Phoenix Tailings vào năm 2019 sau khi gặp gỡ Tomás Villalón Jr., giám đốc công nghệ của công ty, tại một buổi tĩnh tâm nghiên cứu Kinh Thánh ở ngoại ô Boston năm trước đó. Ông Myers đang làm việc cho một công ty giải trình tự gen trong khi tiến sĩ Villalón đang hoàn thành luận án tiến sĩ kỹ thuật vật liệu tại Đại học Boston. Cả hai đã nhận thấy việc xử lý đất hiếm là cơ hội.
Cuối cùng, họ hợp tác với ba người khác và xây dựng một nguyên mẫu hệ thống xử lý của mình trong sân sau nhà Tiến sĩ Villalón ở Cambridge, Massachusetts. Các nhà đầu tư vào công ty bao gồm quỹ đầu tư mạo hiểm In-Q-Tel của Cơ quan Tình báo Trung ương (CIA) và quỹ đầu tư mạo hiểm của BMW.
Chế tạo kim loại là bước cuối cùng trong quy trình tinh chế đất hiếm dài và thường bị phân mảnh. Cuối cùng, Phoenix Tailings hướng đến việc kiểm soát tất cả các giai đoạn đó, tiếp nhận chất thải từ khai thác quặng sắt — được gọi là chất thải quặng — loại bỏ các nguyên tố đất hiếm và tách chúng thành các nguyên tố riêng lẻ để chế tạo thành kim loại.
Sẽ không dễ dàng. Tom Lograsso, giám đốc Trung tâm Đổi mới Vật liệu Quan trọng tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Ames ở Iowa, mô tả thách thức kỹ thuật của việc chế tạo kim loại là phá vỡ những gì Mẹ Thiên nhiên đã tạo ra một cách tự nhiên.
Phần lớn rủi ro ô nhiễm liên quan đến sản xuất đất hiếm xảy ra ở giai đoạn đầu, khi các công ty loại bỏ thorium, một nguyên tố phóng xạ không thuộc nhóm đất hiếm nhưng hầu như luôn được tìm thấy lẫn trong chúng. Thorium và các axit mạnh được sử dụng để chiết xuất nó cần được xử lý an toàn.
Tiếp theo là vấn đề tiền. Trung Quốc kiểm soát ngành công nghiệp này chặt chẽ đến mức ngay cả những câu hỏi tưởng chừng đơn giản như nhu cầu về kim loại đất hiếm cũng khó trả lời.
“Các ước tính rất khác nhau, và thị trường rất khó đánh giá do hoạt động buôn bán chợ đen”, Hội đồng Đại Tây Dương, một tổ chức nghiên cứu ở Washington nói, đề cập đến giá trị của hoạt động buôn bán đất hiếm toàn cầu.
Điều đặc biệt đáng lo ngại đối với Phoenix Tailings là Trung Quốc được biết đến là quốc gia bán kim loại đất hiếm với giá thấp hơn chi phí sản xuất. Ông Myers, người đã đưa việc cầu nguyện vào các cuộc họp hội đồng quản trị ban đầu, cho biết: “Chúng tôi chọn con đường khó khăn hơn vì ban đầu chúng tôi không tập trung vào khía cạnh tài chính”.
Tuy nhiên, ông cho biết giá kim loại đã tăng trong những tháng gần đây do các công ty phương Tây tìm kiếm nguồn cung bên ngoài Trung Quốc. Ông Myers cho biết: “Nếu bạn có thể quản lý mọi thứ từ chất thải quặng đến kim loại, bạn sẽ có khả năng giảm thiểu sự biến động giá cả”.
Theo: The NY Times
