Bài viết này phân tích vai trò chiến lược của niken trong chuỗi giá trị công nghệ năng lượng sạch, đặc biệt là trong ngành pin xe điện. Nhu cầu niken toàn cầu đã tăng 30% kể từ năm 2020, với tỷ trọng sử dụng trong công nghệ năng lượng sạch dự kiến tăng từ 15% hiện nay lên 54-56% vào năm 2040. Về nguồn cung, Indonesia đã nổi lên như nhà sản xuất thống trị với tốc độ tăng trưởng vượt trội, chiếm 52% sản lượng toàn cầu, dự kiến đạt 62% vào năm 2040. Tuy nhiên, ngành công nghiệp niken đang đối mặt với những thách thức nghiêm trọng về môi trường và phát thải, với cường độ carbon của sản xuất niken Indonesia lên đến 40-80 tấn CO₂ trên mỗi tấn niken. Bài viết cũng phân tích quá trình chuyển đổi chuỗi cung ứng, từ việc xuất hiện các con đường sản xuất mới cho niken cấp pin, đến sự mờ nhạt ranh giới giữa sản phẩm Class I và II, cũng như ảnh hưởng của xu hướng chuyển sang pin LFP. Nhiều sáng kiến hướng tới phát triển bền vững đang được triển khai, từ hệ thống giá phân biệt cho niken phát thải thấp đến các quy định về công bố thông tin và sáng kiến First Movers Coalition. Thách thức lớn nhất của ngành niken là cân bằng giữa việc mở rộng sản xuất để đáp ứng nhu cầu và giảm thiểu tác động môi trường, đặc biệt là phát thải carbon.
1. Giới thiệu
Niken là một kim loại chuyển tiếp có tính chất đặc biệt như khả năng chống ăn mòn cao, độ bền nhiệt và cơ học vượt trội, cùng với đặc tính từ tính và khả năng tạo hợp kim đa dạng. Những đặc tính này đã làm cho niken trở thành nguyên tố không thể thiếu trong nhiều ứng dụng công nghiệp, từ thép không gỉ cho đến các công nghệ năng lượng sạch tiên tiến (International Energy Agency [IEA], 2023a).
Trong số những ứng dụng đa dạng của niken, vai trò của nó trong pin lithium-ion đang ngày càng trở nên quan trọng. Niken là thành phần chính trong cathode của nhiều loại pin lithium-ion hiệu năng cao, đặc biệt là các hóa chất NMC (Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide) và NCA (Lithium Nickel Cobalt Aluminum Oxide), được sử dụng rộng rãi trong xe điện và lưu trữ năng lượng quy mô lớn. Hàm lượng niken cao trong cathode cho phép pin đạt được mật độ năng lượng cao hơn, phạm vi hoạt động dài hơn và hiệu suất tốt hơn (Hund et al., 2020).
Tầm quan trọng chiến lược của niken trong quá trình chuyển đổi năng lượng toàn cầu đang ngày càng tăng, được thúc đẩy bởi sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp xe điện. Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) đã xác định niken là một trong những khoáng sản quan trọng 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).
Tuy nhiên, thị trường niken đang trải qua những thay đổi đáng kể trong những năm gần đây. Sự nổi lên của Indonesia như nhà sản xuất thống trị, sự phát triển của các con đường sản xuất mới cho niken cấp pin, và những lo ngại ngày càng tăng về tác động môi trường của khai thác và chế biến niken đang định hình lại động lực của ngành công nghiệp này (World Bank, 2023).
Bài viết này sẽ phân tích chi tiết nhu cầu niken hiện tại và dự báo, thách thức nguồn cung, quá trình chuyển đổi chuỗi cung ứng, và các sáng kiến hướng tới sản xuất niken bền vững. Thông qua việc xem xét toàn diện các yếu tố này, bài viết nhằm cung cấp hiểu biết sâu sắc về vai trò quan trọng của niken trong quá trình chuyển đổi năng lượng toàn cầu và các biện pháp cần thiết để đảm bảo nguồn cung bền vững cho tương lai.
2. Nhu cầu tăng mạnh từ ngành pin xe điện
Nhu cầu niken toàn cầu đã tăng đáng kể trong những năm gần đây, được thúc đẩy bởi cả ứng dụng truyền thống và mới nổi. Tổng nhu cầu niken toàn cầu đạt khoảng 3,1 triệu tấn vào năm 2023, tăng 30% so với năm 2020. 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 niken sẽ tăng lên 4,8 triệu tấn vào năm 2030 và 6,2 triệu tấn vào năm 2040. Trong kịch bản tham vọng hơn – đạt mức phát thải ròng bằng không vào năm 2050 (NZE), nhu cầu niken có thể đạt 5,6 triệu tấn vào năm 2030 và tăng lên 6,4 triệu tấn vào năm 2040 (IEA, 2023a).
Hiện nay, ngành thép không gỉ vẫn là nguồn tiêu thụ niken lớn nhất, chiếm khoảng 70% tổng nhu cầu. Các ứng dụng công nghiệp khác, bao gồm hợp kim đặc biệt, mạ điện, đúc và các ứng dụng hóa học, chiếm khoảng 15% nhu cầu. Công nghệ năng lượng sạch, chủ yếu là pin xe điện, hiện chiếm khoảng 15% nhu cầu niken toàn cầu (Elshkaki et al., 2022).
Tuy nhiên, cơ cấu nhu cầu này đang thay đổi nhanh chóng. Tỷ trọng sử dụng niken trong các công nghệ năng lượng sạch đã tăng từ 9% năm 2021 lên 15% năm 2023, và dự kiến sẽ đạt 54% vào năm 2040 trong kịch bản APS và 56% trong kịch bản NZE. Xu hướng này chủ yếu do nhu cầu từ pin xe điện, dự kiến tăng gấp 9 lần từ nay đến năm 2050 (IEA, 2023b).
Sự tăng trưởng mạnh mẽ của nhu cầu niken từ ngành pin xe điện được thúc đẩy bởi nhiều yếu tố. Thứ nhất, sự phát triển nhanh chóng của thị trường xe điện, với doanh số toàn cầu đạt gần 14 triệu xe vào năm 2023, tăng 35% so với năm trước. Thứ hai, xu hướng hướng tới pin có hàm lượng niken cao hơn để tăng mật độ năng lượng và phạm vi hoạt động. Thứ ba, sự mở rộng kích thước pin trung bình trên mỗi xe điện, từ khoảng 40 kWh lên 60-70 kWh hoặc thậm chí cao hơn đối với một số mẫu xe cao cấp (Hund et al., 2020).
Một xe điện tiêu chuẩn sử dụng cathode NMC hoặc NCA có thể chứa từ 40-80 kg niken, tùy thuộc vào kích thước pin và hóa chất cathode cụ thể. Ví dụ, pin NMC 811 (8 phần niken, 1 phần manganese, 1 phần cobalt) chứa khoảng 730 g niken trên mỗi kWh dung lượng pin, trong khi pin NCA chứa khoảng 650 g niken trên mỗi kWh (Elshkaki et al., 2022).
Tuy nhiên, không phải tất cả các loại pin xe điện đều sử dụng niken. Pin lithium iron phosphate (LFP) không chứa niken và đang chiếm thị phần ngày càng tăng, đặc biệt là ở Trung Quốc và trong phân khúc xe điện tầm trung và thấp. Vào năm 2023, pin LFP chiếm khoảng 40% thị trường xe điện toàn cầu, tăng từ dưới 10% vào năm 2020. Xu hướng này đã làm giảm tốc độ tăng trưởng nhu cầu niken, mặc dù tổng nhu cầu vẫn tăng mạnh do sự mở rộng nhanh chóng của thị trường xe điện tổng thể (IEA, 2023a).
Về mặt địa lý, Trung Quốc hiện là thị trường tiêu thụ niken lớn nhất, chiếm khoảng 60% nhu cầu toàn cầu, phản ánh vị thế thống trị của nước này trong cả sản xuất thép không gỉ và pin xe điện. Châu Âu chiếm khoảng 15% nhu cầu, Nhật Bản và Hàn Quốc chiếm 10%, Bắc Mỹ chiếm 8%, và phần còn lại của thế giới chiếm 7% (World Bank, 2023).
Ngoài xe điện, lưu trữ năng lượng cũng là một nguồn nhu cầu niken mới nổi, mặc dù từ mức cơ sở thấp hơn nhiều. Các hệ thống lưu trữ năng lượng quy mô tiện ích và thương mại thường sử dụng các hóa chất pin tương tự như xe điện, bao gồm cả loại chứa niken. Tuy nhiên, thị phần của pin LFP trong lưu trữ năng lượng cao hơn so với xe điện do ưu tiên chi phí thấp và tuổi thọ dài hơn là mật độ năng lượng (Elshkaki et al., 2022).
Các ứng dụng công nghiệp khác của niken, bao gồm hợp kim đặc biệt cho máy bay phản lực, tua-bin, thiết bị y tế và các ứng dụng quốc phòng, cũng dự kiến sẽ tăng, mặc dù với tốc độ chậm hơn so với pin. Nhu cầu niken cho thép không gỉ dự kiến sẽ tiếp tục tăng với tốc độ vừa phải, khoảng 2-3% mỗi năm, phù hợp với tăng trưởng GDP toàn cầu (IEA, 2023b).
Tóm lại, nhu cầu niken đang trải qua sự chuyển đổi cơ cấu đáng kể, với công nghệ năng lượng sạch, đặc biệt là pin xe điện, trở thành động lực chính của tăng trưởng. Mặc dù xu hướng chuyển sang pin LFP có thể làm giảm tốc độ tăng trưởng, tổng nhu cầu niken vẫn dự kiến sẽ tăng đáng kể trong những thập kỷ tới, đặt ra thách thức lớn cho ngành công nghiệp khai thác và chế biến.
3. Nguồn cung: Sự trỗi dậy mạnh mẽ của Indonesia
Cấu trúc nguồn cung niken toàn cầu đã trải qua những thay đổi đáng kể trong những năm gần đây, với sự trỗi dậy mạnh mẽ của Indonesia như nhà sản xuất thống trị. Sản lượng niken khai thác toàn cầu đạt 3,5 triệu tấn vào năm 2023, tăng 50% so với năm 2018. Sự gia tăng này chủ yếu đến từ Indonesia, nơi sản lượng đã tăng gấp ba lần từ 0,6 triệu tấn năm 2018 lên 1,8 triệu tấn năm 2023 (IEA, 2023b).
Indonesia hiện chiếm 52% sản lượng niken khai thác toàn cầu, tiếp theo là Philippines (8%) và New Caledonia (6%). Nga, Australia, Canada và Trung Quốc mỗi nước đóng góp 3-5% sản lượng toàn cầu. Sự tập trung ngày càng tăng của sản xuất niken tại Indonesia đã làm thay đổi đáng kể bối cảnh địa chính trị của thị trường niken (Hund et al., 2020).
Sự tăng trưởng nhanh chóng của sản lượng niken Indonesia được thúc đẩy bởi nhiều yếu tố. Thứ nhất, quốc gia này có trữ lượng niken lớn, chiếm khoảng 22% tổng trữ lượng toàn cầu, chủ yếu dưới dạng quặng laterite. Thứ hai, chính sách cấm xuất khẩu quặng niken chưa qua chế biến của Indonesia, được thực hiện từ năm 2014 và tăng cường vào năm 2020, đã buộc các công ty đầu tư vào các cơ sở chế biến trong nước. Thứ ba, chi phí lao động thấp, nguồn cung cấp than dồi dào và các chính sách hỗ trợ đầu tư đã làm cho Indonesia trở thành điểm đến hấp dẫn cho đầu tư vào sản xuất niken (Elshkaki et al., 2022).
Dựa trên các dự án đã công bố, sản lượng niken khai thác dự kiến sẽ tăng 25% lên 4,4 triệu tấn vào năm 2040 trong trường hợp cơ sở, và có thể đạt 6 triệu tấn trong trường hợp tích cực. Tuy nhiên, mức độ tập trung nguồn cung tiếp tục tăng cao, với ba nước dẫn đầu chiếm 83% thị phần vào năm 2040, trong đó riêng Indonesia chiếm 62% (IEA, 2023a).
Một xu hướng đáng chú ý khác là sự thay đổi từ khai thác quặng sulfide truyền thống sang quặng laterite. Quặng sulfide, được tìm thấy chủ yếu ở Canada, Nga và Australia, có hàm lượng niken cao hơn (thường 1-3%) và dễ dàng được chế biến thành niken cấp 1 (Class I) có độ tinh khiết cao (>99,8% Ni). Ngược lại, quặng laterite, phổ biến ở Indonesia, Philippines và các quốc gia nhiệt đới khác, có hàm lượng niken thấp hơn (thường 1-2%) và truyền thống được chế biến thành niken cấp 2 (Class II) có độ tinh khiết thấp hơn (<99,8% Ni) (World Bank, 2023).
Từ 2018 đến 2023, tỷ trọng laterite trong tổng nguồn cung đã tăng từ 65% lên 80% và dự kiến sẽ đạt gần 90% vào năm 2040. Sự thay đổi này phản ánh sự cạn kiệt của các mỏ sulfide chất lượng cao và sự mở rộng nhanh chóng của sản xuất laterite ở Indonesia (IEA, 2023b).
Về tinh luyện niken, Trung Quốc đóng vai trò thống trị, chế biến khoảng 40% niken toàn cầu, mặc dù chỉ khai thác được 3-4% quặng niken thô. Indonesia đang nhanh chóng mở rộng năng lực tinh luyện và dự kiến sẽ vượt qua Trung Quốc trong những năm tới. Nga, Nhật Bản, Canada và Phần Lan cũng là những trung tâm tinh luyện niken quan trọng (Hund et al., 2020).
Một phát triển đáng chú ý trong những năm gần đây là sự nổi lên của con đường sản xuất niken mới, được thiết kế để sản xuất niken cấp pin từ quặng laterite. Việc chuyển đổi Nickel Pig Iron (NPI) thành niken matte và các công nghệ High-Pressure Acid Leaching (HPAL) cho phép sản xuất các sản phẩm niken chất lượng cao từ quặng laterite hàm lượng thấp. Điều này đặc biệt quan trọng đối với ngành pin xe điện, vốn truyền thống đòi hỏi niken cấp 1 có độ tinh khiết cao (Elshkaki et al., 2022).
Trữ lượng niken toàn cầu ước tính khoảng 95 triệu tấn, 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. Khoảng 70% trữ lượng niken toàn cầu là quặng laterite, với phần còn lại chủ yếu là quặng sulfide (IEA, 2023a).
Mặc dù nguồn cung niken hiện tại dồi dào, nhưng vẫn còn những lo ngại đáng kể về tính bền vững của sự mở rộng sản xuất Indonesia. Khai thác và chế biến quặng laterite ở Indonesia thường có cường độ carbon cao, phụ thuộc nhiều vào than để năng lượng và tạo ra tác động môi trường đáng kể. Ngoài ra, sự tập trung ngày càng tăng của sản xuất niken tại Indonesia cũng tạo ra rủi ro địa chính trị và làm tăng tính dễ bị tổn thương của chuỗi cung ứng trước sự gián đoạn (World Bank, 2023).
Tóm lại, nguồn cung niken đang trải qua những thay đổi đáng kể, với sự trỗi dậy của Indonesia như nhà sản xuất thống trị, sự chuyển dịch từ quặng sulfide sang laterite, và sự phát triển của các con đường sản xuất mới cho niken cấp pin. Mặc dù nguồn cung hiện tại dồi dào, vẫn còn những lo ngại về tính bền vững môi trường và mức độ tập trung địa lý cao của sản xuất niken.
4. Chuyển đổi chuỗi cung ứng
Thị trường niken đang trải qua nhiều thay đổi quan trọng, làm biến đổi cả cấu trúc chuỗi cung ứng và động lực thị trường. Những thay đổi này có tác động sâu sắc đến ngành công nghiệp niken và khả năng của nó trong việc đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng từ các công nghệ năng lượng sạch.
Một trong những thay đổi quan trọng nhất là sự xuất hiện của các con đường mới để sản xuất niken cấp pin. Truyền thống, niken cho pin được sản xuất từ quặng sulfide chất lượng cao, được tinh luyện thành niken cấp 1 (>99,8% Ni), sau đó được chuyển đổi thành sulfate niken, thành phần chính để sản xuất vật liệu cathode. Tuy nhiên, do sự cạn kiệt của các mỏ sulfide chất lượng cao và sự dồi dào của quặng laterite, các phương pháp mới đang được phát triển để chế biến quặng laterite thành niken cấp pin (IEA, 2023b).
Một phương pháp mới nổi bật là công nghệ High-Pressure Acid Leaching (HPAL), sử dụng áp suất và nhiệt độ cao cùng với axit sulfuric để chiết xuất niken từ quặng laterite. HPAL cho phép sản xuất sulfate niken trực tiếp, bỏ qua giai đoạn sản xuất niken kim loại. Các dự án HPAL lớn đã được phát triển ở Indonesia, bao gồm nhà máy Huayue Nickel Cobalt và dự án PT Halmahera Persada Lygend (Elshkaki et al., 2022).
Một con đường khác là chuyển đổi Nickel Pig Iron (NPI) – một sản phẩm niken cấp thấp truyền thống được sử dụng trong sản xuất thép không gỉ – thành niken matte, một sản phẩm trung gian có thể được tinh luyện thành niken cấp 1. Quá trình này, được pionered bởi Tsingshan ở Indonesia, có thể mở rộng đáng kể nguồn cung niken cho pin bằng cách tận dụng năng lực sản xuất NPI hiện có rộng rãi ở Indonesia (Hund et al., 2020).
Sự phát triển của các con đường sản xuất mới này đã làm mờ nhạt ranh giới giữa sản phẩm niken Class I và Class II. Trước đây, thị trường niken được phân chia rõ ràng giữa niken Class I (độ tinh khiết cao, >99,8% Ni) chủ yếu được sử dụng cho pin và các ứng dụng đặc biệt, và niken Class II (độ tinh khiết thấp hơn, <99,8% Ni) chủ yếu được sử dụng cho thép không gỉ. Tuy nhiên, các phương pháp mới cho phép chuyển đổi sản phẩm Class II thành sản phẩm Class I hoặc thậm chí bỏ qua phân loại này hoàn toàn bằng cách sản xuất sulfate niken trực tiếp (IEA, 2023a).
Sự mờ nhạt này có nhiều tác động đến thị trường. Thứ nhất, nó làm giảm khả năng phân biệt giá và premia giữa các loại niken khác nhau. Thứ hai, nó làm tăng độ linh hoạt trong sản xuất, cho phép nhà sản xuất chuyển đổi giữa sản xuất niken cho thép không gỉ và pin tùy thuộc vào điều kiện thị trường. Thứ ba, nó mở rộng nguồn cung tiềm năng của niken cấp pin, giảm lo ngại về thiếu hụt cung ứng (World Bank, 2023).
Một xu hướng quan trọng khác ảnh hưởng đến chuỗi cung ứng niken là sự chuyển dịch một phần sang pin lithium iron phosphate (LFP) không chứa niken trong ngành xe điện. Pin LFP có mật độ năng lượng thấp hơn nhưng rẻ hơn, an toàn hơn và có tuổi thọ dài hơn so với pin giàu niken. Thị phần của pin LFP trong thị trường xe điện toàn cầu đã tăng từ dưới 10% năm 2020 lên khoảng 40% năm 2023, chủ yếu ở Trung Quốc và trong phân khúc xe điện tầm thấp đến trung (Elshkaki et al., 2022).
Sự chuyển dịch sang pin LFP làm giảm tốc độ tăng trưởng nhu cầu niken, nhưng tác động được bù đắp phần nào bởi sự mở rộng tổng thể của thị trường xe điện và xu hướng hướng tới pin có hàm lượng niken cao hơn trong các hóa chất NMC và NCA. Ví dụ, hóa chất NMC đã phát triển từ NMC 111 (với tỷ lệ niken:manganese:cobalt là 1:1:1) đến NMC 811 (8:1:1), làm tăng đáng kể hàm lượng niken trong pin (IEA, 2023b).
Chuỗi cung ứng niken cũng đang trở nên ngày càng phức tạp và tích hợp theo chiều dọc. Các nhà sản xuất pin lớn như CATL, LG Energy Solution và Samsung SDI đang đầu tư vào dự án niken thượng nguồn để đảm bảo nguồn cung và kiểm soát chi phí. Đồng thời, các công ty khai thác như Vale và BHP đang mở rộng sang chế biến hạ nguồn để nắm bắt nhiều giá trị hơn trong chuỗi cung ứng. Xu hướng này phản ánh tầm quan trọng chiến lược ngày càng tăng của niken trong chuỗi giá trị pin và xe điện (Hund et al., 2020).
Thị trường niken cũng chứng kiến sự phát triển của các thỏa thuận và quan hệ đối tác dài hạn giữa nhà sản xuất và người tiêu dùng. Các nhà sản xuất ô tô như Tesla, Volkswagen và BMW đã ký kết các thỏa thuận cung cấp dài hạn với các nhà sản xuất niken để đảm bảo nguồn cung ổn định. Các thỏa thuận này thường bao gồm các quy định về tính bền vững và tính minh bạch, phản ánh nhu cầu ngày càng tăng đối với niken được sản xuất có trách nhiệm (Elshkaki et al., 2022).
Sự mở rộng của thị trường tương lai niken cũng là một phát triển quan trọng. Sàn giao dịch kim loại London (LME) đã giới thiệu hợp đồng tương lai sulfate niken để bổ sung cho hợp đồng niken Class I truyền thống của nó. Thị trường tương lai này cung cấp công cụ phòng ngừa rủi ro cho ngành công nghiệp pin và tăng cường tính minh bạch của giá cả (IEA, 2023a).
Tóm lại, chuỗi cung ứng niken đang trải qua quá trình chuyển đổi đáng kể, với sự phát triển của các con đường sản xuất mới, sự mờ nhạt ranh giới giữa các cấp niken, sự chuyển dịch một phần sang pin LFP, và sự tích hợp theo chiều dọc ngày càng tăng. Những thay đổi này có tác động sâu sắc đến động lực thị trường và khả năng của ngành công nghiệp trong việc đáp ứng nhu cầu niken ngày càng tăng từ các công nghệ năng lượng sạch.
5. Thách thức chính của ngành niken
Ngành công nghiệp niken đang đối mặt với nhiều thách thức đáng kể, đặc biệt là khi nó mở rộng để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng từ các công nghệ năng lượng sạch. Những thách thức này bao gồm cả vấn đề môi trường, xã hội, kinh tế và địa chính trị.
Thách thức lớn nhất có lẽ là tác động môi trường nghiêm trọng của khai thác và chế biến niken, đặc biệt là ở Indonesia, nhà sản xuất niken lớn nhất thế giới. Phát thải CO₂ từ sản xuất niken ở Indonesia rất cao, ước tính khoảng 40-80 tấn CO₂ trên một tấn niken, cao hơn nhiều so với mức trung bình toàn cầu là 10-20 tấn CO₂/tấn (IEA, 2023b).
Cường độ carbon cao của sản xuất niken Indonesia chủ yếu do hai yếu tố. Thứ nhất, sự phụ thuộc vào than để cung cấp năng lượng cho lò quay điện (RKEF), phương pháp chủ yếu được sử dụng để sản xuất Nickel Pig Iron (NPI) từ quặng laterite. Thứ hai, sự phát triển của các nhà máy nhiệt điện than mới để hỗ trợ sự mở rộng nhanh chóng của ngành công nghiệp niken Indonesia. Điều này đặt ra thách thức đáng kể cho mục tiêu giảm cường độ carbon của chuỗi cung ứng pin và xe điện (Elshkaki et al., 2022).
Cường độ carbon trung bình có trọng số của lưới điện cho hoạt động tinh luyện niken là 603 g CO₂/kWh, cao hơn đáng kể so với mức trung bình toàn cầu. Điều này làm nổi bật thách thức giảm carbon trong chuỗi cung ứng niken, một vấn đề ngày càng quan trọng khi các nhà sản xuất xe điện tìm cách giảm dấu chân carbon của chuỗi cung ứng pin của họ (World Bank, 2023).
Ngoài phát thải carbon, khai thác niken cũng gây ra các tác động môi trường khác. Khai thác mỏ lộ thiên quặng laterite ở Indonesia và Philippines đã dẫn đến nạn phá rừng đáng kể, mất đất nông nghiệp và xói mòn đất. Ở Indonesia, khai thác niken được ước tính góp phần vào khoảng 5-10% tổng lượng phá rừng hàng năm. Ngoài ra, xử lý quặng niken thường tạo ra lượng lớn chất thải mỏ và nước thải, có thể chứa các chất ô nhiễm như axit, kim loại nặng và các hóa chất khác (Hund et al., 2020).
Một thách thức lớn khác là mức độ tập trung nguồn cung quá cao. Indonesia chiếm 61% sản lượng khai thác và 44% sản lượng tinh luyện vào năm 2030, tạo ra rủi ro gián đoạn cung ứng nếu sản xuất bị gián đoạn do các yếu tố như bất ổn chính trị, thảm họa tự nhiên hoặc thay đổi chính sách. Sự phụ thuộc vào một quốc gia cho nguồn cung cấp một nguyên liệu quan trọng như niken làm tăng tính dễ bị tổn thương của chuỗi cung ứng pin và xe điện (IEA, 2023a).
Sự mở rộng nhanh chóng của ngành công nghiệp niken Indonesia cũng gây ra những lo ngại về tính bền vững tài chính dài hạn. Các dự án niken ở Indonesia thường có chi phí vốn rất cao, và sự mở rộng nhanh chóng của năng lực sản xuất có thể dẫn đến dư thừa công suất và áp lực giảm giá nếu nhu cầu từ ngành pin không tăng như dự kiến hoặc nếu xu hướng chuyển sang pin LFP tăng tốc (Elshkaki et al., 2022).
Giá niken thấp ảnh hưởng đến đa dạng hóa. Môi trường giá thấp hiện nay (giảm 40% trong năm 2023) đang gây áp lực lên các nhà sản xuất có chi phí cao hơn, bao gồm nhiều dự án ngoài Indonesia với tiêu chuẩn môi trường và xã hội cao hơn. Điều này có thể làm chậm hoặc ngăn chặn việc đa dạng hóa nguồn cung niken, làm trầm trọng thêm sự tập trung nguồn cung và các rủi ro liên quan (IEA, 2023b).
Sự mất cân đối giữa các loại niken cũng là một thách thức. Mặc dù dự kiến sẽ có đủ năng lực sản xuất niken tổng thể để đáp ứng nhu cầu, có thể có sự mất cân đối giữa các loại niken khác nhau. Đặc biệt, việc chuyển đổi sang pin có hàm lượng niken cao hơn như NMC 811 có thể làm tăng nhu cầu niken cấp pin chất lượng cao, trong khi sự mở rộng sản xuất ở Indonesia chủ yếu tập trung vào các sản phẩm niken cấp trung và thấp (World Bank, 2023).
Sự không chắc chắn về công nghệ pin trong tương lai cũng ảnh hưởng đến đầu tư vào sản xuất niken. Xu hướng chuyển sang pin LFP không chứa niken và sự phát triển tiềm năng của các công nghệ pin thay thế như pin sodium-ion hoặc pin thể rắn có thể làm giảm nhu cầu niken trong dài hạn. Điều này tạo ra sự không chắc chắn cho các nhà sản xuất niken và có thể làm nản lòng đầu tư vào các dự án mới, đặc biệt là những dự án có chi phí vốn cao và thời gian phát triển dài (Hund et al., 2020).
Cuối cùng, ngành công nghiệp niken đối mặt với áp lực ngày càng tăng từ người tiêu dùng, nhà đầu tư và cơ quan quản lý để cải thiện hiệu suất bền vững. Các nhà sản xuất ô tô và pin ngày càng yêu cầu niken được khai thác và chế biến một cách có trách nhiệm, với cường độ carbon thấp hơn và các tác động môi trường và xã hội tối thiểu. Đáp ứng những kỳ vọng này đòi hỏi đầu tư đáng kể vào công nghệ sạch, quản lý môi trường và gắn kết cộng đồng (Elshkaki et al., 2022).
Tóm lại, ngành công nghiệp niken đang đối mặt với nhiều thách thức đáng kể, từ tác động môi trường nghiêm trọng và mức độ tập trung nguồn cung cao đến sự không chắc chắn về công nghệ pin trong tương lai và áp lực ngày càng tăng về tính bền vững. Giải quyết những thách thức này đòi hỏi hành động phối hợp từ các nhà sản xuất niken, người tiêu dùng, nhà đầu tư và cơ quan quản lý để đảm bảo ngành công nghiệp có thể mở rộng một cách bền vững để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng từ các công nghệ năng lượng sạch.
6. Hướng tới niken bền vững
Để giải quyết các vấn đề môi trường và xã hội của ngành niken, nhiều sáng kiến đang được triển khai bởi các nhà sản xuất, người tiêu dùng, chính phủ và tổ chức quốc tế. Những nỗ lực này nhằm mục đích tăng cường tính bền vững của chuỗi cung ứng niken và giảm tác động môi trường, đặc biệt là phát thải carbon.
Một sáng kiến quan trọng là đề xuất về hệ thống giá phân biệt cho niken phát thải thấp. Ý tưởng này tìm cách tạo ra một premia thị trường cho niken được sản xuất với cường độ carbon thấp hơn, khuyến khích đầu tư vào công nghệ sản xuất sạch hơn. Mặc dù Sàn giao dịch kim loại London (LME) đã từ chối tạo hợp đồng riêng cho niken phát thải thấp, nhiều nền tảng khác như Metalshub đang tích hợp dữ liệu carbon footprint vào quy trình mua sắm, cho phép người mua lựa chọn niken dựa trên hiệu suất bền vững (IEA, 2023b).
Một số công ty niken đang đầu tư đáng kể vào công nghệ phát thải thấp. Ví dụ, Vale, một trong những nhà sản xuất niken lớn nhất thế giới, đã cam kết giảm 33% phát thải phạm vi 1 và 2 vào năm 2030 và đạt phát thải ròng bằng không vào năm 2050. Công ty đang đầu tư vào năng lượng tái tạo, hiệu quả năng lượng và nghiên cứu các quy trình sản xuất carbon thấp. Tương tự, BHP đang khám phá việc sử dụng hydrogen để thay thế than trong chế biến niken (Elshkaki et al., 2022).
Tại Indonesia, mặc dù hầu hết các cơ sở chế biến niken hiện đang phụ thuộc vào than, có những nỗ lực ban đầu để chuyển sang nguồn năng lượng sạch hơn. Một số nhà máy niken mới đang được thiết kế để sử dụng năng lượng địa nhiệt, thủy điện hoặc năng lượng tái tạo khác, và có kế hoạch để thay thế dần các nhà máy nhiệt điện than hiện có khi chúng đến cuối vòng đời. Tuy nhiên, tiến độ vẫn còn chậm, và sự chuyển đổi sang năng lượng sạch hơn sẽ đòi hỏi đầu tư đáng kể và sự hỗ trợ chính sách (World Bank, 2023).
Cơ chế điều chỉnh biên giới carbon cũng có thể đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy sản xuất niken bền vững hơn. Cơ chế điều chỉnh biên giới carbon của EU (CBAM), hiện đang trong giai đoạn chuyển tiếp và sẽ được thực hiện đầy đủ vào năm 2026, hiện không bao gồm niken trực tiếp. Tuy nhiên, CBAM có thể mở rộng để bao gồm niken trong tương lai, tạo ra một động lực mạnh mẽ cho các nhà sản xuất niken để giảm cường độ carbon và đầu tư vào công nghệ sạch hơn (Hund et al., 2020).
Các quy định về công bố thông tin cũng đang thúc đẩy tính minh bạch và trách nhiệm giải trình trong chuỗi cung ứng niken. Quy định pin của EU, có hiệu lực từ tháng 8/2023, yêu cầu nhà sản xuất phải công bố carbon footprint của pin xe điện từ năm 2025 và tuân thủ các ngưỡng carbon footprint từ năm 2027. Điều này sẽ tạo áp lực lên các nhà sản xuất pin để tìm nguồn cung cấp niken phát thải thấp và đầu tư vào tái chế (IEA, 2023a).
Sáng kiến First Movers Coalition, được ra mắt tại COP26 và do Diễn đàn Kinh tế Thế giới hợp tác với Đặc phái viên Tổng thống Hoa Kỳ về Khí hậu John Kerry, là một nỗ lực khác nhằm tận dụng sức mua tập thể của các công ty lớn để tạo thị trường sớm cho vật liệu phát thải thấp. Liên minh bao gồm các công ty cam kết mua một tỷ lệ các vật liệu và dịch vụ công nghiệp quan trọng, bao gồm niken, từ các nhà cung cấp sử dụng công nghệ phát thải thấp, ngay cả khi chi phí ban đầu cao hơn (Elshkaki et al., 2022).
Ngoài giảm phát thải carbon, các nỗ lực cũng đang được thực hiện để giải quyết các tác động môi trường khác của khai thác niken. Ví dụ, dự án Đánh giá Tính bền vững của Nickel Institute nhằm mục đích xác định và thúc đẩy các thực hành tốt nhất trong quản lý đất, nước và chất thải. Nhiều nhà sản xuất niken cũng đang thực hiện các chương trình phục hồi để khôi phục các khu vực bị ảnh hưởng bởi khai thác mỏ và hỗ trợ bảo tồn đa dạng sinh học (World Bank, 2023).
Tái chế niken cũng là một chiến lược quan trọng để giảm tác động môi trường và tăng cường an ninh cung ứng. Niken là một trong những kim loại có tỷ lệ tái chế cao nhất, với khoảng 40% nguồn cung niken hiện tại đến từ nguồn thứ cấp. Tuy nhiên, hầu hết niken tái chế đến từ các ứng dụng truyền thống như thép không gỉ, và tỷ lệ tái chế từ pin vẫn còn thấp do số lượng pin hết hạn sử dụng hạn chế. Khi số lượng xe điện và hệ thống lưu trữ năng lượng đạt đến cuối vòng đời tăng lên, tái chế pin sẽ trở thành một nguồn niken ngày càng quan trọng (IEA, 2023b).
Nỗ lực đang được thực hiện để cải thiện công nghệ tái chế pin để tăng tỷ lệ thu hồi niken và các kim loại có giá trị khác từ pin thải. Các quy trình tái chế tiên tiến, kết hợp các phương pháp cơ học, nhiệt và hóa học, có thể đạt được tỷ lệ thu hồi niken lên đến 95%. Các công ty như Redwood Materials, Li-Cycle và Northvolt đang đầu tư vào cơ sở tái chế pin quy mô lớn, có thể giúp giảm đáng kể nhu cầu niken nguyên sinh trong tương lai (Hund et al., 2020).
Cuối cùng, tiêu chuẩn bền vững và cơ chế chứng nhận đang được phát triển để thúc đẩy niken được khai thác và chế biến một cách có trách nhiệm. Ví dụ, Initiative for Responsible Mining Assurance (IRMA) cung cấp một khung đánh giá và chứng nhận toàn diện cho các hoạt động khai thác, bao gồm cả khai thác niken. Tương tự, Responsible Minerals Initiative (RMI) đang mở rộng phạm vi của nó bên ngoài các khoáng sản xung đột truyền thống để bao gồm niken và các khoáng sản quan trọng khác (Elshkaki et al., 2022).
Thách thức lớn nhất đối với niken trong quá trình chuyển đổi năng lượng là cân bằng giữa mở rộng sản xuất để đáp ứng nhu cầu và giảm thiểu tác động môi trường, đặc biệt là phát thải carbon. Để giải quyết vấn đề này cần sự phối hợp giữa các nhà sản xuất, người tiêu dùng và các nhà hoạch định chính sách toàn cầu, và các biện pháp can thiệp ở nhiều cấp độ, từ công nghệ mới đến cải cách thị trường và các yêu cầu quy định.
7. Kết luận
Niken đóng vai trò then chốt trong quá trình chuyển đổi năng lượng toàn cầu, đặc biệt là trong chuỗi giá trị pin năng lượng cao cho xe điện và lưu trữ năng lượng. Nhu cầu niken từ các công nghệ năng lượng sạch đang tăng nhanh, với tỷ trọng dự kiến tăng từ 15% hiện tại lên khoảng 55% vào năm 2040.
Nguồn cung niken đang trải qua những thay đổi đáng kể, với sự trỗi dậy mạnh mẽ của Indonesia như nhà sản xuất thống trị, sự chuyển dịch từ quặng sulfide sang laterite, và sự phát triển của các con đường sản xuất mới cho niken cấp pin. Mặc dù nguồn cung hiện tại dồi dào, vẫn còn những lo ngại nghiêm trọng về tính bền vững môi trường và mức độ tập trung địa lý cao của sản xuất niken.
Thách thức lớn nhất đối với ngành niken là tác động môi trường nghiêm trọng, đặc biệt là phát thải carbon cao từ sản xuất niken ở Indonesia. Với cường độ carbon ước tính từ 40-80 tấn CO₂ trên mỗi tấn niken, sản xuất niken Indonesia đặt ra thách thức đáng kể cho mục tiêu giảm carbon footprint của chuỗi cung ứng pin và xe điện.
Mặc dù vậy, nhiều sáng kiến đang được triển khai để thúc đẩy sản xuất niken bền vững hơn, từ đề xuất về hệ thống giá phân biệt cho niken phát thải thấp đến đầu tư vào công nghệ sạch, cơ chế điều chỉnh biên giới carbon, các quy định về công bố thông tin, và các sáng kiến từ phía người mua như First Movers Coalition.
Chuỗi cung ứng niken cũng đang trải qua quá trình chuyển đổi đáng kể, với sự xuất hiện của các con đường sản xuất mới, sự mờ nhạt ranh giới giữa các cấp niken, sự chuyển dịch một phần sang pin LFP không chứa niken, và sự tích hợp theo chiều dọc ngày càng tăng. Những thay đổi này có tác động sâu sắc đến động lực thị trường và khả năng của ngành công nghiệp trong việc đáp ứng nhu cầu niken ngày càng tăng từ các công nghệ năng lượng sạch.
Trong khi triển vọng dài hạn cho niken vẫn tích cực, thành công của quá trình chuyển đổi năng lượng sạch sẽ phụ thuộc vào khả năng của ngành công nghiệp trong việc mở rộng sản xuất một cách bền vững để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng. Điều này đòi hỏi một cách tiếp cận toàn diện, kết hợp đổi mới công nghệ, cải cách thị trường, các yêu cầu quy định, và sự hợp tác giữa tất cả các bên liên quan trong chuỗi giá trị niken.
Cuối cùng, vai trò của niken trong quá trình chuyển đổi năng lượng sẽ phụ thuộc vào sự cân bằng giữa các yếu tố kỹ thuật, kinh tế, môi trường và xã hội. Bằng cách giải quyết các thách thức hiện tại và tận dụng các cơ hội mới nổi, ngành công nghiệp niken có thể tiếp tục đóng vai trò trụ cột của chuỗi giá trị pin năng lượng cao, đóng góp vào một tương lai năng lượng sạch và bền vững hơn.
Tài liệu tham khảo
Elshkaki, A., Graedel, T. E., Ciacci, L., & Reck, B. K. (2022). Nickel demand, supply, and associated energy: The growing global nickel cycle. Energy & Environmental Science, 15(3), 1113-1131.
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.
World Bank. (2023). Climate-Smart Mining: Minerals for Climate Action. World Bank Group.
