Kinh tế xanh đang chứng kiến một bước chuyển mình đầy tham vọng khi những bãi rác điện tử khổng lồ tại Mỹ đang dần trở thành ‘mỏ’ cung cấp đất hiếm- nguồn nguyên liệu không thể thiếu cho mọi công nghệ hiện đại từ xe điện, trí tuệ nhân tạo đến công nghệ quốc phòng...

Những chiếc máy tính cũ, ổ cứng hỏng hay động cơ xe điện hết hạn sử dụng lại đang trở thành tâm điểm của một cuộc cách mạng công nghệ và kinh tế tại Mỹ.

KHI RÁC THẢI TRỞ THÀNH TÀI NGUYÊN CHIẾN LƯỢC

Thay vì phụ thuộc vào khai thác mỏ truyền thống vừa tốn kém vừa gây hại môi trường, Mỹ đang đẩy mạnh chiến lược "khai thác mỏ đô thị" (urban mining), tức là thu hồi đất hiếm từ rác thải điện tử.

Đây không chỉ là giải pháp xanh mà còn là bài toán sống còn về an ninh nguồn cung và phát triển bền vững.

Đất hiếm, đặc biệt là các nguyên tố như Neodymium (Nd), Praseodymium (Pr), Dysprosium (Dy) và Terbium (Tb), là thành phần không thể thay thế trong nam châm vĩnh cửu- vốn là linh hồn của động cơ xe điện, tua-bin gió, ổ cứng máy tính, hệ thống radar, tên lửa và vô số thiết bị công nghệ khác. Chúng được ví như "vitamin công nghiệp" của thế kỷ 21, với hàm lượng dù nhỏ nhưng đóng vai trò quyết định đến hiệu suất của sản phẩm.

Dù tên gọi là "đất hiếm" nhưng các nguyên tố này không thực sự hiếm trong vỏ Trái đất. Tuy nhiên, chúng lại phân bố rải rác với nồng độ thấp và thường cùng tồn tại với nhau, khiến việc khai thác và tinh chế trở nên cực kỳ phức tạp, tốn kém và gây ô nhiễm nặng nề.

Các phương pháp khai thác truyền thống tiêu tốn lượng nước khổng lồ, thải ra hóa chất độc hại và tạo ra lượng lớn chất thải rắn. Quy trình tinh chế bằng dung môi (solvent extraction) đòi hỏi nhiều hóa chất, không gian và năng lượng, để lại dấu chân sinh thái đáng kể, theo website Nasdaq.

Đáng chú ý, nồng độ đất hiếm trong rác điện tử có thể cao hơn nhiều so với quặng tự nhiên. Ví dụ, nam châm trong ổ cứng máy tính có thể chứa 0,25% đến 1,5% đất hiếm (tương đương 2.500–15.000 ppm), trong khi quặng tự nhiên thường chỉ có dưới 0,1%. Điều này biến rác thải điện tử thành "mỏ đô thị" có giá trị kinh tế cao, đồng thời giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường từ rác thải công nghệ.

SỰ VÀO CUỘC CỦA CHÍNH PHỦ MỸ VÀ CÁC TẬP ĐOÀN LỚN

Nhận thức rõ tiềm năng chiến lược này, chính phủ Mỹ đã có những bước đi cụ thể. Bộ Năng lượng Mỹ (DOE) công bố khoản tài trợ lên tới 134 triệu USD nhằm hỗ trợ các dự án khai thác "mỏ đô thị", ưu tiên thu hồi đất hiếm từ chất thải mỏ và rác thải điện tử.

Không chỉ chính phủ, khu vực tư nhân cũng đang đổ tiền vào cuộc đua này với hàng loạt dự án hợp tác quy mô lớn đã được công bố.

Điển hình như ReElement Technologies ra mắt dịch vụ tái chế nam châm từ nguồn đô thị (urban mining-to-magnet) với khả năng tinh chế đất hiếm từ nam châm tái chế thành oxit có độ tinh khiết 99,5% trở lên, với chi phí cạnh tranh chỉ 25-35 USD/kg. Công ty này sử dụng công nghệ độc quyền được phát triển từ Đại học Purdue, vốn dùng để tinh chế dược phẩm, nay đã được tái kỹ sư để tách đất hiếm với hiệu quả vượt trội.

Tập đoàn Hàn Quốc Korea Zinc bắt tay với Alta Resource Technologies để xây dựng nhà máy sản xuất đất hiếm từ nam châm thải tại Mỹ, dự kiến vận hành thương mại vào năm 2027 với công suất ban đầu 100 tấn/năm.

Paladin Envirotech mở rộng mạng lưới xử lý trên toàn nước Mỹ, với nhà máy mới tại Phoenix (bang Arizona) rộng khoảng 93.000 feet vuông (khoảng 8,6 nghìn m2). Công ty sử dụng công nghệ hòa tách không axit do Phòng thí nghiệm Ames của Bộ Năng lượng Mỹ và Đại học Bang Iowa phát triển.

Aurubis Richmond tại bang Georgia đầu tư khoảng 800 triệu USD vào nhà máy luyện thứ cấp đa kim loại, với công suất xử lý lên tới 180.000 tấn/năm.

CÔNG NGHỆ THU HỒI ĐẤT HIẾM TỪ RÁC ĐIỆN TỬ

Từ trước đến nay, nút thắt lớn nhất của tái chế đất hiếm là khâu phân loại: làm sao để tách chính xác các linh kiện chứa nam châm đất hiếm ra khỏi đống rác điện tử hỗn độn hàng trăm tấn mỗi ngày.

Các nhà tái chế như ERI đã ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI) để giải quyết bài toán này. Hệ thống AI có khả năng tự động quét, định vị và bóc tách chính xác các bộ phận giàu nam châm vĩnh cửu, vượt xa mắt thường hay tay nghề thủ công, mở ra khả năng xử lý khối lượng rác khổng lồ với hiệu suất cao.

Sau phân loại, các linh kiện được chuyển đến nhà máy tinh chế với những công nghệ tiên tiến. Công nghệ sinh học sử dụng vi sinh vật để "ngâm chiết" đất hiếm một cách chọn lọc, hoạt động ở điều kiện ôn hòa, ít hóa chất và năng lượng hơn nhiều so với phương pháp truyền thống.

Trong khi đó, công nghệ màng và điện hóa như lọc nano, thẩm tách ngược hay điện phân màng giúp cô đặc và tách các nguyên tố đất hiếm, giảm thể tích chất thải và hóa chất. Các hệ thống tinh chế hiện đại còn có thể xử lý nhiều loại nguyên liệu khác nhau, từ nam châm trong tua-bin gió, động cơ xe điện đến phoi nam châm từ quá trình sản xuất.

Một xu hướng mới đáng chú ý đó là mô hình "dịch vụ tinh chế" của ReElement Technologies: nhận nguyên liệu tái chế, tách và tinh chế đất hiếm thành oxit độ tinh khiết cao, rồi bàn giao lại cho đối tác sản xuất nam châm mới, tạo thành chuỗi cung ứng khép kín, giảm lãng phí và tối ưu hiệu quả kinh tế.

TÁC ĐỘNG CỦA ‘MỎ ĐÔ THỊ’ ĐẾN PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG

So với khai thác mỏ truyền thống, tái chế đất hiếm từ rác điện tử mang lại những lợi ích môi trường không thể phủ nhận. Công nghệ tái chế tiên tiến sử dụng ít hơn tới 95% lượng nước so với khai thác quặng, đồng thời cắt giảm khoảng 60% lượng khí thải nhà kính, theo IndexBox.

Những con số này đang được kiểm chứng từng ngày trên các dây chuyền sản xuất của những nhà máy tái chế hiện đại.

Các phương pháp tái chế thế hệ mới đã giảm thiểu đáng kể việc sử dụng hóa chất độc hại và chất thải dung môi. Đây là một vấn đề nhức nhối của các nhà máy luyện kim truyền thống vốn từng gây ra những hệ lụy khôn lường cho môi trường và sức khỏe cộng đồng.

Khai thác "mỏ đô thị" còn đóng vai trò quan trọng trong việc bảo tồn tài nguyên thiên nhiên cho các thế hệ mai sau. Khi mỗi tấn đất hiếm được thu hồi từ rác điện tử, đồng nghĩa với việc giảm bớt áp lực phải mở thêm những mỏ khai thác mới, vốn luôn để lại những vết sẹo dài lâu trên địa hình như xói mòn đất, ô nhiễm nguồn nước và mất đa dạng sinh học.

Phát triển năng lực tái chế trong nước không chỉ giúp đa dạng hóa nguồn cung, tăng khả năng chống chịu trước những biến động về chính sách thương mại hay thị trường, mà còn rút ngắn chuỗi cung ứng, giảm thiểu rủi ro từ vận tải đường dài và chi phí nhiên liệu ngày càng leo thang.

Một điểm quan trọng khác là việc xây dựng một nhà máy tái chế có thể vận hành chỉ trong vài năm, trong khi một mỏ khai thác mới muốn đi vào hoạt động phải trải qua thời gian dài về thủ tục cấp phép, đánh giá tác động môi trường, xây dựng cơ sở hạ tầng...

Công nghệ thay đổi với tốc độ chóng mặt nên lợi thế về thời gian chính là lợi thế quyết định. Những quốc gia nào nắm được điều đó, quốc gia ấy sẽ đi trước trong cuộc đua giành giật các nguồn nguyên liệu chiến lược của tương lai.