Cuộc đua đất hiếm: Startup Mỹ thách thức thế độc quyền của Trung Quốc

Phoenix Tailings, một startup có trụ sở tại khu vực Boston, vừa chính thức bước vào các công đoạn sản xuất kim loại đất hiếm thương mại. Trong bối cảnh cạnh tranh địa chính trị leo thang và chuỗi cung ứng toàn cầu ngày càng bị chính trị hóa, câu chuyện của Phoenix Tailings phản ánh rõ nỗ lực giành quyền tự chủ đối với các vật liệu quan trọng bậc nhất của nền kinh tế xanh và hiện đại.

ĐẤT HIẾM – “KHÔNG HIẾM” NHƯNG  KHÓ LÀM CHỦ

Đất hiếm là nhóm gồm 17 nguyên tố nằm sâu ở cuối bảng tuần hoàn, với những cái tên khó đọc như neodymium, praseodymium hay dysprosium. Theo New York Times, chúng không thực sự “hiếm” về mặt địa chất, song lại cực kỳ khó và tốn kém để tinh luyện thành dạng kim loại tinh khiết có thể sử dụng trong công nghiệp.

Những nguyên tố này là thành phần không thể thiếu của nam châm vĩnh cửu công suất cao – loại nam châm được dùng trong động cơ xe điện, máy bay phản lực, robot công nghiệp, máy MRI và nhiều thiết bị công nghệ cao khác.

Hiện nay, Trung Quốc tinh luyện hơn 90% lượng đất hiếm của thế giới, nắm giữ vị thế thống trị gần như tuyệt đối. Điều này khiến các chính phủ và doanh nghiệp phương Tây ngày càng lo ngại, đặc biệt khi Bắc Kinh nhiều lần sử dụng đất hiếm như một công cụ gây sức ép trong các tranh chấp thương mại và địa chính trị.

Trớ trêu thay, Mỹ từng là cường quốc đất hiếm cho đến giữa thập niên 1990. Tuy nhiên, chính sách công nghiệp quyết liệt của Trung Quốc, kết hợp với tiêu chuẩn môi trường lỏng lẻo hơn và chi phí sản xuất thấp, đã giúp các doanh nghiệp Trung Quốc nhanh chóng chiếm lĩnh thị trường toàn cầu. Giá kim loại và nam châm đất hiếm bị kéo xuống mức quá thấp, khiến phần lớn các nhà khai thác và chế biến ngoài Trung Quốc buộc phải đóng cửa.

“Đây là ngành có biên lợi nhuận thấp, khối lượng nhỏ nhưng chi phí xử lý cực kỳ cao”, bà Elsa Olivetti, giáo sư khoa học vật liệu tại MIT, nhận định. “Điều đó khiến việc kiếm tiền từ đất hiếm trở nên vô cùng khó khăn.”

Chính vì vậy, nỗ lực tái thiết ngành đất hiếm tại Mỹ không đến từ các tập đoàn khai khoáng khổng lồ, mà chủ yếu dựa vào các startup công nghệ và phòng thí nghiệm đại học – những đơn vị sẵn sàng chấp nhận rủi ro cao để theo đuổi các giải pháp đột phá.

PHOENIX TAILINGS VÀ CON ĐƯỜNG SẢN XUẤT, THƯƠNG MẠI HÓA ĐẤT HIẾM

Nhà máy của Phoenix Tailings tại Exeter, New Hampshire – vốn là một cơ sở sản xuất thiết bị y tế được cải tạo – mới đi vào hoạt động khoảng hai tháng. Trong không gian chưa đầy 15.000 feet vuông, công ty thực hiện khâu cuối cùng nhưng mang tính quyết định nhất của chuỗi giá trị đất hiếm: chuyển oxit đất hiếm thành kim loại.

Phoenix Tailings mua các bao nguyên liệu nặng hàng tấn – hỗn hợp oxit neodymium và praseodymium – từ các đối tác tại Mỹ, Nam Mỹ và Australia. Nguyên liệu dạng bột mịn này được sấy khô, sau đó đưa vào các lò nung đạt nhiệt độ tương đương dung nham núi lửa để tạo ra kim loại.

Điểm khác biệt then chốt nằm ở công nghệ. Quy trình của Phoenix Tailings được thiết kế theo mô hình khép kín, gần như không phát thải – ngoại trừ lượng khí gián tiếp từ điện năng tiêu thụ. Trong khi đó, các nhà máy truyền thống tại Trung Quốc thường sử dụng phương pháp nấu chảy lộ thiên, phát thải perfluorocarbon, loại khí nhà kính cực mạnh và tồn tại lâu dài trong khí quyển.

“Muốn thoát khỏi sự phụ thuộc vào Trung Quốc, không thể làm nửa vời”, ông Nick Myers, CEO kiêm đồng sáng lập Phoenix Tailings, nói. Công ty cho biết đã ngừng hoàn toàn việc sử dụng nguyên liệu có nguồn gốc từ Trung Quốc trong vài năm trở lại đây – một quyết định khó khăn nhưng mang tính chiến lược.

Năm 2024 suýt chút nữa trở thành dấu chấm hết với Phoenix Tailings khi công ty chỉ còn cách phá sản vài tuần. Bước ngoặt đến từ cuộc chiến thương mại do chính quyền Tổng thống Donald Trump khởi xướng. Khi Mỹ áp thuế cao, Trung Quốc đáp trả bằng việc siết xuất khẩu đất hiếm, khiến các khách hàng phương Tây cuống cuồng tìm nguồn cung thay thế.

Nhà đầu tư bắt đầu đổ tiền, đơn hàng tăng mạnh, và Phoenix Tailings nhanh chóng lấy lại thế cân bằng. Định giá công ty hiện đạt khoảng 189 triệu USD, với phần lớn khách hàng đến từ ngành ô tô và một tỷ lệ nhỏ từ các nhà thầu quốc phòng Mỹ.

THAM VỌNG, THÁCH THỨC VÀ VAI TRÒ CỦA NHÀ NƯỚC

Phoenix Tailings được thành lập năm 2019, sau khi ông Myers gặp Tomás Villalón Jr., giám đốc công nghệ của công ty. Một người làm trong lĩnh vực giải trình tự gen, một người là nghiên cứu sinh tiến sĩ kỹ thuật vật liệu – họ cùng nhận ra đất hiếm là một thị trường nhỏ nhưng mang ý nghĩa chiến lược to lớn.

Ban đầu, nhóm sáng lập thậm chí còn dựng nguyên mẫu hệ thống tinh luyện ngay trong sân sau nhà của ông Villalón ở Cambridge. “Tôi không chắc việc đó có hợp pháp không”, ông Myers thừa nhận nửa đùa nửa thật.

Ngày nay, Phoenix Tailings đã thu hút những nhà đầu tư tên tuổi, bao gồm In-Q-Tel – quỹ đầu tư mạo hiểm của CIA – và nhánh đầu tư của BMW. Về dài hạn, Phoenix Tailings không muốn chỉ dừng ở khâu sản xuất kim loại. Mục tiêu của công ty là kiểm soát toàn bộ chuỗi giá trị: từ xử lý chất thải khai thác sắt (tailings), tách đất hiếm, phân tách từng nguyên tố riêng lẻ, cho tới sản xuất kim loại và nam châm.

Tuy nhiên, thách thức vẫn rất lớn. Ông Tom Lograsso, Giám đốc Trung tâm Đổi mới Vật liệu Quan trọng tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Ames, ví quá trình tinh luyện đất hiếm như “đi ngược lại những gì tự nhiên đã tạo ra”.

Nguy cơ ô nhiễm môi trường, đặc biệt trong giai đoạn loại bỏ thorium phóng xạ, vẫn là bài toán nan giải. Bên cạnh đó là bài toán kinh tế: Trung Quốc từng nhiều lần bán kim loại đất hiếm với giá thấp hơn chi phí sản xuất, khiến các đối thủ không thể cạnh tranh.

“Cơ chế thị trường truyền thống sẽ rất khó hoạt động trong lĩnh vực này”, bà Olivetti cảnh báo. “Nếu không có trợ cấp và can thiệp của Nhà nước, các công ty Mỹ khó có cơ hội tồn tại”.

Chính quyền Mỹ dường như đã nhận ra điều đó. Trong những tháng gần đây, Washington cam kết rót hơn 1 tỷ USD vào chuỗi cung ứng đất hiếm, bao gồm cả việc bảo lãnh giá cho sản phẩm của MP Materials – một doanh nghiệp khác đang tái khởi động ngành đất hiếm nội địa.

Với Phoenix Tailings, công suất nhà máy New Hampshire hiện được kỳ vọng đạt 1.000 tấn mỗi năm, tương đương khoảng 1% nhu cầu toàn cầu. Con số khiêm tốn, nhưng mang ý nghĩa biểu tượng lớn.