(57)【要約】  本発明は、空気からＣＯ２を除去するための方法であって、吸着剤で被覆された表面を空気に暴露するステップを含む。本発明は、空気をＣＯ２吸着剤に暴露するための装置も提供する。別の態様において、本発明は、吸着剤中で結合した二酸化炭素（ＣＯ２）を分離するための方法および装置を提供する。【選択図】図１ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気からＣＯ２を除去するための工程であって、
（ａ）空気を第１ＣＯ２吸着剤に接触するように通して、空気からＣＯ２を吸収するステップ；
（ｂ）ステップ（ａ）からの前記ＣＯ２吸着剤をイオン交換樹脂に接触するように通して、前記第１ＣＯ２吸着剤からＣＯ２を吸収するステップ；
（ｃ）ステップ（ｂ）からの前記イオン交換樹脂を第２ＣＯ２吸着剤に接触させて、前記イオン交換樹脂からＣＯ２を吸収するステップ；および
（ｄ）温度スイングまたは圧力スイングを介して、あるいは電解で前記第２ＣＯ２吸着剤を回復するステップ
を含む工程。
【請求項２】
前記第１ＣＯ２吸着剤が炭酸塩ブラインを含む、請求項１記載の工程。
【請求項３】
前記炭酸塩ブラインが炭酸ナトリウムブラインまたは重炭酸カリウムブラインを含む、請求項２記載の工程。
【請求項４】
前記第１ＣＯ２吸着剤が水酸化物を含有する、請求項１ないし３のいずれかに記載の工程。
【請求項５】
前記第１ＣＯ２吸着剤および／または前記第２ＣＯ２吸着剤が、前記吸着剤の物理的特性を調整するための化学物質を含有する、請求項１ないし４のいずれかに記載の工程。
【請求項６】
前記第２ＣＯ２吸着剤が、前記第１ＣＯ２吸着剤とは異なる、請求項１ないし５のいずれかに記載の工程。
【請求項７】
前記第２ＣＯ２吸着剤が、アミンをベースとするイオン交換樹脂を含む、請求項６に記載の工程。
【請求項８】
前記イオン交換樹脂が、固体の陰イオン交換膜を含む、請求項１ないし７のいずれかに記載の工程。
【請求項９】
前記イオン交換樹脂が、ポリマー基板上に被覆される、請求項１ないし７のいずれかに記載の工程。
【請求項１０】
前記ポリマー基板がポリマー発泡体を含む、請求項８又は９に記載の工程。
【請求項１１】
前記ポリマー基板がセルロースを含む、請求項８又は９に記載の工程。
【請求項１２】
前記第１ＣＯ２吸着剤および／または前記第２ＣＯ２吸着剤が、水の保持および／または粘性を最適化するための化学物質を含有する、請求項５に記載の工程。
【請求項１３】
空気からＣＯ２を回復するための装置であって、
（ａ）空気が第１ＣＯ２吸着剤に接触し、その結果として空気からＣＯ２が吸収される機器と、
（ｂ）前記第１ＣＯ２吸着剤がイオン交換樹脂に接触し、その結果として前記第１ＣＯ２吸着剤からＣＯ２が吸収される機器と、
（ｃ）前記イオン交換樹脂が第２ＣＯ２吸着剤に接触し、前記イオン交換樹脂からＣＯ２が吸収される機器と、
（ｄ）温度スイングまたは圧力スイングを介して、あるいは電解で前記第２ＣＯ２吸着剤を回復する機器と
を組み合わせて含む装置。
【請求項１４】
前記イオン交換樹脂が、固体の陰イオン交換膜を含む、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記ポリマー基板がポリマー発泡体を含む、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記ポリマー基板がセルロースを含む、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記第２ＣＯ２吸着剤がアミンを含む、請求項１３ないし１６のいずれかに記載の装置
【請求項１８】
大気から海水への二酸化炭素の流動を増進する方法であって、ＯＨ−、ＨＣＯ３−、およびＣＯ３２−以外の陰イオンを前記海水から除去することにより、前記海水のアルカリ度を上昇させるステップを含む方法。
【請求項１９】
除去された前記陰イオンが塩化物イオンを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
１リットル当たり１ミリモル未満だけアルカリ度が変化する、請求項１８又は１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記海水から酸を抽出することによりアルカリ度が上昇する、請求項１８ないし２０に記載の方法。
【請求項２２】
酸を抽出するのに電解機器が使用される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記電解機器が交互する両極性膜と陽イオン性膜とを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
大気から海水への二酸化炭素の流動を増進する方法であって、塩を電解で分割して酸／塩基対にし、結果として生じる陽イオンを前記海水に付加することにより、海水のアルカリ度を上昇させるステップを含む方法。
【請求項２５】
前記塩がナトリウム塩を含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記塩が塩化ナトリウムを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
間に区画を形成する交互する陽イオン性膜および両極性膜を含む装置であって、前記海水が両極性膜からＯＨ−イオンを受け、アルカリ性ブラインからの陽イオンが、前記両極性膜から陽子を受ける区画を通過する、請求項１８記載の工程を実施するための装置。
【請求項２８】
前記アルカリ性ブラインを地下の地質学的貯蔵器から抽出する装置であって、前記ブラインを地下に再注入するステップを含む、請求項２７記載の装置。
【請求項２９】
前記アルカリ性ブラインが、海水のｐＨよりも高いｐＨを有する、請求項２７又は２８記載の装置。
【請求項３０】
前記アルカリ性ブラインが、海水のナトリウム濃度よりも高いナトリウム濃度を有する、請求項２７ないし２９に記載の装置。
【請求項３１】
濃度勾配により少なくとも部分的に動かされた前記海水のアルカリ度が増加するように、陽子および／または陽イオンの自然な流れを可能にする選択性を前記膜が有する、請求項２７ないし３０に記載の装置。
【請求項３２】
そこから塩化物イオンが除去される、海水を通過させるための高流量セルと、塩酸の豊富な酸性ブラインを収容するための低流量セルとを組み合わせて含む、請求項２７ないし３１に記載の装置。
【請求項３３】
低流量セルと交互する高流量セルの組み合わせを含む、請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
ブラインが前記電解機器を何度も通過して、酸の濃度が段階的に上昇し、これによってセル間の平均電圧ステップが最小になる、請求項２３に記載の方法。
【請求項３５】
前記酸を電解機器に何度も通すステップを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項３６】
前記電解機器が交互する両極性膜と陽イオン性膜とを含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
選択された区画への純水または海水のための供給原料を含む、請求項２７に記載の装置。
【請求項３８】
前記酸が塩酸を含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３９】
前記塩が塩化ナトリウムブラインを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項４０】
前記塩化ナトリウムブラインが海水以外の源から抽出される、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
選択された区画への海水の供給原料を含む、請求項２７に記載の装置。
【請求項４２】
イオンが除去された海水が、前記電解分割用の供給原料として使用される、請求項２４に記載の方法。
【請求項４３】
前記電解分割用の供給原料として、海水から得られた濃縮ブラインを使用するステップを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項４４】
前記抽出された酸を濃縮するステップを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項４５】
前記抽出された酸がアルカリ性ミネラルにより中和される、請求項２１に記載の方法。
【請求項４６】
前記抽出された酸が中和され噴射により地下のアルカリ岩を形成して処分される、請求項２１に記載の方法。
【請求項４７】
前記抽出された酸がアルカリ性ミネラル基材との反応により中和される、請求項２１に記載の方法。
【請求項４８】
前記アルカリ性ミネラル基材が蛇紋石、橄欖石、かんらん岩、粘土から成る群から選択される、請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
前記アルカリ性ミネラル基材が鉱山尾鉱、廃棄アスベスト、廃棄コンクリート、製鋼スラグ、および、高アルカリ度であるその他の廃材から成る群から選択される、請求項４７に記載の方法。
【請求項５０】
過剰分解したブライン、または中和されたブラインを、水循環へ戻し、最終的に海へ戻すステップを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項５１】
海水、塩ブライン、および酸ブラインの区画が、両極性膜、陽イオン性膜、陰イオン性膜、および両極性膜の間で挟まれており、そのパターンが反復される、請求項１８に記載の方法。
【請求項５２】
空気流量に暴露された陰イオン性膜を含む、大気からＣＯ２を捕獲するための装置。
【請求項５３】
空気流を前記膜の表面と平行にして、一連の平板内に配置された複数の陰イオン性膜を含む、請求項５２に記載の装置。
【請求項５４】
膜の間隔が１〜２５ｍｍで相互に離間する、周囲空気流に暴露された複数の陰イオン性膜を含む、請求項５３に記載の装置。
【請求項５５】
相互に離間する複数の陰イオン性膜を含み、前記膜の全表面にわたり空気を移動させるための、電力供給された送風機をさらに含む、請求項５３に記載の装置。
【請求項５６】
前記膜が波形に配置され、前記波形により形成された流路を通る空気流を許容する、請求項５２に記載の装置。
【請求項５７】
前記膜に沿った流路が、空気流速により決定された長さを有する結果、空気からＣＯ２が過剰には消耗されない、請求項５２ないし５６に記載の装置。
【請求項５８】
層状に積層し、軸上で回転する輪になるように組み立てられた「パイ状の」区間を形成する複数の膜を含む、請求項５２に記載の装置。
【請求項５９】
捕獲されたＣＯ２を前記膜の表面から清浄するための苛性水溶液洗浄液をさらに含む、請求項５２ないし５８に記載の装置。
【請求項６０】
前記洗浄液がアミンまたは炭酸塩溶液を含む、請求項５９に記載の装置。
【請求項６１】
前記膜が、螺旋状パターンで移動する連続シートを含む結果、前記膜がまず空気流に暴露され、苛性溶液、アミン溶液、または炭酸塩溶液に浸され、その後、反復して空気に暴露される、請求項５２に記載の装置。
【請求項６２】
陰イオン性膜を空気流量に暴露するステップを含む、空気からＣＯ２を捕獲するための方法。
【請求項６３】
前記膜が、一連の平板内に配置された複数の陰イオン性膜を含み、前記膜の表面と実質平行に空気が流される、請求項６２に記載の方法。
【請求項６４】
前記膜が、膜の間隔が１〜２５ｍｍで相互に離間する複数の陰イオン性膜を含み、空気が補助的な支援なしに前記膜を越えて流される、請求項６３に記載の方法。
【請求項６５】
相互に離間する複数の陰イオン性膜を含み、送風機が前記膜の全表面にわたる空気の移動を促進する、請求項６３に記載の方法。
【請求項６６】
空気からＣＯ２が過剰に消耗されないように、空気流および膜表面が適合する、請求項６２ないし６５のいずれかに記載の方法。
【請求項６７】
前記膜が、層状に積層し、輪になるように組み立てられた「パイ状の」区間を形成する複数の膜を含む方法であって、ＣＯ２吸着剤を通って前記輪の周縁部を回転させるステップを含む、請求項６３に記載の方法。
【請求項６８】
空気への暴露後に前記膜を清浄水溶液で清浄し、前記膜がＣＯ２吸収体として反復して働くことができるように、捕獲されたＣＯ２を前記膜の表面から清浄するステップを含む、請求項６２ないし６７のいずれかに記載の方法。
【請求項６９】
前記清浄水溶液がアミン溶液を含む、請求項６８に記載の方法。
【請求項７０】
前記清浄水溶液が炭酸塩または重炭酸塩溶液を含む、請求項６８に記載の方法。
【請求項７１】
前記膜が連続シートを含む方法であって、前記膜がまず空気流に暴露され、清浄水溶液に浸され、その後、反復して空気に暴露されるように前記膜を螺旋状パターンで移動させるステップを含む、請求項６２に記載の方法。
【請求項７２】
前記清浄水溶液がアミン溶液を含む、請求項７１に記載の方法。
【請求項７３】
前記清浄水溶液が炭酸塩または重炭酸塩溶液を含む、請求項７１に記載の方法。
【請求項７４】
ガス流中の微量ガスと、液体または固体の吸着剤との間の接触を増進するための方法であって、開いたセル発泡体内および／または網状セル発泡体内に、吸着剤が被覆された表面が流路を備えて生成され、該流路は、前記発泡体の孔寸法に関して大きく、大部分のガス流量を、低抵抗の通路に沿って前記発泡体の層を通して案内しており、前記連続気泡発泡体が大部分はガスで満たされており、前記発泡体内部のガス容量が相互接続して、前記流路内の前記ガス流量に連結されており、該流路は、前記発泡体を通過して、前記流路を通る前記ガス流量と、前記発泡体のバルク容積を通って移動するガス流量とを、連続的にまたは間欠的に混合する方法。
【請求項７５】
前記吸着剤が、前記発泡体の前記孔内で捕捉される液体であり、前記発泡体構造を塗布するか、または、前記発泡体構造の内部で捕捉される液滴を形成する、請求項７４に記載の方法。
【請求項７６】
前記吸着剤が、前記発泡体材料であるか、または前記発泡体材料に永久に固定されている、請求項７４に記載の方法。
【請求項７７】
前記吸着剤が、固体の吸着剤粒子の懸濁液として導入され、前記液体が、前記固体の粒子と共に前記発泡体内に留まる、請求項７４又は７５に記載の方法。
【請求項７８】
前記吸着剤が、固体の吸着剤粒子の懸濁液として導入され、前記吸着剤材料を使用する前に、前記液体が前記発泡体から蒸発される、請求項７４又は７５に記載の方法。
【請求項７９】
前記発泡体を、種々の断面形状を有することのできる直線的流路が横切る、請求項７４ないし７８のいずれかに記載の方法。
【請求項８０】
前記断面が円筒形である、請求項７９に記載の方法。
【請求項８１】
前記発泡体が、発泡体の複数の分離層を含む、請求項７４ないし８０のいずれかに記載の方法。
【請求項８２】
前記発泡体が疎水性である、請求項７４ないし８１のいずれかに記載の方法。
【請求項８３】
前記発泡体が親水性である、請求項７４ないし８１のいずれかに記載の方法。
【請求項８４】
前記発泡体が、親水性成分および疎水性成分の両方から成る、請求項７４ないし８１のいずれかに記載の方法。
【請求項８５】
前記吸着剤粒子が前記発泡体構造に付着される、請求項７８又は７９に記載の方法。
【請求項８６】
前記吸着剤粒子が、前記発泡体のかご構造により固定化される、請求項７８又は７９に記載の方法。
【請求項８７】
前記発泡体構造の様々な表面上で、バルク発泡体とは反対の水湿潤性の粒子を捕獲するステップを含む、請求項８３に記載の方法。
【請求項８８】
前記成分が懸濁液として前記発泡体内へと清浄される、請求項８４に記載の方法。
【請求項８９】
発泡工程において前記成分が捕獲される、請求項８４に記載の方法。
【請求項９０】
前記発泡体の孔寸法が、０．１ｍｍより大きく１ｍｍ未満である、請求項７９ないし８６のいずれかに記載の方法。
【請求項９１】
前記発泡体の孔寸法は、過剰な吸着剤液体が、孔の間の孔空間から重力下に排出されるような孔寸法である、請求項７９ないし８６のいずれかに記載の方法。
【請求項９２】
液体吸着剤の供給部に接触する前記発泡体構造の周縁部を低速で回転させることにより、吸着剤液体が、前記発泡体上および前記発泡体内で分配され、その結果として過剰な液体吸着剤が重力により前記発泡体から排出される、請求項９１に記載の方法。
【請求項９３】
流路が、前記回転軸と平行に前記発泡体を横切る、請求項９２に記載の方法。
【請求項９４】
前記液体吸着剤がアルカリ性ブラインを含む、請求項９１又は９３に記載の方法。
【請求項９５】
前記液体吸着剤の供給部が、前記ソルベートガスへの暴露後に前記発泡体から戻される流体と混合され、外部流体処理により、前記浸漬貯蔵器内で前記流体が新鮮な状態に維持される、請求項９４に記載の方法。
【請求項９６】
前記発泡体構造が、新鮮な吸着剤タンクと消費済み吸着剤タンクとの間で移動する、請求項９２ないし９４のいずれかに記載の方法。
【請求項９７】
弾性発泡体が使用される方法であって、前記発泡体を圧縮することにより、吸着剤液体を混合して前記発泡体マトリックスにするステップを含む、請求項７４ないし９０のいずれかに記載の方法。
【請求項９８】
前記発泡体が表面を押し付ける単数または複数のローラにより圧縮される、請求項９７に記載の方法。
【請求項９９】
前記ローラが構造化表面を有する、請求項９８に記載の方法。
【請求項１００】
前記ローラが、前記ローラ軸と平行な稜を有する、請求項９９に記載の方法。
【請求項１０１】
前記ローラが、円周方向に走る稜を有する、請求項９９に記載の方法。
【請求項１０２】
前記ローラが、異なる形状の欠刻および突出部を有する、請求項９９に記載の方法。
【請求項１０３】
ローラの対が、局部圧縮を最大にするように適合された表面パターンを有する、請求項９７ないし１０２のいずれかに記載の方法。
【請求項１０４】
前記ローラが固定的に保持されており、発泡体パッドが前記ローラの間で前後に移動する、請求項９７ないし１０３のいずれかに記載の方法。
【請求項１０５】
前記ローラが発泡体パッドの側面に沿って移動する、請求項９７ないし１０３のいずれかに記載の方法。
【請求項１０６】
前記ローラが前記発泡体の前記表面に沿って移動する際、または前記発泡体が前記ローラを通って移動する際のいずれかに、前記ローラが前記発泡体を通して流体を押し流し、前記ローラ間の間隔、または前記ローラと前記壁との間の間隔が調整されて、前記発泡体内で保持される流体量が制御される、請求項９７ないし１０３のいずれかに記載の方法。
【請求項１０７】
前記発泡体が選択的に、前記ローラから比較的高い圧縮行程を受けて該ローラから消費済み吸着剤を抽出するとともに、比較的低い圧縮行程を受けて新鮮な吸着剤を分配する、請求項１０６に記載の方法。
【請求項１０８】
前記ローラが、前記発泡体の頂部にあるか、または前記高い圧縮行程と前記低い圧縮行程との間での前記移動ローラの前側にある場合、新鮮な吸着剤が塗布される、請求項１０７に記載の方法。
【請求項１０９】
前記高い圧縮行程が、前記ローラの下向きの運動、または前記発泡体の上向きの運動で実施され、前記低い圧縮行程が、前記ローラの上向きの運動、または前記発泡体の下向きの運動で実施される、請求項１０７に記載の方法。
【請求項１１０】
前記転がり圧縮行程が、前記ローラの下向きの運動で実施され、前記発泡体を実質的に圧縮せずに前記ローラが上部位置に戻される、請求項１０７に記載の方法。
【請求項１１１】
発泡体の連続的ループが、対向する２つのローラにわたって伸長し、前記ループの一端が液体吸着剤浴内に浸漬され、前記ローラが、前記液体吸着剤浴に前記発泡体ループを通すように動かされる、請求項９７ないし１１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１１２】
前記吸着剤流体に界面活性剤が付加される、請求項７４ないし１１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１１３】
前記ガス流が空気を含み、前記微量ガスがＣＯ２を含む、請求項７４ないし１１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１１４】
前記空気捕獲交換膜が糸または管状の目の粗いマットを含む、請求項１４又は５２に記載の装置。
【請求項１１５】
前記空気捕獲交換膜がハニカム構造または発泡体構造の目の粗いマットを含む、請求項１４又は５２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気からの選択的ガス除去に関する。本発明は、空気からの二酸化炭素（ＣＯ２）の抽出について特定の有用性を有する。このような有用性と合わせて本発明を説明するが、他の有用性も意図される。
【背景技術】
【０００２】
周囲空気から二酸化炭素（ＣＯ２）を抽出することにより、炭素系燃料を使用して、事後に関連の温室効果ガスの排出に対応することが可能となるであろう。ＣＯ２は量が百万分の幾つかでは有毒でも有害でもないが、大気中に蓄積するだけで環境問題を生じることから、空気からＣＯ２を除去し、他所でしかも様々な時間での排出を補償することが望ましい。空気捕獲の全体的構想は周知である。
【０００３】
ＣＯ２は、様々な産業上の応用、例えば、発電所での石炭による火力発電において、通常は、エンジン等の燃焼器で燃焼される燃料の主成分である炭化水素を使用する際に発生する。このような燃焼器から放出される排ガスはＣＯ２ガスを含有するが、このＣＯ２ガスはそのまま大気中に放出されてきた。ところが、温室効果ガスへの懸念が高まるにつれて、あらゆる源からのＣＯ２排出を削減しなければならなくなる。移動発生源に関して、最良の選択肢は、車内または航空機内の移動燃焼器からではなく、ＣＯ２を空気から直接捕集することのようである。ＣＯ２を空気から除去する利点とは、移動機器上でＣＯ２を貯蔵する必要が無いことである。
【０００４】
空気からＣＯ２を除去するための種々の方法および装置が開発されてきた。一例として、ラシヒリングと呼ばれるものを満たしたタンク内で、アルカリ溶液または吸着剤を用いた空気清浄が挙げられる。少量のＣＯ２を排除するにはゲル吸収体も使用されてきた。これらの方法はＣＯ２除去には効果的であるが、清浄工程中に比較的高い圧力損失が生じるため、空気から二酸化炭素を効果的に除去するには、吸着剤により空気をかなり高圧で圧縮しなければならない欠点がある。その上、圧力を増加させるために或る性質の圧縮手段が必要となるが、これらの手段は或る一定量のエネルギーを消耗する。空気を圧縮する際に使用されるこの付加的なエネルギーは、この工程の二酸化炭素の全体的バランスに関して特に不利な影響をもたらすことがある。すなわち、空気圧増加に必要エネルギーを創出するにもＣＯ２の発生が伴う分、さらにＣＯ２を捕獲して処分しなければならない。
【０００５】
したがって、既知の方法では、これらの工程が空気を加熱または冷却するか、あるいは空気の圧力をかなり変化させるので、空気からＣＯ２を捕獲することは非効率的である。すなわち、ＣＯ２の純減は取るに足りないものとなる。というのも、洗浄工程への電力供給用の発電の副生成物としてのＣＯ２を、大気中へ放出するからである。
【０００６】
さらに、空気からＣＯ２を分離するための洗浄器の設計が既に存在するが、一般的にそれらの設計は、充填層型の実施に限定されており、その目標は通常、別のガスから不純物の全痕跡を除去することである。特許文献１に記載されているこのような一機器は吸収要素を含み、この吸収要素は、筐体内で相互から離間して組み立てられたポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）製または炭素発泡体製の多孔性焼結板を有する。多孔性板が筐体内で組み立てられる前に、該板内で水酸化カリウムが充満される。このような機器は、空気からＣＯ２を分離するのに使用する吸着剤の材料を、機器の筐体を解体しないと補充できないという欠点を有する。
【０００７】
空気からＣＯ２を捕集する工程は通常、物理的または化学的のいずれかにより、空気からＣＯ２を結合する溶剤に頼る。実際的なＣＯ２溶剤類としては、例えば水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウム等の強アルカリ性水酸化物溶液を含む。０．１モル濃度を超える水酸化物溶液であれば、空気からＣＯ２を容易に除去することができ、ＣＯ２はそこで例えば炭酸塩として結合する。水酸化物濃度は高めであるのが望ましく、効果的な空気接触器となるものは、１モルを超える水酸化物溶液を使用する。水酸化ナトリウムは好都合な特別な選択肢であるが、その他の溶剤、例えば有機アミンを使用してもよい。吸着剤のさらに別の選択肢として、より弱いアルカリ性ブライン、例えば炭酸ナトリウムブラインまたは炭酸カリウムブラインを含む。
【０００８】
また、特許文献２、および特許文献３も参照されたい。
【０００９】
前述の先行技術の検討は、主として、本発明者らによる先の特許文献４に由来しており、そこでは、空気から二酸化炭素を除去するためのシステムであって、溶剤で被覆された表面を気流に暴露するステップを含み、空気流量は層流状に保たれるか、または層流領域に近いシステムが提案されている。二酸化炭素ガスは溶剤により吸収され、空気から除去される。好適な実施形態において、溶剤は、アルカリ性の吸着剤溶液、例えば強水酸化物溶液を含む。本発明者による先の特許文献５も参照されたい。そこでは、液体吸着剤を支持するための連続気泡発泡体を含む空気／液体交換体を記載している。
【００１０】
【特許文献１】米国特許第４，０４７，８９４号明細書
【特許文献２】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０１５４５３
【特許文献３】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０１５４５４
【特許文献４】ＰＣＴ／ＵＳ０５／２９９７９
【特許文献５】ＰＣＴ／ＵＳ０６／０３６４６
【特許文献６】米国特許出願第６０／６０３，８１１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上述の先行技術に勝る改良を提供する。より詳細には、本発明は、空気から二酸化炭素または対象となるその他のガスを除去するための幾つかの工程およびシステムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は一実施形態において、ＣＯ２を捕獲または吸収するためのイオン交換材料を提供する。一態様において、本発明は、一次ＣＯ２捕獲マトリックスとして固体の陰イオン交換膜を用いる。イオン交換材料は、或るイオン交換材料から成る固体のマトリックス、または或るイオン交換材料が塗布された固体のマトリックスを含むことができる。別法として、この材料は、或るイオン交換材料が塗布されたセルロース・ベースのマトリックスを含むことができる。
【００１３】
本発明のさらなる別の実施形態は、湿潤発泡体／空気の交換体を用いる。この交換体は、炭酸ナトリウム水溶液または炭酸カリウム水溶液、あるいはその他の弱い二酸化炭素吸着剤を使用して空気から二酸化炭素を吸収し、重炭酸ナトリウムまたは重炭酸カリウムを生成する。その後、結果として生じた重炭酸ナトリウムまたは重炭酸カリウムが処理されて、炭酸塩の吸着剤が一新される。この炭酸塩の吸着剤は、再循環する間に回復し処分することができる。
【００１４】
本発明のさらに別の実施形態において、二酸化炭素はイオン交換材料により空気から除去され、このイオン交換材料は液体のアミン溶液により再生され、このアミン溶液はその後、電気透析セル内へ通すことにより回復される。
【００１５】
本発明のさらに別の態様において、二酸化炭素は、海水のアルカリ度を変更することにより空気から除去され、これにより、大気から水中への二酸化炭素の流動が増加する。
【００１６】
添付の図面と合わせて検討すれば、本発明のさらなる特徴および利点が、以下の詳細な説明からわかるであろう。図面では、同様の番号は同様の部分を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は全体として、特に空気からの二酸化炭素（ＣＯ２）の抽出、低減、捕獲、処分、隔離、または貯蔵に関連しており、環境からＣＯ２を削減または排除する新規の工程および装置に関連している。本発明は、ＣＯ２の抽出も隔離も網羅している。
【００１８】
本発明者による先の特許文献６において、吸着剤で塗布された表面に空気を接触させるための戦略を概説した。ＣＯ２を吸収する水酸化物溶液または炭酸塩溶液に特有の低速反応速度論に関して、層流用に直線的流路を提供し、捕集構造の全域での圧力低下における所与のエネルギー投資用にＣＯ２の取込みを最大にすべきであることを示した。液側の反応速度を改良できるとすれば、流路を複雑にすることで空気側の制限が低減されるであろうが、反応速度が低いので、表面が平滑な直線的流路が最も効果的であると思われる。
【００１９】
本発明は一態様において、吸着剤が弱く取込み速度が低くても効果的に進行できる、空気流から二酸化炭素を吸収するための手法を提供する。直線的流路が発泡体を、この発泡体を切り抜けて進むその内部表面が弱い吸着剤で完全にまたは部分的に被覆されるように湿潤することにより、低速のガス流量に暴露される吸着剤表面の面積を大きくすることができる。流路およびバルク発泡体を通るガス流量を調整して、多層発泡体の全域での所与の圧力低下に対して、希薄な二酸化炭素の取込みが最適化されるようにすることができる。この技術は、低濃度ガス混合物を或るガス流へと抽出するのに、吸収速度の速い強い吸着剤の必要性がない。結論として、空気からＣＯ２を捕獲するために、水酸化ナトリウムのような強い吸着剤に頼る必要はなく、炭酸ナトリウムのような弱い吸着剤を活用することができる。二酸化炭素と弱い吸着剤との結合エネルギーは低めであるので、後続の吸着剤回復ステップが大いに簡素化される。本開示は、関連する原則を説明し、湿性発泡体表面を創出するとともにＣＯ２を含んだ吸着剤を発泡体から抽出するための方法および装置を概説する。これらの方法は、適用可能な任意の吸着剤回復方法と共に使用することができる。これらの方法は、空気からの二酸化炭素の捕獲に限定されるものではなく、任意のガス流からの微量ガス混合物の捕獲まで容易に拡張することができよう。以下で概説するように、実施の詳細は、微量ガスの濃度、吸着反応または吸収反応の速度、および関連する流速によって決まることになる。工程の目標が、混合体からその微量ガス全てを捕獲してガスを浄化することであるのか、あるいは、目標が、搬送ガスからほとんど全ての痕跡を排除しようとせずに、混合体から有益な微量ガス流を捕集することであるのかも重要である。
【００２０】
空気から二酸化炭素を捕集する際、２つの相異なる移行ステップにより、可能性として速度制限を設定することができよう。１番目は、二酸化炭素を吸着剤へ取込むステップであり、２番目は、二酸化炭素を、空気側境界層を通して吸着剤の表面へ運搬するステップである。第１の事例では、捕獲システムは吸着剤側で制限され、第２の事例では空気側で制限される。先に刊行された特許文献５では、希薄な流れからＣＯ２捕獲器を最適化する１手法を概説した。本明細書では、全く異なる原則を活用する別の手法を概説する。両方の手法とも、洗浄機器の全域で必要となる圧力低下を最小にして、或る一定の分率のＣＯ２を空気流量から除去することを目指している。空気中のＣＯ２が非常に希薄であることから、空気洗浄システムに空気を押し通すためのエネルギー損失を最小にすることが重要である。圧力低下が弱まって、空気と吸着剤材料との間で接触させるためのエネルギーを提供するのに自然風の流量の部分的停滞で充分となることが理想である。
【００２１】
前述した以前の発明は、ＣＯ２運搬が少なくとも部分的に空気側で制限されるのを確実にすることにより、固定した流速での圧力低下を最小にする方法を提供している。アルカリ溶液のような弱い吸着剤に関して、このことは、空気側の質量運搬係数と吸着剤側の移行係数とがおよそ等しくなるように、層流が、充分に厚い境界層を発生させることを意味する。対照的に、本発明は、空気流量を高速流と低速流とに分割し、低速で流れる流れに洗浄器を挿入することに関連している。
【００２２】
特別な設計として、許容境界層の厚さと比較して、最も近隣の吸収表面間の距離が小さいフィルタ機器を検討する。その場合、表面上のＣＯ２濃度はさほど低減されず、それ故に、システムは吸着剤側で制限されていると見なすことができる。このようなシステムでは、二酸化炭素の分別損失と比較して運動量の分別損失が大きい。空気流の速度を低下させると、システムは吸着剤側で制限され続け、運動量の分別損失はやはり高いまま留まるが、利用可能な運動量は迅速に低下する。故に、フィルタシステムの所与の厚さに関して、運動量の全損が低減される。フィルタ内の空気の滞留時間が長くなることで、空気のＣＯ２含有量が一層低減するので、圧力低下をさらに低減することができる。ＣＯ２分別抽出を一定に保持する場合、フィルタはより薄くすることができ、したがって、必要となる圧力低下がさらに低減される。
【００２３】
一方、捕集器を通る総流量を一定のままにすべき場合、フィルタ内の流量を減速するには、別の流れの加速を伴わねばならない。このことは、空気流を２つの流れに分割することにより遂行することができる。両方の流れが同時にフィルタを通過する。システムは、フィルタの厚さと空気の流速とにより支配される圧力低下を受ける。ある区間において、１つの流れがまず拡張される一方で、他方の部分が合流されるように流量パターンが認識された。結果として、拡大区間の空気は減速し、狭窄区間の空気は加速する。最大断面の地点では、低速の流量内にフィルタが据付けられる。この地点の下流では、拡張された空気流量が再度合流され、他方の空気流は、第１流量がより上流で有したのと同じ拡張断面になるまで展開する。この地点で、第２流れ内の空気は洗浄されてそのＣＯ２が全部または一部落とされる。最終区間が後に続き、そこでは両方の流れがそれらの最初の断面に再調整されている。同じフィルタ信用を達成するために、この新規の設計におけるフィルタは実質、より薄くすることができる。システムが吸着剤側で制限される場合、フィルタの容量は変更する必要がないが、断面が増加することから、フィルタの厚さを相応に低減することができる。流速が遅くなり、フィルタの抵抗が低減するので、圧力低下が低減される。
【００２４】
上記の例は、物理的な基本原則を説明するのに役立つ。このような挙動と、フィルタ材料のような単純な発泡体ブロックとを接近させる具体的な方法を以下で概説する。発泡体ブロックは、以下の多くの利点を有する。つまり、任意の形状に形作ることができる；或る液体を保持することができ、容易に湿潤される；連続気泡発泡体が大きな内部表面積を呈するので、これを使用して、発泡体を流れる空気からＣＯ２を吸収することができる。
【００２５】
ＮａＯＨまたはＮａ２ＣＯ３のような液体吸着剤で湿潤された大きな発泡体ブロックが、空気からＣＯ２を吸収することになる。通常の孔の寸法が約１ｍｍであり、具体的な面積が約４０００ｍ−１であると仮定すると、吸着剤表面が約２μｍｏｌｍ−２ｓ−１である通常の取込み速度は、１立方メートルの発泡体ブロックで８ｍｍｏｌｓ−１の取込み能力を提供することになる。空気流から５ｍｍｏｌ／ｍ３を抽出することを意図する場合、流速３ｍ／秒での装置の厚さは約２ｍとなろう。一方、固体の発泡体ブロックの圧力低下ははるかに大きすぎて、このような高い流速を維持できないであろう。しかし、発泡体を通る流路を拡大して、空気の９０％が発泡体層を迂回し、その後、空気が再度混合され、９０％が迂回して別の層を通過する場合、発泡体の有効流速は１０倍小さくなり、圧力低下が１０分の１になり、取込み速度が事実上不変となる。というのも、この取込み速度は、これらの薄片を流通する空気の速度により制限されるのではなく、これらの発泡体薄片内部の表面がＣＯ２を吸収できる速度により制限されるからである。
【００２６】
発泡体層を通る小さい直線的流路を形成することにより、発泡体を通る通路が広がり、これによって、大部分の空気が、発泡体を経由するのを避ける経路ができるであろう。穴の総断面および穴の直径を調整することにより、圧力低下と流速の関係、および実際に穴を経由する流量の割合を制御することが可能である。
【００２７】
固定流量において穴の直径が小さいほど、圧力低下が強まることになる。あるいは別法として、固定した圧力低下にすれば、流量は高まることになる。実際のシステムは、穴の直径および穴の数の調整によって流量に対する全体的な抵抗が変化する、したがって圧力低下および流速が変化するという２つの制限間で動作する。
【００２８】
穴の数を増加すれば、流量が増加し、故に発泡体ブロックの全域の圧力低下が低減されることになる。発泡体ブロックの全域の圧力低下は、発泡体の内部実質を通る流速を制御する。従って、このシステムのパラメータは、発泡体ブロックの全域のその圧力低下と、迂回流量の寸法とが別々に制御されるという点で、特定の装置を最適化するように調整することが可能である。
【００２９】
最終的に、これらの概念を一般化すると、これらの概念は、空気からＣＯ２を抽出することに制限されるものではなく、任意のガス流から任意の微量ガスを抽出することに容易に一般化することができる。最後に、上記の検討のほとんどにおいて、吸収体が、発泡体により吸収される液体であると仮定したが、当然ながら、繊維のマットまたはその他の構造を含む、システムを通過しながらＣＯ２を吸収できる固体の材料のような発泡体を検討することも可能である。
【００３０】
液体を容易に保持する非常に親水性のフェノール発泡体であり、したがって完全に液体を満たした孔を有するＡＱＵＡＦＯＡＭ（Ｒ）で実施される実験とは対照的に、ポリウレタン発泡体では基本的に、浸漬の時点で含有していた液体容量の８０〜９０％が取り除かれた。フェノール発泡体（ＡＱＵＡＦＯＡＭ（Ｒ））での実験とは対照的に、ポリウレタン発泡体に関する実験では、取込み継続時間は、数日〜数週間から数十分へと大いに低減された。その代わり、半モルの炭酸ナトリウム溶液のような弱い吸着剤について、取込み速度は大いに増進した。２つの実験の決定的な違いとは、前者の実験では発泡体に流体が満たされているのに対して、後者の実験では発泡体の容量は大多数がガスを満たしていることである。孔容積を液体で満たす実験の間、ポリウレタン発泡体ブロックを間欠的に浸漬すると、ＣＯ２取込みが即座に低減された。ＣＯ２取込みは、発泡体に含まれる液体レベルが適切に低減された後にやっと回復した。
【００３１】
炭酸塩溶液のＣＯ２取込みが大いに増進する一方、水の蒸発の速度は基本的に不変である。水の蒸発は吸着剤側では制限されず、故に、発泡体ブロックを通るガス流は即座に水飽和し、したがって、追加の水の吸収を停止する。しかし、ほとんどの設計において、この効果を活用することは不可能であろう。というのも、ＣＯ２取込みを最大にするシステムが全ての空気に接触し、したがって、全ての空気を水蒸気で飽和させるからである。
【００３２】
親水性表面と疎水性表面と混合表面の役割が、この時点で完全には理解されていない。各々は利点と欠点とを有する。疎水性は、発泡体で保持される液体量と、この液体をどの程度簡単に等しく塗布できるかの簡便性とを制御する。したがって、孔の寸法が通常よりも僅かに大きい親水性フェノール発泡体は、優れた湿潤特性と、適切で低い水保持レベルとを組み合わせることができるということが考えられる。最も商業用に利用可能なフェノール発泡体は水を保持するように設計されており、したがって、この用途にはさほど良好に適合しない。
【００３３】
種々の発泡体が商業用に入手および利用可能である。これらの発泡体は、重大な圧縮を受けると潰れて機械的に破壊されることになる硬質発泡体と、「圧搾」できる柔軟な弾性発泡体とを含む。硬質発泡体は流体で迸出することしかできない。適切な飽和レベルを維持するには、このような発泡体は排出させることが必要である。他方で、空気のようなガスを圧力下で発泡体マトリックス内へ追いやることにより、発泡体から液体を押し出すことが可能である。
【００３４】
流量パターンの不均一性、排出速度および乾燥速度により、これらの発泡体を使用することは試みる価値がある。柔軟な弾性発泡体の場合、発泡体マトリックスを圧縮することにより、液体を発泡体の内外へ移動させることが可能である。硬質発泡体の場合、発泡体の全容量にわたって流体を均一に分配する際に、発泡体を旋回させることが役立つであろう。
【００３５】
したがって、この第１実施形態の第２態様は、液体を塗布し、柔軟な弾性発泡体構造から、並びに、発泡体構造を損傷しなくては圧縮できない発泡体から、液体を抽出することに関連している。
【００３６】
発泡体を湿潤する最も単純な手法は、頂部に液体を塗布し、これを重力により排出させることであろう。この手法には、排出の容易な特に大細胞型の発泡体、または網状発泡体が適している。発泡体の湿潤が、流体を流すことと、重力に基づいて排水することとにより遂行される場合、発泡体を低速で回転させると、発泡体の内部で均一な流体範囲を得るのに役立つ。回転により発泡体と重力方向との整合が変化する際、発泡体の内部の流れ方向が変化しないように、回転軸の方向は水平方向に或る成分を有さなければならない。回転速度は発泡体特性および流体流量特性に適合しているので、回転時間中、流体の大部分は（ただし全てではない）、発泡体容量の底部まで流れることができる。発泡体を適切に形作ることにより、発泡体片を回転する工程において流体を移行することさえ可能である。一例として、発泡体は、図１（ａ）に示すような閉じた螺旋形状２００にして形成し、その縁または周縁部２０２を、液体吸着剤の流体２０６を収容するパンまたは水溜め２０４に浸して、軸の周りで低速で回転させることができる。流路２０８は、発泡体を通るように形成して空気が通過可能にすることができる。別法として、発泡体は、図１（ｂ）に示すように、開いた螺旋形状２１０にして形成し、その周縁部を、液体吸着剤の流体を収容するパンまたは水溜め２１４に浸して低速で回転させることができる。また、所望する場合、発泡体螺旋物の中心軸端を、発泡体螺旋物と共に回転する吸着剤捕集トレー２１６内に装着することができる。この場合、回転により、流体はこの形状の縁からその中心へ次第に移動することになり、中心では、発泡体から流体を抽出することができる。
【００３７】
弾力的に圧縮できる発泡体では、発泡体を圧縮したり弛緩させたりすることで流体を移動させることにより、流体を確実に混合することができる。図２（ａ）〜図２（ｃ）を参照すると、発泡体構造に液体を通すために、発泡体４４の表面上でローラ４２を動かすことにより、または平板間で発泡体ブロックを圧縮することにより、外部圧力を加えることができる。ローラ４２は、発泡体の両側で転がる平滑な円筒形表面とすることができる。ローラは、発泡体の外面を相互に向けて押圧し、したがって、流体が容量全体を流れ混合させられる。別法として、単一のローラを片側に使用し、発泡体の裏面に、発泡体を適所で保持する剛性の表面を使用することができる。この配置は、比較的薄い発泡体では特に有用なものになるが、その場合、第２のローラの付加的費用、および付随する構造の複雑化は正当とは認められないことになる。
【００３８】
ローラの表面は、平滑な表面を持たせる代わりに、圧縮度を局所的に変動させることにより、発泡体内の流体の運動を増加させるように構造化して形作ることができる。選択肢として、ローラ軸に続く稜をつけて単に溝彫りすることを含む。別法として、ローラの周りを周方向に走る稜、または窪みおよび突出部を備えた表面を検討することができる。これらの構造化表面のいずれかがあれば、対向するローラ上の表面（あるいは構造化壁の形状）を適合させて、流体流量パターンを最適化させることが有益となろう。発泡体の剪断歪を最小にしつつ、発泡体の容量変化を最大にすることに注意しなければならない。
【００３９】
図２（ａ）〜図２（ｃ）を参照すると、図説の目的でここで検討する特別な実施とは、矩形の形状の発泡体マトリックス４４であり、この発泡体マトリックスは、幅および高さが大きく、厚さが比較的小さい。一例として、高さ２メートル、幅１メートル、厚さ０．３ｍの発泡体ブロック捕集器パッドを検討されたい。狭い管状流路が、ブロック厚０．３ｍのブロックを通って交差する。空気は発泡体を、その最小寸法の方向で発泡体を横切っている流路の方向に流れることになる。その両面または上部には液体を塗布することができ、ローラ１１２、１１４は、高さ２ｍ・幅１メートルの矩形の面に渡されることになる。転がり作用により液体が適所で圧搾されることになる。高度に圧縮する下向きの行程を使用すれば、下向きに液体を圧搾し、これをブロックの底部から排出させることができよう。
【００４０】
ローラ１１２、１１４は発泡体の両側を上下に移動することになるが、内または外へ移動して発泡体捕集器パッドへの圧縮力を変更することができよう。圧縮力のより少ない上向きの行程を使用して、ブロック全体への均一な流体充填を確立することができよう。
【００４１】
液体を、ブロックの上部に塗布してローラにより押し下げることができる。一部の流体は下向きに押し下げられ、発泡体マトリックス内には、ローラ間の間隙に応じて或る一定量の流体が残る。発泡体の高さがさほど高くない場合は、流体を全て上部に塗布して底部まで押し下げることができよう。別法として、流体を、ローラより前に発泡体の両側へと噴霧することができる。圧縮が高く設定されている場合、ローラを使用して絞り出すことのできる液体は、ローラの両側から押出される際にローラの前面で直に捕獲されるか、ローラの速度が充分低速であれば流体が発泡体パッドの底部まで押圧され、そこで押し出され捕集されることになるかのいずれかである。したがって、付加的な搬送流体を噴射するか、液体を発泡体から単に圧搾するかのいずれかにより、液体をパッドから除去することが可能である。第２の応用例では、発泡体に塗布される新鮮な流体が、圧縮レベルを低めにして発泡体パッドの容量にわたり均一に塗布される。
【００４２】
パッドをローラに通し、ローラを固定位置に据え付けることも可能である。
【００４３】
図３（ａ）〜図３（ｂ）を参照すると、ローラの代替案として、発泡体捕集器パッド１１０の区域全体を圧搾する平板１１８〜１２０があろう。この代替案は、空気流が垂直方向に整列され、流体が空気流方向と平行に発泡体の内外へ圧搾されるように発泡体の圧縮が使用される配置では、特に良好に働くであろう。この圧縮状態はふつう、発泡体パッドの最小寸法を表す。圧搾前に発泡体パッドを旋回させて、これを直立位置から水平位置へ移動させることも可能である。
【００４４】
ローラではなく発泡体が移動する特別な実施として、ローラ上で発泡体がベルトのように連続的ループとして移動し、発泡体が無端ループとなって移動する間、ローラが発泡体を飽和させ圧搾する設計があろう。これらのループは種々のやり方で配置することができよう。特に、ループを上下に垂直に走らせること、あるいはループを水平に走らせることが可能である。
【００４５】
図４（ａ）〜図４（ｃ）に示す本発明のさらに別の態様において、捕集器は、複数の発泡体捕集器パッド５０を含むことができ、各々は、支柱１３２から回転可能に懸下され、その支柱１３２は、それぞれ図４（ａ）〜図４（ｂ）に示す動作位置および開放位置と、図４（ｃ）に示す閉鎖位置との間で水平に移動可能である。閉鎖位置では、噴霧機から液体吸着剤を塗布し、過剰な吸着剤は端板４８を介して圧搾することができる。存在させる液体の量の選択は、発泡体を通るガス流量がほとんど妨害されず、孔容量の大部分がガスで満たされ、ガスの満たされた孔空間が相互接続されて、拡散またはその他の手段により、ＣＯ２が吸収されるまで孔から孔へ次々にＣＯ２を移送できるように、行われる。
【００４６】
空気側で制限される流量については、流路が直線状であるのが理想であるが、流れ場の圧力を変動させることにより、ソルベートガスが発泡体構造へ移動する実効速度を増進することができる。
【００４７】
上で説明した装置では、すなわち前述の本発明者による特許文献５の教示によれば、吸着剤として水酸化ナトリウム溶液を用いることができるが、本発明の１実施形態によれば、空気から二酸化炭素を吸収するために、炭酸ナトリウム水溶液または炭酸カリウム水溶液、あるいはその他の任意の弱いＣＯ２吸着剤を使用して、以下の工程中に重炭酸ナトリウムまたは重炭酸カリウムを形成する湿潤発泡体空気抽出器システムを用いることができる。すなわち、固体の吸着剤（好適な実施ではイオン交換樹脂である）上に重炭酸塩ブラインを浸透させることにより炭酸塩の吸着剤を一新する吸着剤回復ステップ；液体吸着剤（好適な実施では液体のアミン溶液である）による樹脂回復ステップ、および温度スイング、圧力スイング、あるいは電気透析のいずれかにより遂行されるＣＯ２解放ステップである。
【００４８】
したがって、装置を通る、空気からのＣＯ２の理解は、以下のように説明することができる。空気は炭酸ナトリウムのような弱い吸着剤と接触する。この弱い吸着剤は、発泡体表面にわたり分布しているおかげで高い取込み速度を達成できるので、空気側の運搬がＣＯ２取込みを制限し始める。水溶液は、いったん充分な量のＣＯ２を取り込んでしまうと、固体の吸着剤、例えばアミンをベースとするイオン交換樹脂上で浸透し、これにより水溶液から重炭酸塩が除去される。したがってそのアルカリ度が復旧する。ＣＯ２は今度は樹脂に付着し、後続のステップにおいて、樹脂を別の液体吸着剤、好ましくはアミン溶液で清浄することにより樹脂からＣＯ２が除去され、その後、最終ステップにおいてこのアミン溶液からＣＯ２を回復することができる。ここで、選択肢は、温度スイング、圧力スイング、あるいは電気透析工程である。
【００４９】
図５を参照すると、工程のステップは以下の通りである。ステップ２５０にて、炭酸塩で湿潤した発泡体上で空気から二酸化炭素を捕獲する。この工程において、湿潤発泡体構造は、システムを流れる周囲空気に、０．１ｍ／秒〜１００ｍ／秒に及ぶ速度、好ましい範囲は０．５ｍ／秒〜１０ｍ／秒、最適範囲は０．５〜４ｍ／秒の速度で暴露される。上で説明したように、これらの発泡体構造は、そこを空気が流れて湿潤発泡体の表面と接触する通路を有するように形作られるか、または配置される。湿潤発泡体の表面は二酸化炭素を吸収する。そのような場合、ＣＯ２を含んだ吸着剤は、重炭酸イオンを含有する。工程の後続のステップは、非常に希薄な重炭酸塩流れから炭酸塩を回復しなければならず、場合によってはるかに大きいＣＯ３２−濃度で混合されることになる。
【００５０】
炭酸塩と重炭酸塩との比率は、全体的な炭素濃度によって決まる。吸着剤の液体を発泡体の内外へ移動させるために、液体は、他所で説明した幾つかの方法のうちの１つにより、発泡体から迸出される。好適な方法は、液体単独の重力排水により消費済み吸着剤が除去されることになる設計、あるいは、水を迸出することにより消費済み吸着剤が可動化され、これが機器の底部にて捕集されることになる設計であろう。最適な捕獲設計が重力排水に適さない実施では、例えば上で説明したような、発泡体の運動または圧縮を活用するその他の方法が可能である。
【００５１】
いずれにせよ、結果として生じる水溶液は、ナトリウム重炭酸塩の希薄な流れを含む。低濃度であると仮定すると、このブラインから吸着剤とＣＯ２とを直接的に回復することはふつう最も有利な手法ではない。代わりに、アミンをベースとするイオン交換樹脂に水溶液を接触させることにより低濃度の重炭酸塩がまず濃縮される三段階手法を提供する。
【００５２】
次のステップ２５２では、重炭酸塩溶液と接触するイオン交換樹脂が、ブラインから重炭酸イオンを吸収してこれを水酸化物イオンに置換し、第２重炭酸イオンと反応することによりこの水酸化物イオンが中和し、結果として炭酸イオンと水とが生成されることになる。樹脂は様々な種類のものとすることができるが、好適な幾つかの樹脂が商業的に利用可能である。アミン基で官能化された樹脂が好適である。重要な検討事項として、重炭酸塩（または炭酸塩）と樹脂との結合エネルギーがある。結合エネルギーは、液体から樹脂へＣＯ２を移行するのに充分大きくなければならない。ただし、後続の処理ステップにおいて二酸化炭素を放棄するには充分弱くなければならない。通常の結合エネルギーは、２０〜６０ｋＪ／モルに亘ることになるが、これよりも広い範囲が可能である。実用性にとっては有機樹脂が好適であるが、この転移を実施するその他の固体の吸着剤を等しく活用することもできよう。特に好適な或る材料として水酸化マグネシウムがあるが、炭酸塩化可能なその他の固体の材料も使用することができ、例えばケイ酸リチウムおよびジルコニウム酸リチウムが例として与えられる。このような材料はＣＯ２を吸収することができ、本発明によれば固体の吸着剤として使用することができる。同様に、商業用に利用可能な種々のイオン交換樹脂が、炭酸塩ブラインを回復することができ、アルカリ度を出発材料のアルカリ度まで戻し上げることにより、本発明の実施において使用することができる。
【００５３】
特別な実施として、ＣＯ２を含んだ吸着剤がそこを通って循環する樹脂層がある。この層を吸着剤が流れるので、樹脂は次第に二酸化炭素で飽和される。流量が比較的低速に保たれると、吸収フロントは、樹脂を通って次第に移動し、層の遠端で出現することになる。この段階で、廃水中の重炭酸塩の濃度の突然の増加が観察され、したがって、樹脂がいつ消費されたかがわかることになる。いったんこの時点に到達すると樹脂は一新される予定となる。
【００５４】
空気中の二酸化炭素の分圧は非常に低く、約３８０マイクロバールである。結果として、ほとんどの樹脂で、このフロントの定義が多少広く、不明瞭であることになる。その場合、有利なのは、樹脂層を多数の層に分割し、ほぼ消費済みの層を使用して二酸化炭素の除去を開始し、これによって層の飽和を最大にし、単数または複数の瀑落層を使用してＣＯ２の大部分を吸着剤から除去し、最終的には吸着剤流体を新鮮な最終層に通して浸透させ、抽出を最大にすることであろう。静止した層を共に配管して弁を付けることにより、一連の吸着剤一新ステップまたは樹脂回復ステップにおけるそれらの論理位置を循環させることが可能である。結果として、動作のステップは次第に環状のタンクを通って移動する。幾つかの樹脂について、様々な部位の結合エネルギーが変動し、その場合、樹脂をその限界まで押圧することは不利であろう。代わりに、このような場合、樹脂は結合エネルギーの範囲内で前後に揺動することになる。このことは容易に許容される。
【００５５】
ステップ２５４では、樹脂は、異なるＣＯ２吸着剤、例えばアミン溶液で樹脂を清浄することにより回復され、このアミン溶液は、二酸化炭素を充分強力に結合して樹脂から二酸化炭素を回復させる。これにより、重炭酸イオン、カルバミン酸イオン、または炭酸イオンが樹脂からアミン溶液へ移行することになる。この最終ステップの利点とは、アミン溶液が、樹脂自体よりもはるかに高い負荷率、すなわちアミン溶液とＣＯ２との重量の比率を達成できることである。最初の炭酸塩ブラインと比較した場合、改良点はさらに大きい。したがって、吸着剤を加熱および冷却する際に、樹脂自体の上で加熱回復ステップが実施された場合、あるいは元の弱い吸着剤からの回復が試みられた場合よりも、消耗されるエネルギーは少ない。
【００５６】
ＣＯ２を含んだアミン溶液は温度スイングで変換され、ステップ２５６においてアミンから二酸化炭素を解放する。その他の二酸化炭素吸収システムにおいて、アミン溶液が使用されることから、このステップに利用可能な幾つかの選択肢がある。１つの選択肢において、熱を工程に移行する際、水蒸気が使用される。好ましくは、水蒸気を形成するための熱は、カーボンニュートラルなエネルギー源、例えば太陽エネルギーからのものであり、あるいはこれらの源がない場合、炭素系燃料と純酸素との燃焼からのものであり、これによって、濃縮されたＣＯ２の付加的な流れが生じる。このことはＣＯ２再循環工程のエネルギー需要を反映している。当然ながら、地熱熱源、太陽エネルギー熱源、ならびに消耗熱エネルギー源を含むその他の熱源を使用することもできる。
【００５７】
本発明は変更が可能である。例えば、液体吸着剤がこれを通って浸透する不活性発泡体を使用する代わりに、官能化された発泡体または樹脂を、炭酸塩の吸着剤を使用せずに使用することが可能である。そのような場合、空気から二酸化炭素を直接捕集するために、湿潤発泡体が使用されることになろう。そのような場合、発泡体は、完全に乾燥するのが許容されるべきでないが、幾つかの発泡体では、液体水を注入する必要がないことがある。というのも、空気中の最小量の湿気が、空気からの二酸化炭素とのアミン反応を有するのに充分なことがあるからである。発泡体がいったんＣＯ２で飽和すると、樹脂を再生するのに、二次ＣＯ２吸着剤による迸出を使用することができる。この二次ＣＯ２吸着剤は、炭酸塩溶液（ただし、上で検討したシステム内よりも炭酸ナトリウム濃度の高いもの）とすることができよう。樹脂の清浄も、アミン清浄とすることができよう。その場合、工程は、上で検討した主工程を能率化した変形となる。
【００５８】
別法として、発泡体において炭酸塩の吸着剤を使用する代わりに、発泡体内で直接アミン溶液を使用することができよう。そのことは、工程の第２および第３ステップを排除するであろう。その結果、工程が単一の捕獲工程ステップまで能率化され、その後は、単一の、吸着剤回復およびＣＯ２解放工程ステップが続く。
【００５９】
ＣＯ２回復の温度スイングを電気透析工程に置き換えることも可能である。電気透析は、例えば本発明者らによる先の特許文献５に開示されているような、幾つかの相異なる手法に付随させることができよう。電気透析を、第１ステップにおいて発生する重炭酸塩溶液に適用することができよう。あるいは別法として、最終ステップにおいて発生するアミン溶液に適用することができよう。
【００６０】
本発明のさらに別の態様において、ＣＯ２およびその他の酸ガスを空気から直接捕獲するために、固相陰イオン交換材料（ＡＥＭ）を活用する。空気からＣＯ２を低く（ｐｐｍ）吸収するその有用性に関して、本明細書で検討するようなＡＥＭを適用する（ただしそのまま）ことは、例えばＮＯｘ吸収、およびＳＯ４、ならびに濃縮ＣＯ２、あるいはその他のガス除去等、その他の低濃度ガスを捕獲するのに便利である。
【００６１】
２つの代替案が可能である。
【００６２】
１つの代替案とは、蒸気圧の少ないかまたはない固体として働く一方で、大容量の空気に暴露されて低濃度でＣＯ２を捕集できる中間固体基板を使用することである。固体基板は、ＣＯ２がしばらく経って水溶液へと解放されるまで、ＣＯ２を化学的に貯蔵する或る種の網として働くものと想定することができる。さらに、固体基板は、新たに捕集されたＣＯ２を、固体表面をも再生させる水溶液へ戻すことができる。捕獲されたＣＯ２を含有する水溶液は、エネルギー的に実現可能なやり方で再生される。揮発性水溶液または高蒸気圧の水溶液を活用して、基板からＣＯ２を捕集し、これを低いエネルギー損失で再生することができる。この中間ステップにより、基板を開放的環境に暴露せずに、大気汚染および大気損失を防止しつつ、基板に付着したＣＯ２を開裂させることができる。
【００６３】
上記の工程は、固体基板を往復して陰イオンを交換する。ここでは、イオン移行に参加する固体基板に固締された陰イオン交換の相手を活用している。この一例として、メチルアミンの、クロロメチル化を介したスチレン主鎖（脱イオン水システムにおいて使用される一般的なイオン交換樹脂）への反応がある。この種類のシステムでは、アミン等の窒素族が、共有結合を介してポリマー主鎖に付着する。この共有結合は、アンモニア型の分子を基板に固定する一方で、この分子が解離する（陽イオンおよび陰イオンを形成する）のを可能にする。窒素に付着できる可能な４つの共有結合が全て炭素基で満たされると、窒素は電子欠損状態を強いられて、永久的な正の電荷を獲得する。アンモニウムイオン上の永久電荷は窒素を陽イオンに変化させ、その後陽イオンは、隣接する陰イオンのイオン付着により満足されねばならない。これが、固体のポリマー基板に共有結合した塩である。
【００６４】
強塩基水溶液のように働く固体表面を生じる能力は、以下に限定されない幾つかの特性および利点を提供する。
１．ＣＯ２の網は、アミン塩の陰イオン交換特性を活用する一方で、固体ポリマー主鎖のゼロ蒸気圧を利用する。基本的に、アミン塩は、その陰イオンを全て、ＯＨ−の表面を固体に付着させたまま濃度勾配を介して置換することにより、水酸化物（ＯＨ−）に押し込むことができる。付着したＯＨ−はこれで、入来するＣＯ２と反応させるのに容易に利用可能である。ＣＯ２を捕獲する技術のほとんどが、酸ガスと液体塩基表面またはＯＨ−表面との反応を利用していることから、この方法は、高速の酸／塩基反応速度論を共にしている。
２．液膜中間体の排除により、現行の方法と比較して、表面積を大きく増加することができる。気液接触器において、極力多くの空気を接触させるように液体を拡張することが課題である。これは通常、ガスが適切に流れることができないような大きな圧力低下を誘発せずに、固体表面上で液体を伸ばし、その表面を増加することに関連する。ＯＨ−固体表面により、圧力低下を最低限にした最大表面積が可能となる。
３．反応を起こすには最低限の水が必要となるが、概して、基本的に水は消費されない。膜は空気から水を開裂させて捕獲を促進することができる。大容量の空気が関わると、このことは主な利益となる。
４．ＯＨ−がポリマー基板に付着するので、ＯＨ−を置換するのに利用可能な陰イオンがなければ、あるいはＯＨ−と反応するのに酸が利用可能でなければ、ＯＨ−はもはや環境と反応することができない。これは、酸ガスのみと極めてよく反応する良性表面である。これにより、やはり捕獲を促進しつつ、環境との直接的接触から強酸化剤を完全に除去することができる。
５．大容量の開放空気を接触させることに関する別の問題として、捕集器自体の空気汚染がある。システム内での汚れや細菌の集積は不可避である。汚染物質から固体自体への陰イオンの移行がない限りは、処理前または再生前に表面を水で清浄し、汚染物質が残りの分離工程に入らないようにすることができる。
６．表面更新の間では、必要となる液体揚水はほとんどないか、またはない。これにより、表面上に流体を分配して接触区域を生じることによる揚水費用が著しく低減される。
７．陰イオン交換基をポリマーに付着させるための工程が比較的良好に理解されることから、陰イオン交換材料を適用できる材料の種類または形状に対する制限はない。
【００６５】
１態様において、本発明は、大気のＣＯ２の捕獲および後続の送出用の一次捕獲マトリックスとして、固体の陰イオン交換膜を用いる。膜は、１〜２５ｍｍの間隔で密集している。この間隔により、充分に低い圧力低下で周囲空気が通過できるので、空気を動かす機械を使用しなくてすむ。これは、マトリックス構成を検討した本発明者らによる前述の特許文献４に準拠している。
【００６６】
マトリックス用の材料としてイオン交換膜を使用する利点は幾つかある。１つの利点として、膜をほぼ乾燥させるようなやり方で作用できること、したがって、環境を通して苛性材料をエアロゾルの形態で拡張するリスクを除去できることがある。基本的に乾燥モードで作用させる別の利点とは、蒸発に起因する水分損失がないことである。この水分損失は、蒸発で損なわれる水分量においてだけでなく、揚水、水送出システムの購入および配管の全ての付随費用においても重要である。別の利点とは、捕獲されたＣＯ２を、膜が、同じ面積の水面で可能な濃度を上回る濃度で貯蔵できることである。増加した見かけの活性面積は、同等の含水面積を上回る。これにより、水溶液を使用することで可能な速度を超える速度での捕獲が可能になる。これに加えて、総合的な捕獲能力は、水溶液で可能な能力を上回る。
【００６７】
添付の図６〜図８は、連続的周囲空気流と密閉容器（１８．９Ｌ）の両方に暴露された陰イオン性膜のＣＯ２捕獲能力を示しており、この密閉容器の内部では活性膜の小片（２×２ｃｍ）が懸下され、封入された瓶におけるＣＯ２の減少が測定され記録される。
【００６８】
別のデータ組が、大きめ（１２８Ｌ）の密閉容器内部で懸下された活性膜の小片を示しており、同じデータが測定され記録される。
【００６９】
さらに別の態様において、本発明は、イオン交換媒体（ＩＥＭ）用の基板としてセルロース・ベースのパッドを用いる。上で述べたように、ＩＥＭは、イオンが、ＩＥＭ内で水溶液から同じ荷電イオンと交換できるようにすることにより作用する。この交換は、幾つかのルートを介して遂行することができる。
【００７０】
或る工程において、高濃度の流体は、ＩＥＭ上の同じ荷電イオンが樹脂のイオン受容部位から離れて水溶液中へと移動するよう誘導し、これらの部位を占める水溶液中の濃度イオンが高めになるようにする。このことは、濃度勾配を介して樹脂を圧倒するものと想定することができる。
【００７１】
ＩＥＭ上では、以下のメカニズムを介してＣＯ２の吸収が起きる。
【化１】
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【化２】
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【化３】
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【００７２】
セルロース・ベースのＩＥＭは、非常に効果的となった。アミノリシスのＥＤＭ方法を使用してセルロースをＩＥＭに官能化することは、スチレンジビニルベンゼン・ベースの商業用に利用可能なＩＥＭとほぼ同等の貯蔵特質を示した。このことは、セルロース活用のための路をもたらす。
【００７３】
ＩＥＭは、空気から直接ＣＯ２を捕獲し、これを濃度勾配を介してアミン清浄水溶液中へと解放する能力を有することを本発明者らは発見した。このことには多くの意味がある。
【００７４】
炭酸塩化されたアルカリ土類溶液の再生エネルギー要件が大きいことに起因して、アミンをベースとするアルカリ溶液を使用することは、著しいエネルギー利点を示した。一方、問題は、所要の望ましい性質、例えば高い運動速度および吸収能力を呈するアミン溶液のほとんどが、高分圧も呈することである。吸収を促進するために接触させねばならない空気が大量であること（２００ｐｐｍの取込みとすると１トン当たり約２百万立方メートルのＣＯ２）に起因して、低い蒸気圧の水溶液でも、損失速度が非常に高い。液体アミンと空気との間に中間体がなければ、ほとんどのアミン溶液は、空気からのＣＯ２の直接捕獲に適用可能でないことになる。
【００７５】
ＩＥＭはちょうどその中間体であるので、吸収剤水溶液と大容量の空気との接触時間を最小にして、液体のアミン溶液の再生費用の低さをさらに活用することができる。
【００７６】
接触器の表面は吸着剤自体から生成されることから、表面を吸着剤の液体で絶えず湿潤して吸収を促進する必要はない。これが可能である理由は、ＩＥＭが相当量の水を保持するからである（質量が５０％のものもある）。このことと内部濃度勾配とを組み合わせることにより、ＩＥＭは水溶液として働くことができる。ＣＯ２がＩＥＭ上へと吸収されるので濃度勾配が誘発され、この濃度勾配により、表面からより低い濃度へのＨＣＯ３−の移動、およびこれを置換するＯＨ−の反対の移動が引き起こされる。これにより、ＩＥＭは、有効表面積を損なわず効果的にその構造の深部にＨＣＯ３−を貯蔵することができる。当然ながら、一定量の時間後にＩＥＭがいったん飽和すると、アミン清浄水溶液を使用して媒体をそのＯＨ−状態に再生し、工程中に喪失するアミンを極めて少なくすることができよう。本発明者らの実験は、８時間を超える吸収時間を示した。
【００７７】
連続的に自由通過するイオン液体溶剤の使用を排除することにより、最終的に捕集器能力の減少だけでなく基板の寿命の減少ももたらすことになる、捕集器表面上での結晶の形成も排除される。ＩＥＭは、基板自体の内部にイオン積を貯蔵することにより、この問題を分子的に回避することになる。基板の表面上に存在し、そこでスケールを形成して付着物を生じ得る塩の代わりに、ＣＯ２吸収工程中に生成される陰イオンは、陰イオンが媒体の表面上に独自に存在できるようにする対イオンを持たない。ＣＯ２は、媒体の表面に吸収されると、樹脂のＯＨ−陰イオン部分を効果的に中和して、このＯＨ−陰イオン部分をＨＣＯ３−に置換し、このＨＣＯ３−は、板においてＯＨ−陰イオン部分を効果的に貯蔵する。
【００７８】
本発明のさらに別の実施形態として、ＣＯ２を捕獲する際に使用されるイオン交換樹脂を再生するための工程がある。図９は、一般的な工程の流れ図である。
【００７９】
Ｎａ２ＣＯ３の分離および回復を達成するために、イオン交換媒体に液体を通す際、ＮａＨＣＯ３からＣＯ２が除去され、ＣＯ２は解放されて、液体中に残っているＮａＨＣＯ３との酸／塩基反応を受け、したがってＮａ２ＣＯ３が再生される。その後、Ｎａ２ＣＯ３水溶液はイオン交換カラムを出て上流工程に戻される。
【００８０】
イオン交換媒体は、或る時間にわたってＣＯ２により飽和することになるので再生されねばならない。これは、Ｎａ２ＣＯ３＋ＮａＨＣＯ３の流れが除去された後に、層に液体のアミン溶液を通すことにより達成される。液体のアミン溶液は、イオン交換樹脂にＯＨ−を解放することなり、このＯＨ−は、イオン交換媒体を効果的に再生しつつ、ＣＯ２を解放する。その後、アミン‐ＣＯ２水溶液は除去され、工程が循環システムとして反復される。
【００８１】
アミン‐ＣＯ２水溶液は、回復ステップも経由して、循環を完了しなければならない。アミン‐ＣＯ２回復は蒸留において遂行される。蒸留では、ＣＯ２が気相中で分離されて捕獲され、アミン‐ＯＨ水溶液が層に戻される。
【００８２】
以下の非制限的な例は、本発明のこの態様をさらに表している。強塩基マクロ網状イオン交換樹脂を使用して、ＯＨ−イオンを水溶液中へ解放することにより、ＮａＨＣＯ３からイオン交換樹脂へとＨＣＯ３−を開裂させ、そこでＮａ２ＣＯ３を生成した。その後、樹脂を通過した水溶液を滴定して、イオン交換から生成されたＮａ２ＣＯ３の量を測定した。その後、樹脂は、樹脂中にＮａＨＣＯ３またはＮａ２ＣＯ３が残らなくなるまで十分に清浄した。次に、清浄した樹脂を、容量の等しい２つの部分に分割し、各部分を液体のアミン溶液に接触させた。一方は１級アミンに、他方は３級アミンに接触させた。１級アミン（ＭＥＡ）および３級アミン（ＭＤＥＡ）は各々、樹脂中に貯蔵されたＣＯ２を除去するのに使用した。ＭＥＡ水溶液は、樹脂から炭酸塩を開裂させる、より大きい能力を示したが、ＭＤＥＡ水溶液は、同様の、ただし僅かに低い吸収能力を表した。次に、各アミン‐ＣＯ２水溶液を滴定して、水溶液中のＣＯ２の存在を確認した。
【００８３】
図１０に、本発明のさらに別の態様を表す。この態様は、イオン交換膜（ＩＥＭ）５０２上で周囲空気からＣＯ２を除去するための統合システムを提供する。ＩＥＭにより空気から除去されたＣＯ２は、水酸化ナトリウム供給タンク５０４から送出された水酸化ナトリウムにより、ＩＥＭから清浄される。この水酸化ナトリウムは、炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）水溶液を生成し、これが捕集タンク５０６内に捕集される。炭酸ナトリウム溶液は電解セル５０８内で電解され、そこで水酸化ナトリウムが回復しタンク５０４に戻される。また、炭酸ナトリウム溶液の一部はタンク５１０まで通過し、そこで炭酸ナトリウムは反応器５１２まで通過する。反応器では炭酸ナトリウムが酢酸と反応し、酢酸ナトリウムを生成する。この酢酸ナトリウムが電気透析スタック５１６まで通過し、この電気透析スタックは、酢酸ナトリウム塩供給原料から水酸化ナトリウムおよび酢酸を再生させる。酢酸はタンク５１４に戻し、そこで、後続の、タンク５１０からの炭酸ナトリウムとの混合／反応用に使用する一方で、水酸化ナトリウムはタンク５０４に戻す。出口５１８、５２０では酸素および水素が捕集または放出される一方で、出口５２２では例えば深井戸噴射またはその他の手段によりＣＯ２が捕集され処分される。
【００８４】
本発明のさらに別の態様は、ＣＯ２の捕集器として、海水、すなわち海洋を用いる。およそ上部が百メートルである海洋の混合層は、大気との遅延型化学平衡にあり、この層では空気中の二酸化炭素が溶存無機炭素と容易に交換される。溶存無機炭素は、空気中のＣＯ２の分圧と平衡している。空気中の二酸化炭素の分圧が増加するか、あるいはその代わりに海洋水のアルカリ度が増加するかのいずれかの場合、二酸化炭素は水に入っていくことになる。空気からＣＯ２を捕獲するメカニズムとして、海水へアルカリ度を投入する概念は、特許文献２に記載されている。本発明は、この概念に勝る改良点を提供する。
【００８５】
海水のアルカリ度は、水に塩基を付加するか、または酸を除去するかのいずれかにより変更することができる。或る場合、海水のアルカリ度は、水から塩酸を抽出することにより増加することができる。別の場合、アルカリ度は、塩、ふつう海塩（ただし常にではない）を酸と塩基とに分解することで得られる塩基を投入することによって増加することができる。塩基は非常に希薄にして海水に付加される一方で、酸はふつう、より濃縮されて、さらなる処理のために保持され、および／または、工業用に回復される。
【００８６】
大気との平衡を再確立するために、ＣＯ２取込みがアルカリ度の変化に定量的に適合してしまうまで、水は空気から二酸化炭素を吸収することになる。
【００８７】
海洋水は、形成される１規定の酸１モルごとに、空気から約１モルの二酸化炭素を吸収することになる。溶存無機炭素が完全には重炭酸塩でなく、炭酸イオンとして存在するほんの少しの部分であることに起因して、僅かな不整合が起こる。したがって、海水中の炭酸の有効規定度は、そのモル濃度よりも僅かに高い。炭酸塩の平衡の再確立は１年よりも短い時間スケールで行われることになり、したがって、表面水が急速に下がっている場所以外では、人の介在なく起きることになる。したがって、海洋表面全体のほとんどが、この形のＣＯ２管理に適している。本発明のこの態様の利点として、この態様が、空気から二酸化炭素を除去する空気交換装置の必要性を除いていることがある。二酸化炭素を捕獲する実際の動作は自然に遂行されるので、吸着剤または物理的な捕集器の据付けの必要がない。
【００８８】
この工程の結果として、炭酸以外の酸、通常は炭酸よりもはるかに強い塩酸が残され、従って、ミネラル・ベースのアルカリ度により、より容易に中和することができる。したがって、ミネラル塩基と結合させるのが困難な、炭酸のような弱酸を処分しようとするのではなく、はるかに強い酸を生成し、これを、容易に利用可能で反応性レベルの低いミネラルにより、より容易に中和する。別法として、塩酸は工業用に捕集することができる。
【００８９】
海洋水から塩酸を除去することによる、大気からの二酸化炭素の捕獲は、海岸に沿って、あるいは海洋の真ん中で船上で行うことができよう。重要なことは、混合表面層内にある海水上で酸の抽出が遂行されることであり、従って酸は処理された後、数週間または数ヶ月間、空気中で二酸化炭素に暴露されることになる。二酸化炭素が処分されるのではなく、海洋水から塩酸が除去される。この手法の重要な利点とは、アルカリ度を変更せずに二酸化炭素を付加すると、海水の炭酸塩の化学的性質が大いに変化するのに対して、この手法が、海洋の局所的区域のアルカリ度の微小な変更のみを必要とすることである。その上、過剰アルカリ度により捕獲されたＣＯ２は安定しており、空気中へと戻されることはない。
【００９０】
実行可能となるこのような隔離方法に関しては、この工程で生成されることになる大容量の塩酸を処分することが必要である。１つの可能性として、塩酸を、容易に利用可能なアルカリ性ミネラル、例えば玄武岩または蛇紋石で中和することにより処分することがある。代替案として、塩酸を、地下の、酸を中和できるアルカリ性流体貯蔵器内へと注入することができる。さらに別の可能性として、酸で変換できる採掘され粉砕されたミネラルを使用することがある。これらの工程は全て当技術分野で知られており、文献として刊行されている。本明細書では、それらの工程を、空気から二酸化炭素を捕獲するための特定の工程と組み合わせて、この問題に対する他の手法とは相異なる、二酸化炭素を管理する方法を開発する。
【００９１】
塩化マグネシウムおよび塩化カルシウムが形成される場合、ミネラルは、無害であればこれらが容易に分解する海洋へと再注入することができる。別法として、結果として生じるブラインを地下に注入することができよう。
【００９２】
本発明のさらに別の態様において、海水から塩酸を抽出するのに電気透析機器が使用される。その結果、濃塩酸が生じ、システムを通過する海洋水の水化学をほとんど変化させずにこの濃塩酸を捕集して工業的に使用することができる。このことは、より酸性に変わるセルに小さい材料の流れを走らせつつ、塩基を捕集するセルに大容量の海水を流すことにより遂行される。
【００９３】
塩基性側での入力は海水であり、この海水は、アルカリ度の変化の非常に小さい海水に変換される。この変化が非常に小さく、局所的な水化学がこの変化によりさほど影響を受けないのが理想である。海水の全体的なアルカリ度は約２ミリモルであることから、それよりもずっと小さく変化を保つことができよう。実際には、もう少し大きく変化し、システムの出口にて海水流れの希釈を押し進めるのが有益なことがある。他方で、付着物を回避するために、変化をやはり極力小さく保つべきである。混合体内の溶解度積が、重大な要因により変化すると、付着物が容易に生じ得よう。
【００９４】
酸性側への入力は海水とすることができ、あるいは純水、または、利用可能なその他の任意のブラインとすることもできよう。特に、塩酸の生成において多数の段階を設けることができ、したがって、少なくとも幾つかのセルの入力は、その出口でモル濃度が増加した塩酸溶液とすることができよう。図１１は、このような機器の一例を示す。この設計は、電気透析スタックにふつう存在する陽イオン性膜の使用を排除する特別な手法に基づいている。
【００９５】
実質的に異なる２つの手法がある。第１の手法は、陰イオン性膜および両極性膜により分離された或る数のセルを有する。陰イオン性膜および両極性膜が交互し、スタックは、陽極である一端と陰極である他端とで完了している。大きめのセルにある海水は、両極性膜から水酸化物イオンを受け、陰イオン性膜を通して塩化物イオンを失うことになる。両極性膜から陽子と、陰イオン性膜を通して塩化物イオンとを受ける相補的区画内では酸が形成する。ここでの流量が低いことから、海水化学の変化は小さく保たれるのに対して、酸濃度が著しく上昇することになる。
【００９６】
図１１は、海洋水から塩酸を抽出するための電気透析機器の反復区間の略図である。海洋区画は高流量を受けるので、水の化学変化は最小になる。対照的に、酸性セルの流量は非常に低速であるので、結果として生じる流量の酸の濃度が最大になる。１つのＨＣｌセルの出力を、次のセルへの流入として使用することが可能である。結果として、ｐＨステップはあらゆる場所で最大になるわけではない。
【００９７】
セルのアルカリ性側および酸性側の流量は、数桁異なってもよい。他方で、酸性流体を、波の推進力となる前に生成物流れとして複数回再使用することにより、同じ効果を達成することが可能である。いずれの設計においても、出力流れは、僅かに変更された海洋水および濃塩酸である。海洋水から除去される塩酸が１モルであれば、水は、１モルのＣＯ２に相当する或る量の二酸化炭素を大気から吸収することになる。海水中の炭酸が、炭酸イオンからの小さい寄与で、主として重炭酸イオンおよび陽子に分離することから、回収された塩酸の量を補償するには、約１モルのＣＯ２が必要となる。
【００９８】
工程においてｐＨがほとんど変化せず、海洋水中の塩化物イオンの濃度は水酸化物イオンの濃度を常にはるかに超えることになるので、陽イオン性膜のない電気透析機器を構築することが可能である。結果として、両極性膜は２つの流体を分離し、いずれの側でも、優勢な陰イオンは塩化物イオンである。両極性膜と交互する陽イオン性膜で専ら構築される相補的機器は、良好には作動しないであろう。この場合、ＨＣｌセルから陽イオン性膜を通してナトリウムイオンを移行することによりＨＣｌが形成されよう。いったんＨＣｌが形成を開始してしまうと、陽子は移行中のナトリウムで完了し、したがって非効率性が大きくなることになる。
【００９９】
設計において３つの異なる膜が交互する従来の電気透析機器を設計することも可能である。その場合、塩がその陰イオンと陽イオンとに分割される。陽イオンは海洋水流量に付加され、陰イオンは酸の区画に行き着く。酸の区画におけるアルカリ度の低減が、決して中和されない高アルカリ性ブラインで開始する場合、陰イオン性膜を排除することが可能である。その場合、事実上、酸の中和と酸の生成とが組み合わされて単一のステップとなる。
【０１００】
図１２は、陽イオン性膜、陰イオン性膜、および両極性膜を交互させる電気透析機器の略図である。セルは、両極性膜の片側で海水のアルカリ度を上昇させ、両極性膜のもう片側でＨＣｌを生ずるように配置される。陽イオン性膜と陰イオン性膜との間のセルは食塩水を収容するが、この場合は、その濃度が希釈された海水を収容する。
【０１０１】
図１２に示す設計により、海水を、僅かに希釈された海水流れと、より弱アルカリ性の流れと、分離された酸の流れとに分離することが可能になる。好適な実施は、塩を分割して得られた海水の、僅かに希釈された流れを使用して、この流れを、アルカリ度が増加したまま残る海水用の入力流れにすることができよう。陰イオンおよび陽イオンがそこから除去されるセル内で、異なる塩を使用することも可能である。特別な例として、弱酸のナトリウム塩を使用することがあろう。その場合、最終チャンバで生成される酸は、ＨＣｌではなく異なる酸であり、再度すぐに処分されることになる。図１３を参照されたい。
【０１０２】
図１４は、陰イオンＸを有する異なる塩を活用して、すぐに処分される別個の酸ＨＸを生成しつつ、海水のアルカリ度を上昇させる電気透析セルスタックを表している。図説の目的で、塩はＮａＸであると仮定するが、塩ブラインにおいて、海洋水へ安全に注入できる任意の陽イオンを使用することができる。
【０１０３】
図１２は、陰イオン性膜のない塩分割セルを表しており、このセルは、生成された酸を地質学的地下ブラインへと即座に注入する。図１２に説明する実施形態は、陰イオン性膜の必要性を回避しつつ、電気透析と塩酸の処分とを組み合わせる。地質学的ブラインが海水よりもアルカリ性である場合、適切な膜を用いて、電気を入力せずにシステムを作動させることが可能である。というのも、このシステムが、海洋水とブラインとの間のｐＨ差により駆動されるバッテリとして働くからである。熱力学は、２つの流体間のｐＨ差を低減する方へ自然に移動することになる。高い酸性度ではセルが作動しないことから、標準の塩スプリッタで使用される陰イオン性膜を排除することが可能である。
【０１０４】
上記において、説明した本発明の精神および範囲から逸脱することなく種々の変更を行うことができる。例として、空気捕獲交換膜は、目の粗いマット（空気がそこを通って流れる）を形成する、通常０．１〜１０ｍｍ幅、好ましくは１〜１０ｍｍ幅の細長い糸の形にすることができる。空気捕獲交換膜は、管、ハニカム構造、あるいは発泡体構造の形にしてもよい。添付の図面に示すような、あるいは以下の請求項で規定されるような上記の記載に含まれる全ての主題は、制限する意味ではなく例証的なものとして解釈されることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１ａ】空気洗浄器の部分断面における側面図である。
【図１ｂ】本発明の別の実施形態により作製された空気洗浄器のさらなる代替の形態の斜視図である。
【図２ａ】場合によって本発明のさらに他の実施形態により作製された空気洗浄ユニットの、斜視図または側面図である。
【図２ｂ】場合によって本発明のさらに他の実施形態により作製された空気洗浄ユニットの、斜視図または側面図である。
【図２ｃ】場合によって本発明のさらに他の実施形態により作製された空気洗浄ユニットの、斜視図または側面図である。
【図３ａ】場合によって本発明のさらに他の実施形態により作製された空気洗浄ユニットの、斜視図または側面図である。
【図３ｂ】場合によって本発明のさらに他の実施形態により作製された空気洗浄ユニットの、斜視図または側面図である。
【図４ａ】場合によって本発明のさらに他の実施形態により作製された空気洗浄ユニットの、斜視図または側面図である。
【図４ｂ】場合によって本発明のさらに他の実施形態により作製された空気洗浄ユニットの、斜視図または側面図である。
【図４ｃ】場合によって本発明のさらに他の実施形態により作製された空気洗浄ユニットの、斜視図または側面図である。
【図５】本発明の１実施形態による、空気からＣＯ２を除去するための工程を表すブロック流れ図である。
【図６】或る時間にわたるＣＯ２捕獲をグラフで表す。
【図７】或る時間にわたるＣＯ２捕獲をグラフで表す。
【図８】或る時間にわたるＣＯ２捕獲をグラフで表す。
【図９】本発明の１実施形態による工程流れ図である。
【図１０】本発明の別の態様による、空気からのＣＯ２除去のための統合システムを示す略流れ図である。
【図１１】本発明の代替の態様による、海水を処理するためのセルの概略図である。
【図１２】本発明の代替の態様による、海水を処理するためのセルの概略図である。
【図１３】本発明の代替の態様による、海水を処理するためのセルの概略図である。
【図１４】本発明の代替の態様による、海水を処理するためのセルの概略図である。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2009502483.tif 000025
【手続補正書】
【提出日】平成20年3月27日(2008.3.27)
【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】
空気からＣＯ２を除去するための工程であって、
（ａ）空気を第１ＣＯ２吸着剤に接触するように通して、空気からＣＯ２を吸収するステップ；
（ｂ）ステップ（ａ）からの前記ＣＯ２吸着剤をイオン交換樹脂に接触するように通して、前記第１ＣＯ２吸着剤からＣＯ２を吸収するステップ；
（ｃ）ステップ（ｂ）からの前記イオン交換樹脂を第２ＣＯ２吸着剤に接触させて、前記イオン交換樹脂からＣＯ２を吸収するステップ；および
（ｄ）温度スイングまたは圧力スイングを介して、あるいは電解で前記第２ＣＯ２吸着剤を回復するステップ
を含む工程。
【請求項２】
次の（ａ）〜（ｈ）の特徴、すなわち
（ａ）前記第１ＣＯ２吸着剤が炭酸塩ブライン、好ましくは炭酸ナトリウムブラインまたは重炭酸カリウムブラインを含むこと；
（ｂ）前記第１ＣＯ２吸着剤が水酸化物を含有すること；
（ｃ）前記第１ＣＯ２吸着剤および／または前記第２ＣＯ２吸着剤が、前記吸着剤の物理的特性を調整するための化学物質を含有すること；
（ｄ）前記第２ＣＯ２吸着剤が、前記第１ＣＯ２吸着剤とは異なること；
（ｅ）前記第２ＣＯ２吸着剤が、アミンをベースとするイオン交換樹脂を含むこと；
（ｆ）前記イオン交換樹脂が、固体の陰イオン交換膜を含むこと；
（ｇ）前記イオン交換樹脂が、ポリマー基板上に被覆され、前記ポリマー基板が好ましくはポリマー発泡体またはセルロースを含むこと；および
（ｈ）前記第１ＣＯ２吸着剤および／または前記第２ＣＯ２吸着剤が、水の保持および／または粘性を最適化するための化学物質を含有すること
のうちの１つ以上を特徴とする、請求項１記載の工程。
【請求項３】
空気からＣＯ２を回復するための装置であって、
（ａ）空気が第１ＣＯ２吸着剤に接触し、その結果として空気からＣＯ２が吸収される機器と、
（ｂ）前記第１ＣＯ２吸着剤がイオン交換樹脂に接触し、その結果として前記第１ＣＯ２吸着剤からＣＯ２が吸収される機器と、
（ｃ）前記イオン交換樹脂が第２ＣＯ２吸着剤に接触し、前記イオン交換樹脂からＣＯ２が吸収される機器と、
（ｄ）温度スイングまたは圧力スイングを介して、あるいは電解で前記第２ＣＯ２吸着剤を回復する機器と
を組み合わせて含む装置。
【請求項４】
次の（ａ）〜（ｄ）の特徴、すなわち
（ａ）前記イオン交換樹脂が、固体の陰イオン交換膜を含むこと；
（ｂ）前記ポリマー基板がポリマー発泡体またはセルロースを含むこと；
（ｃ）前記第２ＣＯ２吸着剤がアミンを含むこと；および
（ｄ）固体の陰イオン交換膜が糸または管状の、あるいはハニカム構造または発泡体構造の目の粗いマットを含むこと；
のうちの１つ以上を特徴とする、請求項３記載の装置。
【請求項５】
大気から海水への二酸化炭素の流動を増進する方法であって、ＯＨ−、ＨＣＯ３−、およびＣＯ３２−以外の陰イオンを前記海水から除去することにより、前記海水のアルカリ度を上昇させるステップを含む方法。
【請求項６】
次の（ａ）〜（ｆ）の特徴、すなわち
（ａ）除去された前記陰イオンが塩化物イオンを含むこと；
（ｂ）１リットル当たり１ミリモル未満だけアルカリ度が変化すること；
（ｃ）前記海水から酸を抽出することによりアルカリ度が上昇すること；
（ｄ）酸を抽出するのに電解機器が使用され、前記電解機器が好ましくは交互する両極性膜と陽イオン性膜とを含み、ブラインが好ましくは前記電解機器を何度も通過して、酸、好ましくは塩酸の濃度が段階的に上昇し、これによってセル間の平均電圧ステップが最小になること；
（ｅ）前記海水から酸を抽出し濃縮するステップと、
随意的に、前記抽出された酸がアルカリ性ミネラル、好ましくはアルカリ性ミネラル基材、より好ましくは蛇紋石、橄欖石、かんらん岩、粘土、鉱山尾鉱、廃棄アスベスト、廃棄コンクリート、製鋼スラグ、および、高アルカリ度であるその他の廃材から成る群から選択されるアルカリ性ミネラル基材との反応により中和されるステップと、
必要に応じて、前記中和された酸が噴射により地下のアルカリ岩を形成して処分されるステップとを含むこと；および
（ｆ）；海水、塩ブライン、および酸ブラインの区画が、両極性膜、陽イオン性膜、陰イオン性膜、および両極性膜の間で挟まれており、そのパターンが反復されること
のうちの１つ以上を特徴とする、請求項５記載の方法。
【請求項７】
大気から海水への二酸化炭素の流動を増進する方法であって、塩を電解で分割して酸／塩基対にし、結果として生じる陽イオンを前記海水に付加することにより、海水のアルカリ度を上昇させるステップを含む方法。
【請求項８】
次の（ａ）〜（ｄ）の特徴、すなわち
（ａ）前記塩がナトリウム塩、好ましくは海水または海水以外の源から抽出され得る塩化ナトリウムまたは塩化ナトリウムブラインを含むこと；
（ｂ）前記酸を電解機器に何度も通すステップを含み、前記電解機器が好ましくは交互する両極性膜と陽イオン性膜とを含むこと；
（ｃ）イオンが除去された海水が、前記電解分割用の供給原料として使用されること；および
（ｄ）前記電解分割用の供給原料として、海水から得られた濃縮ブラインを使用するステップを含むこと
のうちの１つ以上を特徴とする、請求項７記載の方法。
【請求項９】
間に区画を形成する交互する陽イオン性膜および両極性膜を含む装置であって、前記海水が両極性膜からＯＨ−イオンを受け、アルカリ性ブラインからの陽イオンが、前記両極性膜から陽子を受ける区画を通過する、請求項５記載の工程を実施するための装置。
【請求項１０】
次の（ａ）〜（ｈ）の特徴、すなわち
（ａ）前記アルカリ性ブラインを地下の地質学的貯蔵器から抽出する装置であって、前記ブラインを地下に再注入するステップを含むこと；
（ｂ）前記アルカリ性ブラインが、海水のｐＨよりも高いｐＨを有すること；
（ｃ）前記アルカリ性ブラインが、海水のナトリウム濃度よりも高いナトリウム濃度を有すること；
（ｄ）濃度勾配により少なくとも部分的に動かされた前記海水のアルカリ度が増加するように、陽子および／または陽イオンの自然な流れを可能にする選択性を前記膜が有すること；
（ｅ）そこから塩化物イオンが除去される、海水を通過させるための高流量セルと、塩酸の豊富な酸性ブラインを収容するための低流量セルとを組み合わせて含むこと；
（ｆ）低流量セルと交互する高流量セルの組み合わせを含むこと；
（ｇ）随意的に、選択された区画への純水または海水のための供給原料を含むこと；および
（ｈ）過剰分解したブライン、または中和されたブラインを、水循環へ戻し、最終的に海へ戻すステップを含むこと；
のうちの１つ以上を特徴とする、請求項９記載の装置。
【請求項１１】
空気流量に暴露された陰イオン性膜を含む、大気からＣＯ２を捕獲するための装置。
【請求項１２】
次の（ａ）〜（ｉ）の特徴、すなわち
（ａ）空気流を前記膜の表面と平行にして、一連の平板内に配置された複数の陰イオン性膜を含むこと；
（ｂ）膜の間隔が１〜２５ｍｍで相互に離間する、周囲空気流に暴露された複数の陰イオン性膜を含むこと；
（ｃ）相互に離間する複数の陰イオン性膜を含み、前記膜の全表面にわたり空気を移動させるための、電力供給された送風機をさらに含むこと；
（ｄ）前記膜が波形に配置され、前記波形により形成された流路を通る空気流を許容すること；
（ｅ）前記膜に沿った流路が、空気流速により決定された長さを有する結果、空気からＣＯ２が過剰には消耗されないこと；
（ｆ）層状に積層し、軸上で回転する輪になるように組み立てられた「パイ状の」区間を形成する複数の膜を含むこと；
（ｇ）捕獲されたＣＯ２を前記膜の表面から清浄するための苛性水溶液洗浄液をさらに含み、前記洗浄液が好ましくはアミンまたは炭酸塩溶液を含むこと；
（ｈ）前記膜が、螺旋状パターンで移動する連続シートを含む結果、前記膜がまず空気流に暴露され、苛性溶液、アミン溶液、または炭酸塩溶液に浸され、その後、反復して空気に暴露されること；および
（ｉ）前記膜が、糸または管製の目の粗いマットもしくはハニカム構造または発泡体構造を含むこと
のうちの１つ以上を特徴とする、請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
陰イオン性膜を空気流量に暴露するステップを含む、空気からＣＯ２を捕獲するための方法。
【請求項１４】
次の（ａ）〜（ｉ）の特徴、すなわち
（ａ）前記膜が、一連の平板内に配置された複数の陰イオン性膜を含み、前記膜の表面と実質平行に空気が流されること；
（ｂ）前記膜が、膜の間隔が１〜２５ｍｍで相互に離間する複数の陰イオン性膜を含み、空気が補助的な支援なしに前記膜を越えて流されること；
（ｃ）相互に離間する複数の陰イオン性膜を含み、送風機が前記膜の全表面にわたる空気の移動を促進すること；
（ｄ）空気からＣＯ２が過剰に消耗されないように、空気流および膜表面が適合すること；
（ｅ）前記膜が、層状に積層し、輪になるように組み立てられた「パイ状の」区間を形成する複数の膜を含む方法であって、ＣＯ２吸着剤を通って前記輪の周縁部を回転させるステップを含むこと；
（ｆ）空気への暴露後に前記膜を清浄水溶液で清浄し、前記膜がＣＯ２吸収体として反復して働くことができるように、捕獲されたＣＯ２を前記膜の表面から清浄するステップを含むこと；
（ｇ）前記清浄水溶液がアミン溶液もしくは炭酸塩または重炭酸塩溶液を含むこと；および
（ｈ）前記膜が連続シートを含む方法であって、前記膜がまず空気流に暴露され、清浄水溶液に浸され、その後、反復して空気に暴露されるように前記膜を螺旋状パターンで移動させるステップを含むこと
のうちの１つ以上を特徴とする、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
ガス流中の微量ガスと、液体または固体の吸着剤との間の接触を増進するための方法であって、開いたセル発泡体内および／または網状セル発泡体内に、吸着剤が被覆された表面が流路を備えて生成され、該流路は、前記発泡体の孔寸法に関して大きく、大部分のガス流量を、低抵抗の通路に沿って前記発泡体の層を通して案内しており、前記連続気泡発泡体が大部分はガスで満たされており、前記発泡体内部のガス容量が相互接続して、前記流路内の前記ガス流量に連結されており、該流路は、前記発泡体を通過して、前記流路を通る前記ガス流量と、前記発泡体のバルク容積を通って移動するガス流量とを、連続的にまたは間欠的に混合する方法。
【請求項１６】
次の（ａ）〜（ｗ）の特徴、すなわち
（ａ）前記吸着剤が、前記発泡体の前記孔内で捕捉される液体であり、前記発泡体構造を塗布するか、または、前記発泡体構造の内部で捕捉される液滴を形成すること；
（ｂ）前記吸着剤が、前記発泡体材料であるか、または前記発泡体材料に永久に固定されていること；
（ｃ）前記吸着剤が、固体の吸着剤粒子の懸濁液として導入され、前記液体が、前記固体の粒子と共に前記発泡体内に留まること；
（ｄ）前記吸着剤が、固体の吸着剤粒子の懸濁液として導入され、前記吸着剤材料を使用する前に、前記液体が前記発泡体から蒸発されること；
（ｅ）前記発泡体を、種々の断面形状を有することのできる直線的流路が横切り、前記断面が好ましくは円筒形であること；
（ｆ）前記発泡体が、発泡体の複数の分離層を含むこと；
（ｇ）前記発泡体が疎水性であること；
（ｈ）前記発泡体が親水性であること；
（ｉ）前記発泡体が、親水性成分および疎水性成分の両方から成ること；
（ｊ）前記吸着剤粒子が前記発泡体構造に付着されること；
（ｋ）前記吸着剤粒子が、前記発泡体のかご構造により固定化されること；
（ｌ）前記発泡体構造の様々な表面上で、バルク発泡体とは反対の水湿潤性の粒子を捕獲するステップを含むこと；
（ｍ）前記成分が懸濁液として前記発泡体内へと清浄されること；
（ｎ）発泡工程において前記成分が捕獲されること；
（ｏ）前記発泡体の孔寸法が、０．１ｍｍより大きく１ｍｍ未満であること；
（ｐ）前記発泡体の孔寸法は、過剰な吸着剤液体が、孔の間の孔空間から重力下に排出されるような孔寸法であること；
（ｑ）液体吸着剤の供給部に接触する前記発泡体構造の周縁部を低速で回転させることにより、吸着剤液体が、前記発泡体上および前記発泡体内で分配され、その結果として過剰な液体吸着剤が重力により前記発泡体から排出されること；
（ｒ）流路が、前記回転軸と平行に前記発泡体を横切ること；
（ｓ）前記液体吸着剤がアルカリ性ブラインを含むこと；
（ｔ）前記液体吸着剤の供給部が、前記ソルベートガスへの暴露後に前記発泡体から戻される流体と混合され、外部流体処理により、前記浸漬貯蔵器内で前記流体が新鮮な状態に維持されること；
（ｕ）前記発泡体構造が、新鮮な吸着剤タンクと消費済み吸着剤タンクとの間で移動すること；
（ｖ）前記吸着剤流体に界面活性剤が付加されること；および
（ｗ）前記ガス流が空気を含み、前記微量ガスがＣＯ２を含むこと
のうちの１つ以上を特徴とする、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
弾性発泡体が使用される方法であって、前記発泡体を圧縮することにより、吸着剤液体を混合して前記発泡体マトリックスにするステップを含み、前記発泡体が好ましくは表面を押し付ける単数または複数のローラにより圧縮され、さらに次の（ａ）〜（ｍ）の特徴、すなわち
（ａ）前記ローラが構造化表面を有すること；
（ｂ）前記ローラが、前記ローラ軸と平行な稜を有すること；
（ｃ）前記ローラが、円周方向に走る稜を有すること；
（ｄ）前記ローラが、異なる形状の欠刻および突出部を有すること；
（ｅ）ローラの対が、局部圧縮を最大にするように適合された表面パターンを有すること；
（ｆ）前記ローラが固定的に保持されており、発泡体パッドが前記ローラの間で前後に移動すること；
（ｇ）前記ローラが発泡体パッドの側面に沿って移動すること；
（ｈ）前記ローラが前記発泡体の前記表面に沿って移動する際、または前記発泡体が前記ローラを通って移動する際のいずれかに、前記ローラが前記発泡体を通して流体を押し流し、前記ローラ間の間隔、または前記ローラと前記壁との間の間隔が調整されて、前記発泡体内で保持される流体量が制御されること；
（ｉ）前記発泡体が選択的に、前記ローラから比較的高い圧縮行程を受けて該ローラから消費済み吸着剤を抽出するとともに、比較的低い圧縮行程を受けて新鮮な吸着剤を分配すること；
（ｊ）前記ローラが、前記発泡体の頂部にあるか、または前記高い圧縮行程と前記低い圧縮行程との間での前記移動ローラの前側にある場合、新鮮な吸着剤が塗布されること；
（ｋ）前記高い圧縮行程が、前記ローラの下向きの運動、または前記発泡体の上向きの運動で実施され、前記低い圧縮行程が、前記ローラの上向きの運動、または前記発泡体の下向きの運動で実施されること；
（ｌ）前記転がり圧縮行程が、前記ローラの下向きの運動で実施され、前記発泡体を実質的に圧縮せずに前記ローラが上部位置に戻されること；および
（ｍ）発泡体の連続的ループが、対向する２つのローラにわたって伸長し、前記ループの一端が液体吸着剤浴内に浸漬され、前記ローラが、前記液体吸着剤浴に前記発泡体ループを通すように動かされること；
のうちの１つ以上を特徴とする、請求項１５記載の方法。
【国際調査報告】
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