Nguyên liệu thiếu hụt biện pháp trước mắt

 


Nền kinh tế của chúng ta phụ thuộc rất nhiều vào khai thác nguyên liệu như:

Dầu được dùng vào việc sản xuất plastic và đa số sản phẩm hóa học.

Đất hiếm cần thiết cho việc chế tạo động cơ gió và ô tô điện

Nông nghiệp không thể thiếu phosphate. Tuy nhiên, sự thiếu hụt nguyên liệu đang đe dọa chúng ta, trước mắt và cả về lâu, về dài.

Có phải đó là một thảm họa đối với nền kinh tế thế giới? Một số xí nghiệp đã triển khai một số biện pháp xem ra có thể chấp nhận được.

Khử mặn nước biển dùng thay cho nước ngọt

Theo một nghiên cứu của Canda - Hà Lan năm 2012, 1,7 tỷ người (1/4 dân số thế giới) sống trong những vùng mà trữ lượng nước ngầm đang bị cạn kiệt do khai thác quá độ.

Do vậy, ngày càng nhiều quốc gia tìm cách khử độ mặn của nước biển. Vào năm 2010, thị trường này đạt trị giá 10,2 tỷ USD, ước lượng sẽ lên đến 12,9 tỷ USD vào năm 2015, tức là tăng 25% trong vòng 5 năm.

Degremont, chi nhánh của công ty Suez Environnement (Pháp), một trong những hãng hàng đầu trong lãnh vực này, đã xây dựng hơn 250 nhà máy khử mặn trên thế giới kể từ năm 1970:

Ở Perth (Australia), Barcelona (Tây Ban Nha), Al Dur (Barhein), đạt doanh số 1,58 tỷ euro trong năm 2011.

Trở ngại duy nhất, cách sản xuất nước ngọt này cần nhiều năng lượng. 44% nhà máy khử mặn trên thế giới hiện nay sử dụng nhiệt, tức là dùng dầu hay gaz, một công nghệ thích hợp với các quốc gia vùng Vịnh.

Tìm chất xúc tác của tương lai để thay thế bạch kim

Sự phát triển xe sạch có thể bị chậm lại do thiếu bạch kim, kim loại quý ấy được dùng nhiều trong các pô xúc tác và cả trong việc chế tạo pin nhiên liệu.

Trong khoảng thời gian từ năm 2002 đến năm 2011, nhu cầu bạch kim của thế giới tăng mạnh, từ 194,2 tấn/năm lên 251,8 tấn/năm. Lãnh vực xe hơi tiêu thụ gần phân nửa lượng sản xuất của thế giới và càng lúc càng ngốn nhiều hơn.

Các mỏ ở Nam Phi chiếm 3/4 sản lượng hiện nay, thế nhưng các mỏ này sẽ cạn kiệt trong vòng 30 năm đến 50 năm tới.

Các nhà nghiên cứu tìm giải pháp bù đắp. Chẳng hạn công ty QID (Ý) điều chỉnh một chất xúc tác với công nghệ nano không bạch kim, nhưng vẫn giữ những tính chất lý-hóa về phản lực.
 
Nhờ công nghệ này, tiến trình xúc tác rẻ hơn nhiều, thời hạn lâu hơn và đạt hiệu quả cũng cao hơn.

Plastic thay thế bằng thực vật

Hiện nay, 99% plastic được ưu tiên sử dụng cho vận tải. Giá thành của plastic tăng chóng mặt, một số polyéthylène có xuất xứ hóa dầu, giá 500 euro/tấn vào năm 2012.

Công ty SPhere (Pháp), đứng đầu châu Âu về bao bì gia dụng, đã có bước ngoặc căn bản, cho biết sẽ chuyển sang sử dụng "toàn thực vật" từ năm 2020.

Một bước đi trước mang tính chiến lược vì thị trường plastic sinh học tăng 6,5 lần trong khoảng 2007 - 2013, một củ khoai tây sẽ giúp làm ra 10 túi plastic.

Một thực phẩm mới bù đắp tình trạng thiếu cá

Đánh cá thương mại sẽ kết thúc vào năm 2048, theo một nghiên cứu đăng trên tạp chí Science năm 2006. Theo các nhà nghiên cứu, vào thời điểm ấy, trữ lượng cá trong các đại dương đã cạn kiệt.

Một giải pháp được tìm ra:

Nuôi cá. Tuy vậy, giải pháp này càng làm đại dương cạn kiệt cá: 40% cá đánh bắt được sẽ dùng để nuôi những con cá khác. Chẳng hạn cần 5 kg cá trồng (anchois) để cho ra 1kg cá hồi nuôi. Cách đây 1 năm, công ty Ynsect đã tìm ra một thực phẩm mới thay cho cá:

Một hỗn hợp côn trùng được nuôi từ chất thải thực vật. Công ty Ynsect dự định khai thác nguồn protein này ở châu Âu, không chỉ với cá mà cả trong chăn nuôi gia cầm.

Thiếu Néodyme? Loại bỏ nam châm khỏi các động cơ

Néodyme là thành phần của đất hiếm, có những tính chất tuyệt vời về từ và nhiệt, là một yếu tố cần thiết trong việc chế tạo nam châm, đặc biệt là nam châm của động cơ gió và bộ đồ điện của xe (hybrid). Chẳng hạn, cần 600kg néodyme cho bộ đồ điện của xe Toyota Prius.

Theo một nghiên cứu gần đây của Viện Công nghệ Massachusetts (MIT), nhu cầu về néodyme có thể tăng 700% trong vòng 25 năm tới. Sự thiếu hụt néodyme sẽ được nhận ra ngay từ giai đoạn 2015 - 2020, theo ước tính của Phòng nghiên cứu Địa chất và mỏ (Pháp).

Tại Mỹ, Cơ quan của chính phủ về nghiên cứu vừa cấp số tiền 31,6 triệu USD cho 14 dự án khai triển loại nam châm không dùng đất hiếm.

Bên cạnh đó, vào năm 2011, hãng mô tô Continental (Đức) tung ra một mẫu động cơ điện không có nam châm, tức là không có néodyme. Động cơ này đã được trang bị cho kiểu xe Fluence và Kangoo điện của hãng Renault.

Hóa dầu: thay thế bằng vi khuẫn

Công nghiệp hóa học bị tác động mạnh do khan hiếm dầu:

Đa số sản phẩm thuộc lãnh vực này được chế tạo từ các chất dẫn xuất của dầu. Nhiều ngành tìm phương pháp cứu vãn, chẳng hạn, công nghiệp hóa học Pháp cam kết sử dụng 15% nguyên liệu thực vật trong các sản phẩm từ nay đến năm 2017. Hóa học "Xanh" xem ra cũng có tương lại tươi sáng tại Pháp. Xí nghiệp METabolic Explorer ứng dụng sự lên men của vi khuẫn để sản xuất những phần căn bản của sản phẩm hóa học "xanh". Năm sản phẩm của xí nghiệp này chiếm giữ một thị phần thế giới trị giá hơn 11 tỷ euro.

Còn Novance và Oleon, các chi nhánh của công ty Sofiproteol, đang đứng đầu châu Âu về hóa học thay mới. Hai xí nghiệp này cung cấp mỗi năm hơn 500,000 tấn sản phẩm hóa dầu cho các nhà chế tạo sơn, dung môi, chất tẩy rửa, sản phẩm vệ sinh hay in từ nguyên liệu tái sinh.

Đồng có thể thay thế bằng nhôm, phong phú và rẻ hơn

Đồng hiện diện hầu như trong mọi lĩnh vực:

Điện tứ, vận chuyển, xây dựng.... Thế nhưng kim loại này đang trên đà cạn kiệt, trữ lượng sẽ bằng 0 trong vòng 38 năm tới. Giải pháp trước mắt:

Dùng nhôm. Kim loại thay thế này kém chắc hơn, kém dẫn điện, dẫn nhiệt hơn, nhưng trữ lượng nhôm lên đến 29 tỷ tấn và dễ tái sinh. Hiện nay, ngày càng ngành công nghiệp dùng nhôm như chất thay thế đồng, đặc biệt trong dẫn truyền và biến áp. Công ty Rusal, nhà sản xuất hàng đầu thế giới trong lĩnh vực này, chế tạo cả những hợp kim đặc biệt như nhôm - silicone - magnésium để đáp ứng nhu cầu này.

Doanh số tăng vọt đến 45% trong khoảng 2006 và 2011. Tuy vậy, có một trở ngại;

Sản xuất nhôm tiêu hao năng lượng rất lớn.

Máu và chất thay thế

Ước tính mỗi năm thiếu 100 triệu lít máu so với nhu cầu về máu không ngừng gia tăng do những tiến bộ trong việc điều trị một số bệnh và sự tăng cao của tuổi thọ.

Tìm một chất nhân tạo thay thế máu là mục tiêu của các nhà nghiên cứu trên toàn thế giới trong nhiều năm qua. Một trong những hướng hứa hẹn hơn cả thuộc về công ty Hermania (Pháp), chất thay thế máu có tính phổ quát từ hemoglobin của ...giun biển.

Công ty này thu lợi hơn 10 triệu euro kể từ khi được thành lập năm 2007 để chế tạo sản phẩm và được 10 cấp bằng sáng chế. Hemoglobin của Hermania có thể được dùng như chất vận chuyển oxy trong nhiều ứng dụng, bảo quãn mảnh ghép, xuất huyết, thiếu máu não cục bộ ...  Thị trường tiềm năng của chất thay thế máu ước lượng là  72 tỷ USD.

Cacao được thay thế bằng quả minh quyết (caroube)

Thu hoạch cacao trong 2 năm 2011 - 2012 giảm 7%, từ giảm 4 triệu tấn so với trước đó (theo báo cáo của tổ chức Cacao quốc tế). Bờ Biển Ngà, nước sản xuất cacao hàng đầu thế giới, đã có mức sản xuất bị chậm lại từ nhiều năm qua do lạc hậu trong khai thác, hiệu xuất thu hoạch kém và sự cạnh tranh của những ngành canh tác khác như cao su và cọ dầu.

Thế mà Barry Callebaut, nhà chế biến chocolate lớn nhất thế giới, ước lượng mức sản xuất cacao của thế giới phải tănt 1/4 từ nay đến năm 2020 mới có thể đáp ứng mức tăng của nhu cầu.

Để bù đắp sự thiếu hụt này công nghiệp nông thực phẩm quay sang dùng minh quyết, một loại quả mà nạc có thể thay thế hoàn toàn hay một phần chocolate trong bánh gateau, bánh quy (biscuit), thức uống và mứt.

Trong khoảng 2000 - 2010, xuất cảng minh quyết tăng 15 % (theo Tổ chức Lương Nông của Liên Hiệp Quốc). Những quốc gia hưởng lợi đầu tiên là các quốc gia xuất cảng, trong đó có 3 quốc gia chính:

Tây Ban Nha (35,000 tấn năm 2010), Bồ Đào Nha (19,000 tấn) và Morocco (11,400 tấn).

Tái chế vàng nữ trang

Ước lượng 166,600 tấn vàng đã được rút ra khỏi đất kể từ khi kim loại này được khai thác. Theo Công ty địa chất Mỹ, trữ lượng vàng trên thế giới không quá 51,000 tấn. Theo nhịp độ sản xuất hiện nay, trữ lượng này chỉ đủ khai thác trong vòng 20 năm. Một thách đố lớn lao đối với ngành kim hoàn vốn tiêu thụ khoảng phân nửa nhu cầu và cả đối với ngành công nghiệp (12% nhu cầu), nhất là điện tử và y khoa.

Hiện nay, 37% lượng cung cấp đến từ tái chế (nữ trang, đồng tiền, rác điện tử....).

Tại Pháp nở rộ các công ty mua lại vàng của tư nhân kể từ khi họ được phép giao dịch trên Internet vào năm 2009. Chính phủ Pháp cũng hưởng lợi qua việc thu hồi 8% trên mọi cuộc mua bán nữ trang để tái chế.

Uranium sắp bị thorium vượt qua?

Hiện nay, các nhà điện hạt nhân sử dụng nhiên liệu urnium. Theo các nhà khoa học, trữ lượng uranium chỉ đủ dùng trong vòng 80 năm tới. May thay, có một chất thay thế:

Thorium. Quặng này dồi dào gấp 4 lần urnium, với hiệu xuất năng lượng cao hơn hẳn, chất thải phóng xạ có thời gian tồn tại thấp hơn và ít hơn uranium.

Ý tưởng nhà máy điện hạt nhân vận hành với thorium không mới:

Trong thập niên 50 của thế kỷ 20, nhiều nhà khoa học đã khuyên dùng thorium. Hiện nay, có nhiều dự án sử dụng thorium. Trung Quốc, Mỹ, Anh đề ra những chương trình tìm quặng này. Theo Hiệp Hội Hạt Nhân thế giới, trữ lượng chính thorium nằm ở Ấn Độ (16% tổng số), Thổ Nhĩ Kỳ (14%) Brazil (11%) Australia (10%)....

Phosphate: trồng đậu Lupin ở Autralia

Còn bao nhiêu phosphate tại các mỏ trên thế giới? Các ước lượng giao động từ 1 đến 10, theo đó sự cạn kiệt trữ lượng xảy ra trong khoảng 40 và 400 năm tới.

Điều chắc chắn: không có chất thay thế quặng này, vốn là xuất xứ của phân bón phosphore cần thiết cho sự tăng trưởng của cây.

Nhu cầu về phosphore ước lượng trong khoảng 60 - 100 kg/mẫu/năm.

Tuy vậy, 40% phosphore được rải không được cây hấp thụ, cứ nằm yên trong đất. Thế nên có nhiều loại cây có thể hòa tan phosphore này để được sử dụng tiếp.

Được biết nhiều  hơn cả là cây đậu lupin có thể trồng luân canh với các cây khác hoặc xen canh.

Từ xưa, người Autralia đã là nhà sản xuất đậu lupin hàng đầu thế giới, với sản lượng 975,000 tấn/năm. Pháp đã tạo ra nhiều giống đậu mới hứa hẹn cho năng xuất cao. (Theo Economie)