Bí ẩn ngành kim cương nhân tạo: Tiền điện chiếm tới 30% chi phí

Hai công nghệ sản xuất, mức tiêu thụ điện khác nhau

Có hai cách sản xuất phổ biến kim cương nhân tạo. Cách thứ nhất là HPHT (nhiệt độ cao, áp suất cao), dùng máy ép khổng lồ nén than chì ở áp suất và nhiệt độ cực cao. Đây là công nghệ chiếm khoảng 90% sản lượng tại Trung Quốc. 

Với cách này, tiền năng lượng và máy móc chiếm 30-40% tổng chi phí, riêng tiền điện đã hơn 30%. Để có một viên kim cương một carat, máy phải chạy liên tục 7-12 ngày ở áp suất gấp hàng chục nghìn lần khí quyển và nhiệt độ 1.400-1.600°C.

Cách thứ hai là CVD (lắng đọng hơi hóa học), dùng lò plasma để “nuôi” kim cương từng lớp nguyên tử. Cách này tốn kém hơn: năng lượng và thiết bị chiếm 40-50% tổng chi phí và lò phải chạy 800-1.000°C trong 2-6 tuần mới cho ra những viên lớn 10-20 carat.

Tiền điện là khoản chi lớn trong sản xuất kim cương nhân tạo, khiến bài toán năng lượng trở thành yếu tố quyết định của ngành. Ảnh: China Daily

Nhưng có một điều ít ai ngờ: máy ép HPHT lại tiết kiệm điện hơn lò CVD trong nhiều trường hợp. Một máy ép hiện đại chỉ tốn khoảng 36 kWh cho mỗi carat, trong khi lò CVD thương mại tốn 28-77 kWh/carat và lò nhỏ trong phòng thí nghiệm có thể “ngốn” hơn 200 kWh/carat.

Bài toán ‘xanh’ phụ thuộc vào nguồn điện

Hệ quả là biên độ phát thải của cùng một viên kim cương nhân tạo có thể dao động từ dưới 20kg đến hơn 500kg CO2 mỗi carat, tùy vào nguồn điện của nhà máy. 

Trên lưới điện than, một carat kim cương nhân tạo có thể thải ra 511kg CO2e - cao hơn mức 160kg của kim cương khai thác tự nhiên trong một số nghiên cứu. Trên lưới điện tái tạo, con số có thể giảm xuống dưới 20kg, thấp hơn cả khai thác mỏ.

Nói cách khác, tính “xanh” của kim cương nhân tạo không nằm trong phòng thí nghiệm, mà nó nằm ở nhà máy điện. 

Logic kinh tế này đang vẽ lại bản đồ sản xuất toàn cầu. Ở Trung Quốc, ngành công nghiệp kim cương nhân tạo từng gắn chặt với tỉnh Hà Nam - nơi các máy ép HPHT đã đưa tỉnh này chiếm hơn 70% sản lượng toàn cầu. Nhưng chính điện đang làm lung lay vị thế đó.

Các doanh nghiệp bắt đầu di chuyển về phía Tây, đến các khu vực như Nội Mông, Tân Cương và Cam Túc, nơi giá điện gió và điện mặt trời chỉ khoảng 0,30 NDT/kWh - bằng một nửa so với Hà Nam. 

Với một ngành mà điện chiếm 30-60% chi phí, khoảng cách 0,30 NDT/kWh đủ để tạo ra lợi thế cạnh tranh mang tính hệ thống.

Một viên kim cương nhân tạo có thể "xanh" hơn khai thác mỏ, hoặc tệ hơn, tất cả tùy vào nguồn điện mà nhà máy sản xuất đang dùng. Ảnh: Xinhua

Một ví dụ rõ ràng: nhà sản xuất Huệ Phong Kim Cương (HuiFeng Diamond) đặt nhà máy CVD tại thành phố Bao Đầu (khu tự trị Nội Mông Cổ) vì một lý do rất thực tế: hơn 60% chi phí sản xuất tấm tản nhiệt kim cương là tiền năng lượng và Bao Đầu có giá điện chỉ khoảng 0,30 NDT/kWh nhờ nguồn than và gió. 

Nhà máy này không chọn nơi có công nghệ tốt nhất; họ chọn nơi có hóa đơn tiền điện rẻ nhất.

Giá bán lao dốc, điện trở thành gánh nặng

Trong khi chi phí điện là hằng số tương đối, giá bán kim cương nhân tạo lại đang lao dốc. Một carat phẩm chất cao từng có giá khoảng 8.000 NDT vào năm 2020, nay chỉ còn khoảng 3.500 NDT, trong khi kim cương tự nhiên cùng loại vẫn ở mức hơn 40.000 NDT. 

Tại Mỹ, một viên kim cương nhân tạo 3 carat có giá dưới 4.000 USD, so với 57.000 USD của kim cương tự nhiên cùng kích cỡ.

Hệ quả là biên lợi nhuận của ngành đã sụp đổ. Từ mức 70-80% vào năm 2021-2022, biên lợi nhuận gộp của các nhà sản xuất hàng đầu như Power Diamond đã giảm xuống còn khoảng 20-30% vào năm 2025, thậm chí Huanghe Whirlwind ghi nhận biên lợi nhuận âm trong mảng vật liệu siêu cứng. 

Khi giá bán giảm một nửa trong vài năm, bất kỳ khoản chi phí nào, kể cả tiền điện, cũng trở thành yếu tố sống còn.

Một viên kim cương nhân tạo chỉ thực sự “xanh” nếu nhà máy của nó nằm trên lưới điện sạch và điều đó thường có nghĩa là chi phí năng lượng thấp hơn. Trong trường hợp tốt nhất, hai mục tiêu này có thể đi cùng nhau: điện tái tạo vừa giảm carbon vừa giảm chi phí.

Nhưng trong trường hợp xấu nhất, ngành này có thể rơi vào một bẫy chi phí - carbon: sản xuất trên lưới than để giữ giá thành thấp, rồi bị thị trường quay lưng khi người tiêu dùng và nhà đầu tư ngày càng quan tâm đến dấu chân carbon. 

Ở chiều ngược lại, nhu cầu đối với kim cương nhân tạo trong thị trường trang sức vẫn tăng. Khảo sát Real Weddings Study 2026 của The Knot, thực hiện với 10.474 cặp đôi Mỹ kết hôn trong năm 2025, ghi nhận 61% nhẫn đính hôn có kim cương nhân tạo làm viên chủ. Tỷ lệ này tăng 239% so với năm 2020.

Một thống kê khác của BriteCo dựa trên hồ sơ thẩm định nhẫn mới cho thấy kim cương nhân tạo xuất hiện trong 51% nhẫn đính hôn được thẩm định trong nửa đầu năm 2026. Do đó, áp lực minh bạch carbon ngành kim cương nhân tạo sẽ chỉ tăng lên, không giảm.

Theo Global Artificial Diamond Supply, Oriental Daily News