Les premières tentatives de production de cristaux d’émeraude en laboratoire remontent à 1848, au XIXe siècle. Le directeur de la Manufacture de porcelaines de Sèvres, J. Ebelmen, parvint alors à produire de minuscules cristaux d’émeraude par fusion de béryl en poudre dans de l’acide borique. Il ne s’agissait toutefois pas de grands cristaux, mais de cristaux microscopiques. Quarante ans plus tard, en 1888, les expériences furent reprises par G. Hautefeuille et A. Parry, cette fois par fusion dans un creuset de platine d’un mélange d’alumine, de silice, d’oxyde de béryllium et d’un soupçon de chrome et d’un mélange de molybdate de lithium. Malgré tout, les cristaux restèrent microscopiques.
En 1912, R. Nacken a mis au point un procédé hydrothermal, dans lequel la cristallisation se produit en milieu aqueux, à une température relativement basse (300 à 400° C.) et sous une pression élevée. Il parvint à produire des cristaux d’émeraude plus grands, de 1 cm sur 3 mm, qui restent toutefois inutilisables pour la taille. Pourtant, le procédé fonctionnait bien, et pourrait permettre d’obtenir des cristaux de plus grande taille.
Le taux de croissance des cristaux dans ces conditions est faible et nécessite d’alimenter en énergie pendant de longues périodes avec un équipement à haute pression complexe et onéreux (le creuset en platine). Cette méthode hydrothermale n’était pas économiquement viable à cette époque. En 1930, Chatham a lancé le premier succès commercial dans la production d’émeraudes de synthèse hydrothermale, par fusion en flux à haute température, de dimension utilisable bijouterie.
Le succès commercial de Chatham fut fulgurant, jusqu’en 1964, où il détenait pratiquement un monopole dans la production d’émeraudes de synthèse. Mais, depuis, lors deux fabricants sont venus lui faire de la concurrence : Zerfass en Allemagne et Gilson en France, suivis de plusieurs autres. Chatham c’est depuis reconverti dans la synthèse des diamants, à partir des années 2000.
Inclusions facilement visibles
Contrairement au diamant, pour lequel il n’est pas rare de trouver des pierres pures, sans la moindre inclusion ou avec des inclusions très difficiles à voir, de tels cristaux ne se rencontrent jamais dans I’émeraude naturelle. Ou alors, s’il en existe quelques rares exemplaires, ils se trouvent chez de riches collectionneurs. Même dans les plus belles pierres, on peut sans difficulté découvrir à la loupe, et souvent même à l’œil nu, des inclusions d’autres minéraux. C’est ce qui vaut à l’émeraude son nom évocateur de «jardin d’émeraude». C’est aussi grâce aux inclusions que les gemmologues peuvent déduire l’origine naturelle ou synthétique et parfois même l’origine géographique. Sous la forme de clous, de minuscules cristaux d’autres minéraux, de voiles ou de filaments plus ou moins transparents, ou encore de zones de nuance verte, ces inclusions sont des messages pour le gemmologue. Ce sont des sortes de marques personnalisées, imprimées dans chaque pierre, qui font que jamais deux pierres ne sont absolument semblables. Ce qui constitue une véritable preuve d’identité.
Les pierres synthétiques sont souvent d’un éclat et d’une brillance supérieurs à ceux des pierres naturelles. C’est précisément ce qui aux yeux de l’expert les rend moins crédibles : de telles pierres n’existent pas dans la nature, «la mariée est trop belle».
Platine obligatoire
Tant dans le procédé de Chatham que dans celui de Gilson, il ressort des détails qu’ils ont bien voulu publier, à savoir que la croissance s’effectue à une température de plus de 1.000°C., de façon continue pendant une longue période d’une dizaine de mois. Ajoutons à cela l’utilisation obligatoire d’un récipient en platine, pouvant atteindre un poids de plusieurs kilos. N’oublions pas que, durant de cette période (20e siècle) le platine était plus cher que l’or.
Si cet équipement en platine représente déjà un investissement important au départ, il résiste par contre parfaitement aux conditions de température et à l’attaque chimique liées au procédé. Malgré tout, après une certaine période, le métal se détériore. On pourrait croire qu’un récipient mécaniquement usé pourrait être récupéré, mais c’est un métal mou et il serait encore possible de récupérer le métal investi, mais cela exigerait plus de main d’œuvre à la fabrication qu’un nouveau récipient; en plus, suite à l’usure, le récipient a aussi perdu de son poids. Remplacer le platine n’est pas évident, Il fallait en effet trouver une matière qui résiste à une température élevée et à des milieux chimiquement très agressifs, sans être excessivement poreux et qui ne réagisse pas chimiquement ou physiquement avec les composants du contenu. Des essais de différents types de céramiques ont été réalisés, mais le platine reste malgré tout la meilleur matière.
Selon le fabricant L. Lens de Cannes, la technique de production de Lenix était, fort onéreuse, ce qui rendait les émeraudes très chères par rapport aux système Verneuil.
Des «germes» d’émeraude sont préparées en découpant dans un cristal issu d’une opération précédente de fines lamelles d'une épaisseur maximale 1 mm. Ce sont celles-ci qui, placées dans le milieu de croissance, vont se «nourrir» des éléments actifs en solution, et vont donc graduellement gagner du poids. Si l’on ne dispose pas d’amorce de synthèse, un germe d’un béryl naturel est utilisé. Dans les deux cas, il se recouvrent d’une couche d’émeraude par croissance. Lorsque cette couche aura atteint une épaisseur suffisante, il sera alors possible d’y découper des amorces d’émeraude et d’éliminer le morceau de béryl d’origine.
Après un traitement particulier de conditionnement des surfaces, les amorces sont placées dans un creuset avec la quantité voulue de flux (fondant ou un bain de solvant chimique fondu). Dans le four, dont la courbe de température est électroniquement contrôlée, le tout est chauffé de manière à assurer par une évaporation déterminée un taux de croissance bien précis et toute déviation de ce taux entraîne inévitablement une détérioration de la qualité des cristaux.
Après une période d’environ une vingtaine d’heures, le creuset est retiré du four, et le flux restant est séparé à chaud des cristaux. Ceux-ci sont alors chimiquement décapés pour séparer toute trace de flux restant, et le traitement de surface permettant la reprise d’une nouvelle cristallisation est appliqué. Ils sont prêts pour une nouvelle opération avec une quantité de flux neuf. Périodiquement, les cristaux sont examinés un par un pour détecter toute indication d’une malformation, ou la présence d’une zone défectueuse. Celles-ci sont éliminées par sciage avant de poursuivre la croissance.
Moins onéreux mais...
Grâce à son procédé, l’émeraude de Lennix était 4 à 5 fois moins chère que les concurrents utilisant le procédé flux. L’émeraude Lennix se présente sous la forme de cristaux en forme de prismes hexagonaux, tout comme les émeraudes naturelles, mais souvent sous une formes plus tabulaire.
Ces cristaux sont de différentes tailles, pouvant atteindre pour quelques cristaux un poids de 15 carats dans les fabrications courantes, et des poids supérieurs sur commande, mais dans ce cas, les délais de fabrication sont plus longs. L’émeraude Lennix présente presque les mêmes caractéristiques physiques, chimiques et optiques que les pierres naturelles, avec une dureté un peu plus élevée, et aussi une absence quasi totale de fissures (glets-déchirures) et des craquelures. Ces deux propriétés qui permettent un meilleur polissage et une moindre fragilité lors du sertissage, que dans le cas de l’émeraude naturelle. Elle supporte aussi des températures plus élevées, de 1200°C contre 300°C. Ce qui est un avantage pour le sertisseur.
L’émeraude Lennix présente un léger jardin d’inclusions typique qui lui confère l’éclat légèrement résineux caractéristique des pierres naturelles.
Inclusions
Les voiles et plumes de flux résiduel ce sont les inclusions les plus caractéristiques. Le fondant (flux) utilisé pour dissoudre les composants chimiques de l'émeraude laisse des résidus solidifiés sous forme de voiles fins, de structures ondulées, sinueuses ou "vaporeuses" (souvent qualifiées de wispy veils) et de motifs qui rappelant parfois l'aspect d'empreintes digitales.
Bien que les émeraudes synthétiques soient souvent de belles couleurs et d’une grande pureté, elles resteront toujours «des imitation » des pierres naturelles. La question se pose : vu le prix assez conséquent et le fait qu’il s’agisse malgré tout d’émeraude synthétique (Lennix, Gilson Chatham, et autres), vaut-il pas mieux de choisir un Verneuil vert ?
Eddy Vleeschdrager
