Cơn khát thép đất hiếm ở Trung Quốc và bài toán khó cho tiêm kích hàng đầu Mỹ
Thép đất hiếm được dùng trong các dự án hạ tầng khổng lồ, khiến nguồn cung cho khách hàng ở nước ngoài như lĩnh vực quốc phòng Mỹ bị thu hẹp hơn nữa.
Tại một tổ hợp công nghiệp rộng lớn ở thành phố Bao Đầu, khu tự trị Nội Mông (Trung Quốc), công nhân liên tục đổ từng bao phụ gia đất hiếm vào các lò luyện thép đang rực lửa, biến thép thông thường thành hợp kim hiệu năng cao có giá trị gấp đôi.
Đây là minh chứng rõ ràng cho bước tiến công nghệ lớn của Trung Quốc, đạt được nhờ việc nắm lợi thế áp đảo về khoáng sản chiến lược và theo đuổi chính sách công nghiệp có định hướng rõ ràng.
Theo tờ Nhật báo Khoa học và Công nghệ - cơ quan ngôn luận chính thức của Trung Quốc, loại thép đất hiếm tiên tiến này được sử dụng trong những dự án kỹ thuật tham vọng nhất của nước này. Từ đường sắt cao tốc, tua-bin gió, cho đến con đập thủy điện lớn nhất thế giới đang được xây dựng ở Tây Tạng.
Tuy nhiên, nhu cầu đất hiếm ngày càng tăng trong ngành thép Trung Quốc, cộng với các biện pháp kiểm soát xuất khẩu của cường quốc châu Á này, khiến nguồn cung cho các khách hàng nước ngoài bị thu hẹp đáng kể.
Trung Quốc hiện nắm quyền chi phối với đất hiếm, vốn cần thiết cho mọi thứ từ xe điện, thiết bị điện tử đến các công nghệ quốc phòng. Nước này chiếm khoảng 70% sản lượng khai thác đất hiếm toàn cầu và 90% công đoạn chế biến đất hiếm trên thế giới.
Tại Mỹ, lĩnh vực quốc phòng, gồm chương trình tiêm kích F-35, tàu ngầm hạt nhân, tên lửa và máy bay không người lái, đang phải đối mặt với những lo ngại lớn về chuỗi cung ứng do tình trạng thiếu hụt đất hiếm.
Trung Quốc hồi tháng 4 đã công bố kiểm soát xuất khẩu 7 nhóm mặt hàng liên quan đến đất hiếm, trong bối cảnh căng thẳng thương mại với Mỹ gia tăng. Ít nhất 4 trong số đó, gadolinium, terbium, yttrium và dysprosium, được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống phụ và linh kiện máy bay quân sự tiên tiến của Mỹ.
Vào tháng 9, Lầu Năm Góc cho biết gói nâng cấp F-35, mang tên Block 4, sẽ không thể hoàn thành cho đến năm 2031, muộn hơn kế hoạch ban đầu 5 năm.
F-35 là tiêm kích tàng hình đa nhiệm thế hệ thứ năm do Mỹ phát triển, có tên đầy đủ là Lockheed Martin F-35 Lightning II. Đây là một trong những dòng máy bay chiến đấu hiện đại hàng đầu thế giới, được thiết kế để thực hiện nhiều nhiệm vụ khác nhau như chiếm ưu thế trên không, tấn công mặt đất, trinh sát và tác chiến điện tử.
F-35 có khả năng tàng hình radar, tích hợp nhiều cảm biến tiên tiến và hệ thống xử lý dữ liệu giúp phi công có “bức tranh chiến trường” toàn diện.
Tiêm kích này có ba biến thể chính. F-35A là phiên bản cất hạ cánh thông thường, được Không quân Mỹ và nhiều nước đồng minh sử dụng. F-35B có khả năng cất cánh đường băng ngắn và hạ cánh thẳng đứng, phù hợp với tàu đổ bộ và căn cứ tiền phương. F-35C là phiên bản dành cho hải quân, có cánh lớn hơn để hoạt động trên tàu sân bay.
F-35 hiện là xương sống trong chiến lược không quân của Mỹ và nhiều đồng minh, đồng thời cũng là một trong những chương trình vũ khí đắt đỏ và phức tạp nhất trong lịch sử quốc phòng Mỹ.
Khoảng 36% trữ lượng đất hiếm nhẹ của thế giới, được sử dụng cho điện tử, năng lượng xanh và quốc phòng, nằm tại khu mỏ rộng lớn Bayan Obo (Bạch Vân Ngạc Bác) ở Nội Mông.
Khu vực này nằm cách thành phố công nghiệp Bao Đầu khoảng 120km về phía bắc. Tại thành phố này, doanh nghiệp nhà nước Baotou Steel Union Co (công ty thép Bao Đầu) đã nghiên cứu và phát triển thép đất hiếm hơn nửa thế kỷ qua.
Ông Wu Pengfei, lãnh đạo kỹ thuật của Baotou Steel Union Co, nói với Nhật báo Khoa học và Công nghệ rằng công ty đã “kết hợp thành công sản xuất đất hiếm và thép”.
“Hiện chúng tôi sản xuất 33 chủng loại thép đất hiếm, giúp gia tăng giá trị thêm 3.000 nhân dân tệ (khoảng 425 USD) mỗi tấn và mang lại thêm hơn 3,6 tỉ nhân dân tệ (khoảng 510,2 triệu USD) mỗi năm”, Wu Pengfei tiết lộ.
Thép đất hiếm được sử dụng trong nhiều dự án hạ tầng lớn tại Trung Quốc và nước ngoài
Nghiên cứu tích hợp đất hiếm vào thép bắt đầu từ thời Thế chiến II. Việc bổ sung đất hiếm giúp tinh luyện thép nóng chảy, làm mịn cấu trúc hạt và cải thiện vi cấu trúc, qua đó tăng khả năng chống ăn mòn, chịu va đập ở nhiệt độ thấp và cải thiện tính hàn.
Baotou Steel Union Co đã hợp tác với nhiều viện nghiên cứu và trường đại học hàng đầu để phát triển thép đất hiếm, gồm Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, Đại học Khoa học và Công nghệ Bắc Kinh, Đại học Đông Bắc, Đại học Khoa học và Công nghệ Nội Mông, Đại học Giao thông Thượng Hải và Viện Nghiên cứu Sắt Thép Trung ương.
Hồi tháng 10, công ty cho biết rằng sản lượng thép đất hiếm cao cấp hàng năm đạt 1,5 triệu tấn, được sử dụng trong nhiều dự án hạ tầng lớn tại Trung Quốc và nước ngoài.
Các dự án này gồm cả đường ray cho tuyến đường sắt Budapest - Belgrade, đường sắt Trung Quốc - Lào và tuyến đường sắt cao tốc Bao Đầu - Ngân Xuyên.
Thép đất hiếm cũng được sử dụng trong các dự án điện mặt trời tại Alxa League (Minh A Lạp Thiện) và Ulan Buh (Ô Lan Bố) ở Nội Mông, cũng như trong các đường ống dẫn năng lượng quan trọng như đường ống dẫn khí Đông Trung Quốc - Nga và tuyến dẫn khí Tây - Đông.
Tháng 7, Baotou Steel Union Co đã giành được đơn hàng lớn cung cấp 62.000 tấn thép đất hiếm cho dự án thủy điện sông Yarlung Tsangpo (Nhã Lỗ Tạng Bố). Được quảng bá là con đập thủy điện lớn nhất thế giới, dự án này nằm ở khu vực cao nguyên, nơi nhiệt độ có thể xuống thấp - 30 độ C. Đây là điều kiện quá khắc nghiệt với thép thông thường.
Trung Quốc đang thúc đẩy mạnh mẽ việc phát triển các sản phẩm thép đất hiếm cao cấp. Một “kế hoạch hành động” do nhiều bộ ngành ban hành năm 2018 kêu gọi nâng cao tiêu chuẩn về thành phần, quy trình chế biến và chất lượng nhằm mở rộng ứng dụng đất hiếm trong ngành thép.
Trong khi đó, Sở Khoa học và Công nghệ khu tự trị Nội Mông năm ngoái đã công bố kế hoạch thành lập 30 tổ chức đổi mới công nghiệp vào năm 2027.
Các nhà phân tích nhận định rằng những dự án đường sắt, điện lực và năng lượng tái tạo quy mô lớn của Trung Quốc tạo ra nhu cầu khổng lồ với vật liệu đất hiếm tiên tiến, cho phép doanh nghiệp thử nghiệm và cải tiến công nghệ liên tục.
Ngược lại, Mỹ có nhu cầu thấp hơn với các sản phẩm này, làm chậm tiến bộ công nghệ cũng như giảm hiệu quả về chi phí.