Câu chuyện iPhone là một cẩm nang cho những thiên tài về thiết kế và kỹ thuật, một học thuyết về nhân loại của thế giới hiện đại, và là một cái nhìn chưa từng có tiền lệ về một trong những công ty bí mật nhất trong lịch sử. Đây chính là một bản báo cáo chưa được tiết lộ, trong 10 năm sáng chế của một thiết bị đã làm thay đổi mọi thứ trên thế giới này.
Để lần ra dấu vết lịch sử của chiếc điện thoại iPhone, Brian Merchant – tác giả của quyển sách đã đi đến nhiều lục địa khác nhau, từ cao nguyên Bolivia đến đặc khu kinh tế Thẩm Quyến, dùng chính thiết bị hội tụ là chiếc điện thoại iPhone để ghi lại những nỗ lực trong quá trình làm việc của mình. Brian đã chụp 8.000 bức ảnh, ghi âm lại 200 giờ phỏng vấn, ghi lại hàng trăm ghi chú, và dùng FaceTime để gọi về cho gia đình hàng tá lần. Brian đã dùng qua ba chiếc điện thoại iPhone khác nhau: một chiếc iPhone 6 với màn hình bị vỡ và được sửa lại ba lần, một chiếc iPhone 4S được mua tại một chợ đen của Trung Quốc nhưng đã bị đánh cắp ở Chile, và một chiếc iPhone 7 mà anh đã mua trong buổi ra mắt sản phẩm mới của Apple.
Trích đoạn sách hay
PIN LION
Kết nối vào nguồn nhiên liệu của cuộc sống hiện đại
Sa mạc Atacama phía Bắc Chile là nơi khô cằn nhất trên trái đất, ngoại trừ các điểm cực đông khô. Bạn sẽ không mất nhiều thời gian để cảm nhận được điều đó. Cảm giác khô nóng bắt đầu từ cổ họng của bạn, sau đó lan đến vòm miệng, và phần xoang của bạn sẽ sớm như làn da động vật phơi dưới ánh mặt trời sa mạc trong một tuần. Claudio cầm vô-lăng, lái xe đưa tôi và người đồng hành của tôi, tên là Jason từ Calama đi về phía nam, đến một trong những thị trấn khai thác mỏ lớn nhất của Chile với những vách đá màu nâu đỏ mờ ảo của dãy núi Andes khi nhìn từ cửa sổ.
Chúng tôi đang đi đến Salar de Atacama, nơi có mỏ lithium nhất lớn nhất trên thế giới. SQM (hay còn gọi là Sociedad Química y Minera de Chile, hoặc Hiệp hội Hóa học và Khoáng sản Chile) là tổ chức trước đây thuộc sở hữu nhà nước, bây giờ do con rể-của-một-cựu-độc tài điều hành, là công ty chi phối cả vùng này. Đây là nhà sản xuất kali nitrat, i-ốt và lithium hàng đầu, họ đã cho phép tôi và Jason có một chuyến tham quan tại đây.
Atacama trông không quá khô cằn. Vào mùa đông, bạn có thể trông thấy một ngọn núi tuyết từ xa. Tuy nhiên, lượng mưa trung bình cao nhất trên toàn bộ 41.000 dặm vuông sa mạc chỉ có 15 milimét một năm. Ở một số nơi còn ít hơn thế nữa. Tại đây có những trạm thời tiết vẫn chưa xác định được chính xác lượng mưa hơn một thế kỷ qua.
Hầu như không có sự sống ở Atacama vì đây là vùng khan hiếm nước, thậm chí còn không có vi khuẩn. Chúng tôi đã dừng lại ở một trong những vùng khô cằn nổi tiếng nhất: Thung lũng Mặt trăng. Nó giống với sao hỏa theo chuẩn mực mà NASA dùng để thực hiện thí nghiệm Hành tinh đỏ của mình, nhất là các thiết bị họ dùng để tìm kiếm sự sống. Và chúng tôi bước chân đến địa điểm khô cằn, kỳ lạ này để cảm ơn về sự hỗ trợ năng lượng để iPhone có thể hoạt động.
Những thợ mỏ Chile làm việc ở môi trường khác biệt này mỗi ngày, thu hoạch lithium từ các bể nước muối bốc hơi. Nước muối là dung dịch tự nhiên được tìm thấy từ nguồn dự trữ rất lớn nằm bên dưới lòng đất. Trong hàng thiên niên kỷ, dòng chảy từ núi Andes đã mang tới các mỏ khoáng sản, những cánh đồng muối với trữ lượng lithium rất lớn. Lithium là thành phần kim loại nhẹ nhất và ít bền vững nhất, nó phân bố rộng khắp thế giới, nó không bao giờ tồn tại dưới dạng nguyên chất; nó rất dễ phản ứng. Nó phải được tách ra và tinh chế từ các hợp chất, vì vậy thường rất đắt khi khai khác. Nhưng ở đây, nồng độ lithium cao trong dung dịch muối kết hợp với khí hậu khô cằn cực kỳ cho phép các thợ mỏ khai khác rất dễ dàng thứ kim loại quý giá này từ sự bốc hơi nước.
Sa mạc Atacama thực sự là nguồn cung cấp lithium của thế giới – theo thống kê cho thấy hiện nay Chile cung cấp 1/3 sản lượng và chiếm 1/4 tổng trữ lượng toàn cầu. Nhờ Atacama, Chile thường được gọi là “Ả Rập Saudi của Lithium”. (Một lần nữa, nhiều quốc gia có thể được gọi là “Ả Rập Saudi của Lithium”, ví dụ nước láng giềng Bolivia thậm chí còn có nhiều hơn, nhưng họ vẫn chưa khai thác.)
Pin Lithium-ion là nguồn năng lượng được sử dụng trong máy tính xách tay, máy tính bảng, xe điện, và tất nhiên là điện thoại thông minh. Lithium dần được gọi là “dầu mỏ trắng” bởi nhiều người xem nó là chìa khóa trong ngành công nghiệp. Giữa những năm 2015 và 2016, lithium đã tăng gấp đôi giá trị bởi nhu cầu tăng tăng nhanh một cách đột biến.
Mặc dù các mỏ đang được phát triển, thế nhưng mỏ lithium lớn nhất trên trái đất này lại ẩn mình tại vùng cao nguyên của Chile. Khi chúng tôi lái xe đi qua, vùng đất này được bao quanh bởi hoa, những bức ảnh và các di tích nhỏ hai bên đường. Hết cái này đến cái khác.
“Đúng rồi, đây được gọi là Ruta del Muerte,” Claudio, tài xế đã nói với chúng tôi, “nhiều gia đình không biết đường. Họ mệt mỏi và phải dừng lại. Hoặc những tài xế đã lái xe quá lâu.”
Con đường để có được pin cho iPhone là con đường đến với tử thần.
* * *
Pin Lithium-ion bắt đầu được nhắc đến vào những năm 1970 vì các chuyên gia lo ngại rằng nhân loại sẽ đi tới diệt vong theo cách khác, đúng như nghĩa đen, do quá phụ thuộc vào dầu mỏ. Các nhà khoa học, công chúng và ngay cả các công ty dầu mỏ cũng từng tuyệt vọng về việc tìm kiếm nguồn năng lượng thay thế. Cho tới thời điểm đó, pin là thứ công nghệ trì trệ suốt gần 100 năm.
Pin đầu tiên được phát minh bởi nhà khoa học người Ý Alessandro Volta vào năm 1799, với nỗ lực nhằm chứng minh rằng đồng nghiệp Luigi Galvani đã sai lầm trong việc nhận định sức mạnh của ếch. Galvani cho dòng điện chạy qua hệ thần kinh của con ếch đã chết – chuỗi thí nghiệm có thể đã truyền cảm hứng cho Mary Shelley viết Frankenstein – và phải công nhận rằng động vật lưỡng cư có chứa “điện năng động vật” bên trong. Ông nhận thấy điều đó khi dùng dao sắt giải phẫu một cái chân treo trên một cái móc bằng đồng, cái chân đó có xu hướng co lại. Volta nghĩ rằng các thí nghiệm của bạn mình đã chứng minh được sự tồn tại của một điện tích chạy qua hai dụng cụ kim loại khác nhau thông qua một môi trường trung gian ẩm. (Cả hai đều đúng, cơ và các tế bào thần kinh sống có phản ứng với điện sinh học, và ếch được xem như vật thí nghiệm trung gian giữa các điện cực.)
Pin cơ bản gồm ba phần: hai điện cực (anode là điện tích âm và cathode là điện tích dương) và dòng điện giữa chúng. Để kiểm tra lý thuyết của mình, Volta đã xếp một chồng các miếng kẽm và đồng xen kẽ với nhau, ngăn cách bởi miếng vải tẩm dung dịch muối ăn. Những chồng kim loại vụng về đó là chiếc pin đầu tiên của nhân loại.
Hệ thống pin ở giai đoạn đầu vào năm 1793.
Và nó hoạt động giống như hầu hết các loại pin hiện đại ngày nay, thông qua phản ứng oxy hóa khử. Các phản ứng hóa học tạo nên sự tích tụ electron trong cực âm (trong chiếc ống của Volta là kẽm), những electron này sẽ cần được di chuyển tới cực dương (bằng đồng). Chất điện phân – cho dù đó là vải ngâm nước muối hay một con ếch chết – sẽ không cho hiện tượng đó xảy ra. Nhưng nếu bạn kết nối pin của cực dương và cực âm với một dây điện, tạo thành mạch điện, các cực dương sẽ oxy hóa (mất electron), và những electron sẽ đi đến cực âm, tạo ra dòng điện.
Phát triển dựa trên khái niệm của Volta, John Frederic Daniell đã tạo ra một loại pin có thể được sử dụng như một nguồn điện thực tế. Pin của Daniell đã nổi lên vào năm 1836, dẫn đến sự ra đời của điện báo và nhiều thứ khác.
Kể từ đó, sự đổi mới của pin chậm lại, từ sự thay đổi điện cực đồng và kẽm của Volta, pin ắc-quy axit sử dụng trong xe hơi cho đến pin lithium được sử dụng ngày nay. “Pin chỉ có một số lượng bộ phận ít ỏi, điều đó vừa hỗ trợ nhưng cũng làm cản trở nỗ lực của các nhà khoa học để cải thiện sự sáng tạo của Volta”, Steve LeVine viết trong cuốn sách The Powerhouse. “Năm 1859, một nhà vật lý Pháp tên là Gaston Planté phát minh ra pin ắc-quy axit chì có thể sạc lại”, đó là loại pin dùng điện cực chì và chất điện phân là axit sunfuric loãng. Pin sẽ được sạc lại bằng cách châm thêm axit vào để tái sử dụng. “Phát minh của Planté được thương mại hóa vào năm 1980,” ông nói, “đó được xem là bước tiếp nối đáng kể trong phát minh của Planté. Trong hơn một thế kỷ qua, khoa học đã không thay đổi.” Có một chút bất ngờ ở đây, bởi vì pin vẫn là một trong nỗ lực lớn nhất nhằm định hình trải nghiệm của chúng ta trong sự phát triển công nghệ.
Nhưng cuộc khủng hoảng dầu mỏ những năm 1970, khi mà việc cấm vận dầu mỏ đã khiến giá cả tăng vọt và làm thiệt hại nhiều nền kinh tế, cùng với sự xuất hiện của pin nhiên liệu hydro mới mà Ford quảng cáo là “tương lai của ngành xe hơi”, đã tạo nên trào lưu kiếm tìm một loại pin tốt hơn.
* * *
Nhiều người cho rằng đó là một trò đùa vì các nhà phát minh ra pin lithium-ion vẫn chưa giành được giải Nobel. Pin li-ion không chỉ là nguồn năng lượng thường ngày của chúng ta, mà nó còn là phần quan trọng của xe điện. Nói một cách hơi mỉa mai, nhưng sự thực là nó được phát minh bởi một nhà khoa học từ công ty dầu mỏ nổi tiếng nhất thế giới.
Khi nhà hóa học Stan Whittingham đề xuất phát minh của mình tại Stanford vào những năm đầu của thập kỷ 1970, ông đã phát hiện ra một cách để lưu trữ ion lithium trong tấm vải tẩm sulfua titanium, một thí nghiệm cho ra đời một loại pin sạc. Ông đã sớm nhận được đề nghị nghiên cứu riêng về công nghệ năng lượng thay thế tại Exxon4.
4 Exxon, một công ty nổi tiếng ngày nay trong việc đưa ra giả thiết mới về biến đổi khí hậu và cạnh tranh với Apple ngôi vị tập đoàn lớn nhất thế giới.
Tác phẩm Silent Spring (tạm dịch: Mùa xuân im lặng) của Rachel Carson (phơi bày mối nguy hiểm của thuốc trừ sâu DDT), sự cố tràn dầu Santa Barbara, và dòng sông Cuyahoga bị cháy đã cất lên tiếng nói mạnh mẽ trong việc thay đổi nhận thức của cộng đồng về bảo vệ môi trường. Ford tập trung vào những khiếu nại rằng xe ô tô của hãng này gây ô nhiễm cho thành phố và dùng nhiều dầu, họ đã tiến hành giải quyết bằng cách phát triển loại xe hơi với công nghệ điện sạch hơn, loại xe dùng bộ phận đánh lửa tập trung vào việc phát triển pin. Trong khi đó, việc sản xuất dầu đang trên đà phát triển đỉnh cao. Các công ty dầu lo lắng cho tương lai nên đã tìm cách để cải tiến đa dạng hơn.
“Tôi đã tham gia Exxon vào năm 1972,” Whittingham nói với tôi, “họ đã quyết định trở thành một công ty năng lượng, không đơn thuần là hóa dầu và dầu khí. Họ đã có pin, pin nhiên liệu, pin mặt trời và ở một thời điểm nào đó, họ đã là nhà sản xuất lớn nhất Hoa Kỳ về pin quang điện hóa.” Họ thậm chí còn chế tạo một chiếc xe diesel, qua hàng thế kỷ trước sự ra đời của chiếc Prius.
Whittingham được tặng một nguồn cung cấp năng lượng gần như vô hạn với mục tiêu là “phải luôn chuẩn bị sẵn sàng, bởi dầu khí sẽ cạn kiệt dần.”
Nhóm của ông biết rằng Panasonic đã đưa ra thị trường một loại pin lithium không thể sạc, loại pin dùng cho đèn LED của ngư dân đi trong đêm. Loại pin này có thể được làm giảm nhiệt độ nhờ gió biển, đó là một lợi ích quan trọng, bởi vì lithium rất dễ bay hơi và tỏa rất nhiều nhiệt.
Nếu pin đóng vai trò quan trọng đối với những người không có đủ chất làm nguội tại nơi làm việc thì không nên để nó hoạt động tới mức quá nóng. Dù có Lithium hay không, pin vẫn bị nóng quá mức nếu quá nhiều điện tử bị giải phóng khỏi cực âm cùng một lúc, và lúc này chỉ có một con đường tốt nhất cho những electron này – thông mạch. Nhóm của Whittingham đã thay đổi nó.
“Chúng tôi đã đưa ra khái niệm lớp kẹp và xây dựng những tế bào lithium có thể sạc lại ở nhiệt độ phòng”, Whittingham nói. Lớp kẹp chính là quá trình xen những ion vào giữa các lớp trong các hợp chất; ion lithium trong quá trình di chuyển từ cực âm đến cực dương sẽ tạo ra điện, và ngược lại, các ion lithium lại tiếp tục trở lại cực âm, nạp lại pin.
Đúng vậy, công ty đã dành nhiều thời gian làm nổi bật những nỗ lực trong năm 2015 và 2016 để khiến các nhà khoa học cảnh báo về mối đe dọa thực sự cấp bách của biến đổi khí hậu cứng họng, là lý do cho việc pin sử dụng trong xe điện hiện đại ra đời.
“Họ muốn trở thành Bell Labs trong ngành kinh doanh năng lượng”, Whittingham nói. Bell Labs vẫn nổi tiếng trong việc phát triển chất bán dẫn, cùng với hàng loạt những phát minh có ảnh hưởng khác. “Họ nói: ‘Chúng ta cần những loại xe điện, chúng ta hãy tự ngừng kinh doanh chứ không phải do người khác khiến chúng ta ngừng kinh doanh.’”
“Trong suốt sáu thập kỷ, pin carbon kẽm không sạc là lựa chọn hàng đầu cho điện tử tiêu dùng,” LeVine viết, “pin NiCd cũng được sử dụng. Sản phẩm của Whittingham mang tới những bước nhảy vọt. Cung cấp điện áp ổn định và nhẹ, pin sẽ cung cấp nhiều năng lượng cho các thiết bị điện tử nhỏ hơn (như iPod so với Walkman) – nếu nó hoạt động.”
Sự đột phá của pin đã làm nhiều bộ ngành phấn khích. “Tôi đã được mời đến New York để giải thích cho ban lãnh đạo của Exxon những gì chúng tôi đang làm và tầm ảnh hưởng của nó,” Whittingham nói với tôi, “họ tỏ ra rất thích thú.”
Tuy nhiên, có vấn đề xảy ra: pin của ông vẫn tiếp tục cháy. Whittingham nói: “Có một số vấn đề khó thay đổi. Chúng tôi có nhiều vụ cháy như vậy, hầu hết là khi tiến hành tiêu hủy chúng. Hơn nữa việc sản xuất loại pin này rất khó khăn và tốn kém, điều này sẽ ảnh hưởng tới uy tín.”
Do những khó khăn xảy ra trong các vụ cháy nổ, mùi và ảnh hưởng của cuộc khủng hoảng dầu mỏ, Exxon đã không thể trở thành người đi tiên phong trong các phương tiện điện, công nghệ pin hay năng lượng thay thế. Thay vào đó, họ giảm lượng dầu đi một nửa. Nhưng công việc của Whittingham vẫn được kế thừa bởi một người đàn ông sẽ làm cho ngành điện tử tiêu dùng bùng nổ.
* * *
Không giống những khu vực xung quanh, Salar de Atacama không quá đẹp. Nhưng nó chắc chắn rất nổi bật, tôi nheo mắt nhìn những ngọn núi màu da cam qua một cánh đồng muối với những tinh thể muối gai góc, cong quẹo và tinh khiết. Chúng giống như một rạn san hô khô và sạch sẽ.
Nếu gió không thổi bụi bẩn từ các ngọn núi xuống thì chúng ta sẽ thấy rõ những cánh đồng tinh thể muối trắng tinh khiết chạy dài vô tận, theo lời Enrique Peña, kỹ sư trưởng của đội khai thác lithium tại Atacama.
“Tôi tưởng tượng một nhà thám hiểm Tây Ban Nha đang cưỡi ngựa đi qua nơi đây và nói, ‘Cái quái gì thế này?’” Peña nói. Chẳng có gì trong 50 km vuông ngoài nước muối khô. Peña là người đàn ông dễ mến, độ tuổi ngoài 30 với bộ râu rậm rạp cùng vẻ ngoài như một doanh nhân thân thiện. Anh đã thăng tiến khá nhanh tại SQM, nơi mà anh thường gọi bằng cái tên thân thuộc “ao của tôi”. Mỗi tuần, Peña từ Santiago – nơi gia đình anh sinh sống chạy xe đến sa mạc hoang sơ này.
Hoạt động khai thác – nằm tại trung tâm sa mạc muối – thật bất thường. Không có lối vào nào được chạm trổ bằng đá hay đào sâu vào lòng đất. Thay vào đó, có một loạt cánh đồng muối màu trắng vô tận phản chiếu hoàn hảo những ngọn núi vạch nên đường chân trời. Chúng được phân cách bằng những đụn muối vô tận – thành quả của những nỗ lực khai thác.
Chỉ từ một đến ba mét bên dưới tất cả lớp muối này, sẽ có một hồ chứa nước muối khổng lồ, một nguồn dự trữ lithium cho tương lai.
Đại diện của SQM đã hộ tống chúng tôi đến một nơi rất sang trọng, nơi các nhà quản lý khai thác ở lại khi làm việc tại đây. Hãy tưởng tượng một khách sạn năm sao với 10 phòng và một đầu bếp riêng trong sa mạc xa xôi này. Nó giống như Ground Zero5 trong thế giới hiện đại.
5 Ground Zero là từ ngữ ám chỉ nơi Tòa Tháp Đôi World Trade Center đã bị khủng bố phá hủy ngày 9 tháng 11 năm 2001. Trên đống gạch vụn người Mỹ đang ráo riết xây dựng lại một khu cao ốc mang tên Tháp Tự Do (Freedom Tower).
Đây quả là một nơi hoàn hảo để tạo ra những phát minh.
* * *
Khi tôi nói với John Goodenough rằng tôi đang gọi cho ông từ một khu mỏ lithium ở sa mạc Atacama, ông đã giật mình và hét lớn. Goodenough là một gã khổng lồ trong lĩnh vực của mình – ông đã dẫn đầu những sáng tạo quan trong nhất trong công nghệ pin, bắt nguồn từ sự đột phá lithium của Whittingham – và giọng cười của ông đã quá nổi tiếng. Ở tuổi 94, ông vẫn đến văn phòng của mình hầu như mỗi ngày, và ông nói với tôi rằng ông đang có bước đột phá cuối cùng cho các thiết bị năng lượng trên thế giới.
Goodenough là một bác sĩ quân đội, ông theo học chuyên ngành vật lý dưới thời Edward Teller và Enrico Fermi tại Đại học Chicago, bắt đầu sự nghiệp của mình tại Phòng thí nghiệm Lincoln của MIT, chuyên nghiên cứu việc lưu trữ bằng từ tính. Vào giữa những năm 1970, giống như Whittingham, cuộc khủng hoảng năng lượng đã thúc đẩy ông nghiên cứu bảo tồn và lưu trữ năng lượng. Sau đó, quốc hội cắt giảm kinh phí cho chương trình của ông, vì vậy ông chuyển qua Oxford để tiếp tục theo đuổi đam mê của mình. Ông biết Exxon đã thuê Whittingham để tạo ra pin lithium-titanium sulfide. “Nhưng đã bị thất bại vì các khoáng vật hình cây hình thành và phát triển trong điện dung lỏng sẽ dễ gây cháy và thậm chí còn phát nổ.” Goodenough nói.
Goodenough nghĩ rằng mình đã làm đúng. Trước đó, ông hiểu rằng oxit lithium-magiê được phân thành từng lớp, vì vậy ông đã khám phá xem có bao nhiêu lithium mà ông có thể chiết xuất từ các oxit khác trước khi chúng trở nên không bền vững. Lithium-cobalt và oxit lithium-niken giống y hệt nhau. Đến năm 1980, nhóm của ông đã phát triển một loại pin lithium-ion sử dụng oxit lithium-cobalt cho cực âm, và nó trở thành một viên đạn ma thuật – hoặc ít nhất, nó cho phép sạc pin nhiều hơn với mức tải trọng nhẹ hơn và ổn định hơn nhiều so với các oxit khác. Đây cũng là công thức cơ bản mà chúng ta có thể tìm thấy bên trong pin iPhone ngày nay.
Trước khi có sự xuất hiện của cách mạng điện không dây thì pin lithium-ion là giải pháp tốt cho một thiết bị điện tử thông thường. Sony đã phải đối mặt với một trở ngại trong một thị trường mới đầy hứa hẹn: máy quay video. Vào đầu thập kỷ 90, máy quay video đã được thu nhỏ kích thước từ những chiếc máy to vướng víu gắn trên vai thành những chiếc máy ghi có thể cầm tay. Nhưng pin niken cadmium vốn được sử dụng trong ngành công nghiệp thì rất lớn và cồng kềnh. “Sony cần một loại pin chứa đủ năng lượng nhưng đủ nhỏ để phù hợp với máy quay”, Sam Jaffe từ Navigant Research giải thích. Một loại Pin lithium-ion mới, siêu nhẹ và có thể sạc rất hợp với ý họ. Loại pin này sẽ nhanh chóng phổ biến trong ngành công nghệ từ những chiếc máy Handycams cho đến những chiếc điện thoại di động và đến ngành công nghiệp điện tử tiêu dùng.
Jaffe giải thích: “Vào giữa những năm 1990, gần như tất cả các máy ảnh sạc pin đều sử dụng pin lithium-ion. Sau đó, chúng chiếm lĩnh thị trường pin máy tính xách tay, và chỉ trong một thời gian ngắn sau đó, thiết bị mới này chiếm lĩnh thị trường điện thoại non trẻ. Và điều tương tự cũng xảy ra với những chiếc máy tính bảng, dụng cụ điện và thiết bị máy tính cầm tay.”
Nhờ quá trình nghiên cứu của Goodenough và sự phát triển sản phẩm của Sony, pin lithium đã trở thành một ngành công nghiệp toàn cầu. Như trong năm 2015, họ đã đạt được doanh số 30 tỷ đô-la một năm. Và theo dự kiến, xu hướng này sẽ tiếp tục được củng cố bởi các phương tiện điện và hybrid. Việc thị trường được mở rộng gấp đôi với tốc độ tên lửa giữa những năm 2015-2016 chủ yếu là từ một thông báo chính thức: Gigafactory của Tesla được xây dựng, dự kiến sẽ trở thành nhà máy sản xuất pin lithium-ion lớn nhất thế giới. Theo hãng Nghiên cứu Thị trường Minh bạch (TMR), thị trường pin lithium-ion toàn cầu dự kiến sẽ tăng gấp đôi lên 77 tỷ đô-la vào năm 2024.
* * *
Đã đến lúc phải xây dựng những cái bể. Những cái bể chứa. Ý tôi là bể chứa lithium.
Cuộc trò chuyện với Goodenough lâu hơn tôi nghĩ và mọi người trong đoàn đang chờ để đưa chúng tôi đến các bể lithium, nơi mà hoạt động khai thác vẫn đang diễn ra.
“Xin lỗi,” tôi nói với Enrique, “tôi đang nói chuyện với người phát minh ra pin lithium.”
“Ông ấy nói gì?” Goodenough hỏi, cố làm ra vẻ không quá quan tâm.
“Ông ta nói ông ta đã phát minh ra một loại pin tốt hơn”, tôi nói.
“Liệu nó có sử dụng lithium?”
“Không,” tôi nói, “ông ta nói nó sẽ dùng natri.”
“Chết tiệt!”
* * *
Khi lái xe trên những con đường hoang vắng trong sa mạc muối, chúng tôi có thể nhìn thấy muối trong không khí, dưới chân và chất thành những đụn khổng lồ ở khắp mọi nơi. Dải đất rộng và máy móc công nghiệp cũ kỹ khiến nơi này trông như một tiền đồn bị bỏ hoang. Rõ ràng là cảm giác này cũng khiến những công nhân cảm thấy rờn rợn; Peña nói rằng họ rất mê tín.
“Họ nói rằng họ đã nhìn thấy Chupacabra6 ở đây,” ông nói, “và mọi người đã biến mất.” Khí hậu khắc nghiệt, mọi thứ hoang sơ, sa mạc khô cằn, những hồ muối dài – có rất nhiều điều để truyền cảm hứng cho tư duy kỳ dị ở đây. Tôi không trách họ. “Và người ngoài hành tinh. Thường là người ngoài hành tinh. Họ nói họ nhìn thấy UFO.” Peña cười. “Có lẽ những người ngoài hành tinh này chỉ dừng lại để tìm kiếm pin.”
6 Còn được gọi là “Quỷ hút máu dê”, một sinh vật được thêu dệt có hình dáng giống kangaroo, răng nanh nhọn hoắt và hai mắt đỏ sọc như máu.
Chúng tôi đi đến điểm dừng đầu tiên: một loạt đường ống trải dài trên trên những chiếc hồ trắng xóa. SQM khoan vào lớp muối như những công ty dầu khí khoan tìm dầu. Tại Salar de Atacama, có 319 giếng bơm ra 2.743 lít dung dịch muối lithium trong một giây.
Cũng giống như một công ty dầu mỏ, SQM luôn khoan các lỗ thăm dò để xác định vị trí của các mỏ mới. Theo Peña, có tổng cộng 4.075 lỗ khoan thăm dò được, một trong số đó thậm chí có độ sâu 700-800 mét.
Nước muối được bơm vào hàng trăm bể bốc hơi, và nơi đây sẽ làm bốc hơi nước muối. Ở nơi sa mạc khô cằn và cao như vậy, quá trình này không mất nhiều thời gian. Các kỹ thuật viên bơm nước vào các ống dẫn hai lần một ngày để lau sạch lượng muối xâm nhập vào, tránh tắc nghẽn. Tôi thấy các tinh thể kết tinh ở một mối nối được rửa sạch vài giờ trước đó.
Tại các bể muối, Enrique nói, “Bạn phải luôn luôn bơm vào và bơm ra ngoài.” Trước tiên, các công nhân bắt đầu cho chúng bốc hơi – quá trình làm kết tủa muối. Bơm. Sau đó họ thu được muối kali. Lại bơm. Sau cùng, họ tập hợp dung dịch nước muối cho đến khi nó đạt được 6% lithium.
11
Các hồ chứa lithium ở Atacama, ảnh này được chụp bằng iPhone của tôi.
Mạng lưới rộng lớn từ những chiếc bể không màu tới những bể xanh dương và xanh lục neon này chỉ là bước đầu tiên trong việc tạo ra lithium dùng cho pin của bạn mà thôi. Sau khi được tập hợp lại, lithium được vận chuyển bằng xe tải chở dầu đến một nhà máy lọc dầu ở Salar del Carmen bên bờ biển.
Vận chuyển được xem là công đoạn nguy hiểm nhất của quy trình. Một mạng lưới các tuyến đường trung chuyển đi xuyên qua khu vực xung quanh Atacama, và ngày hôm sau, Enrique, Jason và tôi bỏ ra hàng giờ lái xe trên những con đường khai thác tư nhân, đi qua những chiếc xe bán tải và tàu chở lithium, kali và quay trở lại cho những chuyến khác. Hơn nữa còn có những tai nạn gây chết người rải rác hai bên đường. Những trường hợp hiếm có như mưa, lũ lụt có thể làm dừng toàn bộ hoạt động và gây nên chút sóng gió với toàn bộ chuỗi cung ứng toàn cầu. Nhưng chủ yếu, trường hợp trục trặc thường xảy ra ở những tài xế mệt mỏi, cố gắng đi thêm nhiều chuyến để kiếm thêm tiền và chở quá trọng lượng cho phép.
* * *
Không có sa mạc trắng tuyệt đẹp ở Salar del Carmen, chỉ một loạt khối trụ cao chót vót, hàng đống hồ chứa và máy móc gầm vang.
Hoạt động tinh chế là một quá trình công nghiệp tuyệt vời. Muối tinh thể được tạo ra từ các phản ứng hóa học, và các mảnh lithium rơi như tuyết trên vai của tôi. 130 tấn carbonate lithium được tạo ra mỗi ngày và được vận chuyển đi từ các cảng của Chile, như vậy sẽ có 48.000 tấn lithium được sản xuất trong một năm. Bởi mỗi chiếc iPhone chỉ cần ít hơn một gram lithium, cho nên số lượng này đủ để làm cho khoảng 43 tỷ chiếc iPhone.
Công đoạn bắt đầu từ việc tập hợp và vận chuyển dung dịch từ Atacama và đổ vào một bể chứa. Nó sẽ được làm sạch, sau đó chuyển qua quá trình lọc, cacbon hóa, làm khô và nén.
Natri cacbonat được kết hợp với dung dịch để tạo thành cacbonat lithium, đó là dạng thiết yếu để tạo nên sản phẩm. Phải mất hai tấn natri cacbonat để tạo ra một tấn carbonate lithium, đó là lý do tại sao lithium không thể tinh chế tại Atacama. SQM sẽ phải vận chuyển tất cả những thứ đó vào sa mạc; thay vào đó, họ chỉ đưa nước muối xuống núi.
Khi tôi đi xuyên qua cơn gió với những bông tuyết lithium rơi lả tả, với một chiếc mũ cứng trên đầu và một cái tai nghe, qua các đường ống dẫn muối và máy bơm rung lắc dữ dội, tôi bất ngờ bởi sự thật là đại đa số năng lượng pin trên thế giới bắt nguồn ngay tại đây. Bàn tay tôi đã chạm đến một phần nào đó của iPhone, tất cả điều này chỉ để làm nên một thành phần duy nhất trong mảng công nghệ phức tạp của iPhone.
Từ đây, lithium sẽ được vận chuyển từ thành phố cảng gần đó đến nhà sản xuất pin, có thể là ở Trung Quốc. Giống như hầu hết các bộ phận trong iPhone, pin li-ion được sản xuất ở nước ngoài. Apple không công khai nhà cung cấp pin, nhưng một loạt các công ty, từ Sony đến Dynapack ở Đài Bắc, đã sản xuất chúng trong nhiều năm.
Thậm chí ngày nay, loại pin ra đời từ dây chuyền lắp ráp của họ không phức tạp nhiều như với công thức ban đầu của Volta; ví dụ như pin trong mẫu iPhone 6 Plus có chứa lithium-cobalt oxit cho cực dương, graphite cho cực âm và polymer cho chất điện phân. Nó được kết nối với một máy tính nhỏ gọn để ngăn tình trạng quá nóng hoặc cạn nước khiến nó không ổn định.
“Pin là chìa khóa cho nhiều ngành tâm lý học phía sau các thiết bị này,” Kyle Wiens của iFixit chỉ ra điều đó. Khi pin bắt đầu ráo nước quá nhanh, mọi người cảm thấy thất vọng với toàn bộ thiết bị này. Khi pin trong tình trạng tốt thì điện thoại cũng ổn định. Có thể dự đoán được, pin lithium-ion luôn luôn là chủ đề của những cuộc chiến không hồi kết; là người tiêu dùng, chúng ta muốn nhiều ứng dụng và các hình thức giải trí tốt hơn, thời gian xem video lâu hơn bao giờ hết. Tất nhiên, chúng tôi cũng sẽ có những chiếc pin sử dụng lâu hơn, và nhiều cải tiến hơn những cái cũ. Trong khi đó, Apple cũng muốn tiếp tục làm những chiếc điện thoại càng ngày càng mỏng hơn.
“Nếu chúng tôi làm ra iPhone dày hơn một milimet,” Tony Fadell, giám đốc phần cứng của chiếc iPhone đầu tiên nói, “chúng tôi có thể kéo dài thời gian dùng pin lên gấp hai lần.”
* * *
Khoảng hai giờ sau khi rời nhà máy tinh chế lithium lớn nhất thế giới, Jason và tôi đã đánh mất những chiếc pin cùng những thứ có giá trị. Chúng tôi chỉ mới rời khỏi SQM; và tài xế đã bỏ chúng tôi lại trạm xe buýt.
Khu công nghiệp phức hợp trông như một dải chết chóc, bầu không khí uể oải bao trùm tới tận những trạm xe buýt. Tôi lang thang xung quanh để tìm thức ăn, còn Jason trông đồ đạc của chúng tôi. Một ông lão tiếp cận anh ấy và hỏi chiếc xe buýt vừa rồi đi đến đâu? Trong khi hai người đang nói chuyện, một tên đồng bọn đã nhanh chóng giật lấy ba lô và chạy thoát. Khi tôi quay lại vài phút sau đó, chúng tôi nhận ra điều gì đã xảy ra và điên cuồng chạy theo. “Cái ba lô Mochila Azul à?” Đó là điều không thể.
Chúng tôi đã mất hai máy tính xách tay, thiết bị ghi âm, iPhone 4s dự phòng, vài cuốn sách và một số ghi chú khác. Nhưng tôi đã không mất tài khoản của mình, bởi vì tôi đã cài đặt iCloud để lưu tự động các tập tin tài liệu.
Tôi buộc phải báo cáo phần còn lại trong chuyến đi chỉ với chiếc iPhone của mình – ghi âm, ghi chú, chụp ảnh – thứ mà nếu tôi có thêm dù chỉ một chút dung lượng nữa thôi là mọi thứ sẽ thoải mái hơn.
“Điện thoại, ví, hộ chiếu,” Jason bắt đầu kiểm kê khi chúng tôi đi qua biên giới hoặc rời khỏi khách sạn, “chỉ có ba thứ chúng ta có hoặc cần.” Nó trở thành một nửa câu thần chú; chúng tôi đã mất rất nhiều thứ có giá trị, nhưng chúng tôi vẫn có tất cả những thứ mà chúng tôi đang cần để thực hiện những thứ trước đó.
Cảnh sát Chile đã rất thân thiện khi chúng tôi trình báo về vụ cướp, nhưng về cơ bản họ nói với chúng tôi rằng, sản phẩm của Apple rất hiếm và đắt ở Chile, và các thiết bị của chúng tôi có thể sẽ được bán lại ở chợ đen ngay lập tức.
* * *
Cũng có tầm ảnh hưởng như pin li-ion, Goodenough tin rằng một loại pin mới – loại pin có thành phần chính là natri, không phải lithium – sẽ sớm xuất hiện thôi. “Chúng tôi đang trên đà phát triển loại pin khác, điều đó cũng sẽ chứng minh sự biến đổi xã hội”, ông nói. Natri nặng hơn và dễ bay hơi hơn lithium, nhưng rẻ hơn và dễ tiếp cận hơn. “Natri được chiết xuất từ đại dương và nó phổ biến rộng rãi, do đó quân đội và ngành ngoại giao không bắt buộc phải bảo đảm năng lượng hóa học trong natri, như trường hợp năng lượng hóa học dự trữ trong nhiên liệu hóa thạch và trong lithium”, ông giải thích. Trong tương lai, sẽ có một cơ hội mới cho pin iPhone được tạo ra bởi muối.
Những người đánh giá sản phẩm hẳn sẽ nói: “Tốt, nhưng pin iPhone của chúng tôi sẽ tốt hơn bao giờ hết chứ? Pin nó có kéo dài lâu hơn không?” Whittingham nghĩ là có: “Tôi nghĩ rằng chúng có thể kéo dài gấp đôi thời lượng so với hiện tại. Câu hỏi đặt ra là: liệu tất cả mọi người có sẵn sàng trả tiền cho nó?”
“Nếu bạn xem cấu tạo của iPhone, câu hỏi lớn mà chúng tôi muốn hỏi mọi người cũng như với Apple là: bạn muốn thiết bị điện tử hiệu quả hơn hay năng lượng trong pin của bạn nhiều hơn?” Whittingham nói. Họ có thể giảm bớt nước trong hệ thống pin hoặc thiết kế điện tử để giảm điện năng. Qua thời gian, họ chủ yếu dựa vào ý thứ hai. Trong tương lai, ai mà biết được? “Họ sẽ không cho bạn một câu trả lời. Đó là một bí mật thương mại”, Whittingham nói.
Đã có những bước tiến nghiêm túc trong cách các thiết bị điện tử tiêu thụ năng lượng. “Bởi vì mọi pin lithium đều bảo toàn điện tử,” Whittingham giải thích bằng máy giám sát năng lượng đầu ra, “họ không muốn bạn xả pin bằng mọi giá, bởi điều này sẽ khiến pin nhanh hỏng.”
Pin sẽ tiếp tục được cải tiến. Tất nhiên không chỉ vì lợi ích người tiêu dùng iPhone, mà còn vì lợi ích của một thế giới đang đứng trước nguy cơ của sự thay đổi khí hậu nghiêm trọng.
“Việc đốt các nhiên liệu hóa thạch thải ra khí cacbonic và các khí thải khác là nguyên nhân chính dẫn đến sự nóng lên toàn cầu và ô nhiễm không khí,” Goodenough đã đề cập nhiều lần, “nhiên liệu hóa thạch là một tài nguyên có giới hạn và không được tái tạo. Một xã hội hiện đại, bền vững phải sử dụng năng lượng từ ánh sáng mặt trời và gió. Cây cối thu nhận ánh sáng mặt trời, nhưng chúng cần điều đó vì dinh dưỡng. Các tế bào quang điện và cối xay gió có thể cung cấp điện mà không gây ô nhiễm không khí, nhưng điện năng này phải được lưu trữ, và pin là kho dự trữ điện tiện lợi nhất.”
Đó chính là lý do tại sao các doanh nhân như Elon Musk đang đầu tư lớn vào chúng. Nhà máy sản xuất pin của ông – Gigafactory sẽ tung ra loại pin lithium-ion mà chúng ta chưa bao giờ nhìn thấy trước đây, đó chính là tín hiệu rõ ràng nhất mà ngành công nghiệp ô tô và điện tử đã lựa chọn trong thế kỷ XXI.
Pin lithium-ion – được hình thành trong phòng thí nghiệm của Exxon, được xem là một bước tiến trong ngành công nghiệp bền vững, trở thành một sản phẩm thương mại chủ đạo trong các hãng máy ảnh của Nhật Bản, và sản xuất với các thành phần được khai thác từ nơi khô nhất, nóng nhất trên trái đất – chính là loại động cơ sẽ điều khiển các cỗ máy trong tương lai.
Thượng đế đang hy vọng rằng chúng ta sẽ sử dụng năng lượng mà ngài ban cho một cách có trách nhiệm.
“Sự phát triển của điện tử di động đã làm thay đổi cách chúng ta giao tiếp với nhau, và nó cho phép người nghèo cũng như người giàu có thể hiểu được những ẩn dụ và ngụ ngôn của các nền văn hóa khác nhau,” Goodenough nói. “Tuy nhiên, công nghệ là trung lập về mặt đạo đức. Lợi ích của nó phụ thuộc vào cách chúng ta sử dụng nó.”
Nguồn: https://vnwriter.net/book/cau-chuyen-iphone
