Sự bấp bênh của các nguồn năng lượng tái tạo (Phần 1)

Trên thực tế, chính quyền của Tổng thống Mỹ Joe Biden đã tuyên bố đặt mục tiêu từ nay tới năm 2035 xóa bỏ hoàn toàn sự phụ thuộc của Mỹ vào những nguồn nhiên liệu hóa thạch này trong việc sản xuất điện năng, và dự định đạt được mục tiêu này “bằng cách phát huy những tài nguyên sản xuất điện không gây ô nhiễm môi trường”, mà chủ yếu là những nguồn năng lượng vô tận như gió và Mặt Trời. 

Tính tới việc nhiều nước khác cũng sẽ khởi động con đường tương tự, có thể tạm kết luận rằng trong thời gian tới, lịch sử của cuộc cạnh tranh những tài nguyên năng lượng hữu hạn, nguyên nhân thường trực của các cuộc xung đột, sẽ sang trang.

Tuy nhiên, mặc dù  năng lượng Mặt Trời và gió có khả năng tái tạo vô tận, song những nguyên liệu cần thiết để biến chúng thành điện năng - các khoáng sản như cobalt, đồng, lithium, niken và các nguyên tố đất hiếm - đều rất khó tái tạo. Trên thực tế, một số nguyên liệu trong số này còn “hiếm có khó tìm” hơn dầu mỏ nhiều lần, nói cách khác là các cuộc xung đột để tranh giành nguồn nguyên liệu trên thế giới có thể chẳng hề biến mất trong thời đại của các nguồn năng lượng tái tạo.

* Những khoáng sản chiến lược "hiếm có, khó tìm"

Để hiểu được nghịch lý này, cần điểm lại cách mà năng lượng gió và Mặt Trời chuyển hóa thành các hình thái điện năng hữu dụng. Năng lượng Mặt Trời được thu nhận chủ yếu qua các tấm cảm ứng quang năng, thường được lắp đặt với số lượng lớn, trong khi năng lượng gió được thu dụng qua những tuabin khổng lồ được đặt tại những cánh đồng phong điện mênh mông. Để có thể sử dụng điện năng, các phương tiện vận tải phải được trang bị ắc-quy để có đủ khả năng chạy trên những chặng đường dài.

Mỗi một cỗ máy này sử dụng một lượng đáng kể đồng để truyền tải điện năng, cùng một loạt những khoáng sản khác. Đơn cử như những cột điện gió đòi hỏi phải có mangan, molybdenum, niken, kẽm và đất hiếm cho các máy phát điện của mình, trong khi các xe điện cần cobalt, graphite, lithium, mangan và đất hiếm cho động cơ và ắc-quy.

Ở ngay thời điểm này, năng lượng gió và Mặt Trời mới chỉ chiếm 7% sản lượng điện năng toàn cầu và chưa tới 1% số lượng ô tô đang vận hành là xe điện. Sản lượng khai thác và xử lý số khoáng sản này mới chỉ xấp xỉ vừa đủ đáp ứng nhu cầu toàn thế giới. Rõ ràng nếu Mỹ và các nước khác thực sự lựa chọn tương lai năng lượng xanh, thì nhu cầu đối với các loại khoáng sản này sẽ tăng nhanh và sản lượng toàn cầu sẽ khó có thể đáp ứng nhu cầu.

Theo một nghiên cứu của Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) mang tên “Vai trò của các khoáng sản quan trọng trong việc chuyển đổi sang năng lượng sạch”, nhu cầu lithium vào năm 2040 có thể cao gấp 50 lần so với hiện tại, và nhu cầu cobalt và graphite sẽ tăng 30 lần nếu thế giới vội vã thay thế các ô tô chạy xăng dầu hiện tại bằng các xe điện.

Mức tăng nhu cầu này chắc chắn sẽ khuyến khích khối công nghiệp phát triển các nguồn cung ứng khoáng sản mới, nhưng dù sao thì những nguồn cung tiềm năng là khá hạn chế và việc đưa vào sản xuất sẽ rất tốn kém và phức tạp.

Nói cách khác, thế giới có thể sẽ đối mặt với “cơn khát” trầm trọng các khoáng sản quan trọng mang tính chiến lược trong thời gian tới. Trong báo cáo nêu trên, IEA nhận định: “Giờ đây khi sự chuyển dịch sang năng lượng sạch đang tăng tốc ở cấp độ toàn cầu và ngày càng phổ biến các tấm quang năng, các cột phong điện và xe điện, những thị trường các khoáng sản then chốt tăng trưởng nhanh chóng và có thể sẽ trở nên nhạy cảm về giá cả và ảnh hưởng địa chính trị”.

Một yếu tố gây phức tạp nữa liên quan tới một số nguyên liệu quan trọng nhất, đặc biệt là cobalt, lithium và đất hiếm, là việc sản lượng hiện tại tập trung cao độ vào một số rất ít quốc gia. Thực tiễn này có thể dẫn tới các cuộc xung đột địa chính trị mà sự phụ thuộc của thế giới vào dầu mỏ từng gây ra. Cũng theo IEA, chỉ riêng cộng Cộng hòa Dân chủ Congo hiện chiếm tới 80% nguồn cung cobalt của toàn cầu, trong khi Trung Quốc cũng là nhà cung cấp 70% các nguyên tố đất hiếm.

Tương tự, sản lượng lithium hiện tại tập trung chủ yếu ở hai quốc gia là Australia và Chile với tỷ lệ 80% nguồn cung toàn cầu, trong khi Argentina, Chile và Peru cung cấp phần lớn lượng đồng mà thế giới tiêu thụ. Nói cách khác, trữ lượng của các khoáng sản chiến lược trong tương lai sẽ tập trung ở một số lượng quốc gia với số lượng còn hạn chế hơn nhiều so với dầu mỏ và khí đốt. Đây là yếu tố khiến các nhà phân tích của IEA e ngại về các cuộc tranh giành quyền tiếp cận và kiểm soát tài nguyên trong tương lai.

* Từ dầu mỏ tới lithium: Nội hàm địa chiến lược và cuộc cách mạng xe điện

Vai trò của dầu mỏ trong việc định hình địa chính trị thế giới là điều rõ ràng. Kể từ khi loại nhiên liệu này trở thành nền tảng cho giao thông vận tải thế giới, và cho cả sự vận hành của nền kinh tế thế giới, dầu mỏ đã được coi là một tài nguyên chiến lược.

Khi trữ lượng dầu mỏ lớn nhất và dễ khai thác nhất tập trung ở Trung Đông, một khu vực mà về lịch sử là khá tách biệt với những trung tâm công nghiệp chủ chốt tại châu Âu và Bắc Mỹ và là nơi thường xuyên xảy ra xung đột và bạo loạn chính trị, các quốc gia nhập khẩu dầu mỏ chính đã cố gắng trong một thời gian dài áp đặt quyền kiểm soát đối với hoạt động sản xuất và xuất khẩu dầu mỏ tại khu vực này.

Xu hướng vận động này đã làm nảy sinh chủ nghĩa đế quốc ở cấp độ cao hơn đối với các nguồn tài nguyên. Xu hướng này bắt đầu sau Chiến tranh Thế giới thứ nhất, khi Anh và các cường quốc châu Âu khác tranh giành quyền kiểm soát tại các khu vực dầu mỏ tại vùng Vịnh Persic. Cuộc đấu tranh này tiếp diễn sau Chiến tranh Thế giới thứ hai, khi Mỹ bước vào cuộc cạnh tranh này một cách ngoạn mục.

Đối với Mỹ, việc đảm bảo quyền tiếp cận nguồn dầu mỏ tại Trung Đông trở thành một ưu tiên chiến lược sau các cuộc khủng hoảng dầu mỏ các năm 1973 và 1979. Lần khủng hoảng đầu tiên là do lệnh kiềm tỏa thị trường dầu mỏ của các nước Arab để trả đũa sự ủng hộ của Washington đối với Israel trong cuộc chiến tranh vào tháng 10/1973, và lần thứ hai là sự đứt gãy nguồn cung bắt nguồn từ cuộc Cách mạng Hồi giáo tại Iran.

Để tránh lặp lại tình trạng các hàng ô tô dài vô tận trước các cửa hàng xăng dầu khô kiệt tại nước Mỹ và giai đoạn trồi sụt kinh tế kéo theo, các đời tổng thống Mỹ kế tiếp đã luôn cam kết bảo đảm hoạt động nhập khẩu dầu khí bằng mọi phương tiện cần thiết.

Năm 2021, Mỹ không còn phụ thuộc quá nhiều vào nguồn dầu mỏ từ Trung Đông, xét tới quy mô của hoạt động khai thác dầu đá phiến từ công nghệ đứt gãy thủy lực trong nước. Tuy nhiên, mối liên hệ giữa việc tiêu thụ dầu mỏ và các cuộc xung đột địa chính trị vẫn chưa biến mất.

Đa phần các nhà phân tích nghĩ rằng dầu mỏ sẽ tiếp tục góp phần quan trọng cho thị trường năng lượng toàn cầu trong vài thập kỷ tới, và do đó tiếp tục là yếu tố khuấy động những cuộc tranh đấu chính trị và quân sự xung quanh những nguồn dự trữ “vàng đen” còn lại trên thế giới. Một số vụ xung đột đã bùng nổ liên quan tới các trữ lượng ngoài lãnh thổ tại các vùng biển phía Đông và Nam của Trung Quốc và nhiều nhà quan sát đã dự báo về cuộc tranh giành những mỏ dầu khí và khoáng sản chưa khai thác tại Bắc Cực.

Vì vậy, câu hỏi ở đây là liệu việc tăng trưởng mạnh số người sử dụng xe điện có làm thay đổi tất cả không? Thị phần xe điện đã tăng nhanh và ước tính sẽ đạt 15% doanh số bán ô tô toàn cầu trong năm 2030. Các hãng ô tô lớn đang đầu tư ồ ạt vào loại hình ô tô này, đón đầu mức tăng trưởng cao trong tương lai.

Năm 2020 trên thế giới đã có khoảng 370 mẫu xe điện được thương mại hóa, tăng 40% so với năm 2019, và các nhà sản xuất ô tô chủ chốt đã thông báo dự định bổ sung thêm 450 mẫu xe từ nay tới năm 2022. Ngoài ra, hãng sản xuất ô tô General Motors (Mỹ) đã công bố ý định tới năm 2035 sẽ từ bỏ hoàn toàn các mẫu xe chạy xăng và dầu truyền thống, trong khi nhà sản xuất ô tô Volvo của Trung Quốc cũng khẳng định từ năm 2030 sẽ chỉ bán xe điện.

Về logic, có thể suy luận rằng đà tiến triển này sẽ chỉ ngày càng tăng tốc, với những hệ quả sâu sắc đối với hoạt động thương mại khoáng sản toàn cầu. Theo IEA, một xe ô tô điện sử dụng gấp 6 lần các loại khoáng sản so với ô tô truyền thống chạy bằng xăng.

Loại xe mới này tiêu thụ đặc biệt nhiều đồng trong hệ thống cáp dẫn điện, và cùng với đó là cobalt, graphite, lithium và niken, để đảm bảo hiệu năng, tuổi thọ và cường độ năng lượng (tỷ trọng năng lượng được sinh ra trên mỗi đơn vị trọng lượng) của ắc-quy. Ngoài ra các nguyên tố đất hiếm cũng là nguyên liệu thiếu yếu sử dụng trong các nam châm vĩnh cửu được lắp trong các động cơ điện.

Lithium, nhân tố chủ chốt trong ắc-quy ion lithium được sử dụng trong hầu hết các xe điện, là kim loại nhẹ nhất mà con người biết tới. Cho dù nguyên tố này hiện hữu cả trong đất sét lẫn trong các khoáng sản hợp chất, rất hiếm khi nó có tỷ lệ tập trung đủ lớn để có thể khai thác. Bên cạnh đó, lithium có thể chiết xuất từ hợp chất muối tại các quặng muối ở một số khu vực trên thế giới như tại Hoang mạc muối Uyuni tại Bolivia - nơi có dự trữ muối mỏ lớn nhất thế giới. 

Hiện tại 58% sản lượng lithium của thế giới tập trung tại Australia, 20% tại Chile, 11% tại Trung Quốc và 6% tại Argentina, và tỷ lệ thấp hơn ở một số quốc gia khác. Doanh nghiệp Mỹ Lithium Americas, mới đây khi chuẩn bị khởi công khai thác lượng lớn lithium tại mỏ đất sét tại phía Bắc bang Nevada, nhưng kế hoạch đã phải tạm dừng do vấp phải sự phản đối của giới chăn nuôi địa phương và cộng đồng người thổ dân bản địa, những người e ngại rằng hoạt động này sẽ làm ô nhiễm nguồn nước của họ.

Cobalt là một thành tố chủ chốt khác trong các ắc-quy ion lithium. Hiếm khi bắt gặp khoáng sản này trong các mỏ thuần chất và hầu như chỉ có thể chiết luyện như phụ phẩm từ quặng đồng hay niken. Hiện tại, hầu hết cobalt trên thị trường thế giới được sản xuất từ các quặng đồng ở Cộng hòa Dân chủ Congo - quốc gia bị ảnh hưởng nặng nề bởi những cuộc xung đột bạo lực.

Các nguyên tố đất hiếm bao gồm một nhóm 17 kim loại phân tán trong đất, nhưng hiếm khi tập trung với mật độ đủ để khai thác. Một số kim loại trong nhóm này có vai trò thiết yếu trong các giải pháp năng lượng xanh trong tương lai, đặc biệt là dysprosium, lanthanum, neodymium và terbium.

Được sử dụng theo cách trộn lẫn ngẫu nhiên với các khoáng sản khác, chúng giúp trạng thái từ hóa các động cơ điện trở nên vĩnh cửu ngay cả trong điều kiện nhiệt độ cao, một đòi hỏi then chốt đối với các xe điện và các máy phát điện gió. Hiện tại, khoảng 70% lượng đất hiếm được khai thác đến từ Trung Quốc, khoảng 12% từ Australia và 8% từ Mỹ.

Chỉ cần nhìn qua sự phân bổ này cũng có thể thấy quá trình chuyển đổi sang năng lượng xanh sẽ khiến Tổng thống Mỹ và nhiều nhà lãnh đạo khác trên thế giới có thể vấp phải những vấn đề địa chính trị gay gắt chẳng kém những gì mà sự phụ thuộc vào dầu mỏ đã và đang gây ra. Mỹ sẽ gặp khó khăn trong việc đảm bảo nguồn cung đất hiếm cùng một số khoáng sản then chốt khác, như niken và kẽm, để phổ biến các công nghệ xanh tiên tiến.

Australia, đồng minh của Mỹ, chắc chắn sẽ tiếp tục là một nhà cung cấp quan trọng một vài khoáng sản trong số đó. Thế nhưng Trung Quốc, quốc gia bị nhìn nhận như đối thủ trực tiếp của Mỹ, lại nắm vai trò quyết định trong nguồn cung đất hiếm. Congo, một trong những đất nước bị tàn phá nhiều nhất toàn cầu vì các cuộc giao tranh không ngừng, là nhà sản xuất cobalt chủ chốt. Chính vì thế, không nên nghĩ rằng quá trình chuyển đổi sang một tương lai dựa trên năng lượng xanh lại là dễ dàng và loại trừ được các xung đột./.