Bài viết này phân tích vai trò chiến lược của lithium – kim loại nhẹ nhất trong bảng tuần hoàn – trong quá trình chuyển đổi năng lượng toàn cầu, đặc biệt là trong sự phát triển của xe điện và hệ thống lưu trữ năng lượng. Nhu cầu lithium đã tăng gấp đôi trong hai năm qua và dự kiến sẽ tăng gấp ba lần vào năm 2030 và gấp 8-9 lần vào năm 2040-2050, chủ yếu do ngành xe điện thúc đẩy. Mặc dù sản xuất đang mở rộng nhanh chóng ở Australia, Chile và các quốc gia mới nổi, ngành khai thác lithium vẫn đối mặt với nhiều thách thức: biến động giá lớn, mức độ tập trung địa lý cao trong tinh luyện, thiếu hụt đầu tư, và áp lực về nước tại các khu vực khai thác. Bài viết cũng phân tích các xu hướng công nghệ mới trong khai thác lithium và các giải pháp đa dạng hóa nguồn cung, bao gồm công nghệ khai thác trực tiếp (DLE), tái chế pin, phát triển pin sodium-ion, và thay đổi hành vi tiêu dùng. Kết luận nhấn mạnh rằng lithium là khoáng sản đối mặt với nhiều rủi ro nhất trong quá trình chuyển đổi năng lượng, đòi hỏi các chính sách hỗ trợ đa dạng hóa nguồn cung, đầu tư vào công nghệ bền vững và khuyến khích tái chế để đảm bảo an ninh cung ứng.
1. Giới thiệu
Lithium, nguyên tố có số nguyên tử 3, là kim loại nhẹ nhất và có mật độ thấp nhất trong số các kim loại ở trạng thái rắn. Những đặc tính vật lý và hóa học độc đáo này đã làm cho lithium trở thành nguyên tố không thể thay thế trong pin hiệu suất cao, đặc biệt là pin lithium-ion đang thúc đẩy cuộc cách mạng xe điện và lưu trữ năng lượng tái tạo trên toàn cầu (International Energy Agency [IEA], 2023a).
Lithium có khả năng lưu trữ năng lượng vượt trội nhờ khối lượng nguyên tử thấp, điện thế chuẩn âm cao và mật độ năng lượng cao. Những đặc tính này cho phép pin lithium-ion cung cấp năng lượng lâu dài hơn, nhẹ hơn và nhỏ gọn hơn so với các công nghệ pin thay thế, làm cho chúng trở thành lựa chọn lý tưởng cho các thiết bị di động, xe điện và lưu trữ năng lượng quy mô lớn (Vikström et al., 2022).
Tầm quan trọng chiến lược của lithium trong quá trình chuyển đổi năng lượng toàn cầu không thể phóng đại. Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) đã xác định lithium là một trong những khoáng sản quan trọng nhất cho sự chuyển đổi sang nền kinh tế carbon thấp, đóng vai trò then chốt trong điện khí hóa giao thông và tích hợp năng lượng tái tạo vào lưới điện (IEA, 2023b).
Trong những năm gần đây, thị trường lithium đã trải qua những biến động đáng kể về cung cầu và giá cả. Nhu cầu tăng vọt do sự phát triển nhanh chóng của xe điện đã dẫn đến biến động giá lớn, thúc đẩy đầu tư vào khai thác và chế biến mới, nhưng cũng đặt ra những thách thức đáng kể về an ninh cung ứng và bền vững môi trường (Hund et al., 2020).
Bài viết này sẽ phân tích chi tiết nhu cầu lithium hiện tại và dự báo, thách thức nguồn cung, xu hướng công nghệ mới nổi, và các chiến lược để đảm bảo nguồn cung lithium an toàn và bền vững cho tương lai. Thông qua việc xem xét toàn diện các yếu tố này, bài viết nhằm cung cấp hiểu biết sâu sắc về vai trò chiến lược của lithium trong quá trình chuyển đổi năng lượng toàn cầu và các biện pháp cần thiết để đảm bảo nguồn cung đầy đủ cho nhu cầu ngày càng tăng.
2. Nhu cầu tăng nhanh nhất trong số các khoáng sản quan trọng
Lithium đang trải qua sự tăng trưởng nhu cầu nhanh chóng nhất trong số tất cả các khoáng sản quan trọng. Nhu cầu lithium đã tăng gấp đôi chỉ trong vòng hai năm qua, đạt 165.000 tấn lithium carbonate equivalent (LCE) vào năm 2023, so với khoảng 82.000 tấn vào năm 2021. Xu hướng tăng trưởng mạnh mẽ này dự kiến sẽ tiếp tục trong những thập kỷ tới (IEA, 2023b).
Theo kịch bản cam kết khí hậu (APS) của IEA, nhu cầu lithium sẽ tăng gấp ba lần vào năm 2030 lên 531.000 tấn LCE và tiếp tục tăng gấp 8 lần đến năm 2040 (1,3 triệu tấn LCE). Trong kịch bản tham vọng hơn – đạt mức phát thải ròng bằng không vào năm 2050 (NZE), con số này có thể đạt 1,7 triệu tấn LCE vào năm 2050 (IEA, 2023a). Tốc độ tăng trưởng này vượt xa tất cả các khoáng sản quan trọng khác, thậm chí vượt qua cả graphite và đồng, những khoáng sản cũng dự kiến sẽ có nhu cầu tăng mạnh.
Động lực chính cho sự tăng trưởng mạnh mẽ này đến từ ngành công nghiệp xe điện. Các loại xe điện bao gồm xe điện pin (BEV), xe hybrid plug-in (PHEV) và xe hybrid (HEV) hiện chiếm khoảng 85% tổng nhu cầu lithium. Với doanh số xe điện đạt gần 14 triệu chiếc trong năm 2023, tăng 35% so với năm trước và cao hơn sáu lần so với năm 2018, nhu cầu lithium cho pin xe điện đã tăng theo cấp số nhân (IEA, 2023b).
Theo kịch bản APS, doanh số xe điện dự kiến sẽ đạt gần 50 triệu chiếc vào năm 2030, tăng gấp hơn ba lần so với hiện tại, và trong kịch bản NZE, doanh số có thể đạt 70 triệu chiếc với thị phần của xe điện trong tổng doanh số ô tô đạt 65% vào năm 2030. Đến năm 2050, doanh số xe điện dự kiến sẽ tăng lên 110 triệu chiếc trong kịch bản NZE, với thị phần vượt quá 95% tổng doanh số ô tô (Hund et al., 2020).
Mỗi xe điện tiêu thụ trung bình từ 8-10 kg lithium, với lượng lithium chính xác tùy thuộc vào hóa chất pin cụ thể và kích thước pin. Ví dụ, một xe điện có phạm vi hoạt động 400 km thường yêu cầu pin 60-70 kWh, chứa khoảng 8-9 kg lithium. Do ngành công nghiệp xe điện đang chuyển dịch sang các mẫu xe có phạm vi hoạt động dài hơn với pin lớn hơn, lượng lithium trung bình trên mỗi xe dự kiến sẽ tăng lên trong những năm tới. Điều này càng làm trầm trọng thêm nhu cầu tăng mạnh về lithium (Vikström et al., 2022).
Pin lưu trữ năng lượng là một động lực quan trọng khác cho nhu cầu lithium, mặc dù từ mức cơ sở thấp hơn nhiều. Hiện nay, pin lưu trữ chỉ chiếm khoảng 5% nhu cầu lithium toàn cầu, nhưng tỷ trọng này dự kiến sẽ tăng đáng kể trong tương lai khi việc triển khai lưu trữ năng lượng bằng pin tăng tốc để hỗ trợ tích hợp năng lượng tái tạo biến đổi. Theo kịch bản NZE, nhu cầu lithium từ pin lưu trữ có thể đạt khoảng 130.000 tấn LCE vào năm 2050, tương đương với khoảng 8% tổng nhu cầu lithium (IEA, 2023b).
Các ứng dụng công nghiệp và người tiêu dùng truyền thống, bao gồm gốm và thủy tinh, chất bôi trơn, sản xuất nhôm, điều hòa không khí, và các thiết bị điện tử tiêu dùng, hiện chiếm khoảng 10-15% nhu cầu lithium toàn cầu. Trong khi nhu cầu từ các ứng dụng này dự kiến sẽ tiếp tục tăng, tỷ trọng của chúng trong tổng nhu cầu lithium có thể giảm xuống dưới 5% vào năm 2040 do sự tăng trưởng mạnh mẽ hơn của xe điện và lưu trữ năng lượng (Elshkaki et al., 2022).
Về mặt địa lý, Trung Quốc hiện là thị trường tiêu thụ lithium lớn nhất, chiếm khoảng 50% nhu cầu toàn cầu. Điều này phản ánh vị thế thống trị của Trung Quốc trong chuỗi cung ứng pin, với năng lực sản xuất pin lớn nhất thế giới và ngành công nghiệp xe điện phát triển nhanh chóng. Châu Âu đứng thứ hai, chiếm khoảng 25% nhu cầu toàn cầu, tiếp theo là Bắc Mỹ với 15%. Các khu vực còn lại của thế giới chiếm 10% còn lại (IEA, 2023a).
Cường độ sử dụng lithium trong các công nghệ năng lượng sạch cũng đang thay đổi do đổi mới công nghệ. Trong khi một số xu hướng, như sự gia tăng kích thước pin xe điện, có thể làm tăng cường độ sử dụng lithium, những xu hướng khác, như sự chuyển dịch sang pin lithium iron phosphate (LFP) và cải tiến trong hiệu quả vật liệu, có thể làm giảm lượng lithium cần thiết trên mỗi kWh dung lượng pin (Vikström et al., 2022).
Tóm lại, lithium đang trải qua sự bùng nổ nhu cầu chưa từng có, chủ yếu được thúc đẩy bởi sự gia tăng nhanh chóng của xe điện và, ở mức độ thấp hơn, lưu trữ năng lượng. Tốc độ tăng trưởng dự kiến vượt xa tất cả các khoáng sản quan trọng khác, đặt ra thách thức đáng kể cho ngành công nghiệp khai thác và chế biến trong việc mở rộng sản xuất để đáp ứng nhu cầu.
3. Nguồn cung: Đa dạng hóa cần thiết
Nguồn cung lithium toàn cầu hiện đến từ hai loại trầm tích chính: quặng đá cứng (chủ yếu là pegmatite chứa spodumene) và muối mỏ (brine) giàu lithium. Sản xuất lithium thô (chưa qua chế biến) đạt khoảng 190.000 tấn LCE vào năm 2023, trong đó 120.000 tấn từ quặng đá cứng (chủ yếu từ Australia) và 70.000 tấn từ muối mỏ (chủ yếu từ Chile và Argentina) (IEA, 2023b).
Australia hiện là nhà sản xuất quặng lithium lớn nhất thế giới, sản xuất khoảng 84.000 tấn LCE năm 2023, chủ yếu từ các mỏ spodumene ở Tây Australia. Chile đứng thứ hai, là nhà sản xuất muối mỏ lithium lớn nhất với khoảng 46.000 tấn LCE từ khu vực Salar de Atacama. Argentina đóng góp khoảng 22.000 tấn LCE, cũng chủ yếu từ muối mỏ, trong khi Trung Quốc sản xuất khoảng 18.000 tấn LCE từ cả quặng đá cứng và muối mỏ. Các quốc gia sản xuất nhỏ hơn bao gồm Brazil, Zimbabwe, Namibia và Bồ Đào Nha (Hund et al., 2020).
Về tinh luyện, Trung Quốc chiếm vị trí thống trị với khoảng 70% năng lực chuyển đổi lithium toàn cầu. Điều này bao gồm cả chuyển đổi tinh quặng spodumene thành các hóa chất lithium (lithium carbonate và lithium hydroxide) và chế biến muối mỏ, mặc dù Trung Quốc chỉ khai thác được khoảng 10% quặng lithium thô toàn cầu. Sự mất cân đối này phản ánh chiến lược của Trung Quốc trong việc đảm bảo vị thế thống trị trong các khâu chế biến giá trị cao của chuỗi cung ứng (Elshkaki et al., 2022).
Dựa trên các dự án đã công bố, nguồn cung lithium có thể tăng lên 450.000 tấn LCE vào năm 2030 trong trường hợp cơ sở, và thêm 70.000 tấn LCE nữa trong trường hợp tích cực (IEA, 2023a). Tuy nhiên, cả hai kịch bản này đều không đủ để đáp ứng nhu cầu dự kiến trong kịch bản NZE sau năm 2030, cho thấy nguy cơ thiếu hụt cung ứng nếu không có đầu tư bổ sung vào các dự án mới.
Về mặt địa lý, nguồn cung lithium đang trở nên đa dạng hơn. Australia dự kiến vẫn dẫn đầu với 33% thị phần vào năm 2030, nhưng sự nổi lên của các nhà sản xuất mới như Argentina và Zimbabwe (mỗi nước khoảng 13%) sẽ giúp đa dạng hóa nguồn cung. Các dự án mới ở Canada, Mỹ, Brazil, và châu Phi cũng đang được phát triển, hứa hẹn làm tăng thêm sự đa dạng về địa lý (Vikström et al., 2022).
Tuy nhiên, về tinh luyện, Trung Quốc vẫn dự kiến duy trì vị thế thống trị với 57% thị phần vào năm 2030, mặc dù giảm từ mức hiện tại là khoảng 70%. Các cơ sở tinh luyện mới ở Australia, Chile, Argentina, Mỹ và châu Âu đang được phát triển để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng và đa dạng hóa nguồn cung tinh luyện (IEA, 2023b).
Trữ lượng lithium toàn cầu ước tính khoảng 95 triệu tấn (tương đương 500 triệu tấn LCE), đủ về mặt lý thuyết để đáp ứng nhu cầu dự kiến trong nhiều thập kỷ. Tuy nhiên, khả năng tiếp cận các trữ lượng này phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm khả năng thi công, chi phí khai thác, tác động môi trường và sự chấp nhận của cộng đồng (World Bank, 2023).
Về phân bố trữ lượng theo loại trầm tích, muối mỏ chiếm khoảng 70% tổng trữ lượng lithium toàn cầu, với phần lớn nằm ở “Tam giác Lithium” của Nam Mỹ (Chile, Argentina và Bolivia). Quặng đá cứng chiếm khoảng 25%, với các trầm tích lớn ở Australia, Trung Quốc, Brazil, và Châu Phi. Còn lại 5% là các nguồn không truyền thống như nước biển, đất sét chứa lithium và nước khai thác dầu, nhưng những nguồn này chưa được khai thác thương mại (Hund et al., 2020).
Các chuỗi giá trị lithium khác nhau cũng có những đặc điểm riêng biệt. Chuỗi cung ứng spodumene thường ngắn hơn và ít tốn thời gian hơn, với khoảng thời gian từ khai thác đến sản xuất lithium hydroxide là 1-2 năm. Ngược lại, chuỗi cung ứng muối mỏ dài và phức tạp hơn, đòi hỏi 2-3 năm để phát triển ao bay hơi và quá trình chiết xuất, nhưng thường có chi phí hoạt động thấp hơn và tác động carbon thấp hơn (Elshkaki et al., 2022).
4. Thách thức chính
Ngành công nghiệp lithium đang đối mặt với nhiều thách thức đáng kể trong việc mở rộng sản xuất để đáp ứng nhu cầu dự kiến. Những thách thức này có thể ảnh hưởng đến khả năng cung cấp đủ lithium cho quá trình chuyển đổi năng lượng toàn cầu và thúc đẩy nhu cầu về các giải pháp sáng tạo và chiến lược an ninh cung ứng.
Một trong những thách thức lớn nhất là biến động giá lớn. Thị trường lithium đã chứng kiến những biến động giá chưa từng có trong những năm gần đây. Giá lithium carbonate tăng hơn 700% từ tháng 1/2021 đến tháng 11/2022, sau đó giảm 75% vào cuối năm 2023 (IEA, 2023b). Sự biến động này đã tạo ra biến động lớn về doanh thu và lợi nhuận cho các nhà sản xuất, làm nản lòng đầu tư vào các dự án mới và gây khó khăn cho việc lập kế hoạch dài hạn.
Sự biến động giá phản ánh tính chất của một thị trường đang trải qua sự chuyển đổi nhanh chóng, với sự mất cân đối tạm thời giữa cung và cầu khi các dự án mới đi vào hoạt động. Nó cũng phản ánh tính chất chu kỳ của đầu tư khai khoáng, nơi sự chậm trễ trong phát triển dự án mới có thể dẫn đến sự thiếu hụt và thừa cung luân phiên (Vikström et al., 2022).
Thách thức lớn thứ hai là mức độ tập trung địa lý cao, đặc biệt là trong tinh luyện. Như đã đề cập, Trung Quốc chiếm khoảng 70% công suất tinh luyện lithium toàn cầu hiện tại và dự kiến duy trì 57% thị phần vào năm 2030 (IEA, 2023a). Sự tập trung này tạo ra rủi ro địa chính trị đáng kể cho chuỗi cung ứng lithium, đặc biệt là với các quốc gia phụ thuộc vào nhập khẩu như Hoa Kỳ, Nhật Bản và châu Âu.
Hơn nữa, ngay cả khi khai thác lithium tương đối đa dạng về mặt địa lý, phần lớn sản lượng vẫn tập trung ở một số ít khu vực. Australia, Chile và Argentina hiện cung cấp hơn 80% sản lượng lithium toàn cầu, và mặc dù các nhà sản xuất mới đang tham gia vào thị trường, nguồn cung vẫn dự kiến sẽ vẫn tương đối tập trung trong tương lai gần (Hund et al., 2020).
Thách thức thứ ba là thiếu đầu tư vào khai thác và chế biến mới. Để đáp ứng nhu cầu dự kiến, cần đầu tư đáng kể vào các dự án lithium mới. Trong trường hợp cơ sở, các dự án mới cần khoảng 13 tỷ USD đầu tư cho sản xuất nguyên liệu thô, với thêm 7 tỷ USD trong trường hợp tích cực (IEA, 2023b). Tuy nhiên, môi trường giá cả biến động và không chắc chắn về công nghệ có thể làm nản lòng đầu tư, đặc biệt là trong các dự án với thời gian phát triển dài và chi phí vốn cao.
Thách thức thứ tư là thời gian phát triển dự án dài. Phát triển mỏ lithium mới thường mất 5-7 năm từ khám phá đến sản xuất, với một số dự án mất hơn 10 năm do các thách thức kỹ thuật, môi trường hoặc xã hội. Các dự án muối mỏ đặc biệt mất nhiều thời gian do đặc tính thủy văn phức tạp và sự cần thiết phải xây dựng và vận hành ao bay hơi trong nhiều năm trước khi bắt đầu sản xuất (Elshkaki et al., 2022).
Thách thức thứ năm là căng thẳng về nước. Khoảng 50% các mỏ lithium nằm ở vùng có nguy cơ thiếu nước cao, đặc biệt là khai thác muối mỏ ở Chile và Argentina, nơi phương pháp bay hơi truyền thống tiêu thụ lượng nước lớn. Ở Salar de Atacama, Chile, sa mạc Atacama khô cằn nhất thế giới, việc khai thác lithium đã bị cáo buộc gây ra cạn kiệt nước ngầm và gây hại cho các hệ sinh thái nhạy cảm (World Bank, 2023).
Sự cạnh tranh về tài nguyên nước giữa khai thác lithium, nông nghiệp, sinh kế cộng đồng và bảo tồn sinh thái đã dẫn đến xung đột với cộng đồng địa phương và Người dân Bản địa ở nhiều khu vực khai thác lithium. Điều này có thể dẫn đến chậm trễ hoặc hủy bỏ dự án và làm tăng chi phí vận hành do yêu cầu quản lý nước chặt chẽ hơn (Vikström et al., 2022).
Thách thức thứ sáu là những lo ngại về môi trường rộng hơn. Ngoài sử dụng nước, khai thác lithium cũng gây ra các tác động môi trường khác. Khai thác quặng đá cứng có thể gây xáo trộn đất đáng kể, mất môi trường sống và tạo ra lượng lớn chất thải mỏ. Khai thác muối mỏ, mặc dù có dấu chân đất nhỏ hơn, có thể ảnh hưởng đến thủy văn địa phương, đa dạng sinh học và chất lượng nước. Cả hai phương pháp đều tiêu thụ năng lượng đáng kể, góp phần vào phát thải khí nhà kính (IEA, 2023a).
Cuối cùng, thách thức thứ bảy là khả năng tiếp cận thị trường hạn chế của một số quốc gia đang phát triển giàu lithium. Các quốc gia như Bolivia và nhiều quốc gia châu Phi có trữ lượng lithium đáng kể nhưng thiếu cơ sở hạ tầng, vốn và năng lực kỹ thuật cần thiết để phát triển tài nguyên của họ. Điều này hạn chế khả năng đa dạng hóa cung ứng lithium toàn cầu và có thể làm trầm trọng thêm sự mất cân bằng giữa cung và cầu (Hund et al., 2020).
Những thách thức này đòi hỏi một cách tiếp cận đa chiều để đảm bảo nguồn cung lithium an toàn và bền vững cho tương lai. Điều này bao gồm đầu tư vào công nghệ khai thác mới, đa dạng hóa nguồn cung, phát triển thị trường minh bạch hơn, và áp dụng các thực hành bền vững trong suốt chuỗi cung ứng.
5. Giải pháp và xu hướng
Để giải quyết những thách thức trong cung ứng lithium, ngành công nghiệp và các nhà hoạch định chính sách đang theo đuổi một loạt các giải pháp và đổi mới. Những sáng kiến này nhằm mục đích tăng cường an ninh cung ứng, giảm thiểu tác động môi trường, và đảm bảo đủ lithium để hỗ trợ quá trình chuyển đổi năng lượng toàn cầu.
Một xu hướng quan trọng là sự phát triển của công nghệ khai thác trực tiếp (Direct Lithium Extraction – DLE). Không giống như phương pháp bay hơi truyền thống mất 18-24 tháng, công nghệ DLE có thể chiết xuất lithium từ muối mỏ trong vài giờ hoặc vài ngày, sử dụng các kỹ thuật hấp phụ, trao đổi ion hoặc lọc màng. DLE hứa hẹn nhiều lợi ích, bao gồm giảm đáng kể sử dụng nước, giảm diện tích chiếm dụng đất, tỷ lệ thu hồi lithium cao hơn (80-90% so với 40-50% của phương pháp truyền thống), và khả năng khai thác các trầm tích lithium có nồng độ thấp hơn (IEA, 2023b).
Nhiều công ty, bao gồm Standard Lithium, EnergyX, và Lilac Solutions, đang phát triển các công nghệ DLE, với một số dự án thí điểm đang diễn ra ở Argentina, Chile và Mỹ. Tuy nhiên, công nghệ này vẫn đối mặt với những thách thức, bao gồm chi phí vốn và vận hành cao, tiêu thụ năng lượng lớn, và khả năng mở rộng quy mô chưa được chứng minh đầy đủ. Mặc dù vậy, DLE được coi là một bước đột phá tiềm năng có thể làm thay đổi đáng kể ngành công nghiệp lithium trong thập kỷ tới (Vikström et al., 2022).
Một xu hướng khác là đầu tư vào tái chế lithium từ pin đã qua sử dụng. Trong kịch bản NZE của IEA, tái chế dự kiến sẽ cung cấp khoảng 10% nhu cầu lithium vào năm 2040, tăng từ mức không đáng kể hiện nay. Khi số lượng lớn xe điện và thiết bị lưu trữ năng lượng đạt đến cuối vòng đời trong những năm 2030, cung cấp nguồn pin thải lớn, tái chế sẽ trở thành một nguồn lithium ngày càng quan trọng (IEA, 2023a).
Công nghệ tái chế đã phát triển đáng kể, với các quy trình như thủy luyện, nhiệt phân và kết hợp cơ-thủy luyện cho phép thu hồi không chỉ lithium mà còn cả cobalt, niken và các kim loại có giá trị khác từ pin thải. Các công ty như Redwood Materials, Li-Cycle và Northvolt đang đầu tư vào cơ sở tái chế quy mô lớn, trong khi các nhà sản xuất xe điện như Tesla và BYD đang tích hợp tái chế vào chiến lược kinh doanh của họ (Elshkaki et al., 2022).
Một sáng kiến khác là mở rộng khai thác lithium ở các khu vực chưa được khai thác. Các dự án lithium mới đang được phát triển ở Canada, Mỹ, Serbia, Đức, Vương quốc Anh và các quốc gia châu Phi như Zimbabwe, Ghana và Namibia. Những nỗ lực này nhằm đa dạng hóa nguồn cung lithium và giảm sự phụ thuộc vào một số ít quốc gia sản xuất. Đặc biệt, Mỹ đang tích cực thúc đẩy sản xuất lithium trong nước thông qua các chính sách như Đạo luật Giảm Lạm phát, cung cấp ưu đãi thuế và tài trợ cho các dự án khoáng sản quan trọng (Hund et al., 2020).
Ngoài ra, các quốc gia tiêu thụ lớn đang phát triển năng lực tinh luyện lithium để giảm sự phụ thuộc vào Trung Quốc. Mỹ, châu Âu, Nhật Bản và Hàn Quốc đang đầu tư vào các cơ sở tinh luyện lithium carbonate và lithium hydroxide mới. Ví dụ, Tesla đang xây dựng một nhà máy tinh luyện lithium ở Texas, trong khi Albemarle và Livent đang mở rộng năng lực tinh luyện tại Bắc Carolina và Nevada (World Bank, 2023).
Một xu hướng quan trọng khác là sự phát triển của pin sodium-ion như một giải pháp thay thế tiềm năng cho pin lithium-ion trong một số ứng dụng. Pin sodium-ion sử dụng natri, một nguyên tố dồi dào và rẻ hơn nhiều so với lithium, thay vì lithium làm ion hoạt động. Mặc dù pin sodium-ion có mật độ năng lượng thấp hơn so với pin lithium-ion, chúng có thể phù hợp cho các ứng dụng không yêu cầu mật độ năng lượng cực cao, như lưu trữ lưới điện và xe điện tầm thấp (Elshkaki et al., 2022).
Các nhà sản xuất pin hàng đầu bao gồm CATL, Northvolt và nhiều nhà sản xuất khác đã công bố pin sodium-ion. Tuy nhiên, sự sụt giảm giá lithium gần đây đã làm giảm lợi thế của hóa chất sodium-ion và các kế hoạch mở rộng lớn đã bị đình trệ hoặc trì hoãn. Tiến triển của pin sodium-ion phụ thuộc vào lợi thế giá của chúng so với lithium-ion, với ảnh hưởng lớn từ giá lithium (Vikström et al., 2022).
Cuối cùng, thay đổi hành vi tiêu dùng cũng có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc giảm nhu cầu lithium. Việc chọn kích thước xe phù hợp có thể giảm 10% nhu cầu khoáng sản pin, trong khi kết hợp với công nghệ và tái chế có thể giảm tới 25% nhu cầu lithium vào năm 2030. Các sáng kiến như chia sẻ xe, giao thông công cộng điện khí hóa, và phương tiện di chuyển nhỏ gọn như xe đạp điện và xe tay ga có thể làm giảm đáng kể nhu cầu pin lớn cho xe hơi cá nhân (IEA, 2023a).
Các giải pháp và xu hướng này đại diện cho một cách tiếp cận đa chiều để giải quyết các thách thức nguồn cung lithium. Bằng cách kết hợp đổi mới công nghệ, đa dạng hóa nguồn cung, tái chế và các biện pháp giảm nhu cầu, ngành công nghiệp có thể làm giảm rủi ro thiếu hụt cung ứng và đảm bảo đủ lithium để hỗ trợ quá trình chuyển đổi năng lượng toàn cầu.
6. Kết luận
Lithium đã trở thành một trong những khoáng sản quan trọng nhất cho quá trình chuyển đổi năng lượng toàn cầu, đặc biệt là cho sự phát triển của xe điện và hệ thống lưu trữ năng lượng. Với tốc độ tăng trưởng nhu cầu nhanh nhất trong số tất cả các khoáng sản quan trọng, lithium đang đặt ra những thách thức đáng kể cho ngành công nghiệp khai thác và chế biến.
Nhu cầu lithium dự kiến sẽ tăng gấp ba lần vào năm 2030 và gấp 8-9 lần vào năm 2040-2050, chủ yếu do ngành công nghiệp xe điện thúc đẩy. Trong khi nguồn cung lithium đang mở rộng nhanh chóng, với các dự án mới ở Australia, Chile, Argentina và các quốc gia mới nổi như Canada, Mỹ và các nước châu Phi, vẫn còn nhiều thách thức đáng kể cần giải quyết.
Những thách thức này bao gồm biến động giá lớn, mức độ tập trung địa lý cao trong tinh luyện, thiếu đầu tư vào khai thác và chế biến mới, thời gian phát triển dự án dài, căng thẳng về nước và những lo ngại về môi trường rộng hơn. Không giải quyết được những thách thức này có thể dẫn đến thiếu hụt cung ứng và cản trở quá trình chuyển đổi năng lượng toàn cầu.
Tuy nhiên, ngành công nghiệp và các nhà hoạch định chính sách đang phát triển một loạt các giải pháp và đổi mới để đảm bảo nguồn cung lithium an toàn và bền vững. Công nghệ khai thác trực tiếp (DLE) đang được phát triển để chiết xuất lithium hiệu quả hơn và bền vững hơn từ muối mỏ. Tái chế lithium từ pin đã qua sử dụng đang trở thành một nguồn cung ngày càng quan trọng. Các dự án khai thác mới đang được phát triển ở các khu vực chưa được khai thác để đa dạng hóa nguồn cung. Và các giải pháp thay thế như pin sodium-ion đang được khám phá để bổ sung cho pin lithium-ion trong một số ứng dụng.
Lithium là khoáng sản đối mặt với nhiều rủi ro nhất trong quá trình chuyển đổi năng lượng, từ rủi ro cung ứng, rủi ro địa chính trị đến rủi ro môi trường và khí hậu. Để đảm bảo an ninh cung ứng, cần có các chính sách hỗ trợ đa dạng hóa nguồn cung, đầu tư vào công nghệ bền vững và khuyến khích tái chế.
Trong khi triển vọng dài hạn cho lithium vẫn rất tích cực, sự thành công của quá trình chuyển đổi năng lượng toàn cầu sẽ phụ thuộc vào khả năng của ngành công nghiệp trong việc mở rộng sản xuất bền vững để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng. Bằng cách áp dụng một cách tiếp cận toàn diện, kết hợp các giải pháp về cung và cầu, thế giới có thể đảm bảo nguồn cung lithium đầy đủ cho tương lai năng lượng sạch.
Tài liệu tham khảo
Elshkaki, A., Graedel, T. E., Ciacci, L., & Reck, B. K. (2022). Global lithium resources and the challenge of sustainable use. Resources, Conservation and Recycling, 175, 105858.
Hund, K., La Porta, D., Fabregas, T. P., Laing, T., & Drexhage, J. (2020). Minerals for Climate Action: The Mineral Intensity of the Clean Energy Transition. World Bank Group.
International Energy Agency. (2023a). The Role of Critical Minerals in Clean Energy Transitions. IEA Publications.
International Energy Agency. (2023b). Critical Minerals Market Review 2023. IEA Publications.
Vikström, H., Davidsson, S., & Höök, M. (2022). Lithium availability and future production outlooks. Applied Energy, 110, 252-266.
World Bank. (2023). Climate-Smart Mining: Minerals for Climate Action. World Bank Group.
