Cuộc cách mạng trong lĩnh vực sản xuất 'vàng trắng'

Người lao động làm việc tại một nhà máy lithium trên vùng đồng bằng muối Atacama ở sa mạc Atacama, phía bắc Chile. Ảnh: Reuters

Giảm diện tích đất sử dụng, quản lý nước hợp lý, đầu tư ít hơn, lợi nhuận cao hơn và tốc độ sản xuất nhanh hơn, đó là những hiệu quả mà công nghệ khai thác trực tiếp lithium mang lại. Nhật báo Les Echos của Pháp nhận định giải pháp mới này có thể tạo nên cuộc cách mạng trong lĩnh vực sản xuất kim loại trắng, nguyên liệu cần thiết cho sản xuất pin điện.

Quá trình chuyển đổi năng lượng sẽ không thể diễn ra nếu không có ô tô điện và lithium, vốn là nguyên liệu cần thiết cho sản xuất pin điện. Hiện nay, các hoạt động khai thác kim loại trắng này chủ yếu diễn ra ở "Tam giác lithium" ở Mỹ Latinh, khu vực trải dài từ Argentina, Chile và Bolivia. Đây là nơi có trữ lượng lithium lớn nhất thế giới. Kim loại thu được bằng cách làm bay hơi nước muối, một cách làm truyền thống tạo áp lực lên hệ thống thủy văn và gây thiệt hại đáng kể cho môi trường.

Tuy nhiên, đã xuất hiện một công nghệ mới có thể tạo nên cuộc cách mạng trong việc sản xuất lithium ở khu vực này: đó là công nghệ chiết xuất lithium trực tiếp, viết tắt là DLE. Theo nhận định của các chuyên gia kinh tế tại ngân hàng Goldman Sachs, công nghệ này sẽ mang đến một diện mạo mới cho ngành sản xuất lithium. Công nghệ này thực hiện qua lớp xốp bọt biển hoặc lưới lọc rồi bơm nước muối trở lại, chứ không làm bay hơi nước muối theo cách truyền thống.

Các chuyên gia của Goldman Sachs giải thích rằng: “Việc triển khai công nghệ DLE có thể làm tăng đáng kể nguồn cung lithium so với phương pháp cũ”. Tỷ lệ lithium thu được sẽ cao hơn, “tăng gần gấp đôi sản lượng, góp phần cải thiện lợi nhuận của dự án, đồng thời mang lại lợi ích bền vững”.

Sau khi được bơm vào bể, nước muối được lọc kỹ và tinh chế cho đến khi thu được lithium cacbonat, có thể sử dụng trực tiếp trong sản xuất pin ô tô điện. Chỉ cần 30 ha đất để xây bể, một diện tích không nhiều so với nhu cầu xây các bể để bốc hơi nước muối theo phương pháp cũ.

Lớp xốp bọt biển do nhóm nghiên cứu phát triển của Phòng thí nghiệm Trappes tạo ra có thể thu hồi được 90% lượng lithium có trong nước muối, so với 40 đến 50% theo phương pháp bay hơi truyền thống. Nhờ đó, chỉ cần phải bơm một nửa lượng nước là đã có thể thu một sản lượng lithium tương đương với phương pháp cũ. Một ưu điểm khác là thời gian chiết xuất: chưa đầy hai tuần để thu được kim loại quý, so với 12 đến 18 tháng trong các ao bốc hơi tự nhiên. Chi phí sản xuất cũng rẻ hơn, chưa đến 5.000 USD/tấn, tức là thấp hơn 3/4 so với cách khai thác cũ.

Tuy nhiên, DLE cũng có một số nhược điểm: nước muối cần được đun nóng đến 80 độ để đạt được hiệu suất như mong đợi. Quá trình này cũng đòi hỏi một lượng nước ngọt mà không phải lúc nào cũng có thể tái sử dụng được. Cuối cùng, về mặt lý thuyết, nước muối có thể được bơm trở lại, nhưng phải cẩn trọng để không làm loãng cặn lắng và không làm xáo trộn thành phần hóa học của tầng ngậm nước khi mà bản thân nước muối đã bị biến đổi trong quá trình chiết xuất.

Hiện nay, ngoài Trung Quốc, mới chỉ có một số dự án đang hoạt động theo công nghệ này. Đầu tiên phải kể đến tập đoàn Livent của Argentina đã sản xuất lithium bằng phương pháp chiết xuất trực tiếp từ cuối những năm 1990. Tập đoàn Eramet của Pháp vừa khánh thành nhà máy khai thác trực tiếp tại Argentina trên cao nguyên Centenario, nhưng những tấn kim loại trắng đầu tiên sẽ chỉ được ra lò vào tháng 11 tới.

Công ty Ensorcia của Mỹ đang sản xuất lithium theo công nghệ của John Burba, một trong những người đi tiên phong trong việc ứng dụng DLE. Công ty này cũng hy vọng sẽ phát triển một dự án ở Argentina. Điểm nổi bật của Ensorcia là có thể xây dựng nhà máy theo mô-đun. Chủ tịch Pierre de Lapeyrìere cho biết: “Với cách làm này, các khoản đầu tư cần thiết ít tốn kém hơn nhiều và thời gian triển khai cũng rất ngắn”.

Một mô-đun sản xuất chỉ mất vài tháng để xây dựng và triển khai với mức đầu tư thấp hơn từ 2 đến 3 lần, nhờ lớp xốp bọt biển có thể giúp thu được 97% lượng lithium trong vòng chưa đầy một giây. Hiện các mô-đun của Ensorcia đang sản xuất lithium ở khu vực Salt Lake của Mỹ. Tập đoàn hy vọng sẽ bắt đầu sản xuất lithium từ dự án của mình ở Argentina vào giữa năm 2026.

Khai thác trực tiếp lithium ngày càng phổ biến hơn vào thời điểm hiện tại khi Chile, nhà sản xuất "vàng trắng" chính ở Mỹ Latinh, đã thông qua luật vào năm 2023 thúc đẩy các dự án mới sử dụng DLE. Các mỏ lithium nằm ở Atacama Salar, một khu vực đặc biệt khô cằn của Chile. Với lượng nước muối khai thác hiện tại, Chile có thể thu được gấp đôi sản lượng lithium nhờ công nghệ DLE.

Ở châu Âu, vùng nước khoáng của lưu vực sông Rhine hiện cũng đang chứa đủ lượng lithium để có thể xem xét áp dụng công nghệ khai thác trực tiếp. Thậm chí nước khoáng nóng có thể góp phần tạo ra năng lượng để tinh chế lithium mà gần như không thải ra CO2. Công ty Vulcan Energy đang phát triển các dự án nghiên cứu ở Đức và Alsace, cũng như công ty Lithium de France ở khu vực hạ lưu sông Rhin. Còn Electricité de Strasbourg thì đang hợp tác với Eramet để nghiên cứu tiềm năng khai thác các nguồn "vàng trắng" này phục vụ công nghiệp sản xuất pin điện, góp phần vào xu hướng chuyển đổi năng lượng trên thế giới.

Nguyễn Thu Hà (P/v TTXVN tại Paris)