Khủng hoảng lithium – cơn ác mộng đe doạ thổi bay giấc mơ nghìn tỷ USD của ngành xe điện toàn cầu

Elon Musk muốn khai thác nó, Trung Quốc đang lùng sục khu vực Tây Tạng để lấy nó, các nhà sản xuất pin kêu trời vì nó. Lithium – kim loại đóng vai trò trung tâm của sự dịch chuyển toàn cầu sang ô tô điện – đang trong một cuộc khủng hoảng toàn diện.

Nhu cầu đã vượt xa nguồn cung, đẩy giá lithium tăng 500% trong một năm. Tình trạng thiếu hụt lithium trầm trọng đến mức tại Trung Quốc – quốc gia sản xuất khoảng 80% pin lithium-ion toàn cầu, chính phủ đã yêu cầu các nhà cung cấp và sản xuất phải tìm cách hạ giá sản phẩm. Các nhà phân tích tại Macquarie Group cảnh báo về "tình trạng thâm hụt vĩnh viễn" trong khi Citigroup đã tăng gấp đôi dự báo về giá lithium cho năm 2022, cho rằng một cuộc "biểu tình" lớn của giá lithium có thể sắp xảy ra.

Hậu quả của việc không sản xuất đủ lithium có thể sẽ rất nặng nề. Đầu tư toàn cầu vào xe điện đã tăng nhanh hơn bất kỳ lĩnh vực năng lượng mới nào trong vài năm qua, vượt xa cả năng lượng gió và mặt trời.

Benchmark Mineral Intelligence cho biết giá lithium giao ngay hiện có thể khiến chi phí một chiếc xe điện tăng thêm 1.000 USD. Cùng với việc giá các loại nhiên liệu thô khác tăng cao, các nỗ lực giảm giá xe điện để cạnh tranh với xe xăng đang trở thành công cốc. Nếu các nhà sản xuất pin không có đủ lithium, việc mở rộng sử dụng phương tiện năng lượng sạch sẽ vô cùng khó khăn, đồng nghĩa các mục tiêu cắt giảm phát thải toàn cầu sẽ "phá sản".

"Có vẻ như quá trình mở rộng sản xuất không đủ nhanh để đáp ứng nhu cầu", Cameron Perks, nhà phân tích tại Benchmark cho biết.

Cuộc khủng hoảng này nghiêm trọng đến mức Elon Musk phải đăng tweet hồi tháng 4 với nội dung: "Giá lithium đã tăng đến mức điên rồ. Tesla có thể phải tham gia trực tiếp vào khai thác và tinh chế trên quy mô lớn, trừ khi chi phí được cải thiện".

Tesla của Elon Musk, các nhà sản xuất ô tô điện Trung Quốc như BYD, Xpeng hay Li Auto đều đã tăng giá xe. Chủ tịch của Xpeng Brian Gu nói với Bloomberg TV hồi cuối tháng 3 rằng "ngành công nghiệp đang đối mặt với những sóng gió rất lớn khi chi phí leo thang".

Loại kim loại màu trắng bạc, nguyên tố nhẹ thứ 3 sau hydro và heli từng có giai đoạn 2018-2020 gặp khủng hoảng khiến giá bán giảm một nửa. Điều này gây ra tình trạng thiếu đầu tư vào các nguồn cung cấp mới ngay cả khi nhu cầu xe điện tăng cao. Đối với các nhà sản xuất pin, "tai ương" còn tăng thêm do đại dịch và xung đột Nga – Ukraine, khiến cho nguồn cung các thành phần khác gồm nickel, than chì và coban đều gặp khó khăn.

Nguồn cung thắt chặt, giá tăng cao đã thúc đẩy hàng loạt các vụ liên doanh giữa nhà sản xuất pin và nhà sản xuất ô tô, đồng thời mở ra làn sóng chủ nghĩa "dân tộc tài nguyên". Đầu tháng 6, Fitch Solutions cho biết lithium đã trở thành "khoáng sản chiến lược" và cảnh báo về "sự can thiệp ngày càng tăng của các chính phủ".

Theo ông Kwaisi Ampofo – người đứng đầu bộ phận kim loại và khai thác tại VloombergNEF, ngành công nghiệp xe điện và sản xuất pin đã thu hút lần lượt 271 và 7,9 tỷ USD trong năm 2021. Trong khi đó, "phần thượng nguồn của chuỗi giá trị (phần khai thác – tinh chế) thu hút rất ít vốn đầu tư trong vòng 5 năm qua".

Một nửa nguồn tài nguyên lithium toàn cầu hiện nằm trong cái gọi là "tam giác lithium" giữa Argentina, Bolivia và Chile – nơi các nhà sản xuất bơm nước muối giàu lithium từ các hồ dưới lòng đất và cho phép chất lỏng bay hơi trong 12-29 tháng để tạo ra một loại bùn có thể xử lý được. Công nghệ hiện tại chỉ có thể thu hồi được khoảng 50% lượng lithium trong nước muối.

Phần lớn nguồn cung còn lại đến từ trầm tích của một loại đá lửa được gọi là spodumene, trong đó Australia là nhà khai thác lớn nhất. Quặng được làm khô và lọc với axit sulfuric và cặn màu xám bạc được vận chuyển đến Trung Quốc để sản xuất thành lithium hydroxit và lithium carbonate – những hợp chất có thể kết hợp với nickel hoặc coban để tạo điện cực pin hoặc với dung môi để tạo chất điện phân.

Cách nhanh nhất để tăng nguồn cung là tăng cường sản lượng từ các nguồn hiện có này. Ganfeng Lithium, một trong những nhà sản xuất lớn nhất thế giới, cho biết sẽ sử dụng lợi nhuận kỷ lục để tăng sản lượng. Pilbara Minerals của Úc đặt mục tiêu nâng công suất sản xuất thêm 50% vào quý kết thúc vào tháng 9 bằng cách mở rộng mỏ Pilgangoora ở Tây Úc. Đây là dự án có sự tham gia của các đối tác Trung Quốc gồm Great Wall Motor và CATL.

Đối với các nhà sản xuất nước muối-lithium, việc tăng sản lượng gặp hạn chế bởi giấy phép và thời gian để chất lỏng bay hơi.

Các siêu cường khai thác mỏ như Australia và Canada đều hứa hẹn sẽ giúp phát triển các nguồn tài nguyên khoáng sản, bao gồm lithium. Trung Quốc gân đây thông báo các nhà địa chất của họ đã phát hiện ra một mỏ spodumene trên cao nguyên Thanh Hải – Tây Tạng ở khu vực đỉnh Everest có thể chứa hơn 1 triệu tấn oxit lithium. Tuy nhiên, sẽ phải mất nhiều năm để phát triển một mỏ mới và ở một số quốc gia, quá trình này còn gặp sự phản kháng của cộng đồng địa phương.

"Có rất nhiều lithium trong lòng đất nhưng đầu tư kịp thời mới là vấn đề", Joe Lowry – người sáng lập công ty tư vấn Global Lithium cho biết. "Tesla có thể xây dựng một nhà máy gigafactory trong khoảng 2 năm. Các nhà máy cathode có thể xây trong khoảng thời gian ngắn hơn nhưng có thể mất tới 10 năm để xây dựng một dự án nước muối lithium".

Đề xuất khai thác mỏ Jadar trị giá 2,4 tỷ USD của Tập đoàn Rio Tinto trên vùng đất nông nghiệp ở phía tay Serbia, nơi có thể trở thành mỏ lớn nhất châu Âu, bị đình trệ khi hàng nghìn người biểu tình tuần hành trên phố.

Rio cho biết mỏ này ban đầu dự kiến mở cửa vào năm 2026, tạo ra hơn 2.000 việc làm, đáp ứng các tiêu chuẩn môi trường cao nhất – bao gồm cả việc sử dụng nước tái chế và xe tải điện. Dự án Barroso của Savannah Resources ở Bồ Đào Nha và dự án ở Nevada của Americas Corp ở Mỹ và một số dự án khác đều đang gặp rắc rối với cộng đồng địa phương.

Tuy nhiên, các nhà sản xuất lithium còn phải đối mặt với một vấn đề lớn hơn. Một phần lý do khiến người tiêu dùng sẵn sàng trả tiền cho một chiếc xe điện là vì nó tốt hơn cho môi trường. Nhưng chuỗi cung ứng lithium còn lâu mới đạt được mức độ thân thiện với môi trường như vậy.

"Các nhà sản xuất khoáng sản lithium là một trong những đơn vị đầu tiên cần giảm phát thải", Dominic Wells – nhà phân tích chi phí phát triển bền vững tại Wood Mackenzie cho biết.

Sa mạc Atacama ở phía bắc Chile là một trong những nơi khô hạn nhất trên Trái Đất nhưng việc khai thác khoáng chất từ những bãi muối khổng lồ ở đây cần rất nhiều nước. Theo BloombergNEF, có thể mất khoảng 70.000 lít nước để tạo ra một tấn lithium.

Theo Wood Mackenzie, việc khai thác spodumene tiêu tốn nhiều năng lượng. Việc vận chuyển chất cô đặc đến Trung Quốc để tinh chế có thể thải ra lượng carbon dioxide cao gấp 3,5 lần so với lithium chiết xuất từ nước muối.

Các nhà sản xuất ô tô đang nỗ lực bảo vệ hình ảnh "xanh" cho các mẫu xe điện của họ. Họ theo đuổi các công nghệ mới để cắt giảm chi phí, cắt giảm việc sử dụng nước và xanh hoá các hoạt động khai thác. Ken Hoffman, chuyên gia cao cấp của McKinsey &Co cho biết: "tiết kiệm điện và nước trong sản xuất lithium là một mục tiêu quan trọng. Bất kỳ ai có thể cung cấp công nghệ để làm việc này, họ sẽ tạo ra lợi nhuận cao".

Công việc "khó" này đang thu hút các công ty khởi nghiệp (startup). Họ theo đuổi việc chiết xuất lithium trực tiếp để tăng tốc độ sản xuất. Hoffman của McKinsey ước tính công nghệ này có thể được đưa vào vận hành vào cuối năm sau. "Bạn không cần 2 năm phơi khô để tách lithium khỏi nước muối và thay vì chỉ nhận được khoảng 40% lượng lithium, bạn có thể nhận về gấp đôi số đó".

Ngay cả khi công nghệ này thành công, chuỗi cung ứng vẫn cần thời gian để đáp ứng kịp nhu cầu thị trường. "Ngay cả khi công nghệ này hoạt động, chúng ta vẫn còn kém xa so với kế hoạch phát triển EV của các công ty xe hơi trong ít nhất một thập kỷ", Lowry nói.

Thực ra là có. Thế giới đã và đang tìm kiếm các giải pháp thay thế cho pin lithium-ion nhưng chưa có hãng nào tiến gần đến việc thay thế lithium trên thị trường ô tô và quan trọng nhất, hầu hết các công nghệ thay thế đó cần nhiều năm nữa mới có thể thương mại hoá.

"Lithium-ion vẫn sẽ là công nghệ pin thống trị, ít nhất là đến năm 2035", Ampofo của BloombergNEF cho biết. "Các nhà sản xuất ô tô nhiều khả năng phải trở thành nhà khai thác để giúp phát triển và mở rộng quy mô khai thác lithium".

Pin lithium-ion đạt độ cân bằng hoàn hảo giữa mật độ năng lượng cao và độ an toàn. Ulderico Ulissi, trưởng nhóm nghiên cứu pin tại Rho Motion dự đoán pin natri-ion thể rắn có thể sẽ thách thức pin lithium-ion trong một số ứng dụng vào nửa sau của thập kỷ này.

Một nguồn lithium tiềm năng khác là từ việc tái chế pin cũ – một hoạt động có thể đáp ứng 16% nhu cầu hàng năm vào năm 2035. Tuy nhiên, số lượng pin cần tái chế sẽ chỉ tăng lên sau năm 2030. "Về cơ bản, không có nhiều pin để tái chế thời điểm hiện tại", Hoffman của McKinsey cho biết, nói thêm rằng việc tái chế cũng gây ra các vấn đề nhất định về môi trường.

Trong khi đó, rào cản với vấn đề tăng sản lượng nằm ở chỗ không phải ai cũng tin rằng thị trường vẫn sẽ "khát" lithium trong thời gian dài. Các nhà khai thác không muốn chịu cảnh dư thừa nguồn cung khiến giá lao dốc một lần nữa giống năm 2018.

Kết quả là cuộc khủng hoảng lithium được dự báo sẽ không sớm biến mất – để lại một ngành công nghiệp ô tô như đang ngồi trên đống lửa.