Sau nhiều năm nghiên cứu và thăm dò, hôm 2/2, Cơ quan Khoa học và Công nghệ Biển-Trái đất Nhật Bản (JAMSTEC) cho biết, đã khai thác thành công bùn chứa đất hiếm từ đáy đại dương sâu 5.700 m ngoài khơi Minami-Torishima, một hòn đảo hẻo lánh cách trung tâm Tokyo 1.900 km.
Các nguyên tố đất hiếm là nguyên liệu có vai trò sống còn cho ngành công nghệ cao như điện thoại, linh kiện ô tô, xe điện, tuabin gió nhờ đặc tính từ tính, quang học độc đáo. Chúng gồm 17 kim loại có trong vỏ Trái Đất, nhưng phân bố thưa thớt và khó tìm thấy ở dạng tập trung. Các hợp chất của chúng có tính ổn định, đòi hỏi quy trình hóa học phức tạp, tốn năng lượng và điều kiện khắc nghiệt để tách thành kim loại tinh khiết, đó là lý do chúng có tên gọi “hiếm”.
Nhưng hiện nay Trung Quốc đang gần như thống trị tuyệt đối, khi kiểm soát khoảng 70% hoạt động khai thác đất hiếm toàn cầu và cũng chiếm khoảng 90% hoạt động tinh chế đất hiếm. Trung Quốc dùng đất hiếm như một lá bài ngoại giao lên Nhật Bản, thúc đẩy chính phủ và các công ty Nhật Bản tìm cách đa dạng hóa nguồn cung.
Theo ước tính, trữ lượng đất hiếm dưới biển sâu Minami Torishima ít nhất là 16 triệu tấn, đủ đáp ứng nhu cầu toàn cầu trong hàng trăm năm. Trong khi đó, quặng đất hiếm từ các mỏ trên đất liền chứa hàm lượng chất phóng xạ cao và tạo ra lượng lớn chất gây ô nhiễm môi trường trong quá trình tinh chế. GS Kato Yasuhiro thuộc ĐH Tokyo, chuyên gia về khoa học tài nguyên trái đất và cũng là người phát hiện ra loại bùn chứa đất hiếm, cho biết, bùn ngoài khơi Minami Torishima là nguồn tài nguyên sạch, hầu như không chứa chất phóng xạ.
“Nguồn cung này rất dồi dào. Nếu quá trình thương mại hóa đất hiếm từ bùn biển tiến triển tốt, nó có thể làm thay đổi chuỗi cung ứng đất hiếm toàn cầu”, GS Kato nói.
Chi phí cao là bài toán lớn
Tuy vậy, vẫn còn một số rào cản lớn trong tiến trình thương mại hóa các nguyên tố đất hiếm từ bùn biển. Các nhà khoa học Nhật Bản vẫn chưa chắc chắn về công nghệ liệu có đáp ứng việc khai thác lượng lớn đất hiếm trong thời gian dài hay không. Bài toán chi phí là một thách thức khác.
Chuyên gia Shimamine Yoshikiyo, nghiên cứu viên cao cấp tại Viện Nghiên cứu Sự sống Dai-ichi nhận định, việc khai thác bùn từ đáy biển ngoài khơi Minami Torishima ước tính tốn kém ít nhất gấp 2-20 lần so với khai thác đất hiếm trên đất liền. Chi phí vận chuyển và tinh chế cũng cần được tính toán kỹ. Theo báo cáo năm 2016 của Cơ quan Tài nguyên và Năng lượng Nhật Bản và các tổ chức khác, bài toán chi phí có thể chấp nhận được nếu thu được 3.500 tấn bùn chứa đất hiếm mỗi ngày.
Sáng kiến nghiên cứu của Văn phòng Nội các, hay còn được gọi là Chương trình Thúc đẩy Đổi mới Chiến lược Liên bộ, đề xuất xây dựng một cơ sở khử nước bùn trên đảo Minami Torishima giúp vận chuyển dễ dàng hơn. Hoạt động khai quật thử nghiệm quy mô lớn sẽ bắt đầu vào tháng 2/2027, đặt mục tiêu thu về 350 tấn bùn biển mỗi ngày. Nhưng con số này chỉ bằng một phần mười so với số lượng được đề cập trong báo cáo trên. Hiện một báo cáo khác về chi phí khai quật và lợi nhuận trong chương trình dự kiến sẽ hoàn thành vào tháng 3/2028.
Ông Shimamine nhận định việc đảm bảo nguồn cung các nguyên tố đất hiếm bằng công nghệ nội địa của Nhật Bản sẽ có ý nghĩa quan trọng đối với an ninh quốc gia. Tuy nhiên, ông dự báo việc khai thác thương mại quy mô lớn ngoài khơi Minami-Torishima có thể bắt đầu sớm nhất vào năm 2030. “Chúng ta cần mở đường cho việc khai thác đất hiếm dưới lòng biển quy mô lớn càng sớm càng tốt thông qua hợp tác với Mỹ và các quốc gia khác”.
Đa dạng hóa nguồn cung
Gần đây căng thẳng chính trị leo thang, chính phủ Trung Quốc đã siết chặt kiểm soát xuất khẩu đối với một số loại đất hiếm sang Nhật Bản.
Nhật cũng đang trên đà giảm được sự phụ thuộc nguồn cung đất hiếm Trung Quốc, từ mức nhập khẩu 85% năm 2009 xuống còn 58% năm 2020. Nhật Bản tập trung đa dạng các nguồn cung ứng, mở rộng kho dự trữ và thúc đẩy tái sử dụng.
Tổ chức An ninh Kim loại và Năng lượng Nhật Bản (JOGMEC) đang thúc đẩy phát triển các mỏ mới, hỗ trợ các công ty đảm bảo quyền khai thác các nguyên tố đất hiếm và tăng cường kho dự trữ. JOGMEC cũng quản lý kho dự trữ đất hiếm quốc gia để chuẩn bị cho những gián đoạn tiềm tàng trong nguồn cung đất hiếm và nỗ lực xây dựng kho dự trữ dựa trên nhu cầu hàng năm dự kiến đến năm 2030.
Tuy nhiên, theo một quan chức cấp cao tại Bộ Kinh tế, Thương mại và Công nghiệp, việc phát triển các mỏ và mở rộng kho dự trữ sẽ mất từ vài năm đến vài thập kỷ. Do nhu cầu toàn cầu về xe điện và linh kiện điện tử ngày càng tăng lên, việc đảm bảo nguồn cung không hề dễ dàng.
Các công ty Nhật Bản đang đẩy mạnh các biện pháp chuẩn bị cho những rủi ro ngày càng gia tăng đối với việc thu mua đất hiếm. Trong một số mẫu xe điện của Nissan Motor Co., hãng đã sử dụng động cơ không chứa dysprosium, một loại đất hiếm. Vào tháng 10/2025, nhà sản xuất thiết bị ô tô Astemo cho biết đã phát triển động cơ không chứa đất hiếm dành cho xe điện và đặt mục tiêu giới thiệu động cơ này vào khoảng năm 2030.
