Tái chế và kinh tế tuần hoàn đang nổi lên như một chiến lược quan trọng để giải quyết thách thức về nguồn cung khoáng sản quan trọng cho quá trình chuyển đổi năng lượng toàn cầu. Bằng cách tạo ra nguồn cung thứ cấp có giá trị, tái chế không chỉ giảm áp lực lên nguồn cung nguyên sinh mà còn mang lại lợi ích đáng kể về an ninh năng lượng và môi trường. Trong kịch bản Net Zero Emissions (NZE), tái chế có thể giảm 30% nhu cầu đối với đồng và cobalt, và 15% đối với lithium và niken vào năm 2040. Bài viết này phân tích tiềm năng của tái chế khoáng sản, xu hướng công nghệ tái chế, các sáng kiến chính sách thúc đẩy tái chế, và cơ hội từ tái chế chất thải mỏ, nhằm cung cấp một cái nhìn toàn diện về vai trò của tái chế trong đảm bảo nguồn cung khoáng sản quan trọng bền vững.
1. Giới thiệu
Khi quá trình chuyển đổi năng lượng sạch đang diễn ra nhanh chóng trên toàn cầu, nhu cầu về khoáng sản quan trọng như đồng, lithium, niken, cobalt và đất hiếm ngày càng tăng cao. Tái chế là không thể thiếu cho an ninh và tính bền vững của nguồn cung khoáng sản quan trọng cho quá trình chuyển đổi năng lượng sạch. Mặc dù tái chế không loại bỏ nhu cầu đầu tư vào khai thác, nó tạo ra một nguồn cung thứ cấp có giá trị giảm sự phụ thuộc vào các mỏ mới và tăng cường an ninh cung ứng (IEA, 2024a).
Đặc điểm nổi bật của khoáng sản quan trọng so với nhiên liệu hóa thạch là khả năng tái sử dụng. Trong khi nhiên liệu hóa thạch bị tiêu hao hoàn toàn khi sử dụng và thải ra khí nhà kính, khoáng sản có thể được thu hồi và tái chế, tạo ra một vòng tuần hoàn bền vững cho chuỗi cung ứng. Việc mở rộng cơ sở hạ tầng tái chế không chỉ giúp xây dựng dự trữ để đối phó với các gián đoạn cung ứng trong tương lai mà còn giảm thiểu tác động môi trường và xã hội liên quan đến khai thác và tinh luyện (IEA, 2024a).
2. Tiềm năng của tái chế
Theo phân tích của IEA, tái chế có thể đóng góp đáng kể vào việc giảm nhu cầu nguồn cung nguyên sinh. Các lượng tái chế của đồng và cobalt có thể giảm yêu cầu nguồn cung nguyên sinh năm 2040 lên đến 30%, và 15% đối với lithium và niken (IEA, 2024b). Con số này sẽ cao hơn đáng kể nếu các chính sách thúc đẩy tái chế được triển khai mạnh mẽ.
Tái chế có thể làm giảm nhu cầu hoạt động khai thác mới từ 25% đến 40% vào năm 2050 nếu được mở rộng quy mô đúng cách (Heffernan, 2024). Điều này không chỉ giúp giảm áp lực lên các nguồn tài nguyên thiên nhiên mà còn mang lại lợi ích kinh tế đáng kể. Nếu tất cả các chính sách hiện có và đã công bố được hiện thực hóa, giá trị thị trường của việc tái chế khoáng sản quan trọng sẽ đạt 200 tỷ USD vào năm 2050 (Society of Chemical Industry, 2024).
Tỷ lệ tái chế đối với nhiều vật liệu đã thể hiện sự tăng trưởng hạn chế trong quá khứ, nhưng điều này dự kiến sẽ thay đổi trong các kịch bản khí hậu. Trong kịch bản NZE, tỷ lệ tái chế tăng đáng kể sau năm 2030, đặc biệt là khi một lượng lớn pin xe điện hết tuổi thọ xuất hiện trên thị trường. Mặc dù có tham vọng chính sách ngày càng tăng, việc sử dụng vật liệu tái chế cho đến nay vẫn không theo kịp mức tiêu thụ vật liệu ngày càng tăng. Trong trường hợp đồng, đóng vai trò trung tâm trong tất cả các ứng dụng điện, tỷ trọng nguồn cung thứ cấp trong tổng nhu cầu giảm từ 37% năm 2015 xuống 33% năm 2023 (IEA, 2024a).
3. Tiết kiệm chi phí vốn thông qua tái chế
Một lợi ích quan trọng của tái chế là giảm yêu cầu đầu tư vào khai thác mỏ. Không có sự gia tăng của tái chế và tái sử dụng, yêu cầu vốn cho khai thác sẽ cần cao hơn một phần ba (IEA, 2024b). Điều này tương đương với việc tiết kiệm hàng trăm tỷ đô la đầu tư vốn trong các thập kỷ tới.
Trong kịch bản mà các quốc gia trên toàn thế giới thực hiện tất cả các cam kết quốc gia đã công bố về năng lượng và khí hậu, tái chế giảm nhu cầu phát triển mỏ mới 40% đối với đồng và cobalt, và 25% đối với lithium và niken vào năm 2050 (IEA, 2024c). Đây là một khoản tiết kiệm đáng kể, đặc biệt là khi chi phí phát triển mỏ mới ngày càng tăng do chất lượng quặng ngày càng giảm và các yêu cầu về môi trường và xã hội ngày càng cao.
4. Công nghệ tái chế
Năng lực tái chế pin toàn cầu đã vượt quá 300 GWh trong năm 2023, với hơn 80% nằm ở Trung Quốc, vượt xa châu Âu và Hoa Kỳ với mỗi nơi dưới 2%. Nhiều nhà phát triển công nghệ và tác nhân trong ngành đang tìm cách định vị mình trong thị trường quản lý xe điện hết tuổi thọ trong tương lai và đã công bố mở rộng công suất đáng kể.
Trung Quốc vẫn là nhà lãnh đạo toàn cầu về xử lý sơ bộ pin và thu hồi vật liệu và dự kiến sẽ duy trì hơn 70% thị phần trong hai lĩnh vực này cho đến khoảng năm 2030 (Society of Chemical Industry, 2024). Thị trường cho kim loại pin tái chế đang phát triển nhanh chóng với mức tăng 11 lần chỉ trong chưa đầy một thập kỷ.
Nếu tất cả các dự án đã công bố được phát triển đầy đủ và đúng thời hạn, công suất tái chế pin toàn cầu có thể vượt quá 1.500 GWh vào năm 2030, trong đó 70% nằm ở Trung Quốc, và khoảng 10% mỗi nơi ở châu Âu và Hoa Kỳ. Các nguồn cung chính cho các nhà máy tái chế pin trong năm 2030 sẽ là phế liệu sản xuất pin xe điện, chiếm một nửa nguồn cung, và pin xe điện đã hết hạn, chiếm khoảng 20%. Từ năm 2030, pin hết tuổi thọ vượt qua phế liệu sản xuất trở thành nguồn tái chế chính.
5. Tái chế đất hiếm
Đối với đất hiếm, công nghệ tái chế mới đang xuất hiện. Ví dụ, công nghệ Hydrogen Processing of Magnet Scrap (HPMS) được phát triển bởi các công ty như HyProMag ở Vương quốc Anh và MagREEsource ở Pháp sử dụng hydro làm khí xử lý để tách nam châm khỏi dòng chất thải dưới dạng bột hợp kim nam châm, có thể được nén trực tiếp thành nam châm đất hiếm thiêu kết.
Quy trình “vòng ngắn” này không yêu cầu nhiệt và tương đối nhanh, và nam châm được làm từ các nguyên tố tái chế này đã được chứng minh là có dấu chân môi trường (phát thải CO2 và tiêu thụ nước) thấp hơn đáng kể so với những nam châm được sản xuất ở Trung Quốc từ khoáng sản khai thác. Công nghệ này có tiềm năng đáng kể để giảm nhu cầu khai thác đất hiếm mới, đặc biệt là các nguyên tố đất hiếm nặng như dysprosium và terbium, vốn rất khan hiếm và tập trung cao ở một số khu vực địa lý.
6. Chính sách thúc đẩy tái chế
Nhiều sáng kiến chính sách nhằm thúc đẩy tỷ lệ tái chế khoáng sản quan trọng đã được triển khai trên toàn cầu. Đã có sự gia tăng các chính sách và quy định: Hơn 30 chính sách mới liên quan đến tái chế khoáng sản quan trọng đã được giới thiệu kể từ năm 2022, theo Công cụ Theo dõi Chính sách Khoáng sản Quan trọng của IEA (Heffernan, 2024). Những chính sách này bao gồm kế hoạch chiến lược, trách nhiệm mở rộng của nhà sản xuất, ưu đãi tài chính và quy định thương mại.
Đạo luật Nguyên liệu Thô Quan trọng của Liên minh Châu Âu sẽ yêu cầu các quốc gia thành viên xác định, thông qua và thực hiện các biện pháp để cải thiện việc thu gom và tái chế chất thải giàu khoáng sản quan trọng, cũng như điều tra tiềm năng thu hồi khoáng sản quan trọng từ chất thải khai thác ở các địa điểm khai thác đang hoạt động và lịch sử (IEA, 2024d).
Các biện pháp cụ thể để tăng tái chế đã xuất hiện dưới hình thức đầu tư vào nghiên cứu và phát triển và thu gom chất thải, chẳng hạn như 192 triệu USD tài trợ của Hoa Kỳ cho việc tăng tỷ lệ tái chế và nghiên cứu và phát triển vào công nghệ tái chế pin từ sản phẩm tiêu dùng (IEA, 2024d).
Tuy nhiên, phần lớn các chiến lược chưa toàn diện. Trong số 22 quốc gia và khu vực được khảo sát, chỉ có 3 quốc gia có khung toàn diện bao gồm mục tiêu rõ ràng, cơ chế thực hiện, hệ thống giám sát và ưu đãi kinh tế (Heffernan, 2024). Điều này cho thấy vẫn còn nhiều cơ hội để phát triển các chính sách mạnh mẽ hơn để thúc đẩy tái chế khoáng sản quan trọng.
7. Tái chế chất thải mỏ
Việc thu hồi khoáng sản từ chất thải mỏ, còn được gọi là xử lý lại đuôi quặng, là một lĩnh vực ngày càng được quan tâm. Khi hàm lượng quặng giảm, lượng chất thải lớn hơn được tạo ra trong quá trình khai thác, làm tăng chi phí kinh tế và môi trường của việc quản lý đuôi quặng. Sự tiến bộ trong công nghệ xử lý có nghĩa là một số đuôi quặng có hàm lượng tương đương với các trầm tích quặng hiện đang kinh tế.
Một số quốc gia đã tiết lộ dữ liệu đáng kể về khối lượng khai thác, do tầm quan trọng kinh tế và xã hội của hoạt động này trong khu vực pháp lý của họ. Sàn giao dịch chứng khoán và cơ quan quản lý của họ, đặc biệt là ở Canada (NI National Instrument 43-101 Tiêu chuẩn Tiết lộ cho Dự án Khoáng sản) và Australia (mã báo cáo của Ủy ban Trữ lượng Quặng Chung [JORC]), cũng đóng vai trò quan trọng trong việc làm cho dữ liệu về sản xuất và trữ lượng của các công ty khai thác mỏ được niêm yết công khai dễ tiếp cận hơn (IEA, 2024e). Điều này tạo điều kiện cho việc xác định cơ hội tái chế chất thải mỏ.
Do đó, việc xử lý lại có thể mang lại nhiều lợi ích: cơ hội doanh thu, thu hồi nước và giảm thiểu tác động môi trường. Tuy nhiên, việc tái chế chất thải mỏ không được quản lý tốt có thể gây ra nhiều vấn đề môi trường. Mặc dù có nhiều kết quả tích cực từ tái chế pin, báo cáo cũng lưu ý cảnh báo. Tái chế pin được quản lý kém có khả năng dẫn đến ô nhiễm, ô nhiễm nước và các khí thải có hại khác (Society of Chemical Industry, 2024).
8. Kết luận
Tái chế và kinh tế tuần hoàn đại diện cho một chiến lược quan trọng để giải quyết các thách thức nguồn cung khoáng sản quan trọng. Bằng cách tạo ra nguồn cung thứ cấp giá trị, tái chế không chỉ giảm áp lực lên nguồn cung nguyên sinh mà còn mang lại lợi ích đáng kể về an ninh năng lượng và môi trường. Theo phân tích của IEA, tái chế có thể giảm yêu cầu nguồn cung nguyên sinh đến 30% đối với đồng và cobalt, và 15% đối với lithium và niken vào năm 2040 trong kịch bản Net Zero Emissions.
Mặc dù công nghệ tái chế đang phát triển nhanh chóng và nhiều chính sách hỗ trợ đã được ban hành, nhưng vẫn cần nhiều nỗ lực hơn nữa để đạt được tiềm năng đầy đủ của tái chế. Trung Quốc hiện đang dẫn đầu về năng lực tái chế, đặc biệt là đối với pin, nhưng châu Âu và Hoa Kỳ đang nỗ lực bắt kịp. Đầu tư vào nghiên cứu và phát triển, cơ sở hạ tầng tái chế, và các khung chính sách toàn diện sẽ là chìa khóa để thúc đẩy tái chế khoáng sản quan trọng trong tương lai.
Với việc ngày càng có nhiều xe điện đạt đến cuối vòng đời và nguồn nguyên liệu tái chế dự kiến sẽ tăng mạnh sau năm 2030, tiềm năng kinh tế của tái chế cũng sẽ tăng đáng kể. Nếu được triển khai đúng cách, tái chế không chỉ là một giải pháp môi trường mà còn là một cơ hội kinh doanh hấp dẫn, góp phần đảm bảo nguồn cung khoáng sản quan trọng bền vững cho quá trình chuyển đổi năng lượng sạch toàn cầu.
Tài liệu tham khảo
Heffernan, M. (2024, November 26). IEA report calls for scaling up minerals recycling. Resource Recycling. https://resource-recycling.com/e-scrap/2024/11/26/iea-report-calls-for-scaling-up-minerals-recycling/
International Energy Agency. (2024a). Executive summary – Recycling of critical minerals. IEA Reports. https://www.iea.org/reports/recycling-of-critical-minerals/executive-summary
International Energy Agency. (2024b). Executive summary – Global critical minerals outlook 2024. IEA Reports. https://www.iea.org/reports/global-critical-minerals-outlook-2024/executive-summary
International Energy Agency. (2024c). Critical minerals – Topics. IEA. https://www.iea.org/topics/critical-minerals
International Energy Agency. (2024d). Market review – Global critical minerals outlook 2024. IEA Reports. https://www.iea.org/reports/global-critical-minerals-outlook-2024/market-review
International Energy Agency. (2024e). Outlook for key minerals – Global critical minerals outlook 2024. IEA Reports. https://www.iea.org/reports/global-critical-minerals-outlook-2024/outlook-for-key-minerals
International Energy Agency. (2024f). Recycling of critical minerals. IEA Reports. https://www.iea.org/reports/recycling-of-critical-minerals
Society of Chemical Industry. (2024, November 25). Critical minerals: Why recycling is the key. SCI. https://www.soci.org/news/2024/11/iea-report-makes-case-for-increased-critical-mineral-recycling
