Toàn cảnh thành phố Norilsk (Nga), trung tâm khai thác niken, đồng và các kim loại nhóm bạch kim, đồng thời là nguồn cung palladium lớn nhất thế giới thông qua tổ hợp Nornickel. Nguồn: Nashnorilsk.ru

Giữa vùng băng giá Siberia, nơi mùa đông kéo dài gần chín tháng mỗi năm và nhiệt độ có thể xuống dưới âm 50 độ C, có một thành phố mang tên Norilsk gần như chỉ tồn tại vì một lý do duy nhất: dưới lớp băng vĩnh cửu là một trong những kho báu khoáng sản lớn nhất hành tinh.

Nhắc đến Norilsk, nhiều người nghĩ ngay đến niken (nickel) - kim loại đã đặt nền móng cho sự ra đời của thành phố này từ gần một thế kỷ trước. Nhưng trên thị trường kim loại quý thế giới, Norilsk lại nổi tiếng bởi một cái tên khác: palladium (Pd). Tổ hợp khai khoáng Norilsk Nickel (Nornickel) hiện là nhà sản xuất palladium lớn nhất thế giới, cung cấp khoảng 40% sản lượng toàn cầu, đồng thời cũng là một trong những nguồn cung platinum (Pt) và các kim loại nhóm bạch kim (Platinum Group Metals - PGM) quan trọng nhất. Điều thú vị là, chính kim loại làm nên danh tiếng của Norilsk lại không phải là lý do khiến thành phố này ra đời.

Đối với ngành trang sức, palladium còn có một vai trò đặc biệt. Cùng với platinum và một số kim loại khác, palladium được sử dụng để tạo nên nhiều hợp kim vàng trắng - dòng trang sức được ưa chuộng trên toàn thế giới nhờ màu sắc sáng trắng tự nhiên, độ bền cao và khả năng tôn lên vẻ đẹp của kim cương cũng như các loại đá quý. Theo một nghĩa nào đó, mỗi chiếc nhẫn vàng trắng trên tay người đeo đều mang trong mình một phần rất nhỏ của những thân quặng hình thành từ hơn 250 triệu năm trước dưới lòng đất băng giá Siberia.

Chính vì vậy, gọi Norilsk là "thành phố vàng trắng" không chỉ là một cách diễn đạt giàu hình ảnh. Đó còn là cách nhấn mạnh vai trò của vùng đất này trong chuỗi cung ứng các kim loại quý đang hiện diện từ ngành trang sức, công nghiệp ô tô, điện tử cho tới công nghệ hydro và quá trình chuyển đổi năng lượng toàn cầu.

Khi thiên nhiên mất 250 triệu năm để tạo nên một kho báu

Muốn hiểu vì sao Norilsk trở thành một trong những trung tâm khai khoáng quan trọng nhất thế giới, cần bắt đầu từ một câu chuyện còn lâu đời hơn cả lịch sử loài người.

Khoảng 252 triệu năm trước, Trái Đất trải qua một trong những biến cố địa chất dữ dội nhất từng được ghi nhận. Tại khu vực Siberia, hàng triệu kilômét khối dung nham phun trào liên tục trong thời gian rất dài, tạo nên vùng Bẫy Siberia (Siberian Traps) - một trong những tỉnh đá magma lớn nhất hành tinh. Nhiều nhà khoa học cho rằng, chính sự kiện này cũng góp phần dẫn tới cuộc đại tuyệt chủng Permi - Trias, thời điểm khoảng 90% sinh vật biển và 70% sinh vật trên cạn biến mất khỏi Trái Đất.

Tuy nhiên, bên dưới những dòng dung nham khổng lồ ấy, thiên nhiên cũng âm thầm tạo nên một trong những "kho báu" khoáng sản quý giá nhất của nhân loại.

Các nghiên cứu địa chất cho thấy, khi magma nóng chảy di chuyển từ sâu trong lòng đất lên gần bề mặt, nó hòa trộn với các lớp đá giàu lưu huỳnh. Trong quá trình nguội dần, những nguyên tố kim loại có giá trị như niken (Ni), đồng (Cu), palladium (Pd), platinum (Pt) cùng nhiều kim loại nhóm bạch kim khác tách khỏi magma, kết hợp với lưu huỳnh để tạo thành các thân quặng sulfide có hàm lượng kim loại rất cao. Các thân quặng ấy được bảo tồn dưới lớp băng vĩnh cửu của vùng Bắc Siberia, hình thành nên cụm mỏ Norilsk - Talnakh ngày nay. Theo đánh giá của nhiều nhà địa chất, đây là một trong những tổ hợp quặng niken - đồng - kim loại nhóm bạch kim có giá trị kinh tế lớn nhất từng được phát hiện trên thế giới.

Điều đặc biệt là palladium và platinum không tồn tại dưới dạng các mỏ riêng biệt. Chúng hiện diện như những "kho báu bên trong kho báu", nằm cùng các thân quặng niken và đồng. Điều đó cũng có nghĩa, muốn khai thác được palladium hay platinum, trước hết con người phải khai thác quặng niken và đồng.

Đó là lý do vì sao, trong suốt gần một thế kỷ phát triển của Norilsk, niken luôn là nền tảng của toàn bộ hoạt động khai khoáng, còn palladium và platinum được thu hồi ở các công đoạn luyện kim và tinh luyện sau đó. Chính mô hình khai thác đồng thời nhiều kim loại này đã biến Norilsk trở thành một trong những khu mỏ có giá trị kinh tế cao nhất hành tinh.

Có thể hình dung, thiên nhiên giống như một cỗ máy luyện kim khổng lồ. Phải mất hơn 250 triệu năm, Trái Đất mới hoàn thành "mẻ luyện" đặc biệt ấy để tạo nên những thân quặng nằm yên dưới lớp băng vĩnh cửu Siberia, chờ đến khi con người đủ tri thức và công nghệ để khám phá.

Ngày nay, mỗi tấn quặng được đưa lên từ lòng đất Norilsk không chỉ mang theo niken và đồng, mà còn chứa những gram palladium, platinum cùng nhiều kim loại quý khác. Giá trị của chúng không chỉ nằm ở trữ lượng hay giá bán trên thị trường, mà còn ở vai trò không thể thay thế trong nhiều công nghệ hiện đại - từ hợp kim vàng trắng trong ngành trang sức đến bộ xúc tác khí thải, linh kiện điện tử, pin nhiên liệu hydro và nhiều lĩnh vực của nền kinh tế xanh.

Nhìn theo cách đó, "thành phố vàng trắng" không được tạo nên bởi một kim loại duy nhất. Nó là kết quả của một quá trình địa chất kéo dài hàng trăm triệu năm, nơi niken tạo nên nền móng của cả tổ hợp quặng, còn palladium và platinum trở thành những kim loại quý làm nên giá trị đặc biệt của vùng đất lạnh giá này.

Điều kiện tự nhiên chưa bao giờ đủ để tạo nên một thành phố. Muốn biến kho báu dưới lòng đất thành kim loại phục vụ đời sống, con người phải xây dựng đường sá, hầm mỏ, nhà máy luyện kim và cả một hệ thống hạ tầng để khai thác chúng. Với Norilsk, hành trình ấy bắt đầu từ những năm đầu của Liên bang Xô Viết khi bước vào quá trình công nghiệp hóa với tốc độ chưa từng có.

Đầu thập niên 1920, nhà địa chất Nikolay Urvantsev là một trong những người đầu tiên tiến hành khảo sát có hệ thống khu vực Norilsk. Những chuyến thám hiểm giữa vùng băng giá Siberia đã xác nhận sự tồn tại của một tổ hợp quặng khổng lồ chứa niken, đồng và các kim loại nhóm bạch kim dưới lớp đất đóng băng vĩnh cửu. Phát hiện này nhanh chóng thu hút sự quan tâm của chính quyền Liên Xô, bởi nó mở ra khả năng tự chủ nguồn nguyên liệu cho nền công nghiệp nặng đang hình thành.

Ở thời điểm ấy, thế giới gần như chưa nói nhiều đến palladium. Thị trường kim loại quý còn khá nhỏ, công nghệ ô tô chưa phát triển đến mức sử dụng hàng loạt bộ xúc tác khí thải và nền kinh tế hydro vẫn chỉ nằm trong các phòng thí nghiệm. Đối với Liên Xô, thứ kim loại có ý nghĩa chiến lược nhất khi đó là niken,nguyên liệu không thể thiếu để sản xuất thép hợp kim có độ bền cao, chịu nhiệt và chống ăn mòn. Nó hiện diện trong thân tàu chiến, xe tăng, động cơ máy bay, pháo binh, thiết bị hóa chất và nhiều công trình công nghiệp nặng. Muốn xây dựng một nền công nghiệp đủ sức cạnh tranh với các cường quốc phương Tây, Liên Xô cần một nguồn cung niken ổn định ngay trong lãnh thổ của mình.

Chính vì vậy, Norilsk không đơn thuần là một mỏ khoáng sản. Nó là một dự án chiến lược mang tầm quốc gia. Năm 1935, dưới thời Joseph Stalin, Liên Xô quyết định xây dựng tổ hợp khai khoáng - luyện kim Norilsk, đồng thời thành lập Norillag, một bộ phận của hệ thống trại lao động cải tạo Gulag.

Đó là một quyết định táo bạo nhưng cũng đầy khắc nghiệt.

Vùng đất này gần như không có hạ tầng. Mùa đông kéo dài phần lớn thời gian trong năm, nhiệt độ thường xuyên xuống dưới âm 40 đến âm 50 độ C. Mặt đất bị băng vĩnh cửu bao phủ, mùa hè chỉ kéo dài vài tuần ngắn ngủi. Không có đường bộ nối với phần còn lại của nước Nga và việc vận chuyển vật tư chủ yếu dựa vào đường sông theo mùa hoặc đường biển Bắc Băng Dương.

Trong điều kiện ấy, lực lượng lao động chủ yếu là các tù nhân bị đưa tới từ nhiều nơi trên khắp Liên Xô. Họ đào những đường hầm đầu tiên xuyên qua lớp đất đóng băng vĩnh cửu, dựng nên các khu nhà ở, nhà máy luyện kim, tuyến đường sắt nội vùng và những công trình nền móng của thành phố tương lai.

Theo nhiều công trình nghiên cứu lịch sử, trong gần hai thập niên tồn tại, Norillag đã tiếp nhận hàng trăm nghìn lượt tù nhân. Lịch sử của Norilsk không chỉ được viết bằng quặng niken hay những dây chuyền luyện kim mà còn được viết bằng mồ hôi, nước mắt và cả sinh mạng của những con người đã góp phần dựng nên thành phố giữa vùng băng giá. Những năm 1950, Norilsk được công nhận là một thành phố. Lao động cưỡng bức dần được thay thế bằng lao động tự do. Để thu hút người dân đến sinh sống và làm việc tại vùng cực, chính quyền Liên Xô áp dụng nhiều chính sách ưu đãi như mức lương cao hơn mặt bằng chung, thời gian nghỉ phép dài hơn và các khoản phụ cấp dành riêng cho người lao động ở Bắc Cực. Từ đây, Norilsk bắt đầu chuyển mình từ một đại công trường khai khoáng thành một đô thị công nghiệp thực thụ.

Mỏ Talnakh là một trong những tổ hợp quặng sulfide niken - đồng - kim loại nhóm bạch kim lớn nhất thế giới, nơi cung cấp phần lớn palladium và platinum của Nornickel. Nguồn: Mining-plus

Vào thập niên 1960, các nhà địa chất phát hiện cụm mỏ Talnakh ở phía đông bắc Norilsk. Những kết quả khảo sát sau đó cho thấy đây không chỉ là một mỏ niken lớn, mà còn là một trong những tổ hợp quặng niken - đồng - kim loại nhóm bạch kim giàu nhất thế giới. Cùng với niken và đồng, các nhà luyện kim bắt đầu thu hồi ngày càng nhiều palladium và platinum trong quá trình tinh luyện quặng. Ban đầu, đây chỉ được xem là những sản phẩm đi kèm có giá trị bổ sung. Nhưng theo thời gian, khi ngành công nghiệp ô tô, điện tử và công nghệ môi trường phát triển mạnh, chính những kim loại quý này mới trở thành "ngôi sao" của Norilsk trên thị trường thế giới.

Nhà sử học người Anh Arnold J. Toynbee từng viết: "Lịch sử là một trong những môn học khó nhất vì đối tượng nghiên cứu của nó là con người". Có lẽ ít nơi nào phản ánh rõ nhận định ấy như Norilsk. Bên dưới thành phố là câu chuyện của địa chất kéo dài hơn 250 triệu năm. Trên mặt đất là gần một thế kỷ lịch sử công nghiệp, với những tham vọng phát triển quốc gia, những hy sinh của con người và sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật. Hai dòng lịch sử ấy - một của thiên nhiên, một của con người - gặp nhau dưới lớp băng vĩnh cửu Siberia để tạo nên một trong những trung tâm khai khoáng đặc biệt nhất thế giới.

Từ "thành phố niken" đến "thành phố vàng trắng"

Cùng với các mỏ Norilsk-1 và Oktyabrskoye, Talnakh đã biến vùng đất Bắc Cực này thành một trong những trung tâm khai khoáng quan trọng nhất của nước Nga. Ngày nay, toàn bộ hệ thống mỏ và nhà máy luyện kim tại đây do Nornickel - một trong những tập đoàn khai khoáng và luyện kim lớn nhất thế giới - quản lý. Quặng được khai thác từ các mỏ ngầm sâu hàng trăm đến hơn một nghìn mét dưới lòng đất, sau đó trải qua quá trình nghiền, tuyển nổi để tạo tinh quặng sulfide trước khi đưa vào các nhà máy luyện kim.

Điều thú vị là, mục tiêu khai thác ban đầu vẫn luôn là niken và đồng. Palladium, platinum cùng các kim loại nhóm bạch kim khác không tồn tại thành những mỏ riêng biệt. Chúng chỉ hiện diện với hàm lượng rất nhỏ trong quặng sulfide và được thu hồi ở những công đoạn cuối của quá trình luyện kim, sau khi niken và đồng đã được tách ra.

Nói cách khác, tại Norilsk, palladium chính là "kho báu bên trong kho báu". Nếu thân quặng niken là chiếc két sắt, thì palladium chính là món trang sức quý được cất giữ bên trong. Muốn thu được vài gram palladium hay platinum, các nhà máy phải xử lý hàng tấn quặng chứa chủ yếu là niken và đồng. Chính mô hình khai thác đồng thời nhiều kim loại này đã giúp Norilsk trở thành một trong những tổ hợp khai khoáng có hiệu quả kinh tế cao nhất thế giới.

Theo số liệu của Nornickel, Cục Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ (USGS) và Hội đồng Đầu tư Bạch kim Thế giới (WPIC), khu vực Norilsk - Talnakh hiện đóng góp khoảng 40% sản lượng palladium toàn cầu, khoảng 15-20% sản lượng platinum, đồng thời là một trong những nguồn cung niken loại 1 (Class 1 Nickel) quan trọng nhất đối với thị trường thế giới.

Lò luyện kim với dòng kim loại nóng chảy tại nhà máy của Nornickel. Palladium, platinum và các kim loại nhóm bạch kim được thu hồi trong những công đoạn cuối của quá trình tinh luyện quặng niken và đồng. Nguồn: Dela.ru

Điều đó cũng có nghĩa, cứ khoảng 10 ounce palladium được tiêu thụ trên toàn cầu thì có gần 4 ounce bắt nguồn từ Norilsk. Rất ít loại khoáng sản trên thế giới hiện nay có mức độ tập trung nguồn cung lớn như vậy.

Chính vì thế, mỗi khi Nornickel gặp sự cố sản xuất, các lệnh trừng phạt địa chính trị gia tăng hoặc chuỗi logistics tại Bắc Cực bị gián đoạn, thị trường palladium quốc tế gần như ngay lập tức phản ứng bằng những biến động mạnh về giá.

Nếu trước đây giới đầu tư thường coi Nam Phi là "vương quốc platinum", thì với palladium, Norilsk mới chính là cái tên có sức ảnh hưởng lớn nhất.

Trong nhiều năm, palladium được biết đến nhiều nhất với vai trò là thành phần quan trọng trong bộ xúc tác khí thải (catalytic converter) dành cho ô tô chạy xăng. Kim loại này giúp chuyển hóa các khí độc như carbon monoxide, hydrocarbon và oxit nitơ thành những chất ít gây ô nhiễm hơn trước khi thải ra môi trường.

Chính các tiêu chuẩn khí thải ngày càng nghiêm ngặt tại châu Âu, Mỹ, Trung Quốc và nhiều quốc gia khác đã khiến nhu cầu palladium tăng mạnh trong hơn hai thập niên qua, đưa giá kim loại này nhiều thời điểm vượt cả giá vàng.

Tuy nhiên, với độc giả của chuyên mục Kim loại quý, palladium còn có một ý nghĩa gần gũi hơn. Đó là ngành trang sức.

Trong nhiều hợp kim vàng trắng hiện đại, palladium được sử dụng như một kim loại tạo màu, giúp vàng chuyển từ sắc vàng tự nhiên sang màu trắng sáng mà không cần sử dụng tỷ lệ lớn niken như trước đây. So với hợp kim vàng trắng chứa nhiều niken, hợp kim sử dụng palladium thường có màu sắc tự nhiên hơn, khả năng chống ăn mòn tốt hơn và giảm nguy cơ gây kích ứng da đối với một số người sử dụng.

Chính vì vậy, khi cầm trên tay một chiếc nhẫn vàng trắng, ít ai nghĩ rằng một lượng rất nhỏ palladium trong đó có thể đã bắt đầu hành trình của mình từ những thân quặng hình thành dưới lớp dung nham cổ đại Siberia cách đây hơn 250 triệu năm.

Đó cũng là lý do bài viết này lựa chọn hình ảnh "thành phố vàng trắng" để nói về Norilsk. Không phải vì nơi đây chỉ sản xuất platinum, mà bởi Norilsk đang cung cấp những kim loại quý góp phần tạo nên vẻ đẹp của vàng trắng trong ngành trang sức, đồng thời giữ vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực công nghệ hiện đại.

Từ công nghiệp nặng đến nền kinh tế xanh

Lịch sử của Norilsk cũng phản ánh rất rõ sự thay đổi trong nhu cầu của nhân loại đối với các kim loại.

Trong phần lớn thế kỷ XX, niken khai thác tại đây chủ yếu phục vụ sản xuất thép hợp kim, đóng tàu, chế tạo máy bay, xe tăng và nhiều thiết bị quân sự. Ngày nay, vai trò ấy vẫn còn nguyên giá trị. Niken loại 1 do Nornickel sản xuất tiếp tục là nguyên liệu quan trọng trong pin lithium-ion mật độ năng lượng cao dành cho xe điện, các siêu hợp kim chịu nhiệt của ngành hàng không vũ trụ và nhiều lĩnh vực công nghệ cao.

Trong khi đó, palladium và platinum đang mở ra một chương mới. Ngoài bộ xúc tác khí thải ô tô, hai kim loại quý này còn được sử dụng trong pin nhiên liệu hydro (hydrogen fuel cell), thiết bị điện phân sản xuất hydro xanh, công nghiệp hóa chất, điện tử chính xác và nhiều công nghệ phục vụ mục tiêu giảm phát thải carbon.

Hành trình của palladium từ vùng băng giá Siberi đến chiếc nhẫn vàng trắng: (1) Hình thành thân quặng; (2) Bảo tồn dưới băng vĩnh cửu; (3) Phát hiện mỏ Norilsk - Talnakh; (4) Khai thác và luyện kim; (5) Thu hồi palladium tinh khiết; (6) Chế tác hợp kim vàng trắng; (7) Hiện diện trong trang sức trên tay người sử dụng. Ảnh do AI tạo

Có một sự chuyển dịch rất thú vị.

Thế kỷ trước, Norilsk được xây dựng để phục vụ công nghiệp nặng của một siêu cường. Thế kỷ XXI, cũng chính những thân quặng ấy lại trở thành nền tảng cho quá trình chuyển đổi năng lượng, kinh tế carbon thấp và nhiều công nghệ xanh trên khắp thế giới.

Nhà quản trị học Peter Drucker từng nói: "Cách tốt nhất để dự đoán tương lai là tạo ra nó". Có lẽ ít nơi nào phản ánh rõ tinh thần ấy như Norilsk. Dưới lớp băng vĩnh cửu vẫn là những thân quặng được thiên nhiên tạo dựng cách đây hơn 250 triệu năm. Điều thay đổi không phải là kho báu dưới lòng đất, mà là cách con người sử dụng kho báu ấy.

Ngày hôm qua, chúng tạo nên vỏ thép của các thiết bị quân sự siêu trường siêu trọng. Ngày hôm nay, chúng hiện diện ngay cả trong những chiếc nhẫn vàng trắng trên tay hàng triệu người.

Có lẽ lần tới, khi nhìn một chiếc nhẫn vàng trắng, ít người còn nghĩ đó chỉ là một món trang sức. Đằng sau sắc trắng ấy là hành trình kéo dài hơn 250 triệu năm của địa chất, gần một thế kỷ của lịch sử công nghiệp và hàng triệu tấn quặng được khai thác dưới lớp băng vĩnh cửu Siberia.

Norilsk vì thế không chỉ là một thành phố khai khoáng. Đó là nơi thiên nhiên tạo ra vật chất, con người khám phá giá trị, còn mỗi thời đại lại trao cho những kim loại ấy một sứ mệnh mới.

Thiên Hương