Đột phá KHCN - Đổi mới sáng tạo.

Báo cáo do Diễn đàn Kinh tế Thế giới (WEF) phối hợp cùng tổ chức phi lợi nhuận RMI và Liên minh Pin Toàn cầu (GBA) thực hiện, trên cơ sở tham vấn chuyên gia từ nhiều ngành và khu vực.

Bối cảnh và sự cần thiết phải hành động

Nhu cầu pin xe điện (EVB) toàn cầu đang tăng theo cấp số nhân. Theo dự báo của Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), nhu cầu hàng năm có thể đạt 5,5 terawatt-giờ (TWh) vào năm 2030 và 9,1 TWh vào năm 2035 trong kịch bản phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050.

Để đáp ứng mức cầu này, nhu cầu khai thác khoáng sản hàng năm dự kiến lên tới 909 nghìn tấn lithium, 2.590 nghìn tấn nickel và 247 nghìn tấn cobalt vào năm 2035. Tuy nhiên, theo dự báo của IEA, nguồn cung từ các dự án khai mỏ hiện có và đã công bố chỉ có thể đáp ứng lần lượt 39%, 69% và 62% nhu cầu dự kiến đối với lithium, nickel và cobalt. Điều này đặt ra rủi ro đáng kể cho quá trình chuyển đổi sang xe điện.

Bên cạnh đó, ngày càng nhiều pin đang tiến đến cuối vòng đời, đòi hỏi phải có hạ tầng và chính sách phù hợp để xử lý an toàn và có trách nhiệm. Việc xây dựng hạ tầng, ban hành và thực thi chính sách đều cần nhiều năm, trong khi thay đổi hệ thống ở quy mô toàn cầu đòi hỏi nhiều thập kỷ. Vì vậy, cần hành động ngay từ bây giờ.

Kinh tế tuần hoàn cho pin xe điện là gì?

Kinh tế tuần hoàn trong lĩnh vực pin là mô hình trong đó pin xe điện được sử dụng tối đa trong ứng dụng ban đầu (“vòng đời thứ nhất”), sau đó được tái sử dụng hoặc chuyển đổi công năng sang các ứng dụng khác như lưu trữ năng lượng (“vòng đời thứ hai”), và cuối cùng được tái chế để thu hồi vật liệu đưa trở lại chuỗi sản xuất.

Mô hình này có tiềm năng giảm phụ thuộc vào khai thác khoáng sản nguyên chất, tăng cường khả năng chống chịu của chuỗi cung ứng, giảm căng thẳng địa chính trị, mở rộng tiếp cận năng lượng sạch và tạo thêm việc làm ở nhiều khu vực địa lý khác nhau. Tuy nhiên, quá trình chuyển đổi này cần được thiết kế có chủ đích, với tư duy hệ thống và nguyên tắc công bằng, để không tạo ra những bất bình đẳng mới.

Những vấn đề tồn tại trong chuỗi cung ứng hiện tại

Thiếu minh bạch xuyên suốt chuỗi giá trị

Chuỗi cung ứng pin xe điện hiện nay vừa tập trung địa lý vừa phân tán. Các mỏ khoáng sản chủ yếu nằm ở một số ít quốc gia – Australia và Chile đối với lithium, Indonesia đối với nickel, Cộng hòa Dân chủ Congo đối với cobalt – và khoáng sản thường được vận chuyển đến Trung Quốc để chế biến trước khi lắp ráp thành xe điện tại Trung Quốc, châu Âu hoặc Mỹ. Tổng quãng đường vận chuyển từ mỏ đến nhà máy pin thường vượt quá 50.000 hải lý.

Sự phức tạp này, kết hợp với thiếu quy định hài hòa, khiến chuỗi giá trị kém minh bạch. Điều đó cản trở khả năng truy xuất nguồn gốc, kiểm soát tác động môi trường và xã hội, cũng như trách nhiệm giải trình của các bên liên quan. Ví dụ, mức thải carbon của pin lithium-ion phổ biến dao động từ 65 đến 100 kg CO₂ tương đương trên mỗi kilowatt-giờ, tùy thuộc vào nguồn gốc nguyên liệu và cường độ carbon của lưới điện sử dụng trong sản xuất – nhưng không có cơ chế công bố thông tin thống nhất để xác minh con số này.

Thiết kế pin và khả năng tiếp cận dữ liệu

Pin hiện nay thường được thiết kế để tối ưu hóa hiệu suất trong vòng đời thứ nhất, mà ít chú trọng đến khả năng tháo lắp, tái sử dụng hay tái chế. Các kỹ thuật liên kết vĩnh viễn như keo dán không thể đảo ngược và hàn giúp tăng độ bền cơ học, nhưng gây khó khăn cho việc tháo rời. Sự đa dạng trong thiết kế cũng làm tăng chi phí đánh giá, vận chuyển và bảo hành cho các ứng dụng vòng đời thứ hai.

Bên cạnh đó, dữ liệu từ hệ thống quản lý pin (BMS) – vốn cần thiết để đánh giá trạng thái sức khỏe (SOH) và tuổi thọ còn lại – thường không được chia sẻ do lo ngại về bảo mật và quyền sở hữu dữ liệu.

Thách thức của tái chế và vòng đời thứ hai

Tái chế pin xe điện đối mặt với nhiều trở ngại: yêu cầu vốn đầu tư ban đầu cao, lượng nguyên liệu đầu vào chưa đủ lớn, và biến động giá khoáng sản khiến biên lợi nhuận không ổn định. Ngành công nghiệp vòng đời thứ hai cũng đang ở giai đoạn đầu phát triển và gặp khó khăn khi giá pin mới liên tục giảm.

Theo dự báo, lượng pin đến cuối vòng đời toàn cầu sẽ tăng từ khoảng 900 nghìn tấn năm 2025 lên 7.850 nghìn tấn năm 2035 và 20.500 nghìn tấn năm 2040. Làn sóng này sẽ đến sớm hơn dự kiến và đòi hỏi đầu tư hạ tầng liên tục ngay từ bây giờ.

Bất bình đẳng trong chuỗi giá trị

Việc khai thác và chế biến khoáng sản tập trung cao tại một số ít quốc gia tạo ra các điểm dễ tổn thương trong chuỗi cung ứng. Các nước đang phát triển, đặc biệt ở Nam bán cầu, chủ yếu đóng vai trò cung cấp nguyên liệu thô mà không được hưởng lợi từ các công đoạn tạo ra giá trị cao hơn trong chuỗi.

Đồng thời, nhiều quốc gia thu nhập thấp nhập khẩu xe cũ và sẽ nhận ngày càng nhiều xe điện đã qua sử dụng trong những năm tới – trong khi thiếu hạ tầng và khung pháp lý để xử lý pin cuối vòng đời một cách an toàn. Nếu không có giải pháp phù hợp, nguy cơ tái chế phi chính thức, chôn lấp hoặc tồn đọng pin là hiện thực, gây hại cho môi trường và sức khỏe cộng đồng.

Nhu cầu phát triển lực lượng lao động

Lực lượng lao động cần thiết để vận hành một nền kinh tế pin tuần hoàn – bao gồm thu gom, phân loại, tháo rời, sửa chữa và tái chế – chưa được đào tạo đủ. Đồng thời, quá trình chuyển đổi sang tuần hoàn sẽ làm giảm nhu cầu khai thác nguyên liệu thô, đòi hỏi phải hỗ trợ công nhân trong các ngành liên quan chuyển sang vai trò mới.

Các khuyến nghị chính sách

Báo cáo đề xuất năm nhóm hành động ưu tiên.

1. Xây dựng nền tảng theo dõi và truy xuất nguồn gốc chuẩn hóa, có khả năng tương tác

Hệ thống theo dõi (tracking) cho phép giám sát pin từ khi sản xuất đến khi đến cơ sở xử lý cuối vòng đời; hệ thống truy xuất (tracing) theo dõi nguyên liệu pin từ nguồn gốc khai thác qua toàn bộ chuỗi. Kết hợp lại, hai hệ thống này tạo nền tảng cho minh bạch và trách nhiệm giải trình. Hộ chiếu sản phẩm kỹ thuật số (DPP) – một công cụ tích hợp hai chức năng trên – đang được yêu cầu triển khai tại EU từ năm 2027 cho xe điện hạng nhẹ và pin công nghiệp. Tuy nhiên, cần hài hòa hóa tiêu chuẩn dữ liệu ở quy mô toàn cầu để các hệ thống này thực sự có thể tương tác qua biên giới.

2. Thiết lập tiêu chuẩn thiết kế và dữ liệu; tài trợ nghiên cứu cho đổi mới thiết kế pin

Pin cần được thiết kế với sự cân nhắc đồng thời về hiệu suất vòng đời thứ nhất, khả năng tháo rời, tái sử dụng và tái chế. Điều này đòi hỏi tiêu chuẩn thiết kế quốc tế, chính sách hỗ trợ và đầu tư nghiên cứu và phát triển (R&D) từ cả khu vực công lẫn tư nhân. Việc chia sẻ dữ liệu BMS giữa các bên liên quan trong chuỗi giá trị cũng cần được quy định rõ ràng, kèm theo các khung bảo vệ dữ liệu phù hợp.

3. Sử dụng các biện pháp chính sách có mục tiêu để khắc phục rào cản kinh tế và kỹ thuật

Các công cụ chính sách có thể bao gồm: trách nhiệm mở rộng của nhà sản xuất (EPR) để đảm bảo nhà sản xuất chịu trách nhiệm về chi phí xử lý cuối vòng đời; quy định về quyền sửa chữa (right to repair) nhằm tạo điều kiện cho tái sử dụng và chuyển đổi công năng; mục tiêu thu hồi vật liệu và quy định hàm lượng tái chế bắt buộc; cùng với hỗ trợ tài chính cho các doanh nghiệp tái chế và vòng đời thứ hai trong giai đoạn mở rộng quy mô. Các chính sách cần linh hoạt đủ để theo kịp sự phát triển của công nghệ pin và tái chế.

4. Phát triển chuỗi giá trị tuần hoàn theo khu vực trong khuôn khổ kinh tế tuần hoàn toàn cầu

Cần tạo điều kiện để nhiều quốc gia tham gia vào chuỗi giá trị pin, thay vì chỉ tập trung ở một số ít nền kinh tế. Điều này bao gồm xây dựng hạ tầng thu gom và tái chế ở các khu vực có tốc độ phổ cập xe điện đang tăng, kết hợp với đầu tư phát triển quốc tế nhắm vào các nền kinh tế mới nổi. Đồng thời, cần hài hòa hóa quy định nhập khẩu và xuất khẩu xe điện và pin đã qua sử dụng để ngăn chặn việc chuyển giao gánh nặng xử lý cuối vòng đời sang các quốc gia thiếu hạ tầng. Kenya năm 2024 đã ban hành quy định cấm nhập khẩu xe điện cũ có pin có trạng thái sức khỏe dưới 80% – đây là một ví dụ đáng tham khảo.

5. Đầu tư vào lực lượng lao động cho nền kinh tế pin tuần hoàn

Cần đào tạo và nâng cao kỹ năng cho người lao động ở các phân khúc mới của chuỗi giá trị, đặc biệt là các vai trò liên quan đến thu gom, tháo rời, chẩn đoán, sửa chữa và tái chế pin. Chính phủ, doanh nghiệp và cơ sở đào tạo cần hợp tác để xây dựng chương trình đào tạo chuẩn hóa. Đồng thời, cần có kế hoạch chủ động hỗ trợ người lao động trong ngành khai thác nguyên liệu thô chuyển sang vai trò mới, trong đó nguyên tắc chuyển đổi công bằng (just transition) cần được ưu tiên.

Nghiên cứu giá trị của tái chế pin

RMI đã thực hiện phân tích theo phương pháp tính toán ba đáy (triple-bottom-line), đánh giá đồng thời lợi ích tài chính, môi trường và xã hội của việc tái chế pin xe điện. Kết quả cho thấy ngay cả khi giá khoáng sản thấp, tái chế pin vẫn tạo ra tác động xã hội ròng tích cực. Khi tính đến các ngoại tác môi trường và xã hội hiện chưa được hạch toán, lợi tức đầu tư của tái chế pin có thể vượt trội so với khai thác mỏ truyền thống. Ước tính tổng giá trị lợi ích hệ thống từ tái chế pin đến năm 2040, chỉ tính riêng lượng nguyên liệu đầu vào từ Mỹ, đạt từ 5,9 đến 14,4 tỷ USD.

Ví dụ điển hình: Thách thức của một quốc đảo nhỏ

Bermuda – lãnh thổ hải ngoại của Anh tại Đại Tây Dương với khoảng 60.000 dân – đang trong quá trình điện hóa phương tiện giao thông công cộng và đội xe chính phủ. Tuy nhiên, quốc đảo này phải đối mặt với những thách thức đặc thù: vị trí hẻo lánh cách bờ biển Mỹ hơn 1.000 km, không có hạ tầng tái chế địa phương, thiếu quy mô kinh tế, và chi phí vận chuyển pin cũ ra ngoài đảo rất cao do yêu cầu an toàn. Bermuda đang cân nhắc các phương án như phá vỡ pin tại chỗ trước khi xuất khẩu hoặc xuất khẩu nguyên pin cho các cơ sở tái chế ở nơi khác. Trường hợp này phản ánh những khó khăn mà nhiều thị trường có quy mô nhỏ hoặc xa xôi sẽ phải đối mặt khi làn sóng pin cuối vòng đời ập đến.

Kết luận

Thế giới đang ở ngưỡng cửa của quá trình chuyển đổi giao thông vận tải sang điện hóa, và những quyết định được đưa ra ngày hôm nay sẽ định hình chuỗi cung ứng pin trong nhiều thập kỷ tới. Các thách thức được xác định trong báo cáo này – từ thiếu minh bạch, thiết kế pin chưa phù hợp, kinh tế tái chế bấp bênh, đến bất bình đẳng địa lý và thiếu hụt lao động – là những trở ngại thực sự nhưng có thể giải quyết được.

Bằng cách xây dựng hệ thống truy xuất nguồn gốc chuẩn hóa, thúc đẩy đổi mới thiết kế pin, áp dụng chính sách hỗ trợ có mục tiêu, phát triển chuỗi giá trị khu vực và đầu tư vào lực lượng lao động, các bên liên quan trên toàn thế giới có thể từng bước xây dựng một nền kinh tế pin tuần hoàn phục vụ cả mục tiêu khí hậu, công bằng xã hội và tăng trưởng kinh tế.

Nguồn: White Paper “Powering the Future: Overcoming Battery Supply Chain Challenges with Circularity” – World Economic Forum, RMI và Global Battery Alliance, tháng 1/2025. Bài viết lại theo phong cách báo chí khoa học Việt Nam, không bổ sung thông tin ngoài tài liệu gốc.