Thế giới bước vào kỷ nguyên kim loại mới

Danh mục khoáng sản quan trọng do Cơ quan Khảo sát Địa chất Mỹ (USGS) cập nhật hiện bao gồm 60 loại vật liệu, chiếm khoảng 80% tổng số hàng hóa khai thác trên bảng tuần hoàn. Trong đó có những nguyên liệu công nghiệp quen thuộc như đồng, nickel hay kẽm, song cũng có nhiều kim loại hiếm ít được biết đến, như gadolinium, ytterbium hay praseodymium thuộc nhóm đất hiếm.

Theo USGS, toàn bộ các vật liệu này đều được coi là “thiết yếu đối với an ninh quốc gia, ổn định kinh tế và khả năng chống đứt gãy chuỗi cung ứng”.

Bức tranh về các loại kim loại được xem là “cốt lõi của nền kinh tế Mỹ hiện đại” phản ánh một cuộc chuyển đổi âm thầm trong cách con người sử dụng kim loại - quá trình được thúc đẩy nhiều hơn trong phòng thí nghiệm thay vì tại lò luyện kim.

Trong kỷ nguyên kim loại mới, cả những kim loại truyền thống và khoáng sản quý hiếm đều được xếp vào nhóm “thiết yếu”. Ảnh: Reuters

“Kim loại gia vị”

Nhiều khoáng sản quan trọng được ví như “kim loại gia vị” - sử dụng với khối lượng rất nhỏ nhưng mang lại tác động đột biến. Một ví dụ tiêu biểu là chip bán dẫn - nền tảng của công nghệ hiện đại, hiện diện trong máy tính xách tay, điện thoại thông minh và ô tô nhưng ít khi được nhìn thấy.

Silicon đã là vật liệu nền chủ đạo trong nhiều thập niên, song đang dần chạm giới hạn kỹ thuật ở các dòng chip hiệu năng cao. Khi bổ sung một lượng nhỏ gallium và germanium, năng lực xử lý của chip được nâng lên đáng kể.

Để hoàn thiện chip, người ta còn cần tới palladium, arsenic, iridium, titanium, đồng và cobalt cho các công đoạn mạ, dây dẫn, xử lý tạp chất và đóng gói.

Mặc dù kích thước rất nhỏ nhưng chip bán dẫn lại tiêu thụ nhiều loại kim loại quý hiếm và “gia vị” ấy là những gì ngành công nghiệp công nghệ cao sẵn sàng đầu tư, trong bối cảnh nhu cầu chip mạnh hơn, thông minh hơn ngày càng tăng. Các kim loại này cũng đóng vai trò quan trọng đối với quân đội Mỹ. Các chip gallium nitride công suất lớn giúp tăng cường năng lực radar và gây nhiễu UAV - ưu tiên then chốt trong bối cảnh chiến tranh bằng máy bay không người lái ngày càng phổ biến.

“Kim loại năng lượng”

Động lực lớn nhất phía sau cuộc “cách mạng kim loại” thời gian gần đây là xu hướng toàn cầu cắt giảm khí thải carbon. Quá trình chuyển dịch khỏi nhiên liệu hóa thạch gắn liền với các kim loại như lithium, cobalt, nickel và mangan.

Lithium từng chỉ là khoáng sản phục vụ nhu cầu công nghiệp hạn chế, cho đến khi hãng Tesla giới thiệu mẫu xe điện Roadster năm 2006. Từ đó, lithium trở thành “trái tim” của quá trình chuyển đổi từ động cơ đốt trong sang công nghệ sạch.

Các vật liệu cực âm như lithium và kim loại liên quan được trộn ở dạng bột theo công thức riêng, phản ánh sự giao thoa giữa hóa học và công nghệ vật liệu.

Pin không phải là yếu tố duy nhất quyết định khả năng vận hành. Động cơ điện hiệu quả nhất hiện nay là loại dùng nam châm vĩnh cửu chứa đất hiếm - không chỉ cho hệ thống truyền động, mà còn cho các bộ phận phụ trợ như gạt mưa, hệ thống nâng hạ cửa kính hay điều chỉnh ghế. Giống như chip bán dẫn, nam châm đất hiếm xuất hiện ở khắp nơi, chỉ nó là không “nằm ngay trước mắt” người dùng.

“Kim loại phượng hoàng”

Đồng và thiếc - hai trong số những kim loại lâu đời nhất trong lịch sử loài người - từng tạo nên thời kỳ Đồ đồng khi được kết hợp lại. Khoảng 30 năm trước, cả hai từng đứng trước nguy cơ suy giảm vai trò khi nhiều ứng dụng truyền thống bị thay thế bởi cáp quang và vật liệu nhựa.

Ngày nay, thiếc chỉ còn chiếm tỷ lệ nhỏ trong sản xuất đồng thau và hộp đựng thực phẩm, song hơn một nửa nhu cầu thiếc toàn cầu được dùng cho hàn linh kiện điện tử - biến nó trở thành cầu nối không thể thiếu giữa thế giới vật lý và kỹ thuật số.

Đồng vẫn là vật liệu dẫn điện tốt nhất với chi phí hợp lý: nó hiện diện trong mỗi chiếc xe điện, mỗi trạm sạc và mọi nguồn phát điện.

Sau hàng thiên niên kỷ sau khi đồng thau làm thay đổi ngành chế tạo công cụ, hai “kim loại phượng hoàng” này đang tái sinh trở thành những vật liệu cốt lõi trong cuộc sống hiện đại.

Khi công nghệ phụ thuộc vào tài nguyên chiến lược

Kim loại - cả truyền thống và mới nổi - đang len lỏi vào các công nghệ hiện đại theo những cách thức thầm lặng nhưng không thể thay thế.

Một nghiên cứu của công ty công nghệ quốc phòng Mỹ Govini cho thấy hơn 80.000 linh kiện trong khoảng 1.900 hệ thống vũ khí Mỹ có sử dụng antimony, gallium, germanium, tungsten hoặc tellurium - 5 trong số 60 khoáng sản quan trọng. Điều này đặt ra thách thức lớn cho Lầu Năm Góc, bởi Trung Quốc hiện là nhà sản xuất chủ đạo của hầu hết các loại vật liệu đó và thời gian qua đã áp dụng các biện pháp kiểm soát xuất khẩu.

Thách thức không chỉ dừng ở lĩnh vực quân sự - bởi đời sống dân sự cũng phụ thuộc vào cùng những “hợp chất kim loại đặc biệt”.

Nhu cầu cấp thiết của phương Tây nhằm giảm sự phụ thuộc vào nguồn cung khoáng sản từ Trung Quốc đang đẩy các nguyên tố vốn ít được chú ý vào trung tâm cạnh tranh địa chính trị toàn cầu.

Thỏa thuận giữa Mỹ và Ukraine hồi tháng 5/2025 được bảo đảm bằng nguồn tài nguyên khoáng sản của Kiev. Bên cạnh đó, thỏa thuận hòa bình do Mỹ làm trung gian giữa Cộng hòa Dân chủ Congo và Rwanda mở ra cơ hội tiếp cận khu vực giàu đồng và cobalt - nơi các doanh nghiệp Trung Quốc đang nắm vai trò chi phối.

Tập đoàn Tài chính Phát triển Quốc tế Mỹ đang cân nhắc đầu tư vào công ty khai khoáng nhà nước Gecamines của CHDC Congo - động thái có thể giúp Washington giành quyền ưu tiên tiếp cận nguồn cung trong tương lai.

Các khoáng sản quan trọng vì thế được dự báo tiếp tục là tâm điểm dư luận - với sự xuất hiện ngày càng dày đặc của những cái tên ít quen thuộc như indium, niobium hay scandium. Tất cả, dù ở dạng thức nào, đều đang trở thành yếu tố thiết yếu trong thế kỷ 21.

Hoàng Phạm/VOV.VN Theo Reuters