Des chercheurs comparent la consommation d’énergie d’un carat de diamant

Des chercheurs de l’université HSE, de la RAS et de Skoltech ont comparé la consommation d’énergie spécifique réelle dans la production de diamants à l’aide de méthodes traditionnelles (extraction) et innovantes (synthèse). Selon la technologie, 36 à 215 kWh d’énergie sont consommés pour produire un diamant d’un carat. Il s’est avéré que toutes les technologies de synthèse des diamants ne surpassent pas les méthodes d’extraction en termes d’efficacité énergétique. Les résultats de l’étude ont été publiés dans la revue Energies.

La consommation d’énergie dans la production de diamants sert d’indicateur de l’efficacité globale de la production : moins on consomme d’énergie, moins le processus entraîne de charges environnementales spécifiques directes et indirectes.

Les coûts énergétiques sont l’un des principaux fardeaux de la production de diamants. Les mines de diamants de Sibérie orientale et d’Afrique du Sud, celles qui sont analysées dans le document, ne dépassent pas la fourchette de 96-150 kWh par carat, ce qui correspond à peu près à l’efficacité énergétique médiane.

Les chercheurs de l’université HSE, de l’Institut des problèmes du pétrole et du gaz de la branche sibérienne de l’Académie des sciences de Russie et de Skoltech ont analysé les données spécifiques de la consommation d’énergie pour la production de diamants. Ils se sont basés sur les rapports fournis par les principaux producteurs de diamants – Alrosa et De Beers – ainsi que sur les données issues d’études en laboratoire des processus de synthèse.

Grâce à ces données actualisées, nous avons pu observer la dynamique générale, à savoir une réduction de la consommation d’énergie. Dans le même temps, l’hypothèse selon laquelle la synthèse des diamants est a priori un moyen moins contraignant pour l’environnement n’a pas été confirmée – à tout le moins, l’extraction des diamants rivalise avec la technologie répandue du dépôt chimique en phase vapeur (CVD) en termes d’efficacité énergétique », déclare le Dr Vladislav Zhdanov, professeur HSE et auteur de l’article.

Les chercheurs estiment que, selon la technologie, il faut consommer de 36 à 215 kWh d’énergie pour produire un diamant d’un carat. Lors de la synthèse de diamants au moyen de la méthode haute pression-haute température (avec un circuit de refroidissement ouvert), la plus courante aujourd’hui, la consommation d’énergie ne s’élève qu’à environ 30 kWh par carat, alors que, lors de la synthèse de diamants par dépôt chimique en phase vapeur, la consommation d’électricité peut dépasser 200 kWh. En d’autres termes, les appétits énergétiques des méthodes de synthèse des diamants diffèrent sensiblement. Parallèlement, la méthode du dépôt chimique en phase vapeur, malgré sa forte intensité énergétique spécifique, permet d’obtenir des diamants aux propriétés particulières, particulièrement utiles en physique quantique et en énergie thermonucléaire.

« Outre les deux technologies de synthèse susmentionnées, il existe au moins deux autres méthodes d’obtention de diamants dans des conditions de laboratoire – la détonation et la cavitation, dont la consommation d’énergie spécifique n’a pas été prise en compte dans notre étude« , explique le professeur Zhdanov. Si nous essayons de déterminer les favoris dans la course aux technologies de synthèse, je parie sur le dépôt chimique en phase vapeur et la cavitation. Je pense que ces technologies ont le plus grand potentiel ».

Les chercheurs estiment que les deux méthodes de production de diamants, l’extraction et la synthèse, ont un potentiel important d’augmentation de leur efficacité énergétique, ce qui aura finalement un impact positif sur l’ensemble de l’industrie.

Les résultats de l’étude peuvent être d’une grande utilité tant pour les producteurs de diamants que pour les utilisateurs finaux qui s’intéressent à l’empreinte écologique des produits qu’ils achètent.

CREDIT image / V. Zhdanov