Trung Quốc: Công nghệ mới giúp khai thác đất hiếm hiệu quả hơn phương pháp truyền thống

Các nhà khoa học Trung Quốc đã phát triển một phương pháp mới để chiết xuất đất hiếm từ quặng bằng năng lượng điện, một bước đột phá công nghệ mà họ cho rằng có thể tăng gấp ba lần tốc độ sản xuất, giảm ô nhiễm và củng cố vai trò thống trị của Trung Quốc trong chuỗi cung ứng đất hiếm toàn cầu.

Các nguyên tố đất hiếm rất cần thiết trong nhiều ứng dụng công nghiệp và quân sự nhưng việc khai thác chúng cực kỳ tốn thời gian. Hơn nữa để khai thác được các nguyên tố đất hiếm cần một lượng lớn hóa chất cần thiết để tách các nguyên tố đất hiếm khỏi các chất khác. Quá trình này thường đi kèm với chi phí môi trường cao khiến giá đất hiếm trở nên đắt đỏ.

Trung Quốc là một quốc gia đóng một vai trò quan trọng trong sản xuất đất hiếm toàn cầu, đặc biệt là đối với các nguyên tố có trọng lượng phân tử cao hơn. Các mỏ ở miền nam Trung Quốc cung cấp hơn 95% nhu cầu nguyên tố đất hiếm trên toàn cầu. Tuy nhiên hiện nay quá trình khai thác đất hiếm tại các mỏ ở Trung Quốc vẫn còn khó khăn với cách khai thác truyền thống ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường.

Theo các khai thác truyền thống, các công nhân sử dụng amoni sunfat như một chất rửa trôi để chiết xuất đất hiếm từ trầm tích tự nhiên, sau đó sử dụng amoni bicacbonat để loại bỏ tạp chất. Cuối cùng, họ thu được các ion đất hiếm cô đặc bằng cách làm khô. Tuy nhiên, cả hai hóa chất này đều có hại cho môi trường. Muối amoni có thể xâm nhập vào đất kiến cho các khoáng chất như canxi và magiê quan trọng đối với thực vật và hệ sinh thái bị mất đi do các phản ứng hóa học. Việc khôi phục các khoáng chất này để cho thực vật phát triển và hệ sinh thái tự nhiên căn bằng là một quá trình khó khăn và tốn kém.

Hình minh họa 3D của phương pháp khai thác đất hiếm mới. Ảnh: He Hongping

Để giải quyết vấn đề này, một nhóm các nhà khoa học Trung Quốc do Giáo sư He Hongping, người đứng đầu Viện Địa hóa Quảng Châu, Học viện Khoa học Trung Quốc đứng đầu đã nghiên cứu thành công một phương pháp thu hồi đất hiếm có chọn lọc, hiệu quả và ít tác động đến môi trường hơn bằng cách áp dụng một điện trường bên ngoài vào khu vực khai thác. Các ion đất hiếm được kích hoạt bởi dòng điện và di chuyển theo hướng được thiết kế, giúp việc thu gom hiệu quả hơn.

Nhóm nghiên cứu ban đầu đã tiến hành một thử nghiệm quy mô nhỏ trong phòng thí nghiệm trước khi tiến hành các thử nghiệm quy mô lớn và các thử nghiệm thực địa khác tại Quảng Châu. Kết quả thử nghiệm quy mô trên thực địa cho thấy tỷ lệ thu hồi các nguyên tố đất hiếm sử dụng phương pháp mới của họ được báo cáo đạt 96% trong 67 giờ, trong khi tỷ lệ thu hồi bằng phương pháp rửa trôi truyền thống chỉ là 60% trong 130 giờ.

Nhóm nghiên cứu Giáo sư He Hongping cũng cho biết lượng điện tiêu thụ dùng cho phương pháp mới có thể được cung cấp bởi các tấm quang điện, điều này có thể làm giảm chi phí sản xuất hơn nữa. Báo cáo của nhóm nghiên cứu cũng chỉ rõ chi phí cho khai thác đất hiếm theo phương pháp mới giảm gần 2,8 lần so với phương pháp truyền thống. Theo nhóm nghiên cứu, kỹ thuật mới có tính khả thi cả về môi trường và kinh tế. Tuy nhiên nhóm của ông He Hongping đã từ chối yêu cầu phỏng vấn của các cơ quan truyền thông vì tính nhạy cảm của công nghệ.

Theo SCMP