Первые алмазы сформировались в толще Земли примерно в 3,5 миллиардном году до нашей эры. Прошли ещё миллионы лет, прежде чем содержащие алмаз кимберлиты – магматические горные породы – прорвались сквозь земную кору, позволив людям впервые обнаружить необыкновенно твёрдый и прозрачный минерал. На протяжении сотен лет огранённые алмазы украшают собой ювелирные украшения. Несмотря на механизацию многих процессов, добыча алмазов всегда была и остаётся невероятно тяжёлым трудом из-за суровых условий и низкой оплаты работы. В связи с этим в последние годы в ювелирной сфере зародилась мода на синтетические алмазы, популяризация которых может решить множество этических и даже экологических проблем.
Сидни Нойхаус и Джессика Уарч выросли в семьях, которые многими поколениями были вовлечены в бизнес добычи и реализации алмазов. Обе девушки продолжили дело предков, однако внесли в него новое дыхание в виде отказа от использования драгоценных камней и металлов с сомнительным происхождением. В городе Антверпен – мировой столице обработки и торговли бриллиантами Нойхаус и Уарч основали компанию Kimaï, которая производит ювелирные украшения исключительно из синтетических алмазов и переработанного золота. Вектор движения бельгийской компании полностью соответствует настроениям современного общества, а точнее, предпочтениям так называемых поколений Y и Z, которые являются целевой аудиторией Kimaï. Согласно статистике, около 70% миллениалов предпочли бы приобрести синтетические алмазы, чем их натуральный аналог. Чем же искусственные алмазы отличаются от традиционных?
Для начала синтетические алмазы производят в лабораториях. По своей сути, а именно, по химическому составу и физическим свойствам искусственные и натуральные камни практически идентичны. В природных условиях алмаз формируется из атомов углерода на глубине около 200 км под давлением около 50 тысяч атмосфер. При этом будущий минерал воздействует чрезвычайно высокая температура окружающей земной мантии. Большинство существующих сегодня алмазов зародились ещё на заре формирования нашей планеты, когда она была гораздо горячее, чем сегодня.
Лабораторные алмазы производят путём имитации условий, привычных для «внутренностей» Земли. Существует две основных методики выращивания минеральных кристаллов, которые начинаются с помещения «алмазного семени» внутрь специального аппарата. Первая методика использует систему HPHT (High Pressure High Temperature). Капсулу с семенем, графитом и металлом-растворителем помещают в комплекс прессов: под давлением до 5 ГПа её разогревают до температуры около 1400-1500 °C. При этом металл плавится и растворяет графит, позволяя атомам углерода формировать новую кристаллическую решётку вокруг затравки.
Вторая методика называется CVD (Chemical Vapor Deposition), что переводится как химическое осаждение из газовой фазы. В отличие от HPHT, этот способ не требует ни сверхвысокого давления, ни экстремального нагревания. По этой технологии семя помещают в камеру с богатым углеродом газом, который ионизируется и «налипает» на затравку. При этом семя разогревают примерно до 800 °C. Ионизация газа проводится путём воздействия на него лазера, микроволнового излучения или электрической дуги.
В последние годы специалисты значительно усовершенствовали методики выращивания искусственных алмазов, благодаря чему лаборатории научились синтезировать более качественные камни за меньшую цену. Согласно ежегодному отчёту Мирового алмазного центра в Антверпене, сегодня стоимость одного карата алмаза, произведённого по технологии CVD, составляет от 300 до 500 долларов, в то время как в 2008 году она превышала 4000 долларов. Кроме того, каждый год доля рынка лабораторных алмазов увеличивается на 15-20%. Эксперты ожидают, что эта цифра продолжит возрастать по мере того, как в мире появляются новые лаборатории, и растёт заинтересованность производителей в более экологичных и этичных камнях.
Хотя синтетические алмазы принято считать образцом экологичности, на самом деле довольно трудно оценить влияние производственного процесса искусственных камней на окружающую среду. Углеродный след каждого алмаза во многом зависит от источника электроэнергии, которую потребляет лаборатория, поскольку для синтеза искусственного камня необходимо достаточно много энергии. Согласно Ассоциации производителей алмазов, объём выброса парниковых газов при лабораторном изготовлении минерала в три раза превышает объём газов, выделяемого при шахтной или карьерной добыче камней. Исходя из отчёта, разработанного для Ассоциации компанией Trucost, на один карат искусственного алмаза приходится около 510 кг углекислого газа, а на карат натурального – всего около 160 кг.
Представители множества лабораторий категорически не согласны с таким утверждением. Некоторые компании, например, американская Diamond Foundry, сертифицированы как лаборатории с нулевым выбросом двуокиси углерода, поскольку они используют энергию исключительно из возобновляемых источников. В США Федеральная торговая комиссия строго следит за тем, чтобы подобные организации не называли себя «экологически безопасными» без предоставления соответствующих доказательств.
Согласно опубликованному представителями Diamond Foundry анализу, общее негативное влияние на окружающую среду со стороны организаций, занимающихся традиционной добычей алмазов, гораздо более весомое. В первую очередь, для разработки первичных или вторичных месторождений алмазов, как правило, используют более дешёвую «грязную» энергию. Зачастую тяжёлая горная и карьерная техника зависит от ископаемого топлива. Кроме того, нельзя забывать о ресурсах, необходимых для доставки огромных объёмов алмазоносной руды на обогатительные заводы, а также для деятельности этих заводов. Карьерная и подземная добыча алмазов предусматривает извлечение породы из-под поверхности Земли. По оценкам экспертов, на каждый карат алмаза приходится около 250 тонн земли. Для понимания масштабов извлечения породы: за 2018 год во всём мире было добыто 148 миллионов карат. Многие промышленные месторождения уже давно достигли таких размеров, что их видно из космоса.
Вред, причиняемый окружающей среде традиционными методами добычи алмазов, не ограничивается только выбросами парниковых газов. Нередко деятельность алмазоносных карьеров и шахт связывают с загрязнением поверхностных и грунтовых вод вследствие утечки кислотных шахтных вод. Это происходит из-за того, что минералы из затронутых в процессе добычи пород попадают в грунтовые воды. В итоге сильно минерализованные воды, содержащие чуть ли не половину таблицы Менделеева, портят оборудование и отравляют близлежащие источники воды, в том числе и питьевой. Такая проблема актуальна не только для алмазодобывающей индустрии, но и для всей горной промышленности.
В начале 2000-х комиссия ООН утвердила так называемый «Процесс Кимберли» – схему сертификации алмазов для предотвращения поступления на рынок «кровавых» камней. «Кровавыми» алмазами называют камни, добываемые незаконно. Кроме того, зачастую суммы с их реализации идут на финансирование вооружённых конфликтов на территории африканского континента, где находится огромное количество месторождений. Более того, как правило, при разработке месторождений рабочие трудятся в опасных, нечеловеческих усилиях, не получая при этом достойной оплаты. «Процесс Кимберли» получил своё название в честь «алмазной столицы ЮАР» – города Кимберли.
Несмотря на длительную и тщательную подготовку «Процесса», его эффективность давно находится под сомнением. Согласно представителям организации Global Witness, ранее бывшей частью схемы, «Процесс» совершенно не обеспечивает уверенности в том, что поступающие на рынок алмазы не происходят из конфликтных зон. Самый яркий пример – алмазная лихорадка в Зимбабве: на её пике в 2007 году местная полиция расстреливала сотни нелегальных алмазоискателей, которые надеялись добыть лёгкие алмазы на территории нового месторождения. Позже местные «кровавые» алмазы без проблем попадали на международный рынок, поскольку схема сертификации «Процесса Кимберли» на протяжении нескольких лет не признавала их «кровавыми». Дело в том, что уже после первичной обработки камня схема «Процесса Кимберли» не могла определить источник его происхождения. Более того, даже компании, торгующие исключительно сертифицированными алмазами, далеко не всегда способны отследить происхождение камней.
С другой стороны, строгий контроль «кровавых» камней и повышение спроса на синтетические алмазы может привести к массовой безработице в развивающихся странах, обладающих богатыми ресурсами. Тяжело судить, насколько этичным будет смена вектора рынка в пользу лабораторных камней, когда в странах третьего мира тяжёлый труд в шахтах и карьерах – едва ли не единственный источник заработка для миллионов людей.
В то время как вопрос этичности остаётся открытым и для традиционных, и для синтетических алмазов, последние ещё могут оказаться полезными для окружающей среды. Ювелирная индустрия использует всего около 30% алмазов, доступных на международном рынке. Большая часть камней находят своё применение в промышленности, а также в компьютерной, часовой и ядерной индустрии. Один из наиболее полезных для экологии способов применения алмазов заключается в дезинфекции загрязнённых источников воды. Во время синтезирования искусственного алмаза в камеру добавляют бор. Допированный бором алмаз становится сверхпроводником. В ходе электрохимической дезинфекции запускается процесс окисления органических токсинов, ионов тяжёлых металлов и т. п. в составе воды.
Главный исполнительный директор компании Ada Diamonds Джейсон Пэйн также считает, что лабораторные алмазы могут значительно уменьшить углеродный след, производимый самыми разнообразными отраслями от транспортной до коммуникационной. Согласно исследовательской работе японского учёного Хитоши Сумии, искусственные камни до десяти раз твёрже натуральных. Тончайшее алмазное покрытие способно значительно сократить износ механических деталей в результате трения. В качестве эксперимента Nissan использовал алмазную плёнку в одном из своих двигателей: износ элементов силовой установки уменьшился примерно на 40%.
Легирование искусственного алмаза бором придаёт камню p-тип проводимости, а фосфором – n-тип, то есть при помощи алмазов можно создать необходимые для производства микросхем p-n-пары полупроводников. Высокая подвижность электронов в монокристалле CVD-алмаза делает его чрезвычайно востребованным в высокочастотной технике. Кроме того, благодаря отсутствию стабильных оксидов алмазные транзисторы выдерживают работу в условиях высокого УФ-излучения, например, в космосе, где устройства на кремниевых транзисторах требуют дополнительной защиты. В довершение ко всему прочему, электрофизические параметры легированного синтетического алмаза позволяют использовать его при экстремальных температурах и напряжениях, уменьшая при этом потери энергии. Согласно отчёту Министерства энергетики США, в ходе экспериментальной эксплуатации широкозонных полупроводников на основе алмазов в ряде производств им удалось сократить потери энергии в среднем на 90%.
