Nhiều hãng xe hơi của châu Âu, Mỹ và Nhật Bản và các nhà cung cấp linh kiện cho ô-tô điện trên thế giới thời gian qua đẩy mạnh nỗ lực tìm kiếm nguyên liệu và lựa chọn khác thay cho đất hiếm.
 |
| Một mỏ khai thác đất hiếm tại vùng Mountain Pass, bang California (Mỹ). Ảnh: Reuters |
Thiết kế động cơ không đất hiếm
Lâu nay các nhà sản xuất ô-tô vẫn chủ yếu dựa vào loại động cơ có nam châm vĩnh cửu được sản xuất từ đất hiếm bởi đây là loại nam châm hiệu quả nhất trong truyền lực của động cơ cho xe điện. Thế nhưng giờ đây, xu thế quay lại với các động cơ không dùng nam châm vĩnh cửu vốn có kích thước lớn và không hiệu quả bằng, hay dùng các động cơ có ít đất hiếm hơn trong chế tạo đang nở rộ tại nhiều nước.
Tesla có lẽ là một trong những hãng xe điện tiên phong trong chiến lược loại bỏ đất hiếm khỏi các mẫu xe mới. Theo đó, từ cuối tháng 3-2023, hãng xe của tỷ phú Elon Musk thông báo sẽ ngừng sử dụng các nguyên tố đất hiếm như neodymium và praseodymium trong động cơ xe. Đây là nỗ lực nhằm xóa bỏ một trong những mối quan ngại lớn nhất về môi trường liên quan xe điện hiện nay.
Theo Reuters, các hãng xe hơi lớn, từ General Motors cho tới Jaguar Land Rover và các nhà cung cấp linh kiện lớn như BorgWarner, cũng đang nghiên cứu hoặc đã phát triển các loại động cơ với hàm lượng đất hiếm thấp hơn hoặc bằng 0. Một trong những lựa chọn thay thế của họ là các loại động cơ đồng bộ được kích thích bên ngoài không nam châm (EESM), vốn dùng điện để tạo ra từ trường. Các hãng khác như Nissan cũng đang áp dụng chiến lược kép, vừa phát triển động cơ EESM, vừa chế tạo các loại nam châm vĩnh cửu có hàm lượng đất hiếm được loại bỏ dần.
Công ty Vitesco cũng đã thiết kế động cơ EESM cho hãng Renault và dự kiến ra mắt thêm phiên bản mới vào năm 2026. Các công ty khác như Niron Magnetics, một startup của Mỹ, cũng đang phát triển các loại nam châm vĩnh cửu không dùng đất hiếm. Ông Jonathan Rowntree, CEO của Niron Magnetics, cho biết, chính tuyên bố bỏ đất hiếm của Tesla đã “mở mắt cho mọi người về thực tế là bạn không thực sự phải cần có đất hiếm để sản xuất các nam châm xe điện”.
Lo ngại phụ thuộc Trung Quốc
Câu chuyện các ông lớn sản xuất xe hơi phải tìm giải pháp cho đất hiếm là chuyện có thể đoán được. Những động thái gần đây của Trung Quốc khi ban hành các lệnh hạn chế xuất khẩu gallium và graphite, những chất liệu rất thiết yếu với sản xuất xe điện, là hồi chuông cảnh báo về nguy cơ có thể xảy đến từ sự lệ thuộc.
ZF, nhà cung cấp linh kiện xe hơi lớn của Đức, đã phát triển loại động cơ EESM có kích thước và khả năng hoạt động giống như động cơ nam châm vĩnh cửu. Công ty này đang đàm phán với các hãng xe hơi của Mỹ, châu Âu và cả Trung Quốc để cung cấp loại động cơ đã sẵn sàng có mặt trong các dây chuyền sản xuất những mẫu xe điện mới chỉ trong hai năm nữa.
Thực tế, bên cạnh vấn đề phụ thuộc nguồn đất hiếm từ Trung Quốc, việc tinh chế xử lý những loại như neodymium và dysprosium còn liên quan tới các loại hóa chất dung môi và chất thải độc hại vốn gây lo ngại lớn về môi trường. Đây cũng là những điểm xung đột với các mục tiêu bền vững hứa hẹn ở xe điện. Công ty có trụ sở tại Detroit, Mỹ này cũng đang phát triển các loại động cơ không dùng đất hiếm cho ba hãng sản xuất xe hơi. “Nó không phải là giải pháp tối ưu nhất… nhưng nó có thể hoạt động rất tốt mà không có đất hiếm”, ông Uwe Deuke, kỹ sư phụ trách phát triển động cơ EESM cho các mẫu xe điện thế hệ mới của hãng BMW nói về những động cơ xe điện không cần dùng đất hiếm.
| Tránh giá cả biến động Đất hiếm là tên gọi chung của một nhóm gồm 17 nguyên tố hóa học kim loại có trên trái đất. Đất hiếm có những tính chất đặc biệt như từ tính, quang học, điện hóa và siêu dẫn. Trung Quốc hiện là quốc gia dẫn đầu thế giới về khai thác cũng như xử lý đất hiếm mặc dù cũng có các công ty khác bên ngoài Trung Quốc đang nỗ lực cạnh tranh trong lĩnh vực béo bở này. Một động cơ sử dụng nam châm vĩnh cửu cho xe điện trung bình sử dụng khoảng 600gr đất hiếm neodymium. Giá loại đất hiếm này dao động đáng kể trong các năm qua, từ mức hơn 65 USD/kg vào năm 2020 tăng lên 223 USD vào năm 2022 và hiện giảm xuống còn 125 USD. Theo giới chuyên gia, việc chuyển sang những lựa chọn khác thay cho đất hiếm còn giúp các hãng xe tránh được những biến động thất thường của giá cả. Hãng tư vấn thị trường IDTechEx dự báo, trong thập niên tới, động cơ nam châm vĩnh cửu có đất hiếm sẽ giảm dần thị phần trên thế giới nhưng vẫn còn chiếm hơn 70% vì các nhà sản xuất xe điện Trung Quốc không bị hạn chế sử dụng vật liệu này. Ở xe điện, đất hiếm không chỉ được dùng trong động cơ. Với nhiều loại xe, khoảng 1/3 lượng đất hiếm còn được dùng trong các loa của hệ thống âm thanh. Vì thế, các hãng xe cũng sẽ phải tính tới lựa chọn thay thế để bỏ thêm cả đất hiếm ở bộ phận này. |
TRẦN ĐẮC LUÂN
