Kỷ nguyên điện khí hóa và cơn khát kim loại

Trong thế kỷ XX, dầu mỏ là huyết mạch kinh tế toàn cầu. Khủng hoảng năng lượng, biến động địa chính trị và nhiều cuộc chiến lớn đều gắn với câu hỏi: Ai kiểm soát nguồn dầu? Sang thế kỷ XXI, quyền lực kinh tế dần gắn với các kim loại chiến lược mới.

Theo nhiều nghiên cứu của Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), quá trình chuyển dịch năng lượng toàn cầu có thể khiến nhu cầu đối với một số kim loại quan trọng tăng lên nhiều lần trong vài thập niên tới. Vì vậy, nhiều chuyên gia đã gọi các kim loại chiến lược này là “dầu mỏ mới” của nền kinh tế hiện đại.

Pin lithium-ion - “trái tim” của xe điện, sử dụng nhiều kim loại như lithium, nickel, cobalt và graphite (nguồn: Supplychainbrain)

Sự dịch chuyển này gắn liền với một biến đổi sâu rộng trong cấu trúc năng lượng của thế giới: quá trình điện khí hóa trên quy mô toàn cầu. Khi các nền kinh tế hướng tới mục tiêu giảm phát thải carbon và xây dựng hệ thống năng lượng sạch, điện dần thay thế vai trò trung tâm của nhiên liệu hóa thạch, kéo theo nhu cầu ngày càng lớn đối với các kim loại chiến lược.

Những công nghệ được xem là biểu tượng của kỷ nguyên năng lượng mới, từ xe điện, pin lưu trữ cho đến turbine gió và hệ thống điện mặt trời, đều có một điểm chung: chúng đòi hỏi khối lượng kim loại lớn hơn đáng kể so với các công nghệ truyền thống. Nếu động cơ đốt trong chủ yếu phụ thuộc vào dầu mỏ để vận hành, thì các công nghệ điện hóa lại cần tới một “hệ sinh thái kim loại” phức tạp để tồn tại.

Trong báo cáo “Vai trò của khoáng sản thiết yếu trong chuyển đổi năng lượng sạch”, IEA đã viết: “Các công nghệ năng lượng sạch đòi hỏi lượng khoáng sản lớn hơn đáng kể so với các công nghệ sử dụng nhiên liệu hóa thạch”. Nhận định này cho thấy một thực tế quan trọng của quá trình chuyển dịch năng lượng: nếu thế kỷ XX phụ thuộc vào dòng chảy của dầu mỏ, thì trong thế kỷ XXI, sự mở rộng của các công nghệ năng lượng sạch lại gắn chặt với khả năng khai thác và cung ứng các kim loại chiến lược.

Theo phân tích của IEA, một chiếc xe điện trung bình cần lượng khoáng sản gấp khoảng 6 lần so với xe sử dụng động cơ đốt trong. Ngân hàng Thế giới (WB) cũng từng cảnh báo rằng nhu cầu đối với một số khoáng sản chiến lược có thể tăng hàng trăm phần trăm trong quá trình chuyển dịch năng lượng toàn cầu, đặc biệt là lithium, cobalt và graphite dùng trong công nghệ pin.

Ở quy mô hệ thống, nhu cầu kim loại còn hiện rõ hơn. Theo IEA, các công nghệ năng lượng tái tạo có cường độ sử dụng khoáng sản cao hơn đáng kể so với các hệ thống năng lượng truyền thống. Một nhà máy điện gió ngoài khơi, tính trên mỗi đơn vị công suất phát điện, có thể cần lượng khoáng sản gấp khoảng 9 lần so với một nhà máy điện chạy khí đốt tự nhiên. Phần lớn nhu cầu này đến từ thép, đồng, nhôm và các nguyên tố đất hiếm sử dụng trong turbine, hệ thống truyền động và hạ tầng lưới điện.

Những kim loại chiến lược của thời đại mới

Trong nền kinh tế năng lượng mới, không phải mọi loại khoáng sản đều giữ vai trò như nhau. Một số kim loại đang nổi lên như những mắt xích then chốt của hệ sinh thái công nghệ hiện đại - những vật liệu gần như không thể thiếu đối với quá trình điện khí hóa và chuyển dịch năng lượng toàn cầu.

Ở trung tâm của hệ thống này là lithium, nguyên tố nhẹ nhưng mang giá trị công nghệ đặc biệt. Lithium là thành phần nền tảng của pin lithium-ion - công nghệ lưu trữ năng lượng đang thống trị từ điện thoại thông minh, máy tính xách tay cho tới xe điện và các hệ thống lưu trữ quy mô lớn cho lưới điện. Nhờ đặc tính điện hóa ưu việt, lithium cho phép các bộ pin đạt mật độ năng lượng cao trong khi vẫn giữ được trọng lượng tương đối nhẹ. Điều đó khiến kim loại này trở thành một trong những tài nguyên được săn tìm nhiều nhất trong kỷ nguyên năng lượng mới.

Cánh đồng lithium ở vùng đồng bằng muối Salar de Atacama ở miền bắc Chile (nguồn: Euronews)

Nếu lithium tạo nên “bộ khung” của công nghệ pin, thì nickel lại đóng vai trò nâng cao hiệu suất của hệ thống lưu trữ năng lượng. Trong các loại pin thế hệ mới, việc gia tăng hàm lượng nickel giúp tăng mật độ năng lượng, cho phép xe điện di chuyển quãng đường dài hơn sau mỗi lần sạc. Đây là yếu tố quan trọng đối với ngành công nghiệp ôtô điện, nơi phạm vi hoạt động của phương tiện vẫn là một trong những tiêu chí cạnh tranh quan trọng nhất.

Graphite, vật liệu chủ đạo của cực âm trong pin lithium-ion, cũng đang trở thành một mắt xích quan trọng của chuỗi cung ứng năng lượng mới.

Cobalt, dù được sử dụng với tỷ lệ nhỏ hơn, lại giữ vai trò đặc biệt trong việc ổn định cấu trúc hóa học của pin. Kim loại này giúp tăng độ bền và giảm nguy cơ quá nhiệt trong quá trình vận hành. Tuy nhiên, cobalt cũng là một trong những kim loại gây nhiều tranh luận nhất của chuỗi cung ứng năng lượng mới, bởi phần lớn nguồn khai thác tập trung tại một số khu vực hạn chế trên thế giới. Điều đó khiến ngành công nghiệp pin toàn cầu vừa phải phụ thuộc vào cobalt, vừa nỗ lực tìm cách giảm tỷ lệ sử dụng để hạn chế rủi ro nguồn cung.

Bên cạnh các kim loại dành cho pin, đất hiếm - một nhóm gồm nhiều nguyên tố hóa học có tính chất từ và điện đặc biệt lại giữ vai trò cốt lõi trong các công nghệ chuyển đổi năng lượng. Từ turbine gió ngoài khơi, động cơ xe điện cho đến hàng loạt thiết bị điện tử hiện đại đều sử dụng nam châm vĩnh cửu chế tạo từ đất hiếm. Những nam châm này cho phép các thiết bị hoạt động với hiệu suất cao, kích thước nhỏ gọn và độ bền lớn - những yêu cầu kỹ thuật không thể thiếu của nền công nghiệp công nghệ cao.

Trong khi đó, đồng - một kim loại quen thuộc từ thời cổ đại, lại đang trở lại với vị thế chiến lược trong nền kinh tế điện hóa. Khả năng dẫn điện vượt trội khiến đồng trở thành vật liệu gần như không thể thay thế trong hệ thống dây dẫn, động cơ điện và hạ tầng lưới điện. Khi nhu cầu điện năng tăng mạnh cùng với sự mở rộng của năng lượng tái tạo, xe điện và các trung tâm dữ liệu, nhu cầu đối với đồng cũng tăng theo với tốc độ đáng kể.

Cạnh tranh tài nguyên và địa chính trị kim loại

Trong lịch sử kinh tế hiện đại, hiếm có tài nguyên nào định hình trật tự quyền lực toàn cầu rõ rệt như dầu mỏ trong thế kỷ XX. Nhưng khi thế giới bước vào kỷ nguyên điện khí hóa và công nghệ cao, những kim loại chiến lược đang dần bước vào vị trí tương tự, không phải với vai trò nhiên liệu, mà với tư cách là nền tảng vật chất của toàn bộ hệ thống năng lượng và công nghiệp mới.

Khác với nhiều loại tài nguyên phổ biến, nguồn cung của các kim loại chiến lược lại phân bố không đồng đều trên bản đồ địa chất thế giới. Phần lớn cobalt hiện được khai thác tại Cộng hòa Dân chủ Congo, nơi nắm giữ trữ lượng lớn nhất của kim loại này. Trong khi đó, Trung Quốc lại giữ vai trò gần như trung tâm trong chuỗi cung ứng đất hiếm và công đoạn tinh luyện của nhiều loại khoáng sản quan trọng. Không chỉ dừng lại ở khai thác, năng lực chế biến và tinh luyện, khâu quyết định để biến quặng thô thành vật liệu công nghiệp cũng đang tập trung mạnh tại một số ít quốc gia.

Sự tập trung này khiến các kim loại chiến lược nhanh chóng trở thành một vấn đề kinh tế - chính trị mang tính toàn cầu. Các nền kinh tế lớn, đặc biệt là những quốc gia đang đẩy mạnh chuyển dịch năng lượng và phát triển công nghệ cao, ngày càng nhận ra rằng quyền kiểm soát chuỗi cung ứng khoáng sản có thể ảnh hưởng trực tiếp tới an ninh năng lượng, an ninh công nghiệp và cả vị thế cạnh tranh trong tương lai.

Chính vì vậy, trong những năm gần đây, nhiều quốc gia đã bắt đầu điều chỉnh chiến lược tài nguyên của mình. Từ việc tìm kiếm và phát triển các mỏ mới, mở rộng hoạt động khai thác trong nước, cho tới việc xây dựng các liên minh khoáng sản và tái cấu trúc chuỗi cung ứng toàn cầu. Không ít chính phủ đã đưa khoáng sản chiến lược vào danh sách ưu tiên trong chính sách công nghiệp, đồng thời coi đây là một phần của chiến lược an ninh quốc gia trong dài hạn.

Các trang trại điện gió ngoài khơi đòi hỏi lượng khoáng sản lớn hơn nhiều so với các nhà máy điện truyền thống, đặc biệt là thép, đồng và đất hiếm (nguồn: Discovery)

Những động thái đó cho thấy một thực tế đang dần hình thành: cạnh tranh địa chính trị của thế kỷ XXI không chỉ xoay quanh nguồn năng lượng, mà còn xoay quanh các vật liệu làm nên hệ thống năng lượng của tương lai. Trong kỷ nguyên công nghệ và điện khí hóa, các kim loại chiến lược đang nổi lên như những tài nguyên có khả năng định hình cán cân kinh tế toàn cầu.

Lịch sử công nghiệp cho thấy mỗi giai đoạn phát triển của nhân loại thường gắn với một loại vật liệu chủ đạo: từ thời đại đồ đồng, thời đại sắt, cho đến kỷ nguyên dầu mỏ. Ngày nay, khi thế giới bước vào kỷ nguyên điện khí hóa và công nghệ cao, vai trò của các kim loại chiến lược ngày càng trở nên rõ ràng. Chúng không chỉ là nguyên liệu cho sản xuất công nghiệp, mà còn là nền tảng cho hệ thống năng lượng và công nghệ của tương lai. Vì thế, nhiều chuyên gia cho rằng câu hỏi quyền lực của thế kỷ XXI có thể chuyển từ “ai kiểm soát dầu mỏ?” sang “ai kiểm soát các kim loại của chuyển dịch năng lượng?”.

Thiên Hương