Mỹ đang sở hữu một “mỏ vàng đất hiếm” không nằm sâu dưới lòng đất, mà ẩn trong hố nước thải, theo Interesting Engineering. Theo đó, Mỹ đang xem xét dự án khai thác đất hiếm từ nước thải độc hại trong hồ Berkeley ở Butte, bang Montana, nhằm giảm phụ thuộc vào Trung Quốc.

Nếu được chấp thuận, dự án tại Butte tập trung vào khu vực hồ Berkeley, sẽ thúc đẩy nỗ lực của Mỹ nhằm tăng sản lượng 17 nguyên tố đất hiếm. Các nhà nghiên cứu ước tính, hồ Berkeley có thể cung cấp tới 40 tấn đất hiếm mỗi năm nếu khai thác thành công.

Các nguyên tố đất hiếm thường phân tán, khiến việc khai thác trở nên tốn kém. Tuy nhiên, các nguyên tố này đều có trong hồ Berkeley - nơi chứa khoảng 190 tỷ lít nước thải có tính axit và giàu kim loại từ hoạt động khai thác đồng trong quá khứ.

Hồ nước thải có thể cung cấp 40 tấn đất hiếm mỗi năm

Bộ Quốc phòng Mỹ đang cân nhắc khoản tài trợ 75 triệu USD để xây dựng một nhà máy cô đặc - bước cuối cùng cần thiết giúp tinh chế đất hiếm từ nước mỏ thải có tính axit và đưa vào sản xuất quy mô lớn.

Năm 2024, Cơ quan Khảo sát Địa chất Mỹ (USGS) ước tính có 110 triệu tấn quặng trên thế giới, bao gồm 44 triệu ở Trung Quốc - nhà sản xuất đất hiếm lớn nhất thế giới hiện nay. Năm ngoái, xuất khẩu đất hiếm của Trung Quốc đạt 55.431,1 tấn.

Trong khi đó, Mỹ có trữ lượng đất hiếm khoảng 1,9 triệu tấn. Hoạt động khai thác đất hiếm tại nước này hiện chỉ diễn ra tại mỏ Mountain Pass ở California.

Tuy nhiên, tiến bộ công nghệ cho phép khai thác đất hiếm từ nước thải có thể giúp thay đổi tình hình. Nước thải độc hại trong hồ Berkeley chứa các nguyên tố đất hiếm giá trị cao như neodymium và praseodymium, thiết yếu trong việc chế tạo nam châm mạnh dùng trong smartphone, xe điện, vệ tinh và tên lửa dẫn đường chính xác.

Công nghệ đột phá đằng sau dự án Butte đến từ Paul Ziemkiewicz, nhà nghiên cứu tại Đại học Tây Virginia. Nhóm của ông hợp tác với công ty kỹ thuật hóa học L3 Process Development cùng phát triển một phương pháp chiết xuất khoáng sản quan trọng từ nước thải có tính axit của mỏ.

Phương pháp này sử dụng kỹ thuật đơn giản nhưng có khả năng mở rộng để biến nước thải thành nguồn tài nguyên. Những chiếc túi nhựa lớn, được dệt dày đặc, được đổ đầy bùn lọc ra từ nước thải hồ. Khi nước từ từ thoát ra, phần còn lại là hỗn hợp gần cô đặc chứa khoảng 1-2% đất hiếm.

Bước cuối cùng trong quy trình là chiết xuất bằng dung môi, một kỹ thuật phân tách và tinh chế từng nguyên tố đất hiếm, tạo ra vật liệu tinh khiết cần thiết cho công nghệ tiên tiến.

Được biết, đất hiếm (Rare-earth element - REE) là tên gọi chung của một nhóm 17 nguyên tố hóa học thuộc bảng tuần hoàn, bao gồm Scandi (Sc), Ytri (Y) và 15 nguyên tố của nhóm Lanthan (La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu).

Đất hiếm là nguyên liệu quan trọng trong nhiều lĩnh vực công nghệ cao như điện tử, quang điện, laser, vật liệu siêu dẫn, chất phát quang, xúc tác, nam châm, chế tạo vũ khí, thiết bị y tế… do vậy đây được xem là một nguồn tài nguyên rất quý giá.

Triển vọng về đất hiếm được hỗ trợ bởi các yếu tố cơ bản về cung và cầu mạnh mẽ khi thế giới hướng tới kỷ nguyên kinh tế mới, tập trung vào năng lượng sạch và những tiến bộ công nghệ.

Thiên An