За сверкающим бриллиантовым колье стоит труд ювелира, дизайнера и... шахтёра. От добычи алмазов остаются громадные ступенчатые карьеры, возникает эрозия почвы, редеют леса, в воздух попадают тонны парниковых газов, ускоряющих изменение климата. Не говоря уже о разной степени этичности камнедобытчиков в отношении рабочей силы и условий труда. Учёные придумали спасение, а точнее альтернативу — синтетические алмазы. Как они создаются, действительно ли выращенные в лаборатории камни экологичнее натуральных и можно ли отличить искусственные и натуральные алмазы на глаз?

Факт

Алмаз — это не то же самое, что бриллиант. В кольцах — бриллианты (огранённые алмазы). В земле — алмазы (неогранённые бриллианты).

Как создают синтетические алмазы

Вырастить драгоценный камень люди мечтали ещё в XVIII веке, но тогда технологий, позволяющих обхитрить природу, не было. Первые, не самые удачные попытки предприняли учёные Анри Муассан и Дж. Уиллард Херши в 1893 и 1926 годах. Формулу синтеза вывели в 1939 году, а синтетические алмазы для промышленного производства вырастили лишь в 1953 году.

Хотя в 1971 году камни уже стали использовать наряду с натуральными для инкрустации украшений, производство всё ещё было трудоёмким. Всё изменило два изобретения: CVD-технология (от англ. chemical vapor deposition — химическое осаждение из газовой фазы) и беспрессовая аппаратура высокого давления (БАРС), которую подарили миру новосибирские учёные. БАРС используется в HPHT-технологии (от англ. high pressure high temperature — высокое давление, высокая температура).

В вакуумной камере

За страшным переводом CVD-технологии (от англ. chemical vapor deposition — химическое осаждение из газовой фазы) кроется сложный способ превращения богатого углеродом газа (например, метана) в драгоценный камень.

В вакуумную камеру (теплицу) помещают базу — уже выращенные в искусственных условиях плоские алмазы. В закрытую камеру закачивают газ, поджигают с помощью микроволновой энергии и превращают в плазменный шар. Высвобожденные из газа атомы углерода «налипают» на базу, и атом за атомом вырастают в неогранённый алмаз.

Спустя 12 недель камень достают из теплицы и с помощью лазера срезают с него лишнее, а затем полируют на круге с алмазным покрытием.

Под высоким давлением и температурой

Алмазы, выращенные с помощью HPHT-технологии (от англ. high pressure high temperature — высокое давление, высокая температура), тоже рождаются в лабораториях. Исходником для будущего камня служит графит и железо-никель-кобальтовый сплав — так называемое зерно.

«Зерно» помещают в пресс (тот самый, который изобрели новосибирцы), где имитируются естественные условия возникновения драгоценного камня: гигантское давление (около 6 гПа) и экстремальная температура (больше 1 тыс.°C). По сути, синтетические камни появляются при тех же условиях, только не под землёй, а под прессом, и не за миллиарды лет, а всего за 4-5 дней.

Выращенный алмаз достают из устройства, очищают от металла с помощью кислоты и отправляют на огранку. На глаз готовый синтетический бриллиант невозможно отличить от настоящего — тут нужен микроскоп и опытный геммолог (специалист по драгоценным и полудрагоценным камням).

Факт

Есть ещё два способа создать алмазы — это детонация взрывчатки и ультразвуковая кавитация. Но популярными эти технологии не стали: качество таких камней гораздо ниже аналогов.

Искусственные драгоценности — это экологично?

Влияние добычи естественных алмазов на окружающую среду

В 1955 году недалеко от посёлка Мирный в Якутии советские геологи открыли природное месторождение алмазов «Мир». Учёные поняли, что самоцветы здесь легко добывать, так как алмазы заключены в кимберлитовую трубку — геологическое тело, оставшееся после извержения вулкана.

Чтобы добраться до сверкающих камней, рабочие использовали метод открытой добычи, то есть делали воронку в земле и постепенно углублялись в почву, попутно собирая алмазы. Со временем открытого способа стало недостаточно, и шахтёры перешли на подземную добычу.

В результате за 60 лет работ в земле Якутии образовалась «дыра» глубиной 735 м и диаметром 1,4 км. Но это только видимый результат добычи алмазов.

Вот что ещё влечёт за собой добыча алмазов:

• Вырубка лесов. Рудники для добычи алмазов занимают гектары земли, но кроме самого карьера площадь нужна и под инфраструктуру (дороги, отвалы, стоянки для техники).
• Загрязнение окружающей среды. Найденные алмазы и горнодобывающую технику нередко моют в воде, которая после этого становится опасной для здоровья. В породах, где добывают минерал, содержится мышьяк — вредный полуметалл, который в больших количествах проникает на поверхность.
• Сокращение биоразнообразия. Привычная среда обитания птиц и других животных уничтожается, а шум от добычи алмазов распугивает их далеко за пределами карьеров. Добыча алмазов в морских залежах может навредить кораллам, омарам, рыбам и другим обитателям.

• Выбросы парниковых газов и ускорение изменения климата. На добычу одного карата бриллианта приходится, по одним данным, 108,5 кг, по другим — 160 кг CO2-эквивалента. Столько же парниковых газов выбрасывают в воздух от 25 до 38 легковых автомобилей за год езды. Кроме того, чтобы сделать один карат алмаза, нужно потратить 101 кВт энергии. Примерно столько же уйдёт на 100 часов работы кондиционера.

Вред от добычи натуральных алмазов не ограничивается влиянием на природу. Около двух третей мировых запасов алмазов находится в Африке, где из-за месторождений вспыхивают конфликты. Частые столкновения, бедность населения и даже гражданские войны подарили африканским алмазам эпитет «кровавые».

Люди, работающие в африканских шахтах, сталкиваются с принудительным трудом, нарушением своих прав и низкой зарплатой. Всё это угнетает людей и тормозит развитие регионов.

Экологические преимущества синтетических алмазов

Почти все серьёзные угрозы, которые влечёт за собой добыча алмазов, исключены, когда речь идёт о синтетических драгоценностях. Ни глубоких шахт, ни вооружённых столкновений при их добыче нет. Но углеродно нейтральным производством синтез всё же назвать нельзя.

Пресс, имитирующий давление и температуру недр Земли, нуждается в энергии. Производится она из невозобновляемых видов топлива (нефть, газ и т. д.). В среднем на один карат искусственного алмаза приходится от 250 до 1750 кг углерода, что примерно в 2–16 раз больше, чем при добыче натурального камня.

Но есть исключения. Например, компания, использующая для синтеза только солнечную энергию. Она же кристаллизует парниковые газы в алмазы, что делает производство практически углеродно нейтральным. Получается, в перспективе производство алмазов можно сделать менее вредным для окружающей среды.

Цена, доступность и стиль

Запасы природных алмазов не бесконечны, а вот создавать драгоценности «из воздуха» мы можем сколько угодно. Как ожидают аналитики, к 2030 году доля синтетических алмазов составит 10% от всего рынка, или 19,2 млн карат.

Растёт не только само количество лабораторных камней, но и продажи. Натуральные бриллианты (как и шубы из меха, сапоги из кожи и т. д.) долгое время считались признаком достатка, но устойчивая мода изменила представления о роскоши и обратила модников к экологичности. В коллекциях крупных брендов всё чаще появляются украшения с искусственными камнями разных форм, размеров и цветов.

Стоят искусственные алмазы дешевле своих натуральных предков, но цена и красота изделия зависят от производителя. От покупки украшения с синтетическим алмазом может остановить стереотип, что выращенные камни не престижные, но даже звёзды первой величины не гнушаются носить украшения из лаборатории.

Красота может быть экологичной! В этом материале мы сравнили разные виды маникюра и выяснили, какой уход за ногтями самый безопасный для вас и для природы.