(57)【要約】【課題】大気中に存在する二酸化炭素レベルを低減すること。【解決手段】大気中に存在する二酸化炭素１４の少なくとも部分的な除去のための方法、システムおよび装置が開示される。水酸化物１０が大気中に撒布される。大気中に存在する二酸化炭素１４の少なくとも一部分と水酸化物１０とが反応して炭酸塩化合物１６を形成し、それによって、大気から二酸化炭素１４を少なくとも部分的に除去する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気中に存在する二酸化炭素の少なくとも部分的な除去のための方法であって、当該方法は、前記大気中に水酸化物を撒布して、前記二酸化炭素と前記水酸化物とが反応して炭酸塩化合物を形成し、それによって、前記大気から二酸化炭素を少なくとも部分的に除去する工程を含む、方法。
【請求項２】
前記水酸化物は、エアロゾルとして前記大気中に撒布される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記水酸化物は水溶液として存在する請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記水酸化物を撒布する工程は、前記水酸化物を地上レベルよりも高いレベルで前記大気中に前記水酸化物を放出する工程を含む請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記水酸化物が空中に供給される請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
更に、酸素が少なくとも部分的に変化してオゾンを形成するように、前記酸素を前記大気中に撒布する工程を含む請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記水酸化物を大気中に供給するための機構を介して該水酸化物の供給が行われ、前記水酸化物は前記機構の内側または外側のいずれかに形成される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記水酸化物が、水を含む大気中の化学物質から形成される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
大気中に存在する二酸化炭素を少なくとも部分的に除去するシステムであって、当該システムは、前記大気中に水酸化物を撒布して、前記二酸化炭素と前記水酸化物とが反応して炭酸塩化合物を形成し、それによって、前記大気から二酸化炭素を少なくとも部分的に除去する機構を備える、システム。
【請求項１０】
前記水酸化物は、前記大気中への供給の前に、前記機構内、又は当該機構上に配設されたレセプタクル内に格納される化合物を含む請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記水酸化物を供給するための機構が、前記水酸化物を空中に供給するように構成されている、請求項９又は１０に記載のシステム。
【請求項１２】
水酸化物を撒布して大気中に存在する二酸化炭素を少なくとも部分的に除去する装置であって、当該装置は、前記大気中に前記水酸化物を撒布して、前記二酸化炭素と前記水酸化物とが反応して炭酸塩化合物を形成し、それによって、前記大気から二酸化炭素を少なくとも部分的に除去するように構成されている、装置。
【請求項１３】
前記水酸化物を前記大気中に地上レベルの上方で撒布するように構成されている請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
酸素が少なくとも部分的に変化してオゾンを形成するように前記酸素を前記大気中に撒布するように構成されている請求項１２又は１３に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
二酸化炭素を変換する方法が開示される。二酸化炭素の変換のためのシステムと装置も開示される。前記方法、システムおよび装置は、特に、地球の大気中に存在する二酸化炭素の少なくとも部分的な除去に利用可能であるが、本方法、システムおよび装置は、他の大気等の他の場所からの二酸化炭素の変換にも利用可能である。
【背景技術】
【０００２】
大気中の二酸化炭素レベルは今日の社会において重要な問題と見なされている。化石燃料の燃焼と森林伐採による二酸化炭素排出量の増大によって大気二酸化炭素レベルの増大がもたらされている。二酸化炭素は、熱の捕捉と再放射に寄与するものであることが知られている。二酸化炭素排出量を低減することはここしばらく研究の重要な焦点であった。
【０００３】
更に、発電所、等の排出源から二酸化炭素を捕捉することが広範囲で継続的な研究の課題となっている。二酸化炭素の捕捉後、その二酸化炭素を保存するには、たとえば、地下地層での保存、等の様々な方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１２／０２１９４８４号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１１／０３１８２３１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ゆっくりとであるが、二酸化炭素の保存又は削減に対する代替技術が出現しつつある。
そのような技術の一例が米国特許出願公開第２０１２／０２１９４８４号明細書に記載されており、これは、先ず、空気をフィルタに通してそこから二酸化炭素の一部を除去し、その後、反応チャンバ内での炭素捕捉の第２段階を行う、多段階処理の利用に関するものである。そのような技術のもう一つの例が米国特許出願公開第２０１１／０３１８２３１号明細書に記載され、これは、空気を自動車内に、たとえば、その自動車の走行中に、収集し、これを反応チャンバに案内してそれから二酸化炭素の一部を除去するものである。
しかしながら、これらの処理は、フィルタおよび／又は反応チャンバが必要とされることからその実施が限定される。
【０００６】
前記背景技術に対する上の言及は、その技術が当業者の一般的知識の一部を構成するものであるという自認を構成するものではない。又、上記言及は、ここに開示される二酸化炭素変換のための方法、システムおよび装置の用途を限定することを意図するものではない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
要約
第１の態様において、大気中に存在する二酸化炭素を少なくとも部分的に除去するための方法が開示される。この点に関して、開示される方法は、大気中からの二酸化炭素の完全な除去を前提とするものではなく、むしろ、たとえば、産業炭素排出物に対処するべく、大気中に存在する二酸化炭素レベルの一般的低減を開示するものである。この点に関して、前記方法は、二酸化炭素の別のより環境に対するダメージの少なくい形態への変換（すなわち、二酸化炭素の化学的変換又は反応）と見なすことができるものである。
【０００８】
本明細書でのコンテクストにおいて、大気とは、地球又はその他の天体を取り囲む大気を形成する気体の様々な層を含みうるものである。この点に関して、地球の大気は、一般に、対流圏（プラネタリー境界層又ｐｅｐｌｏｓｐｈｅｒｅを含む）、成層圏（所謂オゾン層を含む）、中間層、熱圏、外気圏、含むものとして定義されている。但し、それはイオン圏又は磁気圏等のその他の層によっても形成可能である。又、大気空気を主として地球の大気との関連において記載するが、それは、現在知られているか、まだ知られていないかに拘らず、惑星、恒星、等の、他の天体の大気（恒星大気を含む）も意味しうるものであると理解されるべきである。更に、この方法は主として、窒素、酸素、アルゴン、水蒸気、二酸化炭素、メタン、オゾンおよびその他の少量ガス、を含む、地球の大気との関連において開示されるものではあるが、他の大気は、他の気体、又は同じ気体を異なる量含みうる。
【０００９】
本方法は、水酸化物を大気中に撒布する工程を含む。大気中に存在する二酸化炭素の少なくとも一部分と前記水酸化物とが反応して炭酸塩化合物が形成され、それによって大気中から二酸化炭素を少なくとも部分的に除去する。生成する炭酸塩化合物は、更に、重炭酸塩化合物も含みうる（すなわち、前記炭酸塩化合物は、炭酸イオン（ＣＯ３）２−、又は重炭素イオン（ＨＣＯ３）−と形成可能である）。
【００１０】
この単純で容易に実施可能な方法は、二酸化炭素排出物の影響を軽減又は逆転することが可能であることから、現在の望ましくない高い地球の二酸化炭素レベルを低減する能力を有するものである。二酸化炭素レベルを低減するための（すなわち、大気中から二酸化炭素を少なくとも部分的に除去する）このように単純な方法はこれまでは考えられなかった。今日までの研究取り組みは主としてその形成時、たとえば、発電からの燃焼排ガス中、の二酸化炭素の捕捉、そして、捕捉された二酸化炭素の地下地層内での貯蔵、に向けられたものであった。その他の研究取り組みは、大気からの二酸化炭素の捕捉に向けられたものであるが、たとえば、空気捕捉捕集器中で、空気を処理し、その後、フィルタを通すこと、を必要とするものであった。そのような取り組みは一般に極めてエネルギ集約的であり、カーボンレベルの低減をもたらさない可能性がある。しかしながら、ここに開示される方法は、既存の技術によって実施することができ、多大な追加のエネルギ入力を必要しない。
【００１１】
尚、水酸化物を大気中に撒布することができる方法はさまざまなものがあり、それは使用される水酸化物、生成する炭酸塩化合物、二酸化炭素が除去される場所、等に依存する。この点に関して、一つの形態において、水酸化物はエアロゾルとして大気中に放出することができる。前記エアロゾルは、プロペラントガスを使用することによって形成することができるが、但し、そのようなプロペラントガスは必ずしも必要なものではない。例えば、前記水酸化物は、単純に大気中に放出することが可能な小固体粒子の形態とすることができるが、但し、固体粒子はプロペラントガスの補助によって放出することも可能である。
【００１２】
一つの形態において、前記水酸化物は水溶液の形態とすることができる。水酸化物を水溶液の形態で提供することによってその撒布が更に単純化される。例えば、水酸化物を大気中に噴霧してその内部に撒布するようにすることができる。水酸化物を水溶液の形態で提供することは、又、エアロゾル又は微小ミストの形成を単純化することも可能にする。
但し、水酸化物の形態は特に限定されるものではない。
【００１３】
一つの形態において、前記水酸化物の撒布は、水酸化物を地面レベルより高いレベルで大気中に放出することを含みうる。水酸化物を地面レベルより高いレベルで撒布することによって、水酸化物を二酸化炭素の濃度が高い領域に向けることを促進することができる。それは、又、既に存在する二酸化炭素レベルを低減すること、更に、新たな排出物から二酸化炭素を除去する（たとえば、発電所において等で）ことも促進することができる。
又、それによって、前記水酸化物が大気中に存在する二酸化炭素と反応する十分な時間を提供することができる。
【００１４】
一つの形態において、前記方法は、更に、その流体が少なくとも部分的に変化されるように流体を大気中に撒布することを含むことができる。前記流体は、気体、液化ガス、又は液体の形態とすることができる。前記流体は、酸素とすることができ、この酸素は、少なくとも部分的に変化されて、たとえば、チャップマン・サイクルによって（それによって、酸素分子（Ｏ２）はＵＶ光によって光分解され、二つの酸素原子（Ｏ）に分割され、各酸素原子が酸素分子（Ｏ２）と結合してオゾン（Ｏ３）を形成する）オゾンを形成する。オゾンが形成される実施例において、形成されたオゾンは、地球のオゾン層の補充を促進することができる。例えば、形成されたオゾンによって、薄くなったオゾン層の領域（すなわち、所謂、オゾン層の「穴」）の補充を促進することができる。
【００１５】
前記水酸化物と流体とを同時に撒布する必要はなく、それぞれを、その最も有利な場所において撒布することができる。例えば、前記流体（たとえば酸素）は、ＵＶ光とブリューワー・ドブソン循環を利用するべく、熱帯地方で撒布することができ、前記水酸化物は、それによって生成炭酸塩化合物を利用するべく農産物上に撒布することができる（たとえば、撒布される水酸化物に応じて、肥料又はバイオ農薬として）。
【００１６】
一形態において、前記水酸化物および／又は流体は、運動体又は移動物体、によって放出することができる。前記運動体又は移動物体は、自動車、トラック、トラクタ、航空機、船舶、等の移動運送手段とすることができ、或いは、風車又は風力タービン等の単数又は複数のブレードとすることも可能である。そのような運動体又は移動物体の利用は、前記水酸化物又はその生成副産物をより広い領域に渡って撒布することに役立つ。記運動体又は移動物体が移動する運送手段である場合（すなわち、二酸化炭素排出に寄与する可能性のある運送手段）、前記方法は、大気からの更なる二酸化炭素の除去を提供するとともに、それら自身の排出物の一部を少なくとも部分的に相殺する単純な方法を提供することができる。別の形態において、前記水酸化物は、建物又は構造物等の静止位置から放出することも可能である。この点に関して、前記水酸化物を適当な場所、又は、建物や構造物、に格納して、そこから放出させることもできる。そのような形態において、水酸化物の適切な拡散を達成するために推進エアロゾルを利用することが好適であるかもしれない。
或いは、前記水酸化物を前記建物又は構造物から別の位置に保管して、そこからの撒布のためにこれら建物又は構造物への配管等によって、建物又は構造物に移すことも可能である。
【００１７】
一つの具体的形態において、前記運動体又は移動物体は、航空機、飛行機、宇宙船、ドローン、又は類似の乗り物等の運送手段等の移動運送手段とすることができる。前記航空機は、種々のタイプのプライベート、商業用、政府、防衛用、等の航空機を含むことができる。そのような航空機の利用は、より大きな領域に渡って水酸化物を撒布し、それによって大気からの二酸化炭素の除去を増大することを可能にする。更に、そのような航空機の使用は、水酸化物がその放出高さから地面へと重力によって落下する時に、水酸化物が大気中の二酸化炭素と反応する時間を増大させることも可能にする。そのような航空機の使用は、更に、前記流体を、好適な場所、たとえば、オゾン層の薄くなった領域の近く、で撒布することも可能にする。
【００１８】
一つの形態において、前記水酸化物は、生成する炭酸塩化合物も利用可能となるように選択することができる。例えば、一つの形態において、撒布される前記水酸化物は水酸化カルシウムを含むことができる。この点に関して、水酸化カルシウムと大気二酸化炭素との間の反応によって、炭酸カルシウムと水とが形成される。形成された炭酸カルシウムは、たとえば、農産物の品質を改善する、又は、海洋生物の殻を強化する、等のための肥料として使用することができる。
【００１９】
別の例において、そして別の形態において、前記水酸化物は、水酸化ナトリウムを含むことができる。この点に関して、水酸化ナトリウムと大気二酸化炭素との間の反応によって重炭酸ナトリウムが形成される。形成された重炭酸ナトリウムはたとえば、バイオ農薬として使用することができる。
【００２０】
他の水酸化物化合物も使用することができる。しかしながら、それらは、水酸化物化合物自身の性質と、生成する炭酸塩化合物の性質との両方に基づいて慎重に選択されるべきである。例えば、危険な又は毒性の水酸化物化合物、又は、危険な又は毒性あるいはその他の発がん性の炭酸塩化合物が作り出される水酸化物化合物は回避すべきである。
【００２１】
更に、前記水酸化物が大気中に撒布される場所も、炭酸塩化合物がこの炭酸カルシウム化合物を利用することが可能な場所において形成されるように選択することができる。例えば、前記炭酸塩化合物がバイオ農薬又は肥料として使用可能である場合、前記水酸化物は、飛行機又はドローン等によって農地上に放出することができる。又、そのようなタスクのための専用の飛行機を利用する代わりに、水酸化物を撒布するためにその領域上を飛行することが必要とされる旅客機又は貨物機、等の飛行機を使用することも可能である（すなわち、追加の二酸化炭素排出が、その飛行機に積み込まれる水酸化物による重量増加に関連するものに最小限化される）。但し、いくつかの状況においては、専用の航空機を使用することが許容可能な解決手段でありうる（すなわち、それでも大気中からの二酸化炭素の純減を得ることが可能である）。
【００２２】
一形態において、前記方法は、更に、大気中に撒布される水酸化物の量を制御し、それによって、それから除去される二酸化炭素の量を制御する工程を有する。この点に関して、二酸化炭素を全部、或いは、あまりにも急激に除去することは推奨されないので、大気からの二酸化炭素の制御された除去を可能にするべく二酸化炭素レベルをモニタすることができる。更に、もしも大気二酸化炭素レベルが所定レベルにまで低減されると水酸化物の撒布を制限又は停止することができる。例えば、大気二酸化炭素レベルが産業革命以前に経験されたものに類似のレベルになれば、新たな二酸化炭素排出物のみが除去されるように水酸化物の撒布を制限することができる。
【００２３】
第２の態様において、大気中に存在する二酸化炭素を少なくとも部分的に除去するシステムが開示される。当該システムは、水酸化物を大気中に供給するための機構を有する。
前記二酸化炭素と水酸化物とは反応して炭酸塩化合物を形成し、それによって大気中から二酸化炭素を少なくとも部分的に除去する。この点に関して、この第２態様において開示される前記システムは、前記第１態様に開示された方法を実施することを可能にするシステムと見なすことができる。ここに開示されるシステムは、現在のシステムと違って、それを通して空気をろ過する必要のあるフィルタの使用を必要としない。前記水酸化物を慎重に選択し、生成する炭酸塩化合物を調整することによって、ここに開示されるシステムは、空気を捕捉又は処理するため、又は、副産物を格納するための、タンクの必要性を無くすることができる。尚、前記水酸化物は、水溶液中に含まれるもの、又は微粒子等の固体、として存在するものとすることができる。
【００２４】
一形態において、前記システムは、水酸化物化合物を、大気中への供給の前に、前記機構内、又は当該機構上に位置する容器内に保存する工程を含むことができる。例えば、水酸化物を格納するために容器、貯蔵器、ベッセル、キャニスタ、その他のレセプタクル、を使用することができる。或いは、前記レセプタクルを、前記機構から離れた場所に保管して、前記水酸化物を、そこからの撒布のために前記機構への配管等によって、水酸化物を前記レセプタクルから前記機構に移すことも可能である。
【００２５】
一形態において、前記機構は、前記水酸化物を地面レベルより高いレベルで大気中に供給するものとすることができる。例えば、前記水酸化物は、地球の対流圏の上方領域、又は地球の成層圏に撒布することができる。
【００２６】
一形態において、前記機構は、空中移動運送手段、地上移動運送手段、水上移動運送手段、等の運動体、移動物体、その他の移動物体、たとえば、タービンのブレード、等を含むことができ。この点に関して、前記機構は、水酸化物をそれが撒布される場所、および／又は、そこから水酸化物が撒布される場所へと水酸化物を輸送する物体又はオブジェクトと見なすことができる。例えば、前記、空中移動運送手段は、飛行機、宇宙船又は空中ドローン等とすることができ、前記地上移動運送手段は、水酸化物をたとえば農地へと移すために使用することが可能な、自動車、トラック又はトラクタ、等とすることができる。別の例において、前記水上移動運送手段は、水酸化物を、水域の上方で大気中に撒布するべく、たとえば、海洋、湖、川、池、ダム、沼、その他の水域、に搬送するために使用可能な、ボート、船、ヨット、ホバークラフト、フェリー、はしけ、トロール漁船、カヌー、カヤック、等、とすることができ。更に別の例において、前記運動体又は移動物体は、風車又は風力タービンのブレード等の、他の静止構造体上に取り付けられた移動部材とすることも可能である。
【００２７】
更に別の形態において、前記機構は、建物又は構造物を含むことができる。この点に関して、前記建物又は構造物は、たとえば、そこからその後、水酸化物が撒布される前記容器を取り付けるために使用することができる。例えば、タワーに取り付けたレセプタクルを使用して、水酸化物を空気中に、ポンプ供給、噴霧又はその他の方法で放出することができる。
【００２８】
一形態において、前記水酸化物は水溶液として供給することができる。これによって、たとえは、ミストの形成を可能にすることによって、水酸化物の撒布を簡単にすることができる。但し、水酸化物は、小／微小固体粒子、等の固体の形態で供給することも可能である。更に、前記水酸化物は、エアロゾルと共に、又は、エアロゾルとして（微小水性粒子又は微小固体粒子として）供給することが可能である。
【００２９】
前記水酸化物が水溶液として供給される形態において、この溶液は前記機構内で形成することができる。例えば、前記水酸化物をレセプタクルの一つのコンパートメント内に格納し、水を同じレセプタクルの別のコンパートメント、又は別のレセプタクル内に格納することができる。水酸化物と水とは、空中への撒布の直前に初めて混合することができる。他の形態において、前記水溶液を先ず形成しておき、その後、その供給前に、前記機構内、たとえば、レセプタクル内、に格納しておくことができる。
【００３０】
一形態において、前記機構は、前記水酸化物を、生成炭酸塩化合物が更に利用可能である場所において大気中に供給するように構成することができる。例えば、前記機構は、航空機上又は航空機内に取り付けられるように構成することができ、更に、水酸化物を特定の場所において供給又は放出するようにプログラムされるように構成することができる。
前記特定の場所は、全地球測位システム（ＧＰＳ）によって決定することができ、公知のＧＰＳ技術の利用を使用することができる。但し、前記機構は、水酸化物を生成炭酸塩化合物が具体的に利用される場所において供給することに限定されるものではない。例えば、前記水酸化物は、生成する炭酸塩化合物が必要とされない水域上に放出することも可能である。
【００３１】
一形態において、前記水酸化物を供給するための機構は、大気中に供給される水酸化物の量を制御することを可能にするように構成することができる。これによって、大気中から除去される二酸化炭素の量を制御することが可能となる。この点に関して、前記システムは、更に、二酸化炭素センサ等の二酸化炭素モニタを備えることができる。この構成によって二酸化炭素レベルをモニタすることが可能となり、二酸化炭素を全部、或いは、あまりにも急激に除去することは推奨されないことから、これは大気からの二酸化炭素の制御された除去を可能にすることに役立つ。更に、もしも大気二酸化炭素レベルが所定レベルにまで低減されると水酸化物の撒布を制限又は停止することができる。例えば、大気二酸化炭素レベルが産業革命以前に経験されたものに類似のレベルになれば、新たな二酸化炭素排出物のみが除去されるように水酸化カルシウムの撒布を制限することができる。
【００３２】
一形態において、前記システムは、更に、大気中に流体を、この流体が少なくとも部分的に変化されるように供給するための機構を備えることができる。前記流体は、気体、液化ガス又は液体の形態とすることができる。前記流体は、酸素とすることができ、この酸素が少なくとも部分的に変化されてオゾンを形成する。前記水酸化物を供給するための機構と前記流体を供給するための機構とは、航空機等の、同じ機構とすることができる。前記水酸化物と流体とは、大気中への供給の前に、当該機構内又は当該機構上に配置された、たとえば、専用のレセプタクル、等に保管することができる。前記システムは、前記水酸化物と流体を異なるタイミングおよび／又は場所で放出／撒布するように構成することができる。例えば、これらをそれぞれの最も有利な異なるそれぞれの場所で撒布することができる。
【００３３】
前記第２態様の前記システムは、その他の点においては、第１の態様に定義した方法の実施を容易にするものとすることができる。
【００３４】
第３の態様において、水酸化物を撒布し大気中に存在する二酸化炭素を少なくとも部分的に除去するための装置が開示される。当該装置は、水酸化物を大気中に撒布するように構成される。前記水酸化物は大気中に存在する二酸化炭素と反応して、炭酸塩化合物を形成する。これによって、前記大気から二酸化炭素を少なくとも部分的に除去することが可能となる。
【００３５】
現在の装置と異なり、フィルタや前記水酸化物と大気二酸化炭素との反応から生成する生成物を保持するための捕捉タンクの必要は無い。
【００３６】
一形態において、前記装置は、その放出前に前記水酸化物をレセプタクル内に保管するように構成することができる。これによって、水酸化物を、別の領域又は地域での撒布のために容易に移すことが可能となる。前記水酸化物は、乾燥粉体等の固体形態として、それをその後大気中に放出する（たとえば、公知の農薬散布技術によって）したり、或いは、液体とすることも可能である。
【００３７】
一形態において、前記装置は、水酸化物化合物の水溶液を形成するように構成することができる。この点に関して、前記水酸化物化合物は、前記装置内において、即ち、それ自身のコンパートメント内に、別に保管することができ、前記水酸化物が撒布される時に前記水溶液が形成されるように構成することができる。例えば、前記水酸化物化合物を一つのコンパートメント内に固体として格納し、水を別のコンパートメント内に格納しておき、前記溶液が撒布される時に、水溶液を形成することが可能であるように構成することができる。但し、大気の中に存在する水蒸気を利用して、前記水酸化物化合物が大気中に放出される時に前記水溶液が形成されるように構成することも可能である。或いは、前記装置は、前記水溶液がその内部で形成され格納されることを可能にするように構成することも可能であり、又は、前記水溶液がほかの場所で形成され、単にこの水溶液その内部に保存するように構成することも可能である。
【００３８】
一形態において、前記装置は、前記水酸化物をエアロゾル化するように構成することができる。この点に関して、前記エアロゾルは、プロペラントガスと形成されるようにすることも可能であるし、或いは、固体粒子又は水溶液の微小ミストとして噴霧されるように構成することも可能である。公知のエアロゾル化技術を利用することが可能である。
【００３９】
一形態において、前記装置は、固定された又は移動可能な物体、物品又は構造体、たとえば、建物、運送手段又は穀物スプリンクラ等に取り付け可能に構成することができる。
これによって、それから水酸化物を最も適切な場所において撒布することが容易になる。
【００４０】
前記装置は、更に、大気中に撒布される水酸化物の量を制御するための機構を備えることができる。これによって、大気中から除去される二酸化炭素の量を制御することが可能となる。この点に関して、前記装置は、更に、二酸化炭素センサ等の二酸化炭素モニタを備えることができる。この構成によって二酸化炭素レベルをモニタすることが可能となり、二酸化炭素を全部、或いは、あまりにも急激に除去することは推奨されないことから、これは大気からの二酸化炭素の制御された除去を可能にすることに役立つ。更に、もしも大気二酸化炭素レベルが所定レベルにまで低減されると水酸化物の撒布を制限又は停止することができる。例えば、大気二酸化炭素レベルが産業革命以前に経験されたものに類似のレベルになれば、新たな二酸化炭素排出物のみが除去されるように水酸化物の撒布を制限することができる。
【００４１】
一形態において、前記装置は、更に、大気中に流体を、この流体が少なくとも部分的に変化されるように撒布するように構成することができる。前記流体は、気体、液化ガス又は液体の形態とすることができる。前記流体は、酸素とすることができ、この酸素が少なくとも部分的に変化されてオゾンを形成する。前記装置は、水酸化物と流体を、例えば別々のレセプタクル内に貯蔵するように構成することができる。前記装置は、前記水酸化物と流体を異なるタイミングおよび／又は場所で放出／撒布するように構成することができる。例えば、これらをそれぞれ、最もそれぞれに有利な異なる場所で撒布することができる。
【００４２】
前記装置は、その他の点においては、第１の態様に定義した方法、又は第２の態様に定義したシステムに使用されるものとして構成することができる。
【００４３】
要約に記載した二酸化炭素の変換のための方法、システムおよび装置の範囲にはその他の範囲に属するその他の形態のものも可能であるが、以下では、添付の図面を参照して、具体的な実施例を例示的にのみ説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】図１は、第１実施例の概略図を示す。
【図２】図２は、前記方法の全体のフローチャートを示す。
【図３】図３は、第２実施例の概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
詳細説明
先ず図１を参照すると、ここには大気中から二酸化炭素を少なくとも部分的に除去するための実施例の概略図が図示されている。前述したように、前記システムは、たとえば産業二酸化炭素排出物に対する対処として大気中に現在存在する二酸化炭素レベルを低減するために使用することができる。この点に関して、前記システムは、二酸化炭素を別のより環境に対するダメージの少ない形態へ変換（すなわち、二酸化炭素の化学的変換又は反応）するものと見なすことができる。又、二酸化炭素のレベルをモニタし、たとえば、大気中に撒布される水酸化物の量を制御することによって、大気中から除去される二酸化炭素の量を制御することも可能であることも理解されるべきである。大気から二酸化炭素をあまりにも急激に除去すること、又は完全に除去すること、は推奨されない。大気二酸化炭素レベルをモニタリングすることは、更に、もしも大気二酸化炭素レベルが所定レベルにまで低減された時に、水酸化物の撒布を制限するか、又は停止するべきかを決定することに役立つ。
【００４６】
この実施例において、１２によって図示されている航空機、によって、水酸化物、エアロゾル化された水酸化カルシウム粒子１０として図示、を地面より上のレベルで空中に撒布する。この点に関して、前記航空機１２は、前記水酸化カルシウム粒子１０を、地面の上方の特定の高さ（但し、これはそのように限定されるものではない）で放出するように構成することができる。前記水酸化カルシウム粒子１０をより高いレベルで放出又は撒布することによって、これら粒子１０が空気中に存在する二酸化炭素１４と反応するための時間が長くなる。空気中に存在する前記二酸化炭素１４の少なくとも一部と放出された水酸化カルシウム１０とが反応して炭酸カルシウム化合物と水、集合的に１６’で示す、を形成する。それによって、これは、空中に存在する二酸化炭素の一部を空中から少なくとも部分的に除去する。水酸化カルシウムは二酸化炭素に対して高い反応性を有するので、水酸化カルシウムが地面上方のかなりの高さで放出される場合、それは炭酸カルシウムと水とに変換され、多量の水酸化カルシウムが地面に落下する可能性は低い。
【００４７】
図１において、大気中にいくらかの二酸化炭素が残るものの、二酸化炭素を別の形態に変換することによって大気からいくらかの二酸化炭素が除去されていることが理解できる。又、水酸化カルシウム粒子の一部は二酸化炭素と反応しないかもしれないこともわかる。未反応の粒子は単に地面上に落下するかもしれない。水酸化物が撒布されるところにおいて二酸化炭素のレベルが低い場合はその可能性が高い。但し、大抵の環境においては、地面に到達する水酸化物の量は無視できるものであると仮定される。
【００４８】
大気中に撒布される水酸化カルシウムの量は大気中に存在する二酸化炭素のレベルに応じて調節することが可能である。例えば、大気中の二酸化炭素のレベルがここに開示される前記方法、システムおよび装置の実施による結果、産業革命前のレベルにまで減少するならば、撒布される水酸化カルシウムの量を低減する必要があるかもしれない（すなわち、大気中から除去される二酸化炭素が過剰となることを防止するために）。
【００４９】
水酸化カルシウムと二酸化炭素との間の反応は下記の等式によって示される。
【００５０】
Ｃａ（ＯＨ）２＋ＣＯ２→ＣａＣＯ３＋Ｈ２Ｏ
【００５１】
形成される炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）は、水酸化カルシウム水溶液のエアロゾル化に使用される水滴のサイズが小さいことから、比較的低い濃度で地面上にゆっくりと落ちる。
【００５２】
この実施例では、水酸化物の撒布又は供給は飛行機による放出として説明したが、水酸化物を大気中に撒布するには様々な方法があり、それは使用される水酸化物化合物、生成炭酸塩化合物、二酸化炭素が除去される場所、その形態（液体又は固体）、等に応じたものとすることができる、ことが理解されるであろう。
【００５３】
この点に関して、図２には概要フローチャートが図示され、これは、大気中からの二酸化炭素の少なくとも部分的な除去をもたらすことのできる一般的または概要工程をアウトラインするものである。飛行機等の装置又は供給機構が２０で示されている。大気中への水酸化物の撒布は２２で行われる。前記水酸化物が空気中の二酸化炭素と２４で反応し、２４の反応で形成される生成炭酸塩化合物は２６で示されている。この単純な方法によって、ここに開示される前記方法とシステムがそのような広く多様な用途をもつことが可能となる。
【００５４】
例えば、使用する水酸化物化合物を慎重に選択することによって、生成する炭酸塩化合物も調節することが可能となる。他の目的のためにも使用することが可能な炭酸カルシウムや炭酸ナトリウムとしてのそれらの炭酸塩化合物によって更なる利点を得ることが可能となる（すなわち、ここに開示される方法又はシステムの使用から得られる利点は大気中の二酸化炭素レベルの低減だけではない）。
【００５５】
更に、前記水酸化物化合物の状態も変えることができ、たとえば、それを固体粒子として撒布することが可能であり、或いは、それは水溶液とすることも可能である。
【００５６】
図２はまた、大気中の、酸素等の流体の少なくとも部分的な変化をもたらすことのできる一般的又は通例の、任意的な工程をアウトラインするものである。前記装置又は供給機構２０は、更に、２８に示すように、大気中に流体を撒布するように構成することができる。前記流体は、空気中に存在する物質（化学物質又は化合物など）と反応することによって少なくとも部分的に変化されるか、若しくは、３０において環境の成分（ＵＶ放射線等）によって変化され、それによって生成する変化流体が３２で示されている。
【００５７】
次に、図３を参照すると、ここには大気中から二酸化炭素を少なくとも部分的に除去するための第２実施例の外観概要が図示されている。この第２実施例において、航空機４０が、エアロゾル化水酸化カルシウム粒子１０として図示されている水酸化物と、酸素分子４２として図示されている流体とを撒布するように構成される。図３は、航空機４０の飛行経路を概略図示し、ここで、位置Ａ及びＥが着陸中の航空機４０のものであり、位置Ｂ，Ｃ及びＤが飛行中の航空機４０のものである。図３に図示されているように、前記水酸化カルシウム粒子１０と酸素分子４２とは、航空機４０の飛行中、異なる場所／位置で撒布される。例えば、航空機４０が、位置ＢとＤの近傍にある時に水酸化カルシウム粒子１０が空気中に撒布されるのに対して、酸素分子４２は航空機４０が位置Ｃの近傍にある時に空中に撒布される。位置ＢおよびＤにおいて、前と同様、水酸化カルシウム粒子１０が空気中に撒布される時、空気中に存在する二酸化炭素１４の少なくとも一部が水酸化カルシウム粒子１０と反応して、集合的に‘１６’で示す、炭酸カルシウム化合物と水とを形成する。位置Ｃにおいては、前記酸素分子４２が空中に撒布される。この実施例において、それらは適切な場所でオゾンが形成させる可能性を改善するべく、上向き方向（すなわち、成層圏に向けて）に撒布されるものとして示される。前記酸素分子４２は、ＵＶ光（ｈｖｕｖ）によって光分解されて二つの酸素原子４４へと分割される。次に、酸素原子４４が酸素分子４２と結合してオゾン（Ｏ３）４６を形成することができる。
【００５８】
この実施例において、大気中に存在する二酸化炭素レベルを低減すること（又は、飛行機によって発生する二酸化炭素排出物の少なくとも部分的なオフセット）と地球のオゾン層の補充の促進することとの両方が可能である。
【００５９】
ここに開示される実施例は、様々な方法とシステムの使用が可能である。更に、新たに必要となる機器はほとんどない。たとえば、細かいミストを作り出すためのノズルを備えた単純なタンクを民間航空機に搭載することができる。その航空機が、適切な農地上の、適切な高度又は位置に来たときに、水酸化物を微小ミストとして放出することができる。
【００６０】
又、容器／タンクに積み込まれる水酸化物、そしてオプションとして、流体、の量を、航空機の具体的要件に応じて変えることも可能である。例えば、航空機の重量分布を均一にするために航空機に追加のウエイトを設けることが必要となるかもしれない。そのような場合、追加の水酸化物、そしてオプションとして、流体、を飛行に搭載することができる。或いは、航空機の搭載が最大でない場合、たとえば、売れ残った座席がある場合、大気中の飛行での撒布のために水酸化物と、オプションとして、流体、を航空機に搭載することが可能であるかもしれない。更に別の例において、パイロットがトレーニングしている時、追加の「デッド」ウエイトを航空機に搭載することが必要となるかもしれない。この「デッドウエイト」は、水酸化物、そしてオプションとして流体、を航空機に搭載することによって提供することができ、その後、着陸前に撒布することが可能である。以前には、飛行機にウエイトを追加搭載することはその航空機の二酸化炭素排出物を増大させるのみであった。しかしながら、ここに開示される方法とシステムによれば、この必要な追加ウエイトを、大気中からの二酸化炭素（それら自身の排出二酸化炭素と、それ以外によって排出される二酸化炭素との両方）の除去を促進するために利用することが可能である。
【００６１】
宇宙船も、水酸化物、そしてオプションとして流体、を航空機よりも高い高度で大気中に撒布するための実行可能なオプションであるかもしれない。ここでも、適当な比率の水酸化物、そしてオプションとして流体、によって、大気中の二酸化炭素の更なる削減を可能にし、又オプションとして、地球のオゾン層の補充を促進することが可能となる。自動車、トラック、トラクタ、等の他の乗り物も、水酸化物を撒布するために利用することが可能である。二酸化炭素排出に寄与するするそのような乗り物を利用することによって、それら自身の排出物をオフセットするための単純な方法を提供し、大気中からの二酸化炭素の更なる除去を提供することが可能となる。
【００６２】
前記水酸化物は、ボートやその他の水上移動乗り物、から空気中に撒布することも可能である。風力タービンや風車のブレードや羽等の、別形態の移動物体を、水酸化物を撒布するために利用することも可能である。
【００６３】
建物や構造物等の静止位置からの水酸化物の散布も実行可能な実施例である。この点に関して、水酸化物を、それがそこから放出される建物や構造物等の、適当な場所に保管しておくことも可能である。そのような実施例において、水酸化物を適切な撒布を達成するべく自己推進エアロゾルを利用することも好適であるかもしれない。或いは、前記水酸化物を、それがそこから撒布される建物や構造物の近傍に保管することは必ずしも必要ではない。例えば、水酸化物をいくらか離れたところに保管しておき、これを、その場所への配管や、又は重力供給によって撒布場所へ輸送することも可能である。
【００６４】
前記水酸化物化合物は、通常、水酸化カルシウムである。なぜなら、それは、人間や動物に対して大きな危険をもたらすことがなく、他の目的のために容易に利用可能である炭酸塩化合物（炭酸カルシウムと水）をもたらすからである。生成炭酸カルシウムは、たとえば、農産物の品質を改善する、または、海洋生物の殻を強化するための肥料として利用することができる。しかしながら、バイオ農薬として利用可能な重炭酸ナトリウムが形成されるので、水酸化ナトリウムを使用することも可能である。
【００６５】
その他の水酸化物化合物も使用可能である。但し、水酸化物化合物は、その水酸化化合物自身の特性と、生成する炭酸塩化合物の性質との両方に基づいて慎重に選択されるべきである。例えば、危険な、又は毒性を有する、或いは、危険、毒性、又はその他発がん性の炭酸塩化合物を生成するような水酸化化合物は避けるべきである。
【実施例】
【００６６】
以下、図２を参照して、前記二酸化炭素変換方法とシステムの非限定的な具体例について説明する。
【００６７】
水中で最大１．７３ｇ／Ｌまで溶解可能な、１７．３グラムの水酸化カルシウムを、水と混合して、１０リットルの水酸化カルシウム水溶液を形成した。次に、この溶液の一部をスプレーボトルに入れた。
【００６８】
大気中に存在する二酸化炭素が確実に前記水酸化カルシウムと反応するように、前記溶液を、大きなプラスチックシート上で、ノズルを通して細かいミストとして空気中に噴霧した。前記シートを日光で乾燥させて水分を蒸発させたところ、結晶質物がプラスチックシート上に残った。
【００６９】
前記結晶質物が炭酸カルシウムであるかどうかを判断するために、少量の当該結晶質物を収集した。そしてこの結晶質物に塩酸を添加したところ、急速に泡立つことが観察された。
【００７０】
前記炭酸カルシウムと塩酸とが下記の式に従って反応して塩化カルシウムと二酸化炭素とを形成したことが理解でされる。
【００７１】
ＣａＣＯ３＋２ＨＣｌ→ＣａＣｌ２＋ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ
【００７２】
この単純な方法とシステムの潜在的用途は重要であって、大気中の二酸化炭素のレベルの削減に利用することができ、理論的には、二酸化炭素の温室ガスとしての悪影響の一部を逆転させ始めるものである。
【００７３】
ここに開示した方法、システムおよび装置の要旨および範囲から逸脱することなく、その他さまざまな改造を行うことが可能であることを当業者は理解するであろう。
【００７４】
以下の請求項と前述の説明とにおいて、特に明白な言語又は必要な含意からそのコンテクストが必要とする場合を除き、単語”ｃｏｍｐｒｉｓｅ”および”ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ”や”ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ”等のその変形例は、含む意味で使用されるもの、即ち、その記載された特徴構成の存在を特定するために使用されるものであって、前記二酸化炭素変換のための方法、システムおよび装置の様々な実施例におけるその他の特徴構成の存在又は追加を排除するためのものではない。
【図１】
2020089892.tif 000003
【図２】
2020089892.tif 000004
【図３】
2020089892.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】令和2年4月13日(2020.4.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気中に存在する二酸化炭素を少なくとも部分的に除去するための方法であって、当該方法は、
（ａ）大気中に存在する二酸化炭素の一部が、大気中にある間に水酸化物の少なくとも一部と反応して炭酸塩を形成するように、水酸化物を空気中に撒布するための大気中の撒布場所を決定する工程と、
（ｂ）大気中の前記撒布場所で水酸化物を撒布し、それによって、前記大気から二酸化炭素を少なくとも部分的に除去する工程とを含む、方法。
【請求項２】
前記撒布場所は、地表上の特定の高さにある請求項１に記載の方法。
【請求項３】
形成された前記炭酸塩を利用できるように、前記撒布場所が選択される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記撒布場所を決定する工程は、前記撒布場所の真下の地表面にあるもの、及び／又は前記方法の産物が輸送され得る場所を分析する工程を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
（ｃ）前記撒布場所に送り込まれる水酸化物の量を制御する工程をさらに含む請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
流体を大気中に撒布する工程をさらに含む請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
航空機内または航空機上で実施される請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
航空機内または航空機上で前記水酸化物及び／又は流体を調製する工程をさらに含む請求項６又は７に記載の方法。
【請求項９】
前記水酸化物を調製する工程が、前記水酸化物の水溶液を調製する工程を含む請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
大気中に存在する二酸化炭素を少なくとも部分的に除去するシステムであって、
該システムは、二酸化炭素と水酸化物が反応して炭酸塩を形成するように、前記水酸化物を大気中の空気に送り込むための撒布場所を決定して、前記撒布場所に前記水酸化物を送り込むための機構を備え、それにより大気から二酸化炭素を少なくとも部分的に除去するシステム。
【請求項１１】
前記撒布場所は、地表面上の特定の高さにある請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
撒布される前記水酸化物の量を制御することができるように構成される請求項１０又は１１に記載のシステム。
【請求項１３】
流体を大気中に送り込むための機構をさらに備える請求項１０〜１２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１４】
前記水酸化物及び／又は流体を調製するための機構をさらに含む、請求項１０〜１３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１５】
前記流体が酸素である請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記水酸化物が水溶液である請求項１４又は１５に記載のシステム。
【請求項１７】
大気に撒布するために、航空機上で水酸化物及び／又は流体を調製するための装置。
【請求項１８】
前記水酸化物が水溶液である請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
流体及び／又は固体を大気中に撒布するように構成される請求項１７又は１８に記載の装置。