Khai thác đáy đại dương: 5 nguồn khoáng chất quan trọng dưới đáy biển cần thiết cho công nghệ, và cuộc sống biển mong manh đang gặp nguy hiểm

(MENAFN- The Conversation) Gần đây bạn có thể nghe rất nhiều về các khoáng sản thiết yếu và các nguyên tố đất hiếm. Những vật liệu tự nhiên này là điều cần thiết cho công nghiệp và công nghệ hiện đại – từ điện thoại di động đến máy bay chiến đấu.

Chúng bao gồm lithi và coban được dùng trong pin, neodymium cho nam châm trong động cơ và ổ cứng, và các nguyên tố đất hiếm thiết yếu trong hệ thống quốc phòng, laser và chụp ảnh y khoa. Các khoáng sản thiết yếu cũng không thể thiếu đối với các hệ thống năng lượng tái tạo, lưu trữ năng lượng và hạ tầng số. Không có chúng, xã hội hiện đại – và bất kỳ con đường thực tế nào hướng đến một thế giới phát thải ròng bằng 0 – sẽ không thể tồn tại.

Các khoáng sản thiết yếu có tên gọi như vậy vì chúng cũng đặc biệt dễ bị tổn thương trước các gián đoạn chuỗi cung ứng do các sự kiện toàn cầu, căng thẳng thương mại hoặc bất ổn kinh tế. Và, ngày nay, một quốc gia đang thống trị nhiều chuỗi cung ứng khoáng sản thiết yếu: Trung Quốc.

Với điều đó trong mind, nhiều chính phủ đang tìm kiếm các nguồn thay thế cho các khoáng sản thiết yếu, và một số công ty đang nhắm đến đáy đại dương như một biên giới tiềm năng mới để khai thác chúng.

Là một nhà địa chất học biển, tôi biết tiềm năng của các khoáng sản ở đáy biển là rất lớn. Nhưng điều đó không có nghĩa là các khoáng sản ấy dễ thu hoạch. Chúng tồn tại dưới nhiều dạng, từ các tảng đá cỡ như củ khoai tây rải rác trên đáy biển đến các lớp vỏ ở các cửa phun thủy nhiệt và các hồ nước muối (nước brine) dưới nước. Và chúng thường nằm ở những khu vực nhạy cảm, nơi có các sinh vật biển mỏng manh, đặt ra câu hỏi về khả năng gây hư hại cho một số phần ít được khám phá và ít được hiểu rõ nhất của hành tinh chúng ta.

Các nốt đa kim trên đáy biển

Khi bạn hình dung việc khai thác đáy biển, các nốt đa kim hoặc các nốt mangan có lẽ là những thứ đầu tiên xuất hiện trong đầu.

Các nốt dạng đá có kích thước khoảng như củ khoai tây và được rải rác trên những đồng bằng nước sâu mênh mông, thường ở độ sâu từ 3.000 đến 6.000 mét, tại một số khu vực, bao gồm một khu vực rộng lớn ở Thái Bình Dương phía đông nam của Hawaii.

Chúng chủ yếu gồm mangan và sắt, dù cũng có thể chứa lượng đáng kể các kim loại khác, bao gồm niken, coban, đồng có giá trị và một lượng nhỏ các nguyên tố đất hiếm cũng như bạch kim.

Các nốt hình thành từ các kim loại đi vào đại dương thông qua quá trình xói mòn hoặc từ các cửa phun thủy nhiệt ở đáy biển tại các khu vực có hoạt động núi lửa. Các ion kim loại bám vào một hạt nhân, như một mảnh đá hoặc mảnh vỏ. Theo thời gian, các lớp được hình thành xung quanh lõi đó. Quá trình phát triển rất chậm – chỉ vài milimét trong một triệu năm – nên các nốt lớn có thể đã vài triệu năm tuổi.

Tồn tại hơn 17 giấy phép thăm dò, chủ yếu trong Khu Vực Clarion-Clipperton của Thái Bình Dương. Các thử nghiệm ở đó đã bao gồm việc hút các nốt từ đáy biển lên các tàu ở phía trên. Nhưng, tính đến đầu năm 2026, việc khai thác thương mại quy mô lớn vẫn chưa bắt đầu.

Các sulfide khổng lồ ở đáy biển tại các cửa phun thủy nhiệt

Nguồn khác của các khoáng sản thiết yếu là các sulfide khổng lồ ở đáy biển, hình thành gần các cửa phun thủy nhiệt dọc theo các sống núi đại dương. Hoạt động núi lửa tương tác với nước biển, cung cấp năng lượng cho các đợt bùng nổ sinh vật biển tại các cửa này, đồng thời cũng tạo ra các loại đá giàu đồng, vàng, kẽm, chì, bari và bạc.

Những suối nước nóng này hình thành khi nước dâng lên qua lớp vỏ đại dương ở nhiệt độ cao, lên đến khoảng 750 độ Fahrenheit (400 độ C). Các kim loại chứa trong các dung dịch này kết tủa khi tiếp xúc với nước biển lạnh giàu oxy, tạo thành các cấu trúc giống như vòi phun được gọi là “black smokers” (khói đen) vì chúng trông như ống khói của nhà máy.

Công nghệ để khai thác các mỏ này hiện đang được xây dựng. Những thử nghiệm đầu tiên ở vùng biển sâu do các thợ khai thác người Nhật thực hiện trong vùng nước ven bờ của họ.

Các lớp vỏ giàu coban ở các seamounts (núi ngầm dưới biển)

Các lớp vỏ ferromanganese là một nguồn khác. Chúng hình thành trên sườn và đỉnh của các dãy núi dưới nước được gọi là seamounts (núi ngầm) và chứa mangan, sắt cùng với nhiều loại kim loại vi lượng như coban, đồng, niken và bạch kim.

Trong hàng triệu năm, các kim loại trong nước biển xung quanh hình thành các lớp phủ của oxit sắt và mangan, với độ dày dao động từ vài milimét đến vài đềximét, tùy thuộc vào tuổi của các seamounts.

Khai thác lớp vỏ về mặt kỹ thuật khó hơn nhiều so với khai thác các nốt. Các nốt nằm trên trầm tích mềm. Ngược lại, các lớp vỏ được gắn vào nền đá. Để khai thác lớp vỏ thành công, sẽ cần thiết phải thu hồi các lớp vỏ mà không thu gom quá nhiều chất nền, vì điều đó sẽ làm loãng chất lượng quặng.

Tuy nhiên, rất ít hiểu biết về hệ sinh vật biển sinh sống ở các seamounts, đặc biệt là những nơi thuộc các khu vực có khả năng cao nhất cho thăm dò và khai thác lớp vỏ.

Các hồ brine (nước muối) dưới nước

Một nguồn đại dương khác có thể cung cấp lithi và tiềm năng cả các nguyên tố đất hiếm có thể nằm trong những hồ nước dưới nước bất thường được gọi là các hồ brine siêu mặn (hypersaline brine pools). Những vũng nước muối này được tìm thấy trên đáy biển ở một số nơi trên thế giới, nhưng đặc biệt phổ biến ở Vịnh Mexico.

Brine đã là nguồn cung cấp phần lớn lượng lithi được dùng ngày nay. Các công ty khai thác nó từ nước muối tạo ra trong quá trình khai thác dầu và hoạt động địa nhiệt.

Lithi trở nên cô đặc trong các dung dịch brine trong hàng triệu năm. Khi nước di chuyển qua các lớp đá sâu, các khoáng chất được hòa tan dọc đường và các nguyên tố như lithi có thể tích tụ.

Việc chiết xuất lithi từ các dung dịch brine ở biển sâu, nếu được xác nhận là có ở đó, có thể đơn giản hơn khai thác đáy biển truyền thống. Công nghệ đã tồn tại để tách lithi khỏi nước muối.

Ở Vịnh Mexico, cách tiếp cận này có thể tận dụng hạ tầng dầu khí ngoài khơi hiện có, giảm nhu cầu xây dựng mới. Brine có thể được bơm lên, xử lý để loại bỏ lithi, rồi sau đó được trả về lớp nước/môi trường ngầm dưới đáy.

Bùn biển sâu

Ở Vùng Trung tâm Thái Bình Dương và ngoài khơi Nhật Bản, bùn biển sâu được làm giàu với các nguyên tố đất hiếm và yttri đã được nhận diện như một nguồn tài nguyên mới khác.

Những mỏ này hình thành từ sự tích tụ vô cùng chậm của mảnh vụn cá, được cấu thành từ canxi phosphate có nguồn gốc sinh vật (biogenic calcium phosphate), ở các phần sâu nhất của đại dương. Vào năm 2026, một tàu nghiên cứu của Nhật Bản đã khoan thành công và thu hồi trầm tích biển sâu có chứa các khoáng chất đất hiếm từ đáy biển gần đảo Minamitorishima, và chính phủ Nhật Bản đã công bố rằng một thử nghiệm khai thác bùn biển sâu sẽ bắt đầu vào năm 2027.

Những nhược điểm đối với sinh vật biển

Dù các khu vực này có khả năng chứa nguồn tài nguyên rất lớn, các nhà khoa học biết rất ít về điều kiện sinh thái ở ranh giới giữa nước biển sâu và trầm tích đáy biển, đặc biệt là về các cộng đồng vi sinh vật sống ở đó.

Vi sinh vật là những dạng sống phổ biến và nền tảng nhất trên Trái Đất. Chúng đóng vai trò trung tâm trong hệ sinh thái, chu trình dinh dưỡng và sự ổn định lâu dài của hành tinh. Khả năng tác động của việc cơ học loại bỏ các nốt khỏi đáy biển – thông qua cắt, cào hoặc nâng lên – đối với các hệ sinh thái vi mô này vẫn hầu như chưa được biết đến.

Ở Thái Bình Dương, một thử nghiệm khai thác có tính chất thí điểm được thực hiện vào năm 1978 đã được xem xét lại hơn hai thập kỷ sau đó. Dù đã 26 năm, những vệt do các phương tiện khai thác tạo ra vẫn còn nhìn thấy trên đáy biển. Các khu vực bị xáo trộn có ít sinh vật sống ở đáy hơn và ít đa dạng hơn so với những khu vực lân cận không bị xáo trộn. Đáng chú ý, không có đánh giá chi tiết nào về các cộng đồng vi sinh vật được thực hiện, để lại một khoảng trống đáng kể trong việc hiểu biết.

Làm phức tạp thêm vấn đề, nhiều khu vực khai thác mỏ ở biển sâu tiềm năng nằm ở vùng biển quốc tế, nằm ngoài thẩm quyền của từng quốc gia.

Cơ quan Quyền lực Đáy Đại dương Quốc tế (International Seabed Authority) chịu trách nhiệm điều chỉnh các hoạt động khoáng sản ở đại dương sâu, nhưng không có sự đồng thuận toàn cầu về các quy tắc, biện pháp bảo vệ hay các rủi ro chấp nhận được liên quan đến khai thác đáy biển. Một số quốc gia, bao gồm Hoa Kỳ, đang thảo luận về việc tạo ra các giấy phép riêng để khai thác ở các khu vực quốc tế, trong khi khoảng 40 quốc gia khác kêu gọi tạm dừng khai thác (moratorium) cho đến khi rủi ro được hiểu rõ hơn.

Các khoáng sản thiết yếu là nền tảng vô hình của đời sống hiện đại. Khi mối quan tâm đến khai thác ở biển sâu gia tăng, những bất định khoa học này và các thách thức về quản trị sẽ là trọng tâm của cuộc tranh luận.

MENAFN10032026000199003603ID1110842380