Cuộc truy tìm “chén thánh” của ngành ô tô: Động cơ không phụ thuộc đất hiếm từ Trung Quốc
25/11/25
 |
| Sau khi lắp ráp xong động cơ, Brendan White, kỹ sư cơ khí tại Conifer, đang kiểm tra lại. Nhiều công ty đang theo đuổi những động cơ tương tự. Ảnh: Christie Hemm Klok |
Trong bối cảnh các chuỗi cung ứng liên tục bị lung lay bởi địa chính trị, các hãng ô tô tại Mỹ và châu Âu đang nỗ lực âm thầm nhằm giảm thiểu hoặc loại bỏ sự phụ thuộc vào đất hiếm – nhóm vật liệu đang ngày càng trở thành công cụ trong cạnh tranh siêu cường.
Động lực của quá trình này đến từ những đợt gián đoạn lặp lại nhiều lần trong nguồn cung từ Trung Quốc, quốc gia kiểm soát phần lớn khai thác và chế biến đất hiếm toàn cầu. Đối với ngành ô tô, đất hiếm – đặc biệt là neodymium, dysprosium và terbium – vốn hiện diện trong hàng chục bộ phận, từ mô-tơ gạt mưa đến cơ chế điều chỉnh ghế. Tuy nhiên, quan trọng nhất vẫn là ở các mô-tơ nam châm vĩnh cửu dùng trong xe điện và xe hybrid, lĩnh vực đang tăng trưởng mạnh trong thập kỷ gần đây.
Sự phụ thuộc mong manh và áp lực từ địa chính trị
Trong nhiều năm, Trung Quốc đã sử dụng ưu thế gần như độc quyền của mình như một đòn bẩy ngoại giao. Mới đây, nước này áp đặt các biện pháp kiểm soát xuất khẩu với một số nguyên tố đất hiếm, được xem là động thái đáp trả trước các mức thuế cao mà Tổng thống Trump áp lên hàng hóa Trung Quốc.
Sự bất ổn đó khiến các hãng ô tô lo lắng hơn nhiều so với các thời điểm trước. Sau đại dịch – vốn gây ra khủng hoảng chip và nhiều bộ phận quan trọng – ngành xe nhận ra rằng phụ thuộc quá lớn vào một nguồn cung duy nhất là rủi ro khó lường. Chính vì vậy, cuộc tìm kiếm động cơ không dùng đất hiếm, hoặc các vật liệu có thể thay thế, trở nên cấp thiết hơn bao giờ hết.
Gracelin Baskaran, Giám đốc chương trình an ninh khoáng sản chiến lược tại Trung tâm Nghiên cứu Chiến lược và Quốc tế (CSIS), nhận định: “Đây không phải bài toán có thể giải trong một năm. Nó đòi hỏi đầu tư dài hạn và chiến lược rõ ràng.”
Đầu tháng này, Bắc Kinh đã tạm ngừng một phần kiểm soát xuất khẩu theo thỏa thuận với chính quyền Trump, nhưng nguy cơ tái áp đặt vẫn luôn hiện hữu. Tom Moerenhout, người phụ trách Sáng kiến Vật liệu Chiến lược tại Đại học Columbia, nói: “Vấn đề không phải là liệu đất hiếm có bị sử dụng như vũ khí lần nữa hay không, mà là khi nào điều đó sẽ xảy ra.”
Hai hướng đi: Tìm nguồn mới hoặc thay đổi công nghệ
Các nhà sản xuất xe đang đi theo hai chiến lược lớn: tìm đất hiếm ngoài Trung Quốc hoặc chuyển sang mô-tơ không cần nam châm đất hiếm.
General Motors là cái tên theo đuổi hướng thứ nhất. Thông qua MP Materials – công ty đang khai thác đất hiếm tại California – GM lên kế hoạch xây dựng chuỗi cung ứng nội địa, từ khai thác đến tinh luyện và sản xuất nam châm tại Texas. Hãng đã ký cam kết mua phần lớn sản lượng từ nhà máy này cho các dòng Cadillac và Chevrolet.
Những cam kết dài hạn như vậy giúp MP có nguồn thu ổn định – điều mà nhiều doanh nghiệp đất hiếm trước đây không có, dẫn đến phá sản khi giá thị trường rơi tự do dưới cạnh tranh từ Trung Quốc. Tuy nhiên, lựa chọn của GM cũng tiềm ẩn rủi ro: nếu nguồn cung toàn cầu ổn định trở lại, họ có thể phải trả giá cao hơn so với các đối thủ.
Song song đó, GM cũng ráo riết tìm kiếm mô-tơ không cần đất hiếm. Mark Reuss, Chủ tịch GM, cho biết: “Không sử dụng đất hiếm, dù là ở nam châm hay pin, luôn là bước đi lý tưởng. Câu hỏi lớn là làm sao để chúng ta thiết kế lại mọi thứ nhằm loại bỏ sự phụ thuộc đó.” Tuy nhiên, hãng từ chối cung cấp thông tin cụ thể.
BMW và phương án động cơ không nam châm đất hiếm
Nếu GM vẫn đang thử nghiệm, BMW đã hiện thực hóa phương án thay thế. Hãng sử dụng mô-tơ không dùng neodymium hay bất kỳ đất hiếm nào cho mẫu iX và nhiều dòng xe điện khác. Thay vì dựa vào nam châm vĩnh cửu, mô-tơ của BMW tạo ra từ trường bằng dòng điện, giúp loại bỏ hoàn toàn nhu cầu về đất hiếm.
Năm 2011, khi giá neodymium tăng vọt, BMW đã bắt tay nghiên cứu công nghệ này. Dù mô-tơ kiểu mới thường nặng hơn, cồng kềnh hơn và kém hiệu quả hơn, BMW khẳng định họ đã giải quyết gần như toàn bộ các hạn chế đó. Stefan Ortmann, kỹ sư của BMW, cho biết: “Ở tốc độ vận hành hằng ngày, mô-tơ của chúng tôi thậm chí hiệu quả hơn loại dùng đất hiếm.” Ngoài ra, từ trường có thể điều chỉnh linh hoạt và mô-tơ cũng dễ làm mát hơn.
Một phiên bản mô-tơ mới còn hiệu suất cao hơn sẽ được lắp trên mẫu iX3 bán ra tại Mỹ vào mùa hè năm sau, với phạm vi di chuyển lên tới hơn 600 km/lần sạc.
Start-up và các vật liệu “kỳ lạ” bước vào đường đua
Không chỉ các tập đoàn lớn, giới công nghệ cũng đang tìm giải pháp. Tại Sunnyvale, California, start-up Conifer đã phát triển một mô-tơ điện dạng đĩa nhỏ gọn không sử dụng đất hiếm, hướng trước tiên đến thị trường xe hai bánh – vốn tiêu thụ hàng triệu chiếc mỗi năm tại các nước đang phát triển. Công ty kỳ vọng ứng dụng công nghệ này vào ô tô trong vài năm tới.
Ankit Somani, đồng sáng lập Conifer, cho biết sự quan tâm của ngành xe đang tăng mạnh: “Nhu cầu không phải vấn đề. Thách thức của chúng tôi là mở rộng sản xuất kịp tốc độ thị trường.” Tuy nhiên, Somani thừa nhận mô-tơ đất hiếm hiện nay vẫn đạt mật độ công suất cao hơn trong một không gian nhỏ gọn – tiêu chí tối quan trọng của ô tô hiện đại.
Chính vì vậy, “chén thánh” của ngành xe điện là vật liệu có thể sánh ngang đất hiếm về hiệu suất nhưng không phụ thuộc vào Trung Quốc.
Điều này dẫn các nhà khoa học đến tetrataenite – vật liệu cấu thành từ sắt và niken, vốn rất dồi dào. Nhưng tetrataenite tự nhiên chỉ hình thành trong thiên thạch và mất hàng trăm triệu năm để đạt cấu trúc từ tính đặc biệt. Nhóm của giáo sư Laura Lewis tại Đại học Northeastern đã phát triển phương pháp tổng hợp tetrataenite chỉ trong vài tuần. Tuy nhiên, việc thương mại hóa còn xa vời, và vật liệu này khó có thể thay thế đất hiếm trong mọi ứng dụng.
Bà Lewis nhấn mạnh: “Đây không phải giải pháp ngắn hạn.”
Nỗ lực từ chính phủ Mỹ và thách thức phía trước
Chính quyền Trump đã triển khai chương trình tài trợ lên đến 3 triệu USD để hỗ trợ phát triển nam châm thay thế. Quy định yêu cầu các dự án phải hướng tới việc tạo ra nam châm mạnh gấp đôi các loại đang tốt nhất hiện nay – mục tiêu mà nhiều chuyên gia nhận định là “phi thực tế”. Tuy nhiên, Bộ Năng lượng Mỹ vẫn lạc quan rằng trí tuệ nhân tạo có thể đẩy nhanh quá trình phát hiện và tạo ra vật liệu mới.
Trong một tài liệu của Cơ quan Nghiên cứu Năng lượng Tiên tiến (ARPA-E), Bộ Năng lượng viết rằng những tiến bộ công nghệ gần đây có thể “đẩy nhanh đáng kể việc khám phá nam châm thế hệ mới”. Cơ quan này không đưa ra bình luận thêm.
Dù nhiều hướng đi đang mở ra, giới sản xuất đều thừa nhận rằng hành trình giảm phụ thuộc vào đất hiếm sẽ kéo dài nhiều năm. Các lựa chọn thay thế đều đi kèm chi phí cao hoặc hạn chế kỹ thuật, trong khi chuỗi cung ứng hiện tại vẫn cực kỳ mong manh trước rủi ro địa chính trị.
Trong khi xe điện tiếp tục tăng trưởng mạnh trên toàn cầu, ngành ô tô phải đối mặt với một thực tế quan trọng: tương lai của động cơ điện có thể phụ thuộc vào việc tìm ra vật liệu mới, công nghệ mới – và đặc biệt là một chuỗi cung ứng ít chịu ảnh hưởng hơn từ sức mạnh của Trung Quốc.
shared via nytimes,
