Chúng ta đang nói đến Niken - mệnh danh "Kim loại của quỷ".
Kim loại của tương lai: Niken quan trọng như thế nào?
"Kim loại của quỷ" (Devil’s metal) được phát hiện vào năm 1751 tại các mỏ coban ở Hälsingland, Thụy Điển. Devil’s metal là biệt danh nghe khá đáng sợ khi những người thợ mỏ đầu tiên tìm thấy quặng niken đã đặt cho nó. Tại sao? Họ đổ lỗi cho các thế lực siêu nhiên về việc không khai thác được đồng sau đó.
Niken hiện nay có danh tiếng được cải thiện đáng kể. Được xếp ở vị trí thứ 28 trên bảng tuần hoàn, kim loại dẻo, màu trắng bạc này từ lâu đã được tin dùng để sản xuất các hợp kim như thép không gỉ, chiếm khoảng 80% nhu cầu niken toàn cầu. Giờ đây, nó cũng đang tạo ra một kỷ nguyên mới về đổi mới năng lượng.
Tập đoàn ngân hàng Thụy Sĩ Lombard Odier tin rằng điện khí hóa nền kinh tế của Thụy Sĩ sẽ tăng từ 20% hiện nay lên 70% vào năm 2050 khi thế giới chuyển đổi từ nhiên liệu hóa thạch sang năng lượng tái tạo và các nguồn năng lượng sạch hơn.
Niken có thể đóng vai trò quan trọng trong sự thay đổi này. Khả năng chịu được nhiệt độ cao và chống ăn mòn khiến nó trở nên không thể thiếu trong nhiều công nghệ carbon thấp, từ tấm pin mặt trời và tua-bin gió đến nhà máy điện hạt nhân và hệ thống thu giữ carbon.
Niken là nguyên tố phổ biến thử 5 trên Trái đất. Ảnh: Tập đoàn ngân hàng Thụy Sĩ Lombard Odier
Tuy nhiên, vai trò quan trọng nhất của niken được kỳ vọng nhất là trong sản xuất pin. Nó tăng cường hiệu suất pin bằng cách tăng mật độ năng lượng, hỗ trợ điện áp cao hơn và dung lượng lưu trữ lớn hơn mà không ảnh hưởng đến độ ổn định. Điều này đã dẫn đến việc sử dụng niken trong pin lithium-ion, bao gồm cả trong các công thức niken-mangan-coban và niken-coban-nhôm.
Quan trọng là niken thường rẻ hơn các kim loại đối thủ như lithium và coban; do đó, pin giàu niken có thể giảm chi phí lưu trữ sản lượng năng lượng tái tạo dư thừa.
Sự chuyển dịch sang xe điện (EV) đang định hình lại ngành công nghiệp ô tô toàn cầu, tạo ra nhu cầu chưa từng có đối với các kim loại quan trọng. Một chiếc EV chứa nhiều kim loại quan trọng hơn 6 lần so với một chiếc ô tô thông thường, khiến tài nguyên kim loại trở thành xương sống của cuộc cách mạng điện khí hóa này.
Sau đây là bảng phân tích các kim loại chính và giá nguyên liệu thô trung bình của chúng - tính theo USD - trong một chiếc xe điện chạy bằng pin 62,5 kWh thông thường (thành phần NMC 811) để bạn dễ hình dung:
Theo các chuyên gia, hàm lượng kim loại quan trọng trong xe điện cao hơn 600% so với xe thông thường. Để rõ hơn, xem hình bên dưới. Nguồn: ASME, IEA, ADAMS INTEL
Giá kim loại trong xe điện từ cao xuống thấp. Nguồn: ASME, IEA, ADAMS INTEL
66 tỷ USD: Con số nói lên tất cả
Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) cho biết, xe điện và lưu trữ năng lượng sẽ chiếm phần lớn trong mức tăng trưởng dự kiến về nhu cầu niken trong 20 năm tới.
Trong số các kim loại quan trọng của quá trình chuyển đổi năng lượng, niken đóng vai trò quan trọng trong mật độ năng lượng và hiệu suất của pin. So với lithium, chủ yếu tạo điều kiện cho sự di chuyển ion trong pin, niken đóng vai trò lớn hơn trong việc tăng mật độ năng lượng và cho phép khả năng di chuyển xa hơn trong EV.
Niken là một nguyên tố kim loại có màu trắng bạc, sáng bóng. Đây là nguyên tố phổ biến thứ năm trên Trái đất và có nhiều trong lớp vỏ và lõi Trái đất. Niken, cùng với sắt, cũng là một nguyên tố phổ biến trong thiên thạch. Niken có trong đất và nước. Nó cũng là một chất dinh dưỡng thiết yếu cho thực vật.
Người ta ước tính có các mỏ niken đáng kể ở vùng biển sâu. Các nốt mangan, được tìm thấy ở đáy biển sâu, chứa một lượng niken đáng kể. Sự phát triển của các công nghệ khai thác biển sâu dự kiến sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho việc tiếp cận các nguồn tài nguyên này trong tương lai.
Trong khi coban tăng cường độ ổn định của pin và mangan cải thiện độ an toàn, niken lại rất quan trọng để tối đa hóa khả năng lưu trữ và hiệu suất. Do đó, nó là thành phần không thể thiếu đối với pin có mật độ năng lượng cao.
Với 43 kg niken cho mỗi EV, niken là nguyên liệu thô có chi phí lớn nhất ở mức 764 đô la Mỹ. Khi việc áp dụng EV tăng tốc, nhu cầu về niken và các kim loại khác sẽ chỉ tăng lên, gây áp lực lên chuỗi cung ứng toàn cầu.
Ngành công nghiệp phải đối mặt với một hành động cân bằng: Đảm bảo nguồn cung cấp ổn định các vật liệu này - trong khi vẫn duy trì chi phí nguyên liệu thô ở mức bền vững. Động lực này sẽ xác định tốc độ và quy mô áp dụng EV trong những năm tới.
Vậy, tương lai của niken trông như thế nào khi phù hợp với cuộc cách mạng điện khí hóa?
Niken đang trên đà phát triển mạnh mẽ khi cuộc cách mạng xe điện tăng tốc, do nhu cầu ngày càng tăng đối với pin có mật độ năng lượng cao. Các hợp chất hóa học giàu niken, chẳng hạn như NMC 811, thống trị sản xuất pin xe điện do khả năng tăng phạm vi hoạt động và hiệu quả.
Theo Nhà cung cấp thông tin hàng đầu về chuyển đổi năng lượng của Anh Benchmark Mineral Intelligence, đến năm 2030, doanh số bán xe điện toàn cầu dự kiến sẽ vượt quá 50 triệu chiếc mỗi năm, trong đó pin chiếm hơn 50% nhu cầu tăng trưởng về niken và thế giới cần hơn 1,5 triệu tấn niken mỗi năm.
Hơn nữa, đầu tư toàn cầu vào khai thác và chế biến niken có thể vượt quá 66 tỷ USD vào năm 2030, nhấn mạnh tầm quan trọng của kim loại này trong việc đáp ứng nhu cầu về xe điện.
Benchmark dự đoán thêm rằng vào cùng thời kỳ đó, 85% công suất sản xuất pin bên ngoài Trung Quốc sẽ dựa vào các hóa chất có hàm lượng niken cao. Từ đó trở đi, thế giới sẽ có sự chuyển dịch ngày càng tăng sang các công thức có hàm lượng niken cao theo thời gian.
Do đó, tỷ trọng niken trong chi phí nguyên liệu thô của pin EV cũng sẽ tăng, có khả năng ảnh hưởng đến tổng chi phí sản xuất.
Dự trữ niken toàn cầu: Có đủ không?
Nếu các công nghệ carbon thấp và các ứng dụng mới nổi khác sẽ thúc đẩy nhu cầu về niken cao hơn, câu hỏi đặt ra là liệu ngành khai thác có thể cung cấp hay không - và liệu có đủ để cung cấp trong dài hạn hay không?
Có khoảng 350 triệu tấn tài nguyên niken trên đất liền trên Trái đất. Kim loại này được khai thác ở hơn 25 quốc gia, nhưng Indonesia, Úc, Brazil, Nga và New Caledonia cùng nhau nắm giữ hơn 84% trong số 130 triệu tấn trữ lượng có thể tiếp cận được ước tính. Thế giới đã sản xuất 3,6 triệu tấn niken vào năm 2023, khoảng một nửa trong số đó đến từ sự gia tăng sản xuất của Indonesia.
Vì vậy, để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng, các khoản đầu tư đáng kể vào cơ sở hạ tầng khai thác và tinh chế niken bền vững là điều cần thiết, đảm bảo chuỗi cung ứng ổn định.
Alaska Energy Metals Corp. (AEMC) đang giải quyết những thách thức này bằng cách tận dụng nguồn tài nguyên niken phong phú của Alaska - tiểu bang của Mỹ. Công ty tập trung vào việc củng cố chuỗi cung ứng niken với phương pháp tiếp cận ít carbon, hỗ trợ sự tăng trưởng nhanh chóng của thị trường EV.
Khi các quốc gia và nhà sản xuất ô tô ưu tiên điện khí hóa, chuyển đổi năng lượng... niken vẫn là cốt lõi của quá trình chuyển đổi năng lượng, thúc đẩy đổi mới và mở rộng thị trường.
Tham khảo: Carbon Credits, Lombard Odier, Viện Niken
Trang Ly
