De eerste diamanten made in Belgium, recht uit de microgolfoven

‘Heb je ooit de derde Superman-film gezien?’, vraagt Vikram Shah, waarna hij een scène uit 1983 beschrijft. Superman staat met zijn rood-blauwe pak in een steenkoolmijn, neemt een blok van het zwart gesteente vast, klemt zijn vuist er enkele seconden rond, en opent zijn hand. De steenkool was door zijn bovenmenselijke krachten veranderd in een glinsterende diamant.

Vergezocht? Eigenlijk niet, want dat is min of meer hoe het kostbare materiaal in de natuur is ontstaan. Diamant is het resultaat van een proces dat zich miljarden jaren geleden 100 kilometer onder de grond afspeelde. Door aardverschuivingen werden lagen van koolstof - overvloedig aanwezig in het steenkool van Superman - bij een erg hoge temperatuur en onder hoge druk samengeperst. Daardoor veranderde de moleculaire structuur van koolstof in die van diamant.

Dat natuurlijke proces proberen wetenschappers en bedrijven al decennia versneld na te bootsen in laboratoria. Niet zonder succes. Sinds de jaren vijftig worden diamanten van lagere kwaliteit gemaakt met HPHT-technologie (High Pressure High Temperature). Diamant is het hardste materiaal ter wereld en is onmisbaar geworden voor boorkoppen en zaagbladen.

Buzzword

Een nieuwere techniek, waar ook Heyaru zich op toelegt, laat toe extreem zuivere diamanten te maken voor juwelen en zelfs voor energietoepassingen en kwantumtechnologie. CVD is het nieuwe buzzword in de sector. ‘Chemical Vapor Deposition’ zegt Shah, wiens familie al drie generaties diamant verhandelt en zich in 2012 ook op de productie van synthetische diamant - gegroeid in het labo - stortte. Eerst in India, nu met betere machines ook in België, waar Shah zijn Project Superman in gang heeft gezet.

‘Eigenlijk zijn dit microgolfovens’, zegt Shah, wijzend naar de apparatuur waarin diamanten aan het ‘rijpen’ zijn. ‘We creëren daarin een vacuüm. Daarna worden methaangas en waterstofgas toegevoegd en opgewarmd. Daardoor ontstaat een enorm hete gasbol van een paar duizend graden.’

1 miljoen karaat

Vanuit de ovenkamer ontsnapt een zachte, groene gloed. ‘Door het methaangas. Met zuiver waterstof zou het paarsig zijn. Ook mooi.’ Als omstaander is het leuk om naar te kijken, maar de chemische reactie die zich binnen afspeelt is nog fascinerender. ‘De koolstof in het methaangas verandert en krijgt een kristalstructuur, typisch voor diamant. De koolstofdamp slaat neer op een plaatje. En zo groeit de diamant laag per laag aan. Eigenlijk kan je zeggen dat we diamanten 3D-printen’, aldus Shah.
‘Kom maar kijken’, zegt hij uitnodigend. We kruipen op een trapje. In de oven zijn tien blokken diamant aan hun laatste groeispurtje bezig. ‘Dit zijn de allereerste diamanten die in België zijn geproduceerd. This is exciting.’

Lees ook: 'Duurzaam en betaalbaar: de diamanten uit een laboratorium van het Belgische modemerk Kinaï'

Dit is nog maar een opwarmertje voor het grote werk. Heyaru werkt op de verlaten site van het ter ziele gegane Ducatt in het Limburgse Lommel. No man’s land, noemt Shah het. Maar eind dit jaar verhuist het bedrijf naar een nieuwe locatie verderop. Heyaru zal er de komende 5 à 10 jaar 262 miljoen euro investeren in bijkomende diamantovens en productiecapaciteit.
In een eerste fase wordt 26 miljoen euro geïnvesteerd, waarvan 2 miljoen gedragen wordt door Vlaanderen. Zodra de fabriek op volle toeren draait, zullen er naar schatting 150 mensen werken en jaarlijks 1 miljoen karaat - ongeveer 200.000 kilo - diamanten van de band rollen.

Op de nieuwe site zal Heyaru rechtstreeks groene stroom aftappen van Kristal Solar Park, het grootste zonnepanelenpark in de Benelux. Dat zal veel stroom zijn. 400 uur liggen de diamanten in de oven. Een halve maand dus, goed voor een verbruik van 7.000 kilowattuur. Dat komt neer op het jaarlijkse verbruik van twee gezinnen. ‘We verbruiken veel energie, maar die is groen’, luidt het.

Ovenkuur

Shah legt het resultaat van de wekenlange ovenkuur op tafel: veertig blokjes diamant van elk zowat vier karaat. ‘Zuivere diamant’, zegt hij. Van de klasse IIa. Ze hebben een heel zuivere koolstofstructuur, zijn transparant en bevatten geen onzuiverheden die de steen een gelige schijn geven. ‘Slechts 2 procent van alle natuurlijk ontgonnen diamanten is van die kwaliteit. Hier zijn ze dat allemaal, omdat we het proces onder controle hebben.’

Toch zien ze er met zwarte, korrelige randen en een doffe glans niet echt proper uit. ‘Dit is een ruwe diamant. De randen worden weggesneden met een laser, om de stenen vervolgens te laten slijpen en glinsteren. Uiteindelijk blijft een geslepen diamant van 1 karaat over, een kwart van het oorspronkelijke gewicht.’

Na een grondigere analyse blijkt dat enkele stenen ook cracks, interne scheurtjes, bevatten, waardoor ze niet als één steen kunnen worden geslepen. Shah erkent dat de weg naar 100 procent perfectie lang kan zijn. ‘Dit was onze eerste test in België. Het is nog zoeken naar de juiste receptuur. Het is een proces met vele parameters zoals temperatuur en gastoevoer. Het is zoals een pizza maken. Als je er ajuin of champignons op strooit, ligt op de ene plek wat meer of minder. Dit was onze eerste pizza. Hoe meer productieruns we doen, hoe beter we het zullen kunnen.’

Intussen heeft Shah al drie runs achter de rug. Zowat 30 van de 120 geproduceerde diamanten zijn volledig gelukt. Ze worden geslepen in India en verwerkt in juwelen. ‘We hopen tegen Thanksgiving in Amerikaanse winkelrekken te liggen’, zegt Shah.

Hij heeft ook de ambitie grotere stenen te maken. ‘10 karaat? 20 karaat? Hoe langer je ze in de oven laat, hoe groter natuurlijk. Ergens ligt de limiet. We willen records breken en dingen doen die niemand gedaan heeft, om de grenzen van de wetenschap te verleggen. Nu hebben we klassieke, witte diamanten gemaakt. Maar op een dag zullen we ook roze, nog zeldzamere exemplaren maken.

The real thing

Of hij zelf diamanten draagt, vragen we. Hij toont zijn horloge en broeksriem, waarvan de glinstering al van ver te zien is. ‘Het zijn natuurlijke diamanten’, erkent hij. Zijn vrouw en dochter dragen wel zijn selfmade - in India, niet in België - diamanten, verwerkt in een ring en in een halsketting. ‘Een cadeautje. Ik vind dat leuk’, zegt hij. ‘Het is ook handig. Als mensen niet geloven dat labo- en natuurdiamanten er hetzelfde uitzien, roep ik er gewoon even mijn vrouw bij.’

‘De labodiamant is zelfs voor getrainde ogen niet te onderscheiden van de real thing’, zegt ook Ken Haenen, diamantonderzoeker van de Universiteit Hasselt. ‘De chemische samenstelling en de optische kenmerken zijn dezelfde. Alleen met gesofisticeerde apparatuur kan je de twee uit elkaar halen.’

‘Het enige verschil is de prijs’, zegt Shah. ‘Labodiamant is tot 30 procent goedkoper. Dat verklaart ook de aantrekkingskracht, zeker bij millennials en de Z-generatie. Ze geven liever geld uit aan reizen dan aan goederen. En ze zijn gevoeliger voor berichten over bloeddiamanten en tijgers die uit hun territorium worden verdreven voor grote mijnprojecten.’

Leonardo DiCaprio en Lady Gaga

Synthetische diamant heeft al 2 procent van de juwelenmarkt ingepalmd, goed voor jaarlijks 1,5 miljoen karaat. Experten verwachten jaarlijks 30 procent groei, nu zelfs de grootste criticasters gas terugnemen. Het mantra van de diamantreus De Beers was lang dat labodiamant de naam diamant niet waardig was. Maar vorig jaar lanceerde hij een eigen labogamma. Het was dat of de boot missen.

Juwelenmerken als Swarovski zijn mee op de kar gesprongen. Meghan Markle, de vrouw van de Britse prins Harry, werd al met synthetische bling gespot, net als sterren als Lady Gaga, Penelope Cruz en Taylor Swift. Wereldwijd bekijken meerdere start-ups een opschaling van de productie. In de VS haalde Diamond Foundry 100 miljoen dollar op, onder meer bij de acteur Leonardo DiCaprio.

Zullen velen niet afknappen wegens ‘fake’ en blijven kiezen voor de charme van een steen die er 3 miljard jaar over heeft gedaan om door de mens gevonden te worden? ‘Diamanten werden ooit tranen van god genoemd, of voor dinosauruseieren gezien. Ik ken die verhalen. Maar het is allemaal een kwestie van perceptie. Het is zoals ijs buiten op een vijver en ijs in je diepvriezer. Het is hetzelfde, alleen de locatie waar het is ontstaan verschilt.’
Dat Heyaru zich in België vestigde, is niet toevallig. Met Antwerpen heeft ons land een van de belangrijkste diamanthubs ter wereld. Ook de nabijheid van de Universiteit Hasselt speelde een rol. Een team doet er doorgedreven onderzoek naar nieuwe toepassingen van labodiamanten, en dat is precies waar de ambities van Shah liggen.

‘Als je het productieproces van diamanten onder controle hebt, kan je niet alleen perfect zuivere maken. Je kan ook doelbewust onzuiverheden inbouwen’, zegt onderzoeker Haenen. ‘In plaats van methaan en waterstof kan je boor in de reactor stoppen, zodat het in de diamant verdampt en de diamant elektrisch geleidend wordt.’

Op die manier heeft diamant potentieel in hoogvermogenschakelaars, om stroom van hoogspanningslijnen om te zetten naar 220 volt bij u thuis. ‘Nu werken die op silicium. Maar diamant kan hogere spanningen aan en je hebt er minder van nodig’, zegt Haenen. ‘Ook in kwantumtechnologie - voor superkrachtige computers of draagbare hersenscanners - zie ik mogelijkheden.’

Maar dat is voor alle duidelijkheid nog toekomstmuziek. Ook voor Heyaru, hoewel Shah heel optimistisch is. ‘Er gebeurt veel. Misschien is het hier binnen 20 jaar geen Silicon Valley maar Diamond Valley’, blikt hij vooruit. ‘The sky is the limit. We zijn hier al sinds 2012 mee bezig. We hebben de grenzen beetje bij beetje verlegd en zijn van plan dat te blijven doen.’