💡 Quy trình khai thác lithium mới của Rock Zero, nếu thành công ở quy mô thương mại, có thể giải quyết bài toán cung ứng cho ngành công nghiệp xe điện đang phát triển mạnh mẽ. Tuy nhiên, RetroLab nhận thấy thách thức về tính biến động của thị trường và sự cạnh tranh gay gắt sẽ là những yếu tố then chốt quyết định sự thành bại của công nghệ này.
Một công ty khởi nghiệp tên là Rock Zero đang thương mại hóa một nghiên cứu đột phá hứa hẹn cách mạng hóa việc khai thác lithium, một kim loại thiết yếu cho pin xe điện và hệ thống lưu trữ năng lượng. Phương pháp mới này không chỉ được kỳ vọng sẽ giảm đáng kể chi phí sản xuất mà còn cắt giảm lượng khí thải carbon, mang lại lợi ích kép cho cả kinh tế và môi trường.
Nghiên cứu, được công bố trên tạp chí Science, đã giới thiệu một kỹ thuật khai thác lithium hiệu quả hơn nhiều so với các phương pháp truyền thống. Yet-Ming Chiang, giáo sư MIT và là một doanh nhân có tiếng trong lĩnh vực công nghệ khí hậu, đồng thời là một trong những tác giả của nghiên cứu, bày tỏ sự lạc quan:
"Ở quy mô lớn, chúng tôi tin rằng đây sẽ là cách thức có chi phí thấp nhất để khai thác lithium trên thế giới."
Hiện tại, phương pháp kinh tế nhất để thu hồi lithium là chiết xuất từ nước muối (brine) – nguồn nước mặn tự nhiên đã hòa tan kim loại này từ đá qua hàng thiên niên kỷ. Tuy nhiên, phương pháp này bị giới hạn về địa lý và đòi hỏi diện tích đất khổng lồ cho các hồ bay hơi. Một phương pháp phổ biến khác là khai thác quặng cứng, liên quan đến việc nổ mìn, nung quặng ở nhiệt độ cao và xử lý bằng hóa chất nguy hiểm.
Phương pháp mới của các nhà nghiên cứu sử dụng một loại axit yếu để hòa tan các khoáng vật silicate thường không phản ứng. Quá trình này không chỉ giải phóng lithium mà còn thu hồi các vật liệu hữu ích khác như alumina và silica.
Ý tưởng cho nghiên cứu này xuất phát từ một dự án khác của Chiang với công ty Sublime Systems, chuyên sản xuất xi măng bằng phương pháp điện hóa. Khi đó, nhóm nghiên cứu đang tìm kiếm nguồn silica có khả năng phản ứng cao để tạo ra loại xi măng bền chắc hơn. Họ nhận ra rằng bằng cách hòa tan các vật liệu phi phản ứng và sau đó cho chúng kết tủa lại dưới dạng dễ phản ứng hơn, họ có thể tạo ra các vật liệu xây dựng tốt hơn. Mặc dù có thể hòa tan silicate, nhưng phương pháp phổ biến nhất lại sử dụng axit hydrofluoric, một hóa chất cực kỳ nguy hiểm. Các hóa chất chứa fluorine khác cũng có thể tạo ra axit hydrofluoric làm sản phẩm phụ.
Nguồn cảm hứng cho Chiang đến từ một dự án cải tạo nhà tắm cách đây 25 năm, liên quan đến việc xử lý kính (cũng làm từ silica). Ông nhớ lại loại kem khắc kính dùng trong thủ công mỹ nghệ, vốn sử dụng ammonium fluoride – một loại axit yếu. Các nhà nghiên cứu MIT đã phát hiện ra rằng, trong điều kiện thích hợp, ammonium fluoride có thể hòa tan hiệu quả các khoáng vật silicate mà không tạo ra axit hydrofluoric.
Phát hiện này đặc biệt hữu ích cho các khoáng vật silicate, trong đó có spodumene – loại khoáng vật thường được khai thác để lấy lithium. Theo Chiang, đề xuất từ Doug Wicks, một cố vấn của công ty, đã hướng nhóm nghiên cứu tập trung vào spodumene.
Hiện tại, một bước quan trọng trong quy trình xử lý quặng spodumene là nung ở nhiệt độ cực cao để thay đổi cấu trúc tinh thể, làm cho lithium dễ tiếp cận hơn. Camden Hunt, CEO và đồng sáng lập Rock Zero, cho biết việc loại bỏ bước nung này sẽ giúp tiết kiệm năng lượng và giảm khí thải carbon đáng kể. Ngoài ra, nó còn cho phép xử lý các loại quặng mà phương pháp nung không hiệu quả, ví dụ như quặng chứa hàm lượng sắt cao, vốn có thể bị chảy và biến thành vật liệu giống thủy tinh.
Quy trình mới của Rock Zero sử dụng các bể nhựa khuấy đơn giản và hoạt động ở nhiệt độ dưới 95°C. Theo Benjamin Mowbray, CTO và đồng sáng lập Rock Zero, trong các thử nghiệm ban đầu, ammonium fluoride đã hòa tan silicate và cho phép chiết xuất gần như toàn bộ lithium từ quặng spodumene trong vòng vài ngày. Hiện tại, thời gian này đã được rút ngắn xuống dưới 12 giờ.
Sau các bước tinh chế bổ sung, quy trình này tạo ra lithium carbonate (dùng để sản xuất pin), alumina (dùng trong nhà máy luyện nhôm) và silica xi măng (dùng làm phụ gia cho bê tông). Quan trọng hơn, axit ammonium fluoride có thể được tái sử dụng trong cùng một chu trình.
Chiang ví von phương pháp này là khai thác "từ mũi đến đuôi", tận dụng tối đa mọi thành phần của quặng.
Hiện tại, Rock Zero đang tập trung vào việc mở rộng quy mô và tối ưu hóa quy trình. Các bể thí nghiệm tại phòng lab ở Cambridge, Massachusetts có thể xử lý 3 kg tinh quặng spodumene mỗi mẻ. Chi phí ước tính cho quy trình khi hoàn thiện ở quy mô công nghiệp, với tỷ lệ tái chế ammonium fluoride cao, sẽ dưới 6.000 USD/tấn. Công ty cũng đã xác định được nguồn cung cấp axit công nghiệp giá rẻ, thay thế cho việc tái chế.
Tổng chi phí dự kiến sẽ cạnh tranh với các phương pháp khai thác lithium từ quặng cứng hiện tại và có thể cả phương pháp khai thác từ nước muối.
Đội ngũ Rock Zero đã thiết kế một nhà máy thử nghiệm và đang tìm kiếm địa điểm xây dựng. Kế hoạch là hoàn thành xây dựng vào cuối năm 2026 và bắt đầu vận hành vào năm 2027, đồng thời đang tiến hành đàm phán với các đối tác tiềm năng trong ngành khai khoáng.
Tuy nhiên, thị trường lithium có tính biến động cao, với giá cả biến động mạnh trong những năm gần đây. Simon Jowitt, giáo sư địa chất thăm dò tại Đại học Nevada, Reno, cho biết sự biến động này có thể mang lại lợi ích cho các công ty mới như Rock Zero, nhưng cũng tiềm ẩn rủi ro. Nếu giá tăng, nhiều dự án mới có thể tham gia thị trường, đẩy giá xuống. Ông cũng lưu ý rằng dù nhu cầu lithium đang tăng nhờ pin, thị trường này vẫn còn tương đối nhỏ và dễ biến động. Các công nghệ khai thác mới sẽ phải đối mặt với sự cạnh tranh từ các ông lớn và cả nguy cơ từ các giải pháp thay thế như pin natri-ion không cần lithium.
Bất chấp những thách thức, Rock Zero đặt mục tiêu không chỉ mở rộng công nghệ cho lithium mà còn áp dụng cho các khoáng sản khác trong tương lai, bởi lẽ, "vỏ Trái Đất được tạo thành từ các khoáng vật silicate."
Nguồn: MIT Technology Review - https://www.technologyreview.com/2026/05/28/1138096/lithium-extraction-rock-zero/
