Đất hiếm không phải mối quan tâm hàng đầu của hầu hết lãnh đạo thế giới cho đến khi Trung Quốc tạm dừng phần lớn hoạt động xuất khẩu hồi năm ngoái. Tuy nhiên, trong suốt gần nửa thế kỷ qua, đất hiếm luôn được chú trọng từ những cấp cao nhất của chính phủ quốc gia tỷ dân.
Trong suốt 27 năm lãnh đạo Trung Quốc, ông Mao Trạch Đông tập trung vào mục tiêu tăng sản lượng sắt thép nhưng lại ít chú trọng đến chất lượng. Kết quả là sản lượng sắt thép rất lớn nhưng chất lượng chưa đáp ứng được nhu cầu của công nghiệp.
Vào cuối những năm 1940, các chuyên gia luyện kim tại Anh và Mỹ đã phát triển một phương pháp công nghệ cải thiện chất lượng gang dẻo (loại vật liệu được sử dụng rộng rãi trong sản xuất đường ống, phụ tùng ô tô và các ứng dụng khác). Bí quyết nằm chỗ thêm một lượng nhỏ đất hiếm Cerium vào kim loại khi còn đang nóng chảy. Đây là một trong những ứng dụng công nghiệp sớm nhất của đất hiếm. Và không giống như hầu hết các loại đất hiếm khác, Cerium khá dễ tách hóa học từ quặng.
“Trung Đông có dầu mỏ, Trung Quốc có đất hiếm"
Khi Đặng Tiểu Bình trở thành lãnh đạo cấp cao của Trung Quốc vào năm 1978, ông đã nhanh chóng hành động để chấn chỉnh ngành công nghiệp sắt thép nước nhà. Ông bổ nhiệm một nhà kỹ trị hàng đầu là Phương Nghị làm Phó Thủ tướng, đồng thời là Giám đốc Ủy ban Khoa học và Công nghệ Nhà nước.
Ông Phương lập tức cùng các nhà địa chất và khoa học hàng đầu đến Bao Đầu, thành phố thuộc Nội Mông, nơi có các xưởng luyện thép khổng lồ và mỏ quặng sắt lớn nhất Trung Quốc ngay gần đó. Bao Đầu vốn đã sản xuất phần lớn sắt thép phục vụ chế tạo xe tăng và hoạt động pháo binh của Trung Quốc dưới thời ông Mao, nhưng đội ngũ của ông Phương đã đưa ra một quyết định quan trọng: Không chỉ dừng lại ở khai thác sắt từ khu mỏ này.
Đặng Tiểu Bình (trái) và Phương Nghị là những nhân vật có dấu ấn quan trọng trong sự phát triển vượt bậc của ngành đất hiếm Trung Quốc. Ảnh: Getty Images
Trữ lượng quặng sắt của thành phố này bị lẫn một lượng lớn cái gọi là đất hiếm nhẹ. Nhóm này không chỉ bao gồm Cerium phục vụ sản xuất gang dẻo và thủy tinh, mà còn có Lanthanum được sử dụng trong tinh chế dầu mỏ.
Mỏ quặng sắt này cũng chứa các loại đất hiếm trung bình như Samarium. Mỹ đã bắt đầu sử dụng Samarium vào những năm 1970 để chế tạo các loại nam châm chịu nhiệt cần thiết cho động cơ điện bên trong tên lửa và máy bay chiến đấu siêu thanh.
“Đất hiếm có giá trị ứng dụng quan trọng trong thép, gang dẻo, thủy tinh và gốm sứ, công nghiệp quân sự, điện tử và vật liệu mới,” ông Phương tuyên bố trong chuyến thăm Bao Đầu năm 1978, theo diễn giải về một hiện vật tại bảo tàng thành phố.
Vào thời điểm đó, quan hệ Trung - Mỹ đang được cải thiện. Ngay sau chuyến thăm Bao Đầu, ông Phương đã đưa các kỹ sư hàng đầu của Trung Quốc đến thăm các nhà máy hiện đại nhất của Mỹ, bao gồm các dây chuyền lắp ráp của Lockheed Martin và McDonnell Douglas ở Los Angeles.
Các kim loại đất hiếm có kết cấu liên kết cực kỳ chặt chẽ trong tự nhiên. Việc phân tách, đặc biệt là các loại đất hiếm nặng, đòi hỏi nhiều vòng xử lý hóa học và một lượng lớn axit.
Trong những năm 1950 và 1960, Mỹ và Liên Xô đều đã phát triển các phương pháp tương tự để tách đất hiếm. Tuy nhiên, kỹ thuật lúc đó rất tốn kém, đòi hỏi các bể chứa và hệ thống ống dẫn bằng thép không gỉ cùng với axit nitric đắt đỏ.
Theo Constantine Karayannopoulos, một kỹ sư hóa học và cựu giám đốc điều hành của một số công ty đất hiếm lớn nhất Bắc Mỹ, Trung Quốc đã chỉ đạo các viện nghiên cứu chính phủ thiết kế một phương pháp rẻ hơn. Các kỹ sư Trung Quốc đã tìm ra cách tách đất hiếm bằng cách sử dụng nhựa giá rẻ và axit clohydric để thay thế.
Lợi thế về chi phí, cùng với giữ các tiêu chuẩn môi trường lỏng lẻo, đã cho phép các nhà máy tinh luyện đất hiếm của Trung Quốc vượt qua các đối thủ cạnh tranh ở phương Tây. Phải đối mặt với các quy định về môi trường ngày càng khắt khe, hầu hết các nhà máy tinh luyện của phương Tây đã phải đóng cửa.
Bên cạnh đó, các nhà địa chất Trung Quốc cũng phát hiện nước này nắm giữ gần một nửa trữ lượng đất hiếm trên thế giới, bao gồm cả các mỏ đất hiếm nặng dồi dào ở miền trung nam Trung Quốc - loại vật liệu quý giá dùng cho nam châm trong ô tô cũng như trong chẩn đoán hình ảnh y tế và các ứng dụng khác.
Trong những năm 1990 và 2000, các kỹ sư tinh luyện Trung Quốc đã làm chủ được kỹ thuật tách rời các loại đất hiếm nặng. Điều đó đã mang lại cho nước này thế độc quyền gần như tuyệt đối trong việc sản xuất đất hiếm nặng.
“Trung Đông có dầu mỏ,Trung Quốc có đất hiếm.” Ông Đặng Tiểu Bình phát biểu năm 1992.
Lúc bấy giờ, ông Đặng và ông Phương đã đào tạo được nhà lãnh đạo kế tiếp để dẫn dắt ngành công nghiệp đất hiếm của đất nước: một nhà địa chất tên là Ôn Gia Bảo. Ông Ôn nhận bằng thạc sĩ về khoa học đất hiếm vào cuối những năm 1960 tại Viện Địa chất Bắc Kinh.
Ông Ôn Gia Bảo sau đó trở thành Phó Thủ tướng vào năm 1998 và giữ chức Thủ tướng Trung Quốc năm 2003-2013. Trong một chuyến thăm châu Âu vào năm 2010, ông đã tuyên bố rằng tại Trung Quốc, ít có chính sách đất hiếm nào được thực thi mà không có dấu ấn của ông.
Bìa trái: Neodymium, một kim loại đất hiếm, được tinh chế tại nhà máy của Magnequench ở Thiên Tân để dùng trong các loại nam châm đất hiếm siêu mạnh. Bìa phải: Hỗn hợp Neodymium- Praseodymium (NdPr), hai loại đất hiếm có đặc tính từ tính mạnh. Ảnh: Bloomberg, New York Times
Ngành đất hiếm của Trung Quốc bứt phá nhờ chiến lược do quân đội thúc đẩy vào thời điểm tưởng như khó có thể xảy ra đột phá công nghệ hơn 50 năm trước tại nước này.
"Cha đẻ" ngành đất hiếm Trung Quốc
Cha đẻ của ngành đất hiếm Trung Quốc là ông Từ Quang Hiến, vị giáo sư cao gầy quê ở Thiệu Hưng, một thị trấn gần Thượng Hải. Ông thích cờ vây và say mê các tiểu thuyết võ hiệp.
Ngay sau Thế chiến II, ông Từ hoàn thành bằng tiến sĩ hóa học tại Đại học Columbia. Ông về nước giảng dạy và nghiên cứu tại Đại học Bắc Kinh. Ông đã tìm ra một phương pháp mới để tinh chế uranium, bước đột phá dẫn tới vai trò ông sẽ đảm nhận sau này đối với ngành đất hiếm.
Sau những biến cố và phải ở tù trong Cách mạng Văn hóa, ông được trở lại Đại học Bắc Kinh năm 1971. Quân đội Giải phóng Nhân dân giao cho Giáo sư Từ một nhiệm vụ: Phát minh cách mới để tinh chế các mẫu kim loại đất hiếm nguyên chất. Quân đội Trung Quốc muốn có các mẫu này để thử nghiệm laser.
Việc tinh chế đất hiếm là cực kỳ khó khăn. Các nhà hóa học thời kỳ đầu dùng từ "hiếm" không phải vì sự khan hiếm - thực tế không phải vậy - mà vì thách thức trong việc phân tách.
Tại Đại học Bắc Kinh, ông Từ và vợ là bà Cao Tiểu Hà, cũng là một kỹ sư hóa học tài năng, miệt mài nhốt mình trong phòng thí nghiệm. Họ đã đi tới một bước đột phá mang tính cách mạng: Có thể tinh chế đất hiếm bằng axit clohydric (giá không hề đắt) và các bình nhựa (giá rẻ) được kết nối với nhau.
Hỗn hợp đất hiếm được đổ vào một đầu, và các loại đất hiếm cụ thể, sau khi liên kết với các dung môi khác nhau, sẽ xuất hiện từ các lối ra khác nhau ở đầu kia. Đó là dây chuyền lắp ráp đất hiếm đầu tiên, một phiên bản thô sơ của quy trình vẫn được sử dụng cho đến ngày nay. Chi phí sản xuất giảm sâu nhờ kỹ thuật của ông Từ.
Vị giáo sư đã lắp đặt những dây chuyền sản xuất đầu tiên tại Bao Đầu và tại một nhà máy hóa chất ở Thượng Hải, đồng thời bắt đầu đào tạo các kỹ sư từ khắp nơi ở Trung Quốc.
(Theo New York Times)
