Phát hiện vật liệu thay thế đất hiếm: Lối thoát nào cho ngành xe điện thế giới giữa 'cơn khát' nguồn cung từ Trung Quốc?

Đối mặt nguy cơ thiếu hụt kéo dài các nguyên liệu quan trọng từ Trung Quốc, các hãng ô tô lớn tại Mỹ và châu Âu đang đẩy mạnh nỗ lực giảm sự phụ thuộc vào đất hiếm – loại vật liệu vốn đã trở thành tâm điểm cạnh tranh địa chính trị giữa các siêu cường. Đây là cuộc đua vừa mang tính công nghệ, vừa mang tính chiến lược, khi ngành xe điện toàn cầu ngày càng phụ thuộc vào các loại nam châm đất hiếm để vận hành động cơ.

Ngành ô tô loay hoay trước “điểm nghẽn” từ Trung Quốc

Nam châm chế tạo từ neodymium, dysprosium và terbium hiện diện trong hàng chục bộ phận của ô tô, từ mô-tơ gạt mưa tới cơ chế chỉnh ghế, đặc biệt quan trọng đối với động cơ xe điện và hybrid. Trung Quốc hiện thống trị khai thác và tinh chế phần lớn các loại đất hiếm này và nhiều lần sử dụng ưu thế này như “đòn bẩy ngoại giao”.

Năm nay, Bắc Kinh áp đặt kiểm soát xuất khẩu một số vật liệu chủ chốt nhằm đáp trả chính sách thuế quan cứng rắn của Tổng thống Donald Trump. Điều này khiến nguy cơ gián đoạn nguồn cung trở nên nghiêm trọng hơn bao giờ hết, buộc các hãng xe phương Tây phải gấp rút tìm kiếm công nghệ động cơ không dùng đất hiếm hoặc phát triển vật liệu thay thế.

Các hãng xe từng đối mặt khan hiếm đất hiếm trong giai đoạn 2010, khi Trung Quốc bất ngờ siết xuất khẩu, và lại tiếp tục chịu tác động từ đợt thiếu chip toàn cầu sau đại dịch. “Đây không phải thách thức có thể giải quyết trong một năm”, Gracelin Baskaran, Giám đốc Chương trình An ninh Khoáng sản tại CSIS, nhận định.

Chiến lược kép: Tìm nguồn mới và phát triển công nghệ không đất hiếm

Đối phó nguy cơ gián đoạn, các hãng xe đang theo đuổi hai hướng chính: (1) tìm nguồn đất hiếm mới ngoài Trung Quốc, và (2) phát triển các linh kiện không cần đất hiếm.

General Motors (GM) đang đặt cược lớn vào MP Materials – công ty khai thác đất hiếm tại California và xây dựng nhà máy luyện kim tại Texas. Theo thỏa thuận ký năm 2021, GM cam kết mua phần lớn sản lượng nam châm tại đây để sử dụng cho xe Cadillac và Chevrolet. MP cũng có hợp đồng với Apple và Bộ Quốc phòng Mỹ.

Tuy nhiên, chiến lược này mang tính rủi ro: nếu giá đất hiếm hạ nhiệt, các hãng xe như GM có thể phải gánh chi phí cao hơn đối thủ. Chính vì vậy, GM đồng thời phát triển động cơ không cần đất hiếm. “Cách tốt nhất là không phải dùng đất hiếm ở bất kỳ bộ phận nào”, Chủ tịch GM Mark Reuss nói.

Trong khi đó, BMW đã hiện thực hóa điều này. Một số mẫu của hãng, như SUV điện iX, sử dụng động cơ không chứa neodymium hay các loại đất hiếm khác. Động cơ hoạt động dựa trên từ trường tạo ra bằng dòng điện, giảm độ phụ thuộc vào vật liệu hiếm, dù từng bị đánh giá là nặng hơn và kém hiệu quả hơn. BMW cho biết họ đã cải thiện đáng kể các nhược điểm này, thậm chí sắp ra mắt động cơ hiệu quả cao mới trên mẫu iX3.

Tại Silicon Valley, startup Conifer đang phát triển động cơ điện dạng đĩa không cần đất hiếm, hiện được ứng dụng cho xe hai bánh và dự kiến mở rộng sang ô tô trong vài năm tới. “Nhu cầu là rất lớn. Vấn đề là làm sao mở rộng sản xuất nhanh”, đồng sáng lập Ankit Somani cho biết. Tuy nhiên, các động cơ dùng nam châm đất hiếm vẫn có lợi thế công suất lớn trong kích thước nhỏ gọn.

Tìm kiếm “vật liệu kỳ diệu” thay thế đất hiếm

Giới khoa học xem “chén thánh” của ngành ô tô là vật liệu mới có đặc tính từ tính tương đương đất hiếm nhưng không phụ thuộc Trung Quốc. Một ứng viên tiềm năng là tetrataenite, hợp chất sắt – niken chỉ tồn tại tự nhiên trong thiên thạch và hình thành qua hàng trăm triệu năm.

Các nhà khoa học tại Đại học Northeastern đã bất ngờ tổng hợp thành công tetrataenite chỉ trong vài tuần. Tuy vậy, vật liệu này vẫn cách rất xa khả năng sản xuất hàng loạt. “Đây không phải giải pháp ngắn hạn”, giáo sư Laura Lewis cho biết.

Bên cạnh đó, dù thu hẹp trợ cấp cho xe điện, chính quyền Tổng thống Donald Trump lại tài trợ tới 3 triệu USD cho các dự án phát triển nam châm thay thế đất hiếm, đặt mục tiêu táo bạo: tạo ra vật liệu mạnh gấp đôi nam châm đất hiếm hiện nay. Một số chuyên gia đánh giá mục tiêu này thiếu thực tế, song Bộ Năng lượng tin rằng trí tuệ nhân tạo có thể mở đường cho đột phá.

Theo NYT