能耗巨大的培育钻石产业，为绿电消纳打开了一条新思路

近日，在塞罕坝脚下的河北省承德市围场满族蒙古族自治县，有一家生产人工培育钻石的企业，利用当地丰富的风、光等清洁能源，实现了用绿电“种”绿钻。

河北天乾地坤公司负责人表示，经过近一年的试生产，该企业的集装箱钻石“种植车间”每台设备每个月可以“种”出80克拉左右钻石。而且，从钻石的设计、生产到培育，该企业“种”出的每颗钻石“喝”的都是绿电。

图说：技术人员正在观察成品金刚石。来源：河北围场满族蒙古族自治县委宣传部

一颗天然钻石往往需要地表160公里至480公里以下的碳单质，在高温高压环境下历经漫长的数百万年（甚至数十亿年）转化才能形成。

而且，天然钻石的开采曾经总是伴随着矛盾与争议。1999年由著名影星莱昂纳多主演的《血钻》就专门讲述了美丽钻石背后的罪恶。

“冲突钻石”或“战争钻石”特指来自战争冲突地区的钻石。位于非洲的一些著名钻石出口国经常叛乱不断，各方武装力量目的都是为了能够控制国家的钻石出口，从中牟取高额的利润。这种钻石开采的背后沾满了非洲人民的鲜血。

正因此联合国大会于2003年1月1日通过并实施了钻石行业著名的《金伯利进程国际证书制度》，以确保钻石来自非冲突地区。我国也于2003年1月正式实施了该项证书的管理制度，并于上个月底落实了“金伯利进程”最新要求。

与从矿山开采的天然钻石不同，人工培育钻石是利用物理化学方法实现的。

目前在实验室里有两种方法可以合成人造钻石，一种是“高压高温法”，简称HPHT法。这种方法是模拟地球内部自然形成钻石的过程，即将石墨置于高温和高压之下合成。

第二种合成钻石的方法叫做化学气相沉积法（CVD）。该技术利用微波这种高能量，把碳源气体进行电解形成碳的沉积。游离状态的碳原子经过几百个小时沉积在基膜上，并不断生长，形成碳元素的单晶体——金刚石，再经过切割打磨后就成为钻石。

图说：CVD方法制钻石示意图 来源：National Jeweler

河北天乾地坤公司用的就是这种方式：工人将处理好的一块块透明晶种放入钼台里。其中，7×7毫米的方块型钼台用于培育1克拉左右的钻石；10×10毫米的方块型钼台用于培育3克拉左右的钻石。然后将钼台放入生长炉中，在900℃恒温环境下进行培育。

通过不停向炉内注入一定比例的氢气、甲烷等气体并加热，这些气体中的碳原子会以每小时6到10微米的速度一层层地沉积在晶种上，形成均匀的钻石层。

可以看到，人工合成钻石与天然钻石相比，具有无地表破坏、低碳排、低耗水、安全无冲突等优势。

随着全球可持续事业的发展，不管是消费者还是珠宝品牌，都倾向于转向更加“可持续”的培育钻石。

来自丹麦的全球最大珠宝商潘多拉在2021年就曾表示，该公司将不再出售天然开采的钻石，而将完全转向实验室制造的钻石。

来源：Pandora Jewelry

不过，目前人工合成钻石的方法，都需要消耗大量的电能。

据河北天乾地坤公司工作人员介绍，用CVD的方式培育40克拉的人工钻石，需要28千瓦的设备连续工作600个小时，大概消耗16,800度电。

根据目前的市价测算，一克拉培育钻石按4000-5000元左右计算，40克拉培育钻石的市场价约在16万-20万元之间，电价按0.7元计算，生产40克拉钻石的电费约为11760元，占到市价的5%-7%。

培育钻石的可持续性正是吸引消费者买单的主要原因之一，但这种“可持续性”显然不包括巨大的能耗。

而河北省承德市围场县丰富的绿电供给，正是吸引该企业落户的重要因素。截至目前，围场县清洁能源累计装机448.81万千瓦，发电91亿千瓦时，实现产值39.4亿元。

河北天乾地坤公司的主要目标是进军欧美高端市场，面对客户的“可持续压力”，要力争做到从能耗到生产各个环节全产业链绿色可持续发展。

“我们的集装箱种植车间配备有储能装备，放置在风电或光伏发电场附近，就近存储绿电、消纳绿电，培育钻石。”企业负责人对媒体表示。

据了解，为扩大规模，该公司还将建设一座可容纳上百台生长设备的钻石“农场”，打造绿色园区，让绿电持续“种”绿钻。

图说：河北省围场满族蒙古族自治县红松风电场风力发电项目 来源：人民网

根据未来智库的统计，全球主要的培育钻珠宝品牌于2016-2020年期间率先在海外萌芽。一些培育钻石初创公司曾获多个科技巨头创始人的投资。而天然钻石巨头戴比尔斯也专门推出了培育钻子品牌Lightbox。

与此同时，我国的培育钻石行业也在快速发展，产量呈现出增长的态势。

根据智研咨询发布的报告，2015年以来，我国培育钻石的专利申请量持续上升，从2015年的1件增长到2022年的30件，其中2022年的专利量同比2021年发展增速超一倍，达到173%。

据统计，2021年我国培育钻石产量达到400万克拉，占全球培育钻石产量的43%，预计到2025年，我国培育钻石的年产量将得到进一步提升，达到1049万克拉左右。

来源：智研咨询

姑且按40克拉使用16,800度电的能耗测算，1克拉培育钻石平均能耗为420度电，2025年我国生产培育钻石的能耗将达到44亿度电。

面对来自海外市场、消费者的压力，未来培育钻石企业则会更倾向于选择绿电，以及绿电资源丰富的地区和产业园区。

未来培育钻石产业的绿电缺口，也将会成为绿电消纳的巨大机会。

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参考资料：

[1]http://www.he.xinhuanet.com/20240819/bdb2df93ef7e4321a2c4708a4d556288/c.html

[2]https://www.chinanews.com/shipin/cns/2024/08-16/news997388.shtml

[3]https://www.cnenergynews.cn/news/2024/08/16/detail_20240816172481.html

[4]https://www.heb.chinanews.com.cn/cjzx/20240607446249.shtml

[5]http://www.hbjjrb.com/system/2024/07/22/101353554.shtml

[6]https://mp.weixin.qq.com/s/jJ4itWYilcrGhdFrdA8ukA

[7]https://mp.weixin.qq.com/s/PfF3uOuYrNCFW6Kt_l-fCg

[8]https://www.gov.cn/zhengce/202408/content_6967211.htm

来源：环球零碳