Tại sao “ĐẤT HIẾM” đang trở thành kim loại quyền lực nhất thế giới?

Dù bạn có nhận ra hay không, các thiết bị công nghệ bạn đang sử dụng hay rộng hơn là cuộc sống tiện nghi ngày nay đang phụ thuộc hoàn toàn vào một nhóm nguyên tố bí ẩn, nằm sâu trong lòng đất. Chúng được các nhà khoa học ví von là "Vitamin của nền công nghiệp hiện đại". Các thiết bị công nghệ cao sẽ không thể phát triển nếu thiếu đi nhóm nguyên tố này. Đó chính là Đất hiếm.

Đừng để cái tên “đất hiếm” đánh lừa bạn. Khi nghe đến cụm từ "Đất hiếm" (Rare Earth Elements - REE), chúng ta có thể sẽ hình dung đến những nhúm đất quý giá được đào lên từ những hang động ở tận cùng Trái Đất, hay một loại khoáng sản khan hiếm ngang ngửa với vàng hoặc kim cương. Nhưng thực tế lại hoàn toàn khác. Đúng là đất hiếm không phổ biến nhưng nếu xét về mặt địa chất, chúng cũng chẳng hề "hiếm" giống như tên gọi.

Về mặt khoa học, đất hiếm là một tập hợp gồm 17 nguyên tố hóa học kim loại có tính chất giống với nhau. Để dễ hình dung, hãy nhìn vào Bảng tuần hoàn hóa học. Ở phía dưới cùng, có một hàng dài các nguyên tố thường bị tách riêng ra, đó chính là khu vực của các đất hiếm.

- 15 “anh em ruột” thuộc nhóm Lanthanides: Bắt đầu từ Lanthanum (La) và kết thúc ở Lutetium (Lu). Chúng có cấu trúc nguyên tử cực kỳ giống nhau.

- 2 “người họ hàng xa”: Scandium (Sc) và Yttrium (Y). Dù không nằm trong chuỗi Lanthanides, nhưng chúng luôn đi cùng với 15 anh em kia trong các mỏ quặng và có tính chất hóa học tương tự, nên được các nhà khoa học xếp chung vào một nhóm.

Để dễ quản lý, các nhà địa chất và kinh tế học chia 17 nguyên tố này thành hai nhóm chính dựa trên trọng lượng nguyên tử và giá trị của chúng:

Đặc điểm: Chúng phổ biến hơn trong tự nhiên và thường chiếm tỷ trọng lớn trong các mỏ quặng.

Vai trò: Chúng là nguyên liệu chính để tạo ra nam châm vĩnh cửu cho xe điện và tuabin gió. Cerium và Lanthanum rẻ hơn, được dùng nhiều trong đánh bóng kính, lọc dầu và pin xe hybrid đời cũ.

Đặc điểm: Chúng ít gặp hơn rất nhiều, khó tách chiết hơn và có giá trị kinh tế cực cao. Nguồn cung của nhóm này hiện nay phụ thuộc gần như tuyệt đối vào các mỏ đất sét hấp phụ ion ở miền Nam Trung Quốc và một phần nhỏ ở Myanmar.

Vai trò: Chúng là "gia vị bí mật" cho công nghệ cao cấp. Ví dụ, nam châm Neodymium rất mạnh nhưng sẽ mất từ tính khi bị nóng. Chỉ cần pha thêm một chút Dysprosium hoặc Terbium (đất hiếm nặng), nam châm đó sẽ chịu được nhiệt độ cao trong động cơ xe điện hay tên lửa dẫn đường. Chính vì vai trò không thể thay thế này mà đất hiếm nặng được coi là có tính chiến lược và địa chính trị cao nhất.

Đến đây bạn sẽ thắc mắc rằng tại sao đất hiếm lại bị coi là hiếm? Đây là điểm thú vị nhất. Một số nguyên tố đất hiếm, như Cerium, thực chất còn phổ biến trong vỏ Trái Đất hơn cả những kim loại quen thuộc như đồng hay chì. Thậm chí Thulium, một trong những nguyên tố hiếm nhất của nhóm này, vẫn còn nhiều hơn vàng hay bạc. Sự thật cho thắc mắc này nằm ở sự phân tán của chúng.

Khác với vàng có thể tìm thấy dưới dạng các hạt kim loại nguyên chất, hay than đá tập trung thành những vỉa lớn, đất hiếm là những nguyên tố cực kỳ "đoàn kết" và dễ gần. Chúng không bao giờ chịu đứng một mình. Trong tự nhiên, chúng phân tán mỏng manh và luôn bám chặt lấy nhau, hoặc liên kết phức tạp với các nguyên tố khác như oxy hay phốt phát trong các loại quặng.

Vậy nên, việc khai thác đất hiếm giống như việc cố gắng tách riêng từng nguyên liệu ra khỏi một ly sinh tố đã xay nhuyễn: - Bạn không thể chỉ đơn giản là "nhặt" chúng ra. - Cấu trúc nguyên tử của 17 nguyên tố này quá giống nhau, chúng phản ứng hóa học gần như y hệt nhau. - Để tách riêng được một nguyên tố tinh khiết, người ta phải thực hiện hàng nghìn phản ứng hóa học phức tạp, lặp đi lặp lại qua nhiều bể chứa axit và dung môi.

Quy trình này không chỉ là một cơn ác mộng về mặt công nghệ mà còn cực kỳ đắt đỏ và tạo ra nhiều chất thải độc hại. Chính sự khó khăn trong việc tách chiết và tinh luyện mới là thứ khiến đất hiếm trở nên đắt đỏ và chiến lược.

Đất hiếm đóng vai trò là nhóm vật liệu nền tảng quyết định hiệu năng, kích thước và độ bền của các sản phẩm công nghệ. Dù thường chỉ chiếm một tỷ trọng nhỏ về khối lượng trong thành phẩm, các nguyên tố này cung cấp những đặc tính từ tính, quang học và hóa học đặc biệt mà các vật liệu thông thường không thể thay thế được.

Trong thiết bị điện tử tiêu dùng, các thiết bị di động hiện đại đạt được kích thước nhỏ gọn nhưng hiệu năng cao là nhờ vào ứng dụng cụ thể của từng nguyên tố đất hiếm:

- Công nghệ màn hình: Màu sắc hiển thị trên màn hình điện thoại và TV LED được tạo ra bởi các nguyên tố đất hiếm có khả năng phát quang. Europium tạo ra màu đỏ, Terbium tạo ra màu xanh lục, và Yttrium thường được dùng làm nền cho các chất phát quang này. Thiếu chúng, màn hình không thể tái tạo màu sắc chính xác và độ sáng cao.

- Âm thanh và Rung: Để thu nhỏ kích thước loa và tai nghe mà vẫn giữ được âm lượng lớn và chất lượng âm thanh tốt, các nhà sản xuất sử dụng nam châm Neodymium. Đây là loại nam châm vĩnh cửu mạnh nhất hiện nay, cho phép tạo ra từ trường mạnh trong một không gian vật lý rất hẹp. Nam châm này cũng là thành phần chính trong bộ mô-tơ rung của điện thoại.

- Xử lý bề mặt và Ống kính: Bột oxit Cerium là chất mài mòn tốt nhất để đánh bóng màn hình cảm ứng và các tấm wafer silicon (đế của chip vi xử lý) đạt đến độ phẳng cấp độ nanomet. Ngoài ra, Lanthanum được pha vào thủy tinh của ống kính camera để tăng chỉ số khúc xạ và giảm tán sắc ánh sáng, giúp ảnh chụp sắc nét hơn.

Trong lĩnh vực năng lượng xanh, sự chuyển đổi sang năng lượng tái tạo phụ thuộc trực tiếp vào khả năng chuyển đổi điện năng thành cơ năng với hiệu suất cao nhất.

- Nam châm vĩnh cửu hiệu suất cao: Động cơ của xe ô tô điện và máy phát điện trong tuabin gió sử dụng nam châm hợp kim Neodymium-Sắt-Bo (NdFeB). Loại nam châm này có mật độ năng lượng từ trường cực cao, giúp động cơ nhỏ, nhẹ nhưng sinh ra công suất lớn và tiết kiệm điện năng.

- Ổn định nhiệt độ: Một nhược điểm vật lý của nam châm Neodymium là dễ mất từ tính khi hoạt động ở nhiệt độ cao. Để khắc phục, các nhà sản xuất buộc phải pha thêm Dysprosium hoặc Terbium thuộc nhóm đất hiếm nặng. Các nguyên tố này giúp nam châm duy trì từ tính ổn định ngay cả khi động cơ nóng lên, đảm bảo xe điện vận hành an toàn và bền bỉ.

Trong công nghiệp quốc phòng và khí tài quân sự, các hệ thống vũ khí hiện đại yêu cầu độ chính xác tuyệt đối, khả năng chịu nhiệt và hiệu suất cao, những đặc tính được cung cấp bởi đất hiếm.

Nếu như trong thế kỷ 20, các quốc gia sẵn sàng gây chiến vì dầu mỏ, thì trong thế kỷ 21, cuộc đua thầm lặng nhưng khốc liệt nhất lại xoay quanh những nguyên tố đất hiếm. Câu trả lời cho sự khao khát này không nằm ở sự khan hiếm của tài nguyên, mà nằm ở sự thống trị gần như tuyệt đối của một quốc gia: Trung Quốc.

Vào năm 1992, nhà lãnh đạo Trung Quốc Đặng Tiểu Bình đã có một câu nói nổi tiếng: "Trung Đông có dầu mỏ, Trung Quốc có đất hiếm". Câu nói này mai sau trở thành kim chỉ nam cho một chiến lược quốc gia kéo dài hàng thập kỷ. Trung Quốc đã âm thầm và kiên trì xây dựng một đế chế đất hiếm, không chỉ bằng cách khai thác tài nguyên sẵn có, mà bằng việc làm chủ công nghệ.

Nhiều người lầm tưởng rằng ai có nhiều mỏ quặng nhất thì người đó nắm quyền kiểm soát. Thực tế phức tạp hơn nhiều. Quy trình sản xuất đất hiếm gồm hai giai đoạn chính:

1. Khai thác (Mining): Đào đất đá chứa quặng lên. Việc này rất nhiều quốc gia có thể thực hiện được, đơn cử như Mỹ, Úc hay Việt Nam....

2. Chế biến và Tinh chế (Processing/Refining): Đây mới là "nút thắt cổ chai" của ngành công nghiệp đất hiếm thế giới. Như đã giải thích, việc tách các nguyên tố đất hiếm ra khỏi nhau là một cơn ác mộng về hóa học và môi trường.

Trong khi phương Tây đóng cửa các nhà máy vì lo ngại ô nhiễm và chi phí cao, Trung Quốc đã chấp nhận đánh đổi để phát triển công nghệ này. Kết quả là ngày nay, dù quặng có thể được đào lên ở Mỹ hay Úc, chúng thường vẫn phải được đóng tàu chở sang Trung Quốc để xử lý. Trung Quốc hiện kiểm soát khoảng 85-90% năng lực tinh chế đất hiếm của toàn thế giới. Quốc gia này nắm trong tay chìa khóa mở cửa kho báu đất hiếm, nghĩa là họ nắm giữ đầu ra đất hiếm có thể sử dụng được của cả thế giới.

Sự thống trị này mang lại cho Trung Quốc một quyền lực mềm đáng sợ, và thế giới đã từng được nếm trải "quyền lực" này qua 2 sự kiện như:

- Cú sốc năm 2010: Sau một vụ va chạm giữa tàu cá Trung Quốc và tàu tuần tra Nhật Bản gần quần đảo tranh chấp Senkaku/Điếu Ngư, Trung Quốc đã âm thầm hạn chế xuất khẩu đất hiếm sang Nhật Bản. Hậu quả là giá đất hiếm tăng vọt hàng trăm phần trăm, ngành công nghiệp điện tử và ô tô của Nhật Bản rơi vào khủng hoảng vì thiếu nguyên liệu. 

- Lời nhắc nhở năm 2023: Gần đây hơn, vào năm 2023, Trung Quốc tiếp tục siết chặt kiểm soát xuất khẩu Gallium và Germanium – hai nguyên liệu quan trọng để sản xuất chip bán dẫn và radar. Dù không phải là đất hiếm (theo định nghĩa hóa học), nhưng động thái này là một thông điệp gửi tới phương Tây: "Chúng tôi nắm giữ đầu vào của công nghệ cao, và chúng tôi có thể tắt van bất cứ lúc nào."

Chính vì sự phụ thuộc nguy hiểm này, Mỹ, Châu Âu, Nhật Bản và các đồng minh đang ráo riết chạy đua với thời gian để phá vỡ thế độc quyền. Họ không muốn an ninh quốc phòng hay tương lai năng lượng xanh của mình bị phụ thuộc vào một đối thủ cạnh tranh chiến lược.

Các nỗ lực đa dạng hóa nguồn cung đang diễn ra mạnh mẽ: từ việc tái khởi động mỏ Mountain Pass ở California (Mỹ), hỗ trợ công ty Lynas của Úc, cho đến việc tìm kiếm đối tác mới tại Việt Nam hay Châu Phi. Đất hiếm giờ đây chính là "dầu mỏ của thế kỷ 21", một con bài chiến lược quyết định vị thế siêu cường trong trật tự thế giới mới.

Năm 2025 đánh dấu một giai đoạn biến động chưa từng có trong thị trường đất hiếm toàn cầu. Những số liệu cũ bị đảo lộn, các liên minh mới hình thành, và tài nguyên khoáng sản chính thức trở thành trọng tâm của các bàn đàm phán địa chính trị.

Trong nhiều năm, Việt Nam được thế giới nhìn nhận là "người khổng lồ ngủ quên" với trữ lượng đất hiếm ước tính khoảng 22 triệu tấn, đứng thứ hai thế giới chỉ sau Trung Quốc. Tuy nhiên, báo cáo mới nhất của Cục Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ (USGS) công bố đầu năm 2025 đã tạo ra một cú sốc lớn.

- Điều chỉnh giảm mạnh: Dựa trên các dữ liệu khảo sát địa chất mới và tiêu chuẩn đánh giá khả thi kinh tế khắt khe hơn, USGS đã điều chỉnh con số trữ lượng xác nhận của Việt Nam xuống còn khoảng 3,5 triệu tấn. Mức giảm này lên tới hơn 80% so với ước tính trước đây.

- Vị thế mới: Sự điều chỉnh này đưa Việt Nam từ vị trí thứ 2 xuống vị trí thứ 6 thế giới, xếp sau các quốc gia như Trung Quốc, Brazil, Ấn Độ, Úc và Nga.

- Nguyên nhân và Tiềm năng thực tế: Sự sụt giảm này không có nghĩa là tài nguyên biến mất. Nó phản ánh sự khác biệt giữa "tài nguyên địa chất" (có thể có trong lòng đất) và "trữ lượng kinh tế" (có thể khai thác được với công nghệ và chi phí hiện tại). Dù con số thống kê giảm, 3,5 triệu tấn vẫn là một nguồn tài nguyên khổng lồ và chiến lược. Thách thức thực sự của Việt Nam hiện nay không phải là thiếu quặng, mà là thiếu công nghệ chế biến sâu và các vấn đề về quản lý khai thác bền vững.

Vào tháng 4 năm 2025. MP Materials – công ty sở hữu mỏ Mountain Pass (California), mỏ đất hiếm lớn nhất và quan trọng nhất của Hoa Kỳ – đã đưa ra một quyết định lịch sử.

- Ngừng xuất khẩu sang Trung Quốc: Trước đây, MP Materials khai thác quặng thô tại Mỹ nhưng phải gửi sang Trung Quốc để tinh chế. Năm 2025, họ tuyên bố ngừng hoàn toàn quy trình này. Thay vào đó, họ giữ lại quặng để xử lý ngay tại các nhà máy mới được xây dựng trên đất Mỹ.

- Ý nghĩa chiến lược: Động thái này là tín hiệu rõ ràng nhất cho thấy Mỹ đã bắt đầu khép kín được chuỗi cung ứng nội địa, từ khâu khai thác đến tinh chế và sản xuất nam châm. Thế giới đang chính thức tách thành hai hệ sinh thái đất hiếm riêng biệt: một do Trung Quốc dẫn dắt và một do Mỹ cùng các đồng minh phương Tây xây dựng.

Cuộc xung đột Nga - Ukraine, bước sang năm 2025, đã bộc lộ rõ một khía cạnh ít được chú ý: cuộc chiến tài nguyên.

- Tài nguyên tại vùng chiến sự: Các khu vực phía Đông Ukraine (như Donbas) không chỉ có vị trí địa lý quan trọng mà còn chứa đựng trữ lượng lớn khoáng sản, bao gồm lithium và đất hiếm.

- Thỏa thuận đổi chác: Các diễn biến ngoại giao gần đây, bao gồm các đề xuất từ phía Mỹ và Ukraine, cho thấy quyền khai thác và tiếp cận các mỏ khoáng sản này đang trở thành một loại "tài sản thế chấp" hoặc "tiền tệ" trong các đàm phán về viện trợ tái thiết và đảm bảo an ninh. Khoáng sản đã chuyển từ vai trò nguyên liệu công nghiệp sang vai trò đòn bẩy chính trị, định hình các thỏa thuận hòa bình và trật tự hậu chiến.

Đất hiếm trong thế kỷ 21 không chỉ là những nguyên tố hóa học khô khan trong bảng tuần hoàn. Chúng là chìa khóa mở ra cánh cửa của công nghệ tương lai, từ năng lượng sạch đến an ninh quốc phòng. Cuộc đua giành giật và làm chủ chuỗi cung ứng đất hiếm chính là cuộc đua giành vị thế siêu cường trong thế kỷ 21. Hiểu về đất hiếm chính là hiểu về dòng chảy ngầm đang định hình thế giới chúng ta đang sống.