Mỹ tìm lời giải cho nút thắt lithium từ lưu vực Permian

Mỗi ngày, hoạt động khai thác dầu tại lưu vực Permian ở Texas xử lý hơn 20 triệu thùng nước khai thác. Loại nước thải giàu khoáng chất được đưa lên mặt đất cùng dầu thô này chứa lithium hòa tan. (Ảnh: AFP)

Mỗi ngày, hoạt động khai thác dầu tại lưu vực Permian ở Texas xử lý hơn 20 triệu thùng nước khai thác. Loại nước thải giàu khoáng chất được đưa lên mặt đất cùng dầu thô này chứa lithium hòa tan.

Khi hoạt động khoan dầu tại Mỹ mở rộng, lượng nguyên liệu lithium tiềm năng chảy qua các đường ống, hệ thống xử lý và hạ tầng xử lý nước thải trong ngành dầu khí Mỹ cũng tăng theo.

LibertyStream cho rằng đây là lời giải cho tình trạng thiếu hụt nguồn cung lithium nội địa của Mỹ - vấn đề không nằm ở khai thác mỏ mà nằm ở khâu chế biến.

Công ty đang phát triển hệ thống chiết xuất và tinh chế lithium trực tiếp từ nước khai thác dầu chảy qua hạ tầng năng lượng hiện hữu của Mỹ.

Khác với nhiều công ty chiết xuất lithium trực tiếp (DLE) vẫn còn ở giai đoạn phòng thí nghiệm hoặc thử nghiệm, LibertyStream cho biết nền tảng Gen 6 của họ đã khai thác được lithium carbonate ngay tại hiện trường ở một địa điểm triển khai thương mại tại Texas.

Hệ thống này được lắp đặt đầu năm nay tại cơ sở của Select Water Solutions ở hạt Howard, nơi công ty cho biết hiện đã bắt đầu khai thác lithium phục vụ các ứng dụng kỹ thuật và pin.

Áp lực nguồn cung từ làn sóng AI

Câu chuyện thiếu hụt lithium giờ đây không chỉ xoay quanh xe điện. Trí tuệ nhân tạo (AI) đang nhanh chóng trở thành động lực lớn nhất thúc đẩy nhu cầu pin, khi các tập đoàn công nghệ chạy đua xây dựng những trung tâm dữ liệu tiêu thụ điện khổng lồ trên khắp nước Mỹ.

Làn sóng này thúc đẩy sự bùng nổ của các hệ thống lưu trữ năng lượng bằng pin (BESS) - những cụm pin lithium quy mô lớn được thiết kế để ổn định nguồn điện cho hạ tầng AI, năng lượng tái tạo và cân bằng lưới điện. Các hệ thống này lưu trữ điện vào giờ thấp điểm và xả điện khi nhu cầu tăng mạnh, mất điện hoặc tải tính toán tăng cao.

Với các công ty AI, nguồn điện ổn định đang trở thành yếu tố sống còn. Việc huấn luyện các mô hình ngôn ngữ lớn tiêu tốn lượng điện khổng lồ, khiến các trung tâm dữ liệu dễ bị ảnh hưởng bởi bất ổn lưới điện và biến động giá điện.

Vì vậy, các tập đoàn công nghệ như Amazon, Google, Microsoft và Meta đang nhanh chóng mở rộng năng lực lưu trữ năng lượng song song với việc xây dựng thêm trung tâm dữ liệu mới.

Khác với thị trường xe điện - nơi nhu cầu còn phụ thuộc vào người tiêu dùng và chính sách hỗ trợ - cuộc đua đầu tư vào hạ tầng AI đang ngày càng quyết liệt.

Nhu cầu lithium từ các hệ thống lưu trữ năng lượng bằng pin đã tăng 51% trong năm ngoái, gần gấp đôi tốc độ tăng nhu cầu lithium từ xe điện.

Tuy nhiên, nguồn cung và năng lực tinh chế lithium nội địa của Mỹ vẫn còn rất hạn chế so với tốc độ tăng nhu cầu dự kiến. Trung Quốc hiện vẫn thống trị chuỗi chế biến lithium toàn cầu và kiểm soát khoảng 85% công suất khai thác pin toàn cầu.

Benchmark Minerals Intelligence dự báo lithium sẽ trở thành một trong những nút thắt lớn nhất của chuỗi cung ứng pin toàn cầu trong thập kỷ tới, khi nhu cầu từ xe điện, hệ thống lưu trữ năng lượng phục vụ AI và quá trình điện hóa tiếp tục tăng nhanh hơn nguồn cung mới.

Benchmark ước tính thế giới có thể cần thêm hàng trăm dự án và mỏ lithium mới để đáp ứng nhu cầu pin tương lai. Theo tính toán mà LibertyStream dẫn lại, Mỹ có thể thiếu hơn 600.000 tấn lithium mỗi năm vào năm 2034, ngay cả khi tính cả các dự án đã được lên kế hoạch tại Bắc Mỹ.

Hiện giá lithium vẫn thấp hơn nhiều so với đỉnh năm 2022, nhưng tình trạng này có thể không kéo dài. Thị trường đang bắt đầu phục hồi sau đợt lao dốc năm ngoái khi nhu cầu lưu trữ năng lượng phục vụ AI và nhu cầu pin nói chung tăng mạnh.

Chính triển vọng nhu cầu lithium rất rõ ràng này khiến mô hình chiết xuất từ nước khai thác dầu như của LibertyStream bắt đầu thu hút chú ý. Các dự án lithium truyền thống thường đòi hỏi vốn đầu tư khổng lồ, nhiều năm xin giấy phép, phát triển mỏ, xây dựng hệ thống bay hơi và tinh chế trước khi có thể khai thác thương mại.

LibertyStream đang theo đuổi mô hình hoàn toàn khác: Tách lithium trực tiếp từ dòng nước thải khổng lồ vốn đã chảy qua mạng lưới hạ tầng dầu khí tại lưu vực Permian.

LibertyStream dường như đang đặt cược rằng nguồn cung lithium lớn tiếp theo của Mỹ thực chất đã chảy trong các đường ống ở Permian mỗi ngày.

Tiềm năng từ lưu vực Permian

Khác với nhiều công ty lithium vẫn mắc kẹt ở giai đoạn thử nghiệm và nghiên cứu kỹ thuật, LibertyStream đã vận hành thực tế ngay tại Texas.

Đầu năm nay, công ty đã lắp đặt nền tảng chiết xuất lithium trực tiếp Gen 6 tại cơ sở của Select Water Solutions ở hạt Howard, Texas, nơi hiện đã bắt đầu khai thác lithium carbonate cho cả ứng dụng kỹ thuật và pin.

Đây là bước tiến lớn trong một lĩnh vực mà nhiều công ty vẫn còn cách rất xa khả năng thương mại hóa ngoài môi trường thử nghiệm.

Theo LibertyStream, nền tảng Gen 6 là kết quả của hơn 21 tháng vận hành thực địa, xử lý hơn 400.000 thùng nước muối và thực hiện hơn 2.500 bài kiểm tra vận hành qua nhiều thế hệ thiết bị. Công ty cho biết hệ thống hiện tại được thiết kế như một nền tảng tích hợp vừa chiết xuất vừa tinh chế ngay trong hạ tầng dầu khí hiện hữu. Chính mô hình này mới là điều khiến câu chuyện trở nên đáng chú ý.

LibertyStream đang kết nối trực tiếp với mạng lưới xử lý nước khổng lồ vốn đã hoạt động khắp lưu vực Permian. Các công ty dầu khí đã khai thác sẵn lượng nước này. Các đường ống đã vận chuyển nó, các cơ sở xử lý đã xử lý nó và hạ tầng tiêu hủy cũng đã tồn tại. Chiến lược của LibertyStream là đưa khâu chiết xuất và tinh chế lithium trực tiếp vào dòng chảy đó.

Đó là lý do hợp tác với Select Water trở nên quan trọng. Select là một trong những nhà vận hành hạ tầng nước lớn nhất ngành dầu khí Mỹ. Theo mô hình thương mại dự kiến, Select sẽ đảm nhiệm việc thu gom, vận chuyển, quản lý và xử lý sơ bộ nước khai thác bằng hệ thống hạ tầng đã vận hành quy mô lớn trên toàn lưu vực. Sau đó LibertyStream sẽ thực hiện chiết xuất và tinh chế.

Điều này đồng nghĩa với khả năng giảm chi phí vốn, rút ngắn thời gian triển khai, giảm rủi ro cấp phép và đẩy nhanh tiến trình mở rộng thương mại. Trong khi đó, các dự án lithium truyền thống thường cần nhiều năm phát triển mỏ và hàng tỷ USD đầu tư hạ tầng.

Cơ sở thương mại đầu tiên của LibertyStream được thiết kế với công suất tối đa 1.000 tấn lithium carbonate mỗi năm và hiện dự kiến vận hành vào tháng 12/2026, nằm trong chiến lược triển khai ba giai đoạn tại Texas. Ban lãnh đạo công ty tin rằng cơ hội còn lớn hơn nhiều.

Theo ước tính của công ty, lượng nước khai thác hiện có tại các lưu vực Permian và Bakken về lý thuyết có thể hỗ trợ khai thác tới 250.000 tấn lithium carbonate mỗi năm, dựa trên lưu lượng nước hiện tại và nồng độ lithium ước tính.

Tiềm năng quy mô này cũng là lý do LibertyStream đang tiến sâu hơn vào chuỗi cung ứng pin nội địa. Công ty gần đây đã ký biên bản ghi nhớ với Packet Digital liên quan đến cung cấp lithium carbonate cho khai thác vật liệu pin và các sáng kiến khai thác pin tương lai tại Mỹ.

Trước đó, Packet Digital đã được cấp tới 50 triệu USD từ chương trình APFIT của Lầu Năm Góc nhằm hỗ trợ khai thác pin nội địa cho các hệ thống máy bay không người lái.

Ở góc độ rộng hơn, LibertyStream không cố cạnh tranh trực diện với các dự án khai thác lithium truyền thống. Công ty đang đặt cược rằng hạ tầng dầu khí sẵn có của Mỹ có thể là con đường nhanh nhất và có khả năng rẻ nhất để mở rộng khai thác lithium nội địa.

Cuộc đua đảm bảo nguồn cung nội địa này đang ngày càng cấp bách với nền kinh tế công nghiệp Mỹ.

Ford Motor đã cam kết đầu tư hàng tỷ USD vào khai thác pin xe điện tại Mỹ và công khai thừa nhận rủi ro chiến lược khi phụ thuộc vào năng lực tinh chế lithium ở nước ngoài - áp lực mà mọi hãng xe và công ty công nghệ Mỹ đặt cược vào tương lai điện hóa đều đang đối mặt.

Và hạ tầng xử lý nước dầu khí hiện có của Mỹ có thể là con đường nhanh nhất để phát triển khai thác lithium quy mô lớn trong nước, đúng lúc AI được dự báo sẽ làm nhu cầu lưu trữ năng lượng tăng mạnh.

Nvidia, hãng có chip đang phục vụ phần lớn khối lượng huấn luyện AI toàn cầu, nhiều lần nhấn mạnh rằng hạ tầng điện và lưu trữ năng lượng là những nút thắt lớn nhất đối với việc mở rộng trung tâm dữ liệu - yếu tố trực tiếp thúc đẩy nhu cầu lithium dài hạn.

Lưu vực Permian hiện xử lý hơn 20 triệu thùng nước khai thác mỗi ngày - loại nước thải giàu muối được đưa lên mặt đất trong quá trình khai thác dầu, chứa nhiều khoáng chất hòa tan, bao gồm lithium.

Select Water Solutions, đối tác hạ tầng chủ chốt của LibertyStream tại Texas, hiện đã vận hành quy mô rất lớn trên toàn lưu vực, mang lại lợi thế thương mại quan trọng cho công ty so với các doanh nghiệp chiết xuất khác chưa có mạng lưới xử lý nước sẵn có để kết nối. Mỏ vàng nước thải tại Permian này có thể cuối cùng còn giá trị hơn chính những thùng dầu của nó.

Pin natri-ion đầu tiên trên thế giới

Cách Ấn Độ khai thác khoáng sản chiến lược để giảm phụ thuộc nhập khẩu

Kim loại “dầu mỏ mới” của thế kỷ XXI

Xuất khẩu xe điện và pin của Trung Quốc tăng vọt

Bùng nổ lưu trữ điện bằng pin: Bước ngoặt cho năng lượng tái tạo?