(57)【要約】  汚染水を二酸化炭素で処理する方法は、炭酸塩岩又は炭酸塩鉱物を塩酸で酸性化し、かつ汚染水を処理するために生じた二酸化炭素を捕集することによって使用される二酸化炭素を製造することを包含する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
藻類を駆除し、かつそれらの成長を抑制するために、汚染水を二酸化炭素で処理することによって藻類による水の汚染に対処する方法であって、使用される二酸化炭素を、塩酸を用いる化学反応によって炭酸塩岩又は炭酸塩鉱物を酸性化することにより製造する、藻類による水の汚染に対処する方法。
【請求項２】
二酸化炭素を、炭酸塩岩又は炭酸塩鉱物としての磁鉄鉱を使用することによって製造し、それによって付加的な生成物である塩化マグネシウムを製造する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
製造された塩化マグネシウムを、金属マグネシウムを電気分解を通じて製造するための供給源材料として使用する、請求項２記載の方法。
【請求項４】
製造された二酸化炭素を、アルカリ湖を中和するために使用して、雰囲気への世界的二酸化炭素排出の正味の低下を生じさせる、請求項１記載の方法。
【請求項５】
製造された二酸化炭素を、湖、運河、河川、貯水池、又はその他の地表水塊中の汚染性藻類を駆除するために使用して、それらの汚染水を再びろ過して都市及び地方の使用のための水供給の水源にすることができる、請求項１記載の方法。
【請求項６】
製造された二酸化炭素を、池、湖、運河、河川、貯水池、又はその他の地表水塊中の藻類の成長を抑制するのに使用する、請求項１記載の方法。
【請求項７】
製造された二酸化炭素を、水槽、アクアリウムディスプレイ中、又はその他の取り付け物中で、藻類の成長を予防又は抑制するのに使用して、それらをきれいなままにすることができ、かつそれらの維持コストを最小限にすることができる、請求項１記載の方法。
【請求項８】
請求項２記載の方法を含む金属マグネシウムを製造するための電源として供給するための水力電気を発生させるタービンを動かすための高い谷の出水又は地下水をアクイトランジスタ／フィルターがろ過する、請求項１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、藻類を駆除するため及びそれらの成長を抑制するために汚染水を二酸化炭素で処理することによって藻類による水の汚染に対処する(combating)方法に関する。
【０００２】
アルカリ水中で優先的に成長する藻類は、この水が二酸化炭素の導入及び溶解を通じて酸性化される場合に、駆除されることができ、かつそれらの成長が抑制されることができる。本発明は、空気及び水の汚染に対処するために環境にやさしいマグネシウムの製造方法からの二酸化炭素の製造を教示する。
【０００３】
発明の背景
雲南省(Yunnan Province)、雲南(Yunnan)の汚染された湖であるテン池(Dianchi)の岸での実験において、テン池の水の汚染性藻類が、二酸化炭素による水の酸性化後に全て駆除されることができたことが見出された。その後の実験は、水のｐＨ値が、５．８又はそれ未満に低下される場合に駆除が行われたことが実証された。死んだ藻類の残物は、酸性化された汚染水の場合に、アクイトランジスタ(aquitransistor)／フィルターの新規のろ過系によってろ過されることができ、かつろ過された水は都市水供給の水源として適している。北京での実験は、さらに、緑藻類、ラン藻類及び他の汚染性藻類の成長が、水のｐＨ値が７．０又はそれ以下に保持された場合に抑制されることができることが示した。それらの知見及び以前の進展は、汚染された湖及び都市水供給のための河川の環境的な修復(rehabilitation)における殺藻剤としての二酸化炭素の使用を教示して特許付与された。２つの特許出願は次のものである：
PCT/CH 03/00482:Use of Industrially Produced Carbon Dioxide for the Suppression of Algae and Rehabilitation of Polluted Lakes（藻類の抑制及び汚染された湖の修復のための工業的に製造された二酸化炭素の使用）及びPCT/CH 2004/00372:Aquitransistors for Integrated Hydrologie Circuit（統合された水文循環のためのアクイトランジスタ）。
【０００４】
発明の属する分野
本発明は、１）藻類を駆除するため及びそれらの成長を抑制するために使用されうる二酸化炭素の低温製造方法、２）このマグネシウム製造方法の副生物を使用し、これを通じて空気への二酸化炭素排出が低下されることができる応用、及び３）製造プロセスの間に生じた副生物である二酸化炭素の売却を通じて経済的に実施できるようにした、金属マグネシウムを製造するための電力を製造する環境にやさしい技術の開発の応用を含む、汚染に対処する方法を教示する。
【０００５】
二酸化炭素の低温製造
水汚染に対処するために二酸化炭素を使用する以前の進展の欠点は、殺藻剤としての二酸化炭素の適切な供給源を見出すことの困難性である。低温でかつ限られた量で製造されることができるより安価な二酸化炭素の需要が存在する。本発明は、炭酸塩岩又は炭酸塩鉱物の酸性化によって製造された二酸化炭素が、小さな及び大きな水塊中の汚染性藻類を駆除する及び／又はそれらの成長を抑制する殺藻剤として最も適していることを教示する。
【０００６】
大きな体積の汚染水を酸性化するために殺藻剤として二酸化炭素を使用する操作コストは、商業的に入手可能なＣＯ2ボンベが使用される場合に法外に高くなるだろう。また、工業的に製造された二酸化炭素排出を低下させるという追加の利得は存在しないだろう。実際には、汚染水中に溶解されたボンベからの二酸化炭素は雰囲気と平衡状態になり、かつ一部が空気に放出され、ひいては地球温暖化の温室効果に加わるだろう。故に、我々は、工業的に製造された二酸化炭素が、汚染水の酸性化又は中和のための供給源として利用されるべきであることを提案した(PCT/CH 03/00482)。工業的に製造された二酸化炭素の供給源は、化石燃料の燃焼によって製造されたか又はセメントを製造するための石灰石の脱炭酸によって製造された排出物であってよい。それらの排出物は、主として二酸化炭素及び蒸気からなる。それらの水への溶解は、汚染水を中和又は酸性化するのに必要とされる炭酸を生じる。昆明(Kunming)の水供給のためのテン池を修復するプロジェクトにおいて、昆明セメントプラントのキルンを、このプラントからの排出物が汚染された湖中に溶解され、かつ空気に放出されないように改変することが提案された。二酸化炭素排出を減少させるそのような方法は、昆明の工場により高い製造割り当てが与えられることを可能にし、ひいては利益が増加されることができる。化石燃料の燃焼から又はキルンでの石灰石の脱炭酸からの排出物は、しかしながら、不純である。硫酸及び硝酸は、費用のかかる方法によって除去されない場合には、そのような不純物も水中に溶解される際に汚染に加わるだろう。故に、二酸化炭素は、汚染に対処するために使用されることができる前に、精製されなければならず、かつその精製コストは極めて重要である。さらに、化石燃料の燃焼又は炭酸塩岩の脱炭酸には、高温が必要とされる。汚染に対処するために工業的方法によって製造された二酸化炭素を使用する付加的な１つの問題は、一部の場合の小量の需要である。電気プラント又はセメント工場によって製造される二酸化炭素が、複雑かつ高価なパイプライン系が建設されない限り、スイミングプール又は水槽のための殺藻剤として使用されることを予測することは決してできなかった。
【０００７】
本発明は、炭酸塩鉱物又は炭酸塩岩の酸性化を通じて低温で製造される二酸化炭素の利用を教示する。塩酸によって炭酸塩を酸性化する反応は、以下により例示されるように、低温での反応を通じて行われることができる
ＣａＣＯ３  ＋  ＨＣｌ  ＝  ＣａＣｌ２  ＋  ＣＯ２  ＋  Ｈ２Ｏ
ＭｇＣＯ３  ＋  ＨＣｌ  ＝  ＭｇＣｌ２  ＋  ＣＯ２  ＋  Ｈ２Ｏ。
【０００８】
この反応生成物は、塩化マグネシウム及び炭酸の混合物であり、かつ脱水生成物は、純粋な塩化マグネシウム及び二酸化炭素である。この反応は、多様なサイズの金属反応器中で室温で行われることができる。石灰石又は磁鉄鉱(mangetite)岩は破壊され、かつ岩破片は、化学反応器として利用され、テフロンライニングを備えた金属容器中に配置される。塩酸は一端で添加され、かつ二酸化炭素ガスは他端で放出される。反応器の内側の圧力は、酸の添加の速度及びガスの放出の速度の調節を通じて制御されることができる。二酸化炭素は水に易溶であり、弱酸性の炭酸を形成する。水中に溶解された炭酸ガスは鉱水を発泡させ、かつ弱く溶解された二酸化炭素ガスの消費は、健康への障害を有しない。炭酸塩岩の酸性化によって製造された二酸化炭素を使用するためには、極めて純粋な石灰石又は磁鉄鉱が得られるべきである。純粋な二酸化炭素は、ボンベ中に貯蔵されることができるか、又は直接ポンプ輸送されることができ、かつ任意のサイズ及び形状の水槽、スイミングプール、池、湖、運河、河川、又は地表水塊の水を通じて発泡されて水を酸性化して、藻類を駆除するか又は藻類の汚染を予防する。
【０００９】
雲南の実験からの経験的な証拠は、昆明について毎日水１百万トン又は毎年水１／３十億トンを製造するテン池をきれいにするためには、水１トンあたりＣＯ2 ２kgの割合で、年間ＣＯ2 ６００百万kg、又は６００，０００トンを必要とすることが示された。９までの範囲内のｐＨ値を有するテン池の水は６未満に低下され、かつこの経験的な割合は、実験においてｐＨ値を３単位だけ低下させることが概算された。汚染に対処するためにアルカリ水への二酸化炭素を溶解させる量は重要である。河川、池、スイミングプール又は水槽中の藻類の成長を抑制するために、必要とされる二酸化炭素の量は少ない。この目的は、二酸化炭素排出を低下させるほどではなく、しかし水塊の清浄性を保持することである。藻類の成長は、水のｐＨが、水への二酸化炭素の溶解を通じて、７で保持される場合に抑制されることができる。この必要条件は、水１立方メートルの体積について二酸化炭素１０〜１００gの範囲内であり、その際に、雰囲気−水交換速度、及び他の因子に依存する。極めておおざっぱな概算は、二酸化炭素１０〜１００kgの毎週の供給が、オリンピックサイズのスイミングプール中での藻類の成長を予防することができることを示す。主な支出が、１トンあたり約３０ドルである酸性化であるので、藻類のないスイミングプールを維持するコストは、毎週数ドル未満であるはずである。二酸化炭素を製造するための磁鉄鉱の酸性化用の極めて小さい金属容器は、水槽に取り付けられることができる。水のアルカリ度を中和するための二酸化炭素の随時のバブリングは、機能的であるだけでなく、ペットの魚を所有する子供、及び藻類の汚染をきれいにするために毎月あくせく働かなくてもすむだろう彼らの母にも魅力的でもあろう。中程度又は少量の二酸化炭素が必要とされる場合には、我々は、炭酸塩の酸性化によって製造された二酸化炭素の使用を推奨する。副生物ＣａＣｌ2は有用であるが、しかし、あまり商業的な価値を有しない。二酸化炭素を低温で製造するための取り付け物は費用はかからず、副生物ＣａＣｌ2は有用であるが、しかしあまり商業的な価値を有しない。
【００１０】
マグネシウムの製造において生じた二酸化炭素排出物の使用。マグネシウムは、飛行機、自動車等の製造用の合金としての需要が非常に多くある。金属マグネシウムは、通例、塩化マグネシウムの電気分解のプロセスによって製造される。前記化合物は、海水又は塩湖の塩水の蒸発によって得ることができる。死海は、例えば、フォルクスワーゲン(Volkswagen)自動車の製造に必要とされるマグネシウムを提供する塩水を供給する。しかしながら、極めて純粋な塩化マグネシウムは、金属マグネシウムを電気分解によって製造することが必要とされており、かつ蒸発によって製造された塩化マグネシウムは不純である。蒸発による塩化マグネシウムの精製は、非常に費用がかかりうる。純粋な塩化マグネシウムを得るための選択的な供給源は、純粋な磁鉄鉱岩を酸性化することである。極めて純粋な磁鉄鉱岩は、非常にありふれており、かつ安価である。磁鉄鉱の酸性化は、多くの場合に、化学的方法によって塩化マグネシウムを精製するよりも費用をあまり要しない。多数のマグネシウム製造者は、純粋な塩化マグネシウムを製造するために酸性化法を選ぶ。二酸化炭素は廃棄物であり、かつ地球温暖化を引き起こす不利な温室効果を生じる汚染物質として雰囲気に放出される。京都議定書(Kyoto Agreement)に署名した先進諸国において、二酸化炭素排出税のアセスメントは、付加的な費用を製造に付け加えるであろう。
【００１１】
本発明は、製造における磁鉄鉱の酸性化中に生じた二酸化炭素が、藻類のはびこった湖、河川、運河、及びその他の地表水塊の汚染に対処するための弱い炭酸を作る供給源として使用されることができることを教示する。磁鉄鉱の酸性化を通じて製造される二酸化炭素は、その利便性のためだけでなく、地球温暖化に対処するために工業的に製造された二酸化炭素を減少させるその利得のため、及びその経済的な価値のために好ましい。副生物である塩化マグネシウムは、マグネシウム製造工場に１トンあたり１２０ＵＳドル又はそれ以上で、かつ同時に二酸化炭素税のそれらの支払いを減少して売却されることができる。マグネシウム製造プロセスによって製造された大量の二酸化炭素は、湖、例えば中国のテン池及び太湖(Tai-Hu Lakes)、日本の琵琶湖等の修復のために利用されることができる。藻類が大規模に駆除されるべきである場合には、死んだ残物は、アクイトランジスタ／フィルターの使用を通じてろ過されなければならない(PCT/CH 2004/00372)。大量の二酸化炭素は、また、乾燥地域のアルカリ湖を酸性化するのに利用されることができる。マグネシウム製造工場は、ケニヤのマガディ湖(Lake Magadi)、イランのウルミエ湖(Lake Urmia)、又はその他のアルカリ湖の岸に、それらの高度にアルカリ性の湖の中和のために二酸化炭素を製造するために建設されることができる。マグネシウム製造工場のそのような転換(shiff)は、経済性だけではなく、地球温暖化に対処する有益な効果の助けにもなるだろう。アルカリ湖の中和された部分は、水生生物及び水産業に有益な生態環境も有しうる。
【００１２】
再生利用エネルギーの環境にやさしい供給源の建設  電気分解は、電気エネルギーを消費する。マグネシウムを電気分解によって製造する大工場は、電気エネルギーの途方もない供給を必要とする。化石燃料により発生された電気は、費用がかかり、かつ環境にやさしくなく、マグネシウムを電気分解を通じて製造する工場は、多数の場合に、そのエネルギー源としての水力電気に依存する。
【００１３】
水力電気を発生させる現行の実地は、高ダムの建設を必要とする。莫大な量の水が、タービン発電機を動かすために高い速度で供給されなければならず、かつその速度は、水が地表貯水池から取水される場合にのみ達成されることができる。アクイトランジスタ／フィルターの発明は、水力電気発生のための高ダムへのこの依存から我々を解放することを約束する（PCT/CH 2004/00372：統合された水文循環のためのアクイトランジスタ）。流送土砂を含む(sediment-laden)河川、例えば高い谷を流れる黄河(Yellow River)からの水は、迅速にろ過されて水流を高い速度で水力電気に提供することができる。水はまた、高ダムの後方の貯水池中の土砂の間隙（４０％）から迅速に取水されることができ、かつ迅速にろ過されることができる。統合された水文循環におけるポンピングに必要とされる電気エネルギーは、水力電気発生によって製造されるのよりもはるかに少ない（１０％又はそれ未満）。
【００１４】
我々は、水の汚染に対処するのに必要とされる二酸化炭素を製造することができる製造方法のために水力電気を発生させ、かつ雰囲気への二酸化炭素排出を減少させる正味の効果を有するために、アルカリ湖の岸のマグネシウム製造プラントの近くにＩＨＣ系を建設することを推奨する。
【国際調査報告】
2009522092.tif 000002
2009522092.tif 000003