Lò phản ứng plasma của Radify có thể phá vỡ sự thống trị của Trung Quốc về đất hiếm

Các nguyên tố đất hiếm tuy chỉ chiếm một phần nhỏ trong thị trường kim loại toàn cầu nhưng lại đóng vai trò cực kỳ quan trọng trên bàn cờ địa chính trị, nơi Trung Quốc thường xuyên sử dụng vị thế thống trị của mình làm lợi thế trong các tranh chấp thương mại.

Các quốc gia như Mỹ đã bắt đầu thực hiện các bước nhằm đảo ngược sự thống trị này. Các mỏ mới đã mở cửa và các nhà sản xuất nam châm, động cơ cũng đang xuất hiện. Tuy nhiên, đây là một quá trình chậm chạp. Trung Quốc đã xây dựng vị thế của mình qua nhiều thập kỷ.

"Phần đáng tiếc là để có thể hỗ trợ một cơ sở công nghiệp toàn diện, bạn phải có toàn bộ chuỗi cung ứng được khớp nối về công suất," Zach Detweiler, đồng sáng lập và CEO của Radify Metals, chia sẻ với TechCrunch.

Ông cho rằng một mắt xích cụ thể đã bị bỏ quên: phần chuyển đổi kim loại oxit thành kim loại tinh khiết. "Đó là 'mảnh ghép còn thiếu' mà chúng tôi đã xác định được," ông nói.

Hầu hết các quy trình tinh luyện kim loại hiện nay sử dụng nhiệt hoặc nước (kết hợp với các yếu tố khác) để tách oxy khỏi kim loại oxit, để lại kim loại tinh khiết dễ dàng hợp kim để tạo nên nam châm mạnh hơn hoặc thiết bị điện tử hiệu quả hơn. Cả hai phương pháp này đều hiệu quả nhưng lại gây ô nhiễm cao.

Một lựa chọn khác sử dụng plasma để tách oxy đã được biết đến từ lâu, nhưng trước đây được coi là quá đắt đỏ để áp dụng trong sản xuất thương mại. Phương pháp này về cơ bản là sử dụng "hỗn hợp siêu nóng" của các hạt năng lượng cao. Chất thải duy nhất của quy trình này là hơi nước.

Giờ đây, Radify tin rằng họ đã giải quyết được bài toán plasma nhờ kết hợp giữa các thiết bị điện năng lượng hiệu quả cao và kỹ thuật thông minh để xử lý bột kim loại. Startup này đã huy động được gần 3 triệu USD từ các nhà đầu tư bao gồm Overture, Founders Inc., Mana Ventures và Acequia Capital.

Radify cho biết lò phản ứng của họ có thể chuyển đổi một loạt các loại kim loại oxit. Hiện tại, họ tập trung vào dysprosium và neodymium, hai loại đất hiếm là nguyên liệu chính để chế tạo nam châm và thiết bị điện tử.

Bên trong lò phản ứng, hydro được nung nóng cho đến khi tạo thành plasma, sau đó bột kim loại oxit được thổi vào buồng. Tại đây, quá trình khử diễn ra, nghĩa là oxy liên kết với kim loại bị tách ra. Ở đầu ra, kim loại tinh khiết xuất hiện. Muốn chế biến kim loại khác? Chỉ cần điều chỉnh các tham số vận hành của lò phản ứng.

Thiết kế này cho phép công ty tạo ra các lò phản ứng nhỏ gọn hơn so với thiết bị khổng lồ mà ngành công nghiệp hiện nay sử dụng. Điều này có thể giảm chi phí sản xuất đồng thời tăng tính linh hoạt.

"Khi Trung Quốc giảm giá dysprosium xuống mức 1 USD/kg vì muốn triệt hạ các doanh nghiệp khác, chúng tôi không bị 'chết' vì có thể chuyển sang titan hoặc zirconium," Detweiler nói. "Chúng tôi trở nên linh hoạt hơn nhiều trước sự biến động vốn có của ngành kim loại."

Hiện tại, đội ngũ 5 người của Radify đang hoàn thiện công nghệ tại phòng thí nghiệm ở Campbell, California. Họ hy vọng sẽ sản xuất được vài kg kim loại tinh khiết mỗi ngày vào cuối năm nay. Trong những tháng tới, họ dự kiến huy động thêm vốn để xây dựng lò phản ứng thí điểm có khả năng sản xuất tới 100 kg mỗi ngày.

Nếu Radify có thể tái tạo những kết quả hiện nay ở quy mô lớn hơn, họ có thể tạo áp lực cạnh tranh trực tiếp với các nhà sản xuất Trung Quốc. Hiện nay, giá đất hiếm ngoài Trung Quốc cao hơn gấp nhiều lần so với giá của nước này. Detweiler tin rằng Radify có thể sản xuất đất hiếm với chi phí chỉ cao hơn 50% so với giá của Trung Quốc trong ngắn hạn. "Nhưng tôi cũng kỳ vọng giá giao ngay của Trung Quốc sẽ tăng lên," ông thêm. Khi công ty bắt đầu mở rộng quy mô, họ kỳ vọng đạt được mức giá ngang bằng và thậm chí thấp hơn.

Ngoài đất hiếm, công ty đang khám phá nhiều loại kim loại khác như hafnium, urani, scandi và titan, được sử dụng trong điện tử, hàng không vũ trụ và các lĩnh vực khác. Công nghệ dựa trên plasma này cũng hoạt động trên các kim loại phổ biến hơn như sắt và nhôm, mặc dù hiện tại chưa đủ hiệu quả để thách thức các đối thủ lớn. Nhưng nếu đạt được mức đó, "chúng ta sẽ hoàn toàn thay đổi cách con người chế tạo kim loại," Detweiler kết luận.