(57)【要約】  合成岩石、例えば骨材を含む組成物、および、それらを生成し使用する方法が提供される。岩石、例えば骨材は、ＣＯ２および／または産業廃棄流の他の成分を含有する。ＣＯ２は、二価陽イオン炭酸塩の形態で、例えば炭酸マグネシウムおよび炭酸カルシウムであってもよい。本発明の態様は、ＣＯ２含有ガス流を水と接触させてＣＯ２を溶解すること、および、その水を、炭酸塩含有沈殿生成物、例えば二価陽イオン炭酸塩を生成するのに十分な沈殿条件下に置くことを含む。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＯ２封鎖成分を含む、骨材。
【請求項２】
前記ＣＯ２封鎖成分は、１つまたは複数の炭酸塩化合物を含む、請求項１に記載の骨材。
【請求項３】
前記１つまたは複数の炭酸塩化合物は、前記骨材の少なくとも５０重量％を構成する、請求項２に記載の骨材。
【請求項４】
前記１つまたは複数の炭酸塩化合物は、前記骨材の少なくとも９０重量％を構成する、請求項２に記載の骨材。
【請求項５】
前記１つまたは複数の炭酸塩化合物は、前記骨材の少なくとも９８重量％を構成する、請求項２に記載の骨材。
【請求項６】
前記炭酸塩化合物は、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムカルシウム、またはこれらの組み合わせを含む、請求項２に記載の骨材。
【請求項７】
前記骨材中のカルシウムのマグネシウムに対するモル比は、１／１のＣａ／Ｍｇから１／１０のＣａ／Ｍｇまでである、請求項６に記載の骨材。
【請求項８】
前記骨材中のカルシウムのマグネシウムに対するモル比は、１５０／１のＣａ／Ｍｇから１０／１のＣａ／Ｍｇまでである、請求項６に記載の骨材。
【請求項９】
前記骨材中のカルシウムのマグネシウムに対するモル比は、２／１のＣａ／Ｍｇから１／２のＣａ／Ｍｇまでである、請求項６に記載の骨材。
【請求項１０】
−１０‰よりもマイナスである炭素同位体分別（δ１３Ｃ）値を有する、請求項１に記載の骨材。
【請求項１１】
−２０‰よりもマイナスである炭素同位体分別（δ１３Ｃ）値を有する、請求項１に記載の骨材。
【請求項１２】
７５ｌｂ／ｆｔ３から１２５ｌｂ／ｌｂ／ｆｔ３の間のかさ密度を有する、請求項１に記載の骨材。
【請求項１３】
９０ｌｂ／ｆｔ３から１１５ｌｂ／ｌｂ／ｆｔ３の間のかさ密度を有する、請求項１に記載の骨材。
【請求項１４】
硫酸塩および／または亜硫酸塩をも含む、請求項２に記載の骨材。
【請求項１５】
混ぜ合わせた前記硫酸塩および／または前記亜硫酸塩は、前記骨材の少なくとも０．１重量％を占める、請求項１４に記載の骨材。
【請求項１６】
請求項１に記載の骨材を含む、構造体。
【請求項１７】
建物、車道、または、ダムである、請求項１６に記載の構造体。
【請求項１８】
車道である、請求項１７に記載の構造体。
【請求項１９】
前記車道は、車道１レーンマイル当たり少なくとも１トンのＣＯ２を封鎖する、請求項１８に記載の車道。
【請求項２０】
前記車道は、車道１レーンマイル当たり少なくとも１００トンのＣＯ２を封鎖する、請求項１８に記載の車道。
【請求項２１】
前記車道は、車道１レーンマイル当たり少なくとも１０００トンのＣＯ２を封鎖する、請求項１８に記載の車道。
【請求項２２】
炭素を含む、骨材であって、
前記炭素は、−１０‰よりもマイナスである炭素同位体分別（δ１３Ｃ）値を有する、骨材。
【請求項２３】
前記炭素は、−２０‰よりもマイナスであるδ１３Ｃ値を有する、請求項２２に記載の骨材。
【請求項２４】
前記炭素は、−３０‰よりもマイナスであるδ１３Ｃ値を有する、請求項２２に記載の骨材。
【請求項２５】
前記骨材は、炭酸塩を含む、請求項２２に記載の骨材。
【請求項２６】
前記骨材の前記炭酸塩含有量は、少なくとも１０重量％である、請求項２５に記載の骨材。
【請求項２７】
前記骨材の前記炭酸塩含有量は、少なくとも５０重量％である、請求項２５に記載の骨材。
【請求項２８】
硫酸塩および／または亜硫酸塩をも含む、請求項２６に記載の骨材。
【請求項２９】
混ぜ合わせた前記硫酸塩および前記亜硫酸塩は、前記骨材の少なくとも０．１重量％を占める、請求項２８に記載の骨材。
【請求項３０】
前記炭酸塩は、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウムマグネシウム、またはこれらの組み合わせを含む、請求項２５に記載の骨材。
【請求項３１】
カルシウム：マグネシウムのモル比は、２００：１から１：２の間である、請求項３０に記載の骨材。
【請求項３２】
７５ｌｂ／ｆｔ３から１２５ｌｂ／ｌｂ／ｆｔ３の間のかさ密度を有する、請求項２２に記載の骨材。
【請求項３３】
９０ｌｂ／ｆｔ３から１１５ｌｂ／ｌｂ／ｆｔ３の間のかさ密度を有する、請求項２２に記載の骨材。
【請求項３４】
請求項２２に記載の骨材を含む、構造体。
【請求項３５】
建物、車道、または、ダムである、請求項３４に記載の構造体。
【請求項３６】
車道である、請求項３５に記載の構造体。
【請求項３７】
９０〜９９．９％の炭酸塩と、
０．１から１０％までの硫酸塩および／または亜硫酸塩と、
を含む、骨材。
【請求項３８】
０．０００００００１から０．０００００１％までの水銀、または水銀含有化合物、
をさらに含有する、請求項３７に記載の骨材。
【請求項３９】
−１０‰よりもマイナスである炭素同位体分別（δ１３Ｃ）値を有する、請求項３７に記載の骨材。
【請求項４０】
７５ｌｂ／ｆｔ３から１２５ｌｂ／ｌｂ／ｆｔ３の間のかさ密度を有する、請求項３７に記載の骨材。
【請求項４１】
９０ｌｂ／ｆｔ３から１１５ｌｂ／ｌｂ／ｆｔ３の間のかさ密度を有する、請求項４０に記載の骨材。
【請求項４２】
請求項３７に記載の骨材を含む、構造体。
【請求項４３】
建物、車道、または、ダムである、請求項４２に記載の構造体。
【請求項４４】
車道である、請求項４３に記載の構造体。
【請求項４５】
ＣＯ２を封鎖する方法であって、
（ｉ）沈殿物を形成するために二価陽イオン含有水からＣＯ２封鎖炭酸塩化合物組成物を沈殿させることと、
（ｉｉ）前記ＣＯ２封鎖炭酸塩化合物組成物を含む骨材を生成することと、
を含む、方法。
【請求項４６】
前記骨材を生成することは、請求項４５に記載の沈殿物を高温度、高圧力、またはそれらの組み合わせにさらすことを含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記高温度、高圧力、またはそれらの組み合わせは、押出機によって生成される、請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
前記二価陽イオン含有水を産業廃棄ガス流からのＣＯ２と接触させることを、さらに含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項４９】
前記二価陽イオン含有水を化石燃料の燃焼からのＣＯ２と接触させることを、さらに含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項５０】
前記産業廃棄ガス流は、発電所またはセメント工場からの煙道ガスである、請求項４８に記載の方法。
【請求項５１】
前記煙道ガスは、発電所からの煙道ガスである、請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
前記発電所は、石炭火力発電所である、請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
前記二価陽イオン含有水の二価陽イオンは、少なくとも部分的に塩水に由来する、請求項４５に記載の方法。
【請求項５４】
前記塩水は、海水またはブラインを含む、請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
前記塩水は、海水を含む、請求項５３に記載の方法。
【請求項５６】
前記骨材の前記生成することは、所定サイズおよび形状の骨材を生成することを含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項５７】
骨材を製造する方法であって、
二価陽イオン含有水から炭酸塩化合物を沈殿させることと、
骨材を生成するために当該沈殿物を加工することと、
を含む、方法。
【請求項５８】
前記二価陽イオン含有水を産業廃棄ガス流からのＣＯ２と接触させることを、さらに含む、請求項５７に記載の方法。
【請求項５９】
前記産業廃棄ガス流は、発電所またはセメント工場からの煙道ガスである、請求項５８に記載の方法。
【請求項６０】
前記煙道ガスは、発電所からの煙道ガスである、請求項５９に記載の方法。
【請求項６１】
前記発電所は、石炭火力発電所である、請求項６０に記載の方法。
【請求項６２】
前記二価陽イオン含有水を化石燃料の燃焼からのＣＯ２と接触させることを、さらに含む、請求項５７に記載の方法。
【請求項６３】
前記化石燃料は、天然ガスまたは石炭を含む、請求項６２に記載の方法。
【請求項６４】
前記化石燃料は、石炭を含む、請求項６３に記載の方法。
【請求項６５】
前記沈殿物の前記加工することは、前記沈殿物を高温度、高圧力、またはこれらの組み合わせで処理することを含む、請求項５７に記載の方法。
【請求項６６】
前記沈殿物の前記加工することは、前記沈殿物とセメント系材料および水とを混ぜ合わせ、当該混ぜ合わせたものを固化させて固体化材料を提供することを含む、請求項５７に記載の方法。
【請求項６７】
前記固体化材料を破壊することを、さらに含む、請求項６６に記載の方法。
【請求項６８】
骨材を生成するためのシステムであって、
（ｉ）二価陽イオン含有水のための流入部と、
（ｉｉ）前記水を炭酸塩化合物沈殿条件にさらし、沈殿した炭酸塩化合物組成物を生成する、炭酸塩化合物沈殿ステーションと、
（ｉｉｉ）前記沈殿した炭酸塩化合物組成物から骨材を生成するための骨材生成器と、
を含む、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
米国特許法１１９条（ｅ）（35 U.S.C. § 119 (e)）に準じて、本願は：２００８年５月２９日に出願された米国仮特許出願第６１／０５６，９７２号；２００８年９月３０日に出願された米国仮特許出願第６１／１０１，６２６号；２００８年９月３０日に出願された米国仮特許出願第６１／１０１，６２９号；２００８年９月３０日に出願された米国仮特許出願第６１／１０１，６３１号；２００８年６月１７日に出願された米国仮特許出願第６１／０７３，３１９号；２００８年７月１６日に出願された米国仮特許出願第６１／０８１，２９９号；２００８年１１月２４日に出願された米国仮特許出願第６１／１１７，５４１号；２００８年１１月２４日に出願された米国仮特許出願第６１／１１７，５４３号；および、２００８年１０月２２日に出願された米国仮特許出願第６１／１０７，６４５号；ならびに、２００９年２月３日に出願された米国仮特許出願第６１／１４９，６３３号、および、２００９年３月１０日に出願された米国仮特許出願第６１／１５８，９９２号、および、２００９年５月２６日に出願された米国仮特許出願第６１／１８１，２５０号の出願日に優先日を主張するものであり、これら出願の開示内容を参照により本明細書に組み込む。本願はまた、２００８年１２月２４日に出願された第１２／３４４，０１９号の一部継続出願であり、参照により本明細書にその内容全体を組み込み、その出願に対して我々は米国特許法１２０条（35 U.S.C. §120）の下で優先権を主張する。
【背景技術】
【０００２】
二酸化炭素（ＣＯ２）排出は、地球温暖化現象および海洋酸性化の主要要因とされてきた。ＣＯ２は、燃焼の副産物であり、操作上の問題、経済問題、および環境問題を引き起こす。ＣＯ２および他の温室効果ガスの上昇された大気中濃度は、大気中により多くの蓄熱量を促し、これは高められた表面温度および急速な気候変動をもたらすことが予想される。気候変動の打撃は恐らく、経済的に高くつき環境的に有害となるであろう。気候変動の潜在的危険性を減少することは、大気中ＣＯ２の封鎖を必要とするであろう。
【発明の概要】
【０００３】
一態様において、本発明は組成物を提供する。いくつかの実施形態において、本発明は、ＣＯ２封鎖成分を含有する骨材を提供する。ＣＯ２封鎖成分は、１つまたは複数の炭酸塩化合物を含有することもでき；いくつかの実施形態において、炭酸塩化合物は、骨材の少なくとも５０重量％、または、骨材の少なくとも９０重量％、または、骨材の少なくとも９８重量％を構成しており；任意に、骨材はまた、硫酸塩および／または亜硫酸塩を含有することもでき、例えば、組み合わせた硫酸塩／亜硫酸塩は、骨材の少なくとも０．１重量％を占める。いくつかの実施形態において、この炭酸塩化合物は、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムカルシウム、またはこれらの組み合わせを含む；これらの実施形態のいくつかにおいて、骨材中のカルシウムのマグネシウムに対するモル比は、１／１のＣａ／Ｍｇから１／１０のＣａ／Ｍｇまで、または、１５０／１のＣａ／Ｍｇから１０／１のＣａ／Ｍｇまで、または、２／１のＣａ／Ｍｇから１／２のＣａ／Ｍｇまでである。いくつかの実施形態において、本発明は、ＣＯ２封鎖成分を含有する骨材を提供し、この骨材は、−１０‰よりもマイナス（未満）、または、−２０‰よりもマイナスの炭素同位体分別（δ１３Ｃ）値を有する。いくつかの実施形態において、本発明は、ＣＯ２封鎖成分を含有する骨材を提供し、この骨材は、７５ｌｂ／ｆｔ３から１２５ｌｂ／ｌｂ／ｆｔ３の間、または、９０ｌｂ／ｆｔ３から１１５ｌｂ／ｌｂ／ｆｔ３の間のかさ密度を有する。いくつかの実施形態において、本発明は、例えばこの段落で説明された骨材のうちの１つである、ＣＯ２封鎖成分を含有する骨材を含有する構造体を提供する。本発明のいくつかの例示的構造体は、建物、車道、または、ダムを含む。いくつかの実施形態において、構造体は、車道であり、例えば、車道の１レーンマイル当たり少なくとも１トンのＣＯ２を封鎖する車道、または、車道の１レーンマイル当たり少なくとも１００トンのＣＯ２を封鎖する車道、または、車道の１レーンマイル当たり少なくとも１０００トンのＣＯ２を封鎖する車道である。
【０００４】
いくつかの実施形態において、本発明は、炭素を含有する骨材を提供し、この炭素は、−１０‰よりもマイナス（未満）、または、−２０‰よりもマイナス、または、−３０‰よりもマイナスの炭素同位体分別（δ１３Ｃ）値を有する。これら実施形態のいくつかにおいて、骨材は、炭酸塩、例えば、少なくとも１０重量％の炭酸塩、または、少なくとも５０重量％の炭酸塩を含有し；骨材は任意に、硫酸カルシウムまたは亜硫酸カルシウムまたは硫酸マグネシウムまたは亜硫酸マグネシウムなどの、硫酸塩および／または亜硫酸塩をさらに含有することもでき、いくつかの場合において、組み合わされた硫酸塩および亜硫酸塩は、骨材の少なくとも０．１重量％を占める。炭酸塩を含有するいくつかの実施形態において、この炭酸塩は、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウムマグネシウム、またはこれらの組み合わせを含み；例えば、カルシウムおよびマグネシウムは、２００：１から１：２の間のカルシウム：マグネシウムモル比で存在することもできる。いくつかの実施形態において、本発明は、炭素を含有する骨材を提供し、この炭素は、−１０‰よりもマイナス（未満）、または、−２０‰よりもマイナス、または、−３０‰よりもマイナスの炭素同位体分別（δ１３Ｃ）値を有し、この骨材は、７５ｌｂ／ｆｔ３から１２５ｌｂ／ｌｂ／ｆｔ３の間、例えば、９０ｌｂ／ｆｔ３から１１５ｌｂ／ｌｂ／ｆｔ３の間のかさ密度を有する。いくつかの実施形態において、本発明は、炭素を含有する骨材を含有する構造体を提供し、この炭素は、−１０‰よりもマイナス（未満）、または、−２０‰よりもマイナス、または、−３０‰よりもマイナスの炭素同位体分別（δ１３Ｃ）値を有し；いくつかの実施形態において、この構造体は、建物、車道、または、ダムである。いくつかの実施形態において、この構造体は、車道である。
【０００５】
いくつかの実施形態において、本発明は、９０〜９９．９％の炭酸塩、０．１〜１０％の硫酸塩および／または亜硫酸塩を含有する骨材を提供し、いくつかの実施形態において、骨材は、０．０００００００１〜０．０００００１％の水銀または水銀含有化合物をさらに含有する。いくつかの実施形態において、骨材は、−１０‰よりもマイナスの炭素同位体分別（δ１３Ｃ）値を有する。いくつかの実施形態において、骨材は、７５ｌｂ／ｆｔ３から１２５ｌｂ／ｌｂ／ｆｔ３の間、例えば、９０ｌｂ／ｆｔ３から１１５ｌｂ／ｌｂ／ｆｔ３の間のかさ密度を有する。いくつかの実施形態において、本発明は、９０〜９９．９％の炭酸塩、０．１〜１０％の硫酸塩および／または亜硫酸塩を含有する骨材を含有する構造体を提供し、いくつかの実施形態において、骨材は、０．０００００００１〜０．０００００１％の水銀または水銀含有化合物をさらに含有し；例示的構造体は、建物、車道、またはダムを含む。いくつかの実施形態において、構造体は、車道である。
【０００６】
別の態様において、本発明は、方法を提供する。いくつかの実施形態において、本発明は、（ｉ）沈殿物を形成するために二価陽イオン含有水からＣＯ２封鎖炭酸塩化合物組成物を沈殿させることと、（ｉｉ）ＣＯ２封鎖炭酸塩化合物組成物を含有する骨材を生成することと、を含む、ＣＯ２を封鎖する方法を提供し；いくつかの実施形態において、この方法は、例えば発電所またはセメント工場からの煙道ガスなど、例えば石炭火力発電所からの煙道ガスである、産業廃棄ガス流からのＣＯ２と二価陽イオン含有水を接触させることをさらに含み；いくつかの実施形態において、この方法は、化石燃料の燃焼からのＣＯ２と二価陽イオン含有水を接触させることを含む。いくつかの実施形態において、骨材の生成は、高温度、高圧力、またはこれらの組み合わせ、例えば、押出機により生成された、高温度、高圧力、またはこれらの組み合わせなどに、沈殿物をさらすことを含む。いくつかの実施形態において、二価陽イオン含有水の二価陽イオンは、塩水、例えば海水またはブラインなど、例えば海水に、少なくとも部分的に由来する。いくつかの実施形態において、骨材の生成は、所定の寸法および形状の骨材を生成することを含む。
【０００７】
いくつかの実施形態において、本発明は、二価陽イオン含有水から炭酸塩化合物を沈殿させること、および、骨材を生成するためにこの沈殿物を加工することを含むプロセスによって骨材を製造する方法を提供し；いくつかの実施形態において、この方法は、例えば発電所またはセメント工場からの煙道ガスなど、例えば石炭火力発電所からの煙道ガスである、産業廃棄ガス流からのＣＯ２と二価陽イオン含有水を接触させることをさらに含む。いくつかの実施形態において、この方法は、例えば天然ガスまたは石炭など、例えば石炭である、化石燃料の燃焼からのＣＯ２と二価陽イオン含有水を接触させることを含む。いくつかの実施形態において、沈殿物を加工することは、沈殿物を高温度、高圧力、またはこれらの組み合わせで処理することを含む。いくつかの実施形態において、沈殿物を加工することは、沈殿物とセメント系材料および水とを混ぜ合わせ、この混ぜ合わせたものを固化させて固体化材料を提供することを含み、固体化材料を破壊することをさらに含むこともできる。
【０００８】
いくつかの実施形態において、本発明は、骨材を生成するためのシステムであって、（ｉ）二価陽イオン含有水のための流入部；（ｉｉ）水を炭酸塩化合物沈殿条件にさらし、沈殿した炭酸塩化合物組成物を生成する、炭酸塩化合物沈殿ステーション、および（ｉｉｉ）沈殿した炭酸塩化合物組成物から骨材を生成するための骨材生成器を含む、システムを提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態にしたがう沈殿プロセスのフローチャートを提供する。
【図２】本発明の一実施形態にしたがうシステムの概略図を提供する。
【図３】本発明の態様にしたがう例示的な骨材構造および骨材混合物を図示する。図３Ａ：円筒；図３Ｂ：三角柱；図３Ｃ：球体およびブリッジの混合物；図３Ｄ：ギャップ粒度の球体；図３Ｅ：角柱の混合物；図３Ｆ〜図３Ｈ：管状空隙スペースを備えた中空骨材；図３Ｉ〜図３Ｌ：異なる骨材の組み合わせを有する骨材混合物。
【図４】実施例１で生成された沈殿材料のためのＸ線回折（ＸＲＤ）スペクトルを提供する。
【図５】実施例１で生成された湿潤沈殿材料の熱重量分析（ＴＧＡ）を提供する。
【図６】実施例１で生成された乾燥沈殿材料のＴＧＡを提供する。
【図７】実施例１で生成された沈殿材料のためのフーリエ変換赤外（ＦＴ−ＩＲ）スペクトルを提供する。
【図８】実施例１で生成された沈殿材料のための走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像を提供する。
【図９】実施例２で生成された骨材のためのＸＲＤスペクトルを提供する。
【図１０】実施例２で生成された骨材のためのＦＴ−ＩＲスペクトルを提供する。
【図１１】実施例２で生成された骨材のためのＴＧＡを提供する。
【図１２】実施例２で生成された骨材のためのＳＥＭ画像を提供する。
【図１３】実施例３の骨材および関連材料のためのＸＲＤスペクトルを提供する。
【図１４】実施例３で生成された骨材のためのＴＧＡを提供する。
【図１５】実施例３の骨材および関連材料のためのＳＥＭ画像を提供する。
【図１６】実施例４の骨材および関連材料のためのＸＲＤスペクトルを提供する。
【図１７】実施例４の骨材および関連材料のためのＴＧＡを提供する。
【図１８】実施例４の骨材のためのＳＥＭ画像を提供する。
【図１９】実施例６で生成された沈殿材料のためのＸＲＤスペクトルを提供する。
【図２０】実施例６で生成された沈殿材料のためのＴＧＡを提供する。
【図２１】実施例６で生成された沈殿材料のためのＦＴ−ＩＲスペクトルを提供する。
【図２２】実施例６で生成された沈殿材料のためのＳＥＭ画像を提供する。
【図２３】実施例６の骨材および関連材料のためのＸＲＤスペクトルを提供する。
【図２４】実施例６の骨材および関連材料のためのＦＴ−ＩＲスペクトルを提供する。
【図２５】実施例６の骨材および関連材料のためのＴＧＡを提供する。
【図２６】実施例６の骨材のためのＳＥＭ画像を提供する。
【図２７】サンプルを調製し、そのサンプル中の炭素同位体値を測定するための手順の図解を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
Ｉ．導入
ＩＩ．組成物
Ａ．合成岩石および骨材
１．骨材および岩石組成物
２．本発明の組成物の作製
Ｂ．固化可能組成物
Ｃ．構造体
１．車道 
ＩＩＩ．方法
Ａ．骨材を製造する方法
Ｂ．他の方法
ＩＶ．システム
Ｖ．有用性
【００１１】
Ｉ．導入
本発明は、合成岩石、骨材、および他の材料を含む組成物を、ならびに構造体、および人工環境に見出される他の材料も提供し、ならびに、合成岩石、骨材、構造体および他の人工材料を作製し使用する方法を提供し；それに加えて、本発明は、商売をするシステムおよび方法を提供する。
【００１２】
本発明がさらに詳細に説明される前に、本発明は説明される特定の実施形態に限定されず、したがって当然ながら変わることもできることは理解されるべきである。また、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるので、本明細書で使用される学術用語は、特定の実施形態を説明する目的のためだけのものであり、限定することは意図されないことも理解されるべきである。
【００１３】
ある範囲の値が提供されている場合、その範囲の上限と下限との間で、別様に文脈が明らかに指図しない限り下限の単位の１０分の１までの、間にある各値、および、任意の他の明記された値またはその明記された範囲内の間にある値は、本発明の範囲内に包含されるということは理解される。これらのより小さな範囲の上限および下限は、そのより小さい範囲内に独立して含まれてよく、また、明記された範囲内の任意の特別に排除された限界値に従って、本発明の範囲内に包含される。明記された範囲が限界値のうち一方または双方を含む場合、それらの含まれた限界値のどちらか一方または双方を排除する範囲もまた、本発明内に含まれる。
【００１４】
いくつかの範囲は、本明細書において、用語「約」に先行される数値を与えられる。用語「約」は、本明細書において、「約」が先行するまさにその数、および、この用語が先行する数に近いまたは近似する数に、文字通り支持を提供するために使用される。数が特別に列挙された数に近いまたは近似するかどうかを決定することにおいて、近いまたは近似する列挙されていない数は、数が与えられた文脈において、特別に列挙された数の実質的な同等値を提供する数でありうる。
【００１５】
別様に定義されない限り、本明細書において使用されるすべての技術用語および科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般的に理解されているのと同じ意味を有する。別様に指示されない限り、または文脈から明らかでない限り、本明細書において与えられたパーセンテージは、重量パーセントである。本明細書において説明される方法および材料に類似する、または同等の任意の方法および材料も、本発明の実施また試験に使用されうるが、代表的な例示的方法および材料がここでは説明される。
【００１６】
この明細書に引用された全ての刊行物および特許文献は、各々の個々の刊行物または特許文献が参照により組み込まれるよう特別に個々に指示されたかのように、参照により本明細書に組み込まれ、かつ、関連して刊行物が引用された方法および／または材料を開示し説明するために参照により本明細書に組み込まれる。任意の刊行物の引用は、出願日前のその開示のためであり、本発明が先行発明によってそのような刊行物を前の日付けにする資格があるという承認として解釈されるべきではない。さらに、提供された刊行物の日付は、実際の刊行日とは異なる場合があり、独立して確認する必要がある場合もある。
【００１７】
本明細書および添付の特許請求の範囲で使用される、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈が別様に明らかに指図しない限り、複数形参照を含むことが注目される。特許請求の範囲は、任意の選択的要素を排除するよう起草されうることがさらに注目される。したがって、この記載は、請求項の要素の列挙に関連して、「唯一（solely）」、「のみ（only）」などの排他的学術用語の使用のため、または、「否定的」限定の使用ための、先行する基礎として働くように意図される。
【００１８】
本開示を読むと当業者には明らかになるように、本明細書で説明され例示された個々の実施形態の各々は、別個の構成要素および特徴であって、本発明の範囲または精神から逸脱することなく、他のいくつかの実施形態のうちの任意のものの特徴から容易に分離されうるか、あるいは、その特徴と容易に組み合わされうる、別個の構成要素および特徴を有する。列挙された任意の方法は、列挙された事象の順番で、または、論理的に可能な任意の他の順番で実行されうる。
【００１９】
ＩＩ．組成物
Ａ．合成岩石および骨材
いくつかの実施形態において、本発明は、化学的結合剤なしに作製される合成岩石を提供する。いくつかの実施形態において、本発明は、例えば、ガス状産業廃棄流から封鎖されたＣＯ２を含有する骨材、ならびに／あるいは、例えば炭酸塩および／または重炭酸鉱物を含有する骨材、ある同位体組成物の骨材（しばしば化石燃料起源を示す）、ある化学組成物の骨材、新規の鉱物を含有する骨材、ある破砕特徴を有する骨材、軽量骨材、およびカスタマイズした骨材セットなどの、ある組成物の骨材である、骨材を提供する。本発明は、固化可能な組成物、ならびに、例えば本発明の合成岩石または骨材を含有する車道、建物、ダム、および他の人工構造体などの構造体をさらに提供する。
【００２０】
用語、骨材は、本明細書において、コンクリート、モルタル、および他の材料に、例えば路体、アスファルト、および他の構造体において使用を見出し、かつ、そのような構造体における使用に適する、特定の組成物を含むようにこの技術分野で容認される様式で使用される。本発明の骨材は、いくつかの実施形態において、細かいまたは粗いと分類されうる微粒子組成物である。本発明の実施形態にしたがう細骨材は、４番ふるい（Number 4 sieve）（ＡＳＴＭ  Ｃ  １２５およびＡＳＴＭ  Ｃ  ３３）をほぼ完全に通過する微粒子組成物である。本発明の実施形態にしたがう細骨材組成物は、０．００１インチ（ｉｎ）から０．２５ｉｎまでの、例えば０．０５ｉｎから０．１２５ｉｎまでなどで、０．０１ｉｎから０．０８ｉｎまでを含む、範囲にわたる平均粒径を有する。本発明の粗骨材は、４番ふるい（ＡＳＴＭ  Ｃ  １２５およびＡＳＴＭ  Ｃ  ３３）に大部分が確保される組成物である。本発明の実施形態にしたがう粗骨材組成物は、０．１２５ｉｎから６ｉｎまでの、例えば０．１８７ｉｎから３．０ｉｎまでなどで、０．２５ｉｎから１．０ｉｎまでを含む、範囲にわたる平均粒径を有する組成物である。本明細書に使用される、「骨材」はまた、いくつかの実施形態において、例えば３ｉｎから１２ｉｎまで、またはさらに３ｉｎから２４ｉｎまでなどのより大きいサイズ、あるいは、例えば１２ｉｎから４８ｉｎまでなどのさらに大きいサイズ、あるいは、４８ｉｎよりも大きい、例えば、捨石などに使用されるサイズなどを、包含する。例えば大洋用の耐波構造体を生成するなどのいくつかの実施形態において、サイズは、例えば４８ｉｎを超えるなど、例えば６０ｉｎを超える、または７２ｉｎを超えるようにさらに大きくてもよい。
【００２１】
１．骨材および岩石組成物
本発明の組成物は、組成物の特性に対する優れた制御を可能にする、本明細書で説明される合成方法によって作製されうる。この組成物の重要な特性は、本明細書においてより完全に説明されるように、硬度、耐摩耗性、密度、多孔性、化学組成、鉱物組成、同位体組成、サイズ、形状、耐酸性、耐アルカリ性、浸出可能塩化物含有量（leachable chloride content）、ＣＯ２保持、反応性（またはその欠如）のうちの１つまたは複数を含むこともできる。いくつかの実施形態において、これらの特性のうちの、例えば２つ以上、３つ以上、またはさらに４つ以上、または５つ以上など、１つ以上が、本発明の組成物、例えば骨材に特異的に作り出されうる。
【００２２】
本発明の骨材は、この骨材が利用されることになる使用のため、例えば、その骨材が利用される建物材料のために、骨材が望ましい特性を提供できる限り、変わることもできる密度を有する。いくつかの例において、骨材粒子の密度は、１．１から５ｇｍ／ｃｃまでの、例えば１．３ｇｍ／ｃｃから３．１５ｇｍ／ｃｃまでなどで、１．８ｇｍ／ｃｃから２．７ｇｍ／ｃｃまでを含む、範囲にわたる。本発明の実施形態における他の粒子密度は、例えば軽量骨材については、１．１から２．２ｇｍ／ｃｃまで、例えば１．２から２．０ｇ／ｃｃまで、または、１．４から１．８ｇ／ｃｃまでの範囲にわたることもできる。いくつかの実施形態において、本発明は、かさ密度（単位重量）が５０ｌｂ／ｆｔ３から２００ｌｂ／ｆｔ３まで、または、７５ｌｂ／ｆｔ３から１７５ｌｂ／ｆｔ３まで、または、５０ｌｂ／ｆｔ３から１００ｌｂ／ｆｔ３まで、または、７５ｌｂ／ｆｔ３から１２５ｌｂ／ｆｔ３まで、または、９０ｌｂ／ｆｔ３から１１５ｌｂ／ｆｔ３まで、または、１００ｌｂ／ｆｔ３から２００ｌｂ／ｆｔ３まで、または、１２５ｌｂ／ｆｔ３から１７５ｌｂ／ｆｔ３まで、または、１４０ｌｂ／ｆｔ３から１６０ｌｂ／ｆｔ３まで、または、５０ｌｂ／ｆｔ３から２００ｌｂ／ｆｔ３までの範囲にわたる骨材を提供する。本発明のいくつかの実施形態は、軽量骨材、例えば、７５ｌｂ／ｆｔ３から１２５ｌｂ／ｆｔ３までのかさ密度（単位重量）を有する骨材を提供する。
【００２３】
本発明の骨材組成物を構成する骨材粒子の硬度もまた変わることができ、いくつかの例において、モース硬度計に表示される硬度は、１．０から９までの、例えば１から７までなどで、１から６まで、または、１から５までを含む、範囲にわたる。いくつかの実施形態において、本発明の骨材のモールスの硬度（Mohr’s hardness）は、２〜５、または、２〜４の範囲にわたる。いくつかの実施形態において、モース硬度は、２〜６の範囲にわたる。例えばロックウェル（Rockwell）硬度計、ヴィッカーズ（Vickers）硬度計、または、ブリネル（Brinell）硬度計など、他の硬度計もまた、骨材を特徴付けるために使用されてよく、モース硬度計の値と同等の値が、本発明の骨材を特徴付けるために使用されうる；例えば、ヴィッカーズ硬度の評価２５０は、モースの評価３に対応し；硬度計間の換算は、当業界において知られている。
【００２４】
骨材の耐摩耗性もまた、例えば車道表面に使用するためには、重要である場合があり、高耐摩耗性の骨材は、表面を研磨から守るために有用である。耐摩耗性は、硬度に関係するが、同じではない。本発明の骨材は、ＡＳＴＭ  Ｃ１３１−０３などの当業界で容認される方法によって測定された場合、天然の石灰石の耐摩耗性に類似する耐摩耗性を有する骨材、または、天然の石灰石より優れた耐摩耗性を有する骨材、ならびに、天然の石灰石よりも低い耐摩耗性を有する骨材を含む。いくつかの実施形態において、本発明の骨材は、ＡＳＴＭ  Ｃ１３１−０３によって測定された場合、５０％未満、または、４０％未満、または、３５％未満、または、３０％未満、または、２５％未満、または、２０％未満、または、１５％未満、または、１０％未満の耐摩耗性を有する。
【００２５】
本発明の骨材はまた、特定範囲内の多孔性を有することもできる。当業者によって認識されるように、いくつかの場合において、高度に多孔性の骨材が望ましく、他の場合は、中程度の多孔性の骨材が望ましく、一方で、他の場合では、低い多孔性の骨材、または、孔が全くないことが、望ましい。本発明のいくつかの実施形態の骨材の多孔性は、オーブン乾燥して続いて６０分間完全浸漬した後の水吸収によって測定された場合、乾燥重量％として表現されると、１〜４０％の、例えば２〜２０％、または、２〜１５％などで、２〜１０％、または、３〜９％さえ含む、範囲内であってよい。
【００２６】
本発明の骨材の化学組成、鉱物組成、および／または、同位体組成は、製造方法、原材料などに応じて変わる。いくつかの実施形態において、炭酸塩化合物のいくつか、または全ては、以下でさらに詳細に説明されるように、塩水などの水から沈殿させられる準安定炭酸塩化合物であり；いくつかの実施形態において、これらの準安定化合物は、本発明の骨材に安定化合物を提供するためにさらに加工される。
【００２７】
本発明の実施形態における炭酸塩化合物は、沈殿した結晶質および／または非晶質の炭酸塩化合物を含み、いくつかの実施形態では重炭酸塩化合物を含む。興味対象の特定の炭酸塩鉱物は、炭酸カルシウム鉱物、炭酸マグネシウム鉱物、および、炭酸カルシウムマグネシウム鉱物を含むが、これらに限定されない。興味対象の炭酸カルシウム鉱物は、方解石（ＣａＣＯ３）、霰石（ＣａＣＯ３）、バテライト（ＣａＣＯ３）、イカ石（ikaite）（ＣａＣＯ３・６Ｈ２Ｏ）、および、非晶質炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３・ｎＨ２Ｏ）を含むが、これらに限定されない。興味対象の炭酸マグネシウム鉱物は、ダイピング石（dypingite）（Ｍｇ５（ＣＯ３）４（ＯＨ）２・５（Ｈ２Ｏ）；用語、ダイピング石は、本明細書においてこの化学式のダイピング石鉱物を含むように使用される）、マグネサイト（ＭｇＣＯ３）、バーリントン石（barringtonite）（ＭｇＣＯ３・２Ｈ２Ｏ）、ネスケホン石（nesquehonite）（ＭｇＣＯ３・３Ｈ２Ｏ）、ｌａｎｆｏｒｄｉｔｅ（ＭｇＣＯ３・５Ｈ２Ｏ）および、非晶質炭酸マグネシウムカルシウム（ＭｇＣＯ３・ｎＨ２Ｏ）を含むが、これらに限定されない。興味対象の炭酸カルシウムマグネシウム鉱物は、ドロマイト（ＣａＭｇＣＯ３）、ｈｕｎｔｉｔｔｅ（ＣａＭｇ（ＣＯ３）４）、および、セルギーバイト（sergeevite）（Ｃａ２Ｍｇ１１（ＣＯ３）１３・Ｈ２Ｏ)を含むが、これらに限定されない。いくつかの実施形態において、水滑石Ｍｇ（ＯＨ）２などの非炭酸塩化合物が、上記に列挙した鉱物との組み合わせで形成されてもよい。上記で示したように、炭酸塩化合物の化合物は、準安定炭酸塩化合物であってもよく（および、１つまたは複数の準安定水酸化化合物を含んでもよい）、この準安定炭酸塩化合物は、淡水中よりも塩水中でより安定であり、したがって淡水と接触すると、溶解して、他の淡水安定化合物、例えば低Ｍｇ方解石などの鉱物へと再沈殿する。
【００２８】
いくつかの実施形態において、本発明の骨材は、淡水に曝露され安定化合物に硬化された、本明細書において説明されるような準安定化合物から、全体または部分的に形成され、その後必要な場合に所望される骨材のタイプに適切であるような粒子を形成するためにさらに加工されてもよい。いくつかの実施形態において、本発明の骨材は、準安定化合物を安定化合物に変換する温度および／または圧力の条件に曝露された準安定化合物から形成される。
【００２９】
いくつかの実施形態において、シリカ鉱物は、炭酸塩化合物と同時に発生してケイ酸炭酸塩化合物を形成してもよい。これらの化合物は、天然に非晶質であるか、または結晶質であってもよい。いくつかの実施形態において、シリカは、典型的にチャート岩に見出される非晶質シリカのオパールＡの形態であってもよい。炭酸カルシウムマグネシウム非晶質ケイ酸塩化合物は、上記に列挙された炭酸塩鉱物の結晶領域内に形成することができる。非炭酸のケイ酸塩鉱物もまた形成することができる。海泡石は、粘土鉱物である、複合ケイ酸マグネシウムであり、その典型的な式は、Ｍｇ４ＳｉＯ１５（ＯＨ）２・６Ｈ２Ｏである。これは、繊維質の細かい微粒子の固形形態で存在しうる。ケイ酸炭酸塩鉱物も形成することができる。水和した炭酸ケイ酸カリウムナトリウムカルシウムである、カーレトン石（Carletonite）ＫＮａ４Ｃａ４（ＣＯ３）４Ｓｉ８Ｏ１８（Ｆ，ＯＨ）−Ｈ２Ｏが、これらの条件下で形成することができる。フィロケイ酸塩のサブクラスの任意のメンバーと同様に、カーレトン石の構造は、交互のケイ酸塩シートとカリウム、ナトリウムおよびカルシウムの層とで層をなしている。他のフィロケイ酸塩とは異なり、カーレトン石のケイ酸塩シートは、相互連結した４員環および８員環から成る。このシートは、交互の八角形状および四角形状の孔を有するチキンワイヤーのようなものであると考えられうる。八角形および四角形の双方は、４回対称を有し、これがカーレトン石にその正方対称；４／ｍ  ２／ｍ  ２／ｍを与えるものである。カーレトン石および他の魚眼石群のメンバーのみが、この独特の相互連結した４員環および８員環構造を有する。
【００３０】
本発明の骨材の炭酸塩および／または重炭酸塩化合物は、（以下でさらに詳細に説明されるように）二価陽イオンの水溶液から誘導され、例えば沈殿させられる。この骨材の炭酸塩および／または重炭酸塩化合物組成物が、二価陽イオンの水溶液から沈殿させられるときに、これら組成物は、これらが誘導される溶液中に存在する１つまたは複数の成分を含むであろう。例えば、二価陽イオンの水溶液が塩水である場合、炭酸塩および／または重炭酸塩化合物ならびにそれらを含む骨材は、陽イオン水溶液源中に見出される１つまたは複数の化合物を含むことができる。これらの化合物は、陽イオン水溶液源に源を発する成分と相関させられ得、これらの識別成分およびそれらの量は、陽イオン溶液源識別子として本明細書において集合的に呼ばれる。例えば、陽イオン溶液源が海水である場合、沈殿した鉱物組成物中に存在することもある識別化合物は、塩化物、ナトリウム、硫黄、カリウム、臭化物、珪素、ストロンチウムなどを含むが、これらに限定されない。任意のそのような源識別または「マーカー」要素は、一般的に少量、例えば、２０，０００パーツ・パー・ミリオン（ｐｐｍ）以下の量で、例えば２０００ｐｐｍ以下の量などで存在する。いくつかの実施形態において、「マーカー」化合物は、ストロンチウムであり、これは炭酸塩および／または重炭酸塩を含む沈殿した組成物中に存在することもある。ストロンチウムは、霰石（炭酸カルシウム）空間格子内に取り込まれて、１０，０００ｐｐｍ以下となり、いくつかの実施形態において、３から１０，０００ｐｐｍまでの、例えば５から５０００ｐｐｍまでなどで、５から１０００ｐｐｍまでを含み、例えば５から５００ｐｐｍまでで、５から１００ｐｐｍまでを含む、範囲にわたることができる。別の「マーカー」化合物は、マグネシウムであり、これは、炭酸塩化合物中のカルシウムに代わって２０％モルまでの量で存在してもよい。組成物の陽イオン水溶液源識別子は、炭酸塩および／または重炭酸塩を含む塩水誘導沈殿組成物を生成するために利用される特定の陽イオン水溶液源に応じて変わることができる。いくつかの実施形態において、骨材の炭酸カルシウム含有量は、５重量％、１０重量％、１５重量％、２０重量％または２５重量％、またはそれ以上、例えば３０重量％以上などで、４０重量％以上を含み、例えば、５０重量％またはさらに６０重量％以上、７０重量％以上、８０重量％以上、９０重量％以上、あるいは、９５重量％以上である。いくつかの実施形態において、骨材の炭酸マグネシウム含有量は、５重量％、１０重量％、１５重量％、２０重量％または２５重量％、またはそれ以上、例えば３０重量％以上などで、４０重量％以上を含み、例えば、５０重量％またはさらに６０重量％以上、７０重量％以上、８０重量％以上、９０重量％以上、あるいは、９５重量％以上である。
【００３１】
骨材は、いくつかの実施形態において、骨材が沈殿させられた水源によって影響される、したがってそれを反映する、カルシウム／マグネシウム比を有し、水源は、例えばカルシウムよりもマグネシウムをより多く含有する海水、または、例えば海水よりも１００倍のカルシウム含有量をしばしば含む、いくつかのブラインであり；カルシウム／マグネシウム比はまた、生成プロセスの間のカルシウムおよび／またはマグネシウム含有物質の添加など、例えば、フライアッシュ、赤泥、スラグまたは他のカルシウムおよび／もしくはマグネシウム含有産業廃棄物の使用、あるいは、苦鉄質および超苦鉄質鉱物など、本明細書においてさらに説明されるような蛇紋石、橄欖石など、または、珪灰石などのカルシウムおよび／もしくはマグネシウム含有鉱物の使用などの要因を反映する。原材料ならびに生成の間に追加される材料における大きな変動のため、カルシウム／マグネシウムモル比は、本発明の組成物および方法の様々な実施形態において広く変わることができ、実際にいくつかの実施形態において、この比は、骨材の意図される使用にしたがって調節されうる。ゆえに、いくつかの実施形態において、骨材中のカルシウム／マグネシウムモル比は、２００／１のＣａ／Ｍｇから１／２００のＣａ／Ｍｇまでの範囲にわたる。いくつかの実施形態において、カルシウムマグネシウムモル比は、１５０／１のＣａ／Ｍｇから１／１００のＣａ／Ｍｇまでの範囲にわたる。いくつかの実施形態において、カルシウムマグネシウムモル比は、１５０／１のＣａ／Ｍｇから１／５０のＣａ／Ｍｇまでの範囲にわたる。いくつかの実施形態において、カルシウムマグネシウムモル比は、１５０／１のＣａ／Ｍｇから１／１０のＣａ／Ｍｇまでの範囲にわたる。いくつかの実施形態において、カルシウムマグネシウムモル比は、１５０／１のＣａ／Ｍｇから１／５のＣａ／Ｍｇまでの範囲にわたる。いくつかの実施形態において、カルシウムマグネシウムモル比は、１５０／１のＣａ／Ｍｇから１／１のＣａ／Ｍｇまでの範囲にわたる。いくつかの実施形態において、カルシウムマグネシウムモル比は、１５０／１のＣａ／Ｍｇから５／１のＣａ／Ｍｇまでの範囲にわたる。いくつかの実施形態において、カルシウムマグネシウムモル比は、１５０／１のＣａ／Ｍｇから１０／１のＣａ／Ｍｇまでの範囲にわたる。いくつかの実施形態において、カルシウムマグネシウムモル比は、１００／１のＣａ／Ｍｇから１０／１のＣａ／Ｍｇまでの範囲にわたる。いくつかの実施形態において、カルシウムマグネシウムモル比は、１／１のＣａ／Ｍｇから１／１００のＣａ／Ｍｇまでの範囲にわたる。いくつかの実施形態において、カルシウムマグネシウムモル比は、１／１のＣａ／Ｍｇから１／５０のＣａ／Ｍｇまでの範囲にわたる。いくつかの実施形態において、カルシウムマグネシウムモル比は、１／１のＣａ／Ｍｇから１／２５のＣａ／Ｍｇまでの範囲にわたる。いくつかの実施形態において、カルシウムマグネシウムモル比は、１／１のＣａ／Ｍｇから１／１０のＣａ／Ｍｇまでの範囲にわたる。いくつかの実施形態において、カルシウムマグネシウムモル比は、１／１のＣａ／Ｍｇから１／８のＣａ／Ｍｇまでの範囲にわたる。いくつかの実施形態において、カルシウムマグネシウムモル比は、１／１のＣａ／Ｍｇから１／５のＣａ／Ｍｇまでの範囲にわたる。いくつかの実施形態において、カルシウムマグネシウムモル比は、１０／１のＣａ／Ｍｇから１／１０のＣａ／Ｍｇまでの範囲にわたる。いくつかの実施形態において、カルシウムマグネシウムモル比は、８／１のＣａ／Ｍｇから１／８のＣａ／Ｍｇまでの範囲にわたる。いくつかの実施形態において、カルシウムマグネシウムモル比は、６／１のＣａ／Ｍｇから１／６のＣａ／Ｍｇまでの範囲にわたる。いくつかの実施形態において、カルシウムマグネシウムモル比は、４／１のＣａ／Ｍｇから１／４のＣａ／Ｍｇまでの範囲にわたる。いくつかの実施形態において、カルシウムマグネシウムモル比は、２／１のＣａ／Ｍｇから１／２のＣａ／Ｍｇまでの範囲にわたる。いくつかの実施形態において、カルシウム／マグネシウムモル比は、２０／１以上で、例えば５０／１以上など、例えば、１００／１以上、またはさらに１５０／１以上である。いくつかの実施形態において、カルシウム／マグネシウムモル比は、１／１０以下で、例えば１／２５以下など、例えば、１／５０以下またはさらに１／１００以下である。いくつかの実施形態において、Ｃａ／Ｍｇ比の範囲は、２／１から１／２まで、３／２から２／３まで、または、５／４から４／５までである。いくつかの実施形態において、Ｃａ／Ｍｇ比の範囲は、１／７から２００／１まで、１／１５から１２／１０まで、１／１０から５／１まで、１／７から１／２まで、または、１／９から２／５までである。いくつかの実施形態において、Ｃａ／Ｍｇ比の範囲は、１／２００から１／７まで、１／７０から１／７まで、または、１／６５から１／４０までである。いくつかの実施形態において、Ｃａ／Ｍｇ範囲は、１／１０から５０／１まで、１／５から４５／１まで、１／６から６／１まで、６／５から４５／１まで、１／４から１１／３まで、または、１３／２から１９／２までである。いくつかの実施形態において、Ｃａ／Ｍｇ範囲は、１／３から３／１まで、または、１／２から２／１までである。いくつかの実施形態において、Ｃａ／Ｍｇ範囲は、２／１から全てカルシウム、３／１から２００／１まで、５／１から２００／１まで、または、１０／１から２００／１までである。
【００３２】
いくつかの実施形態において、骨材が提供され、ここで組成物は、例えばカルシウムまたはマグネシウムなどの二価陽イオンの、炭酸塩および重炭酸塩を含有し；いくつかの場合において、骨材は、実質的に全て炭酸塩、または、実質的に全て重炭酸塩、または、ある比の炭酸塩対重炭酸塩を含有する。炭酸塩の重炭酸塩に対するモル比は、例えば１００／１から１／１００まで、または、５０／１から１／５０まで、または、２５／１から１／２５まで、または、１０／１から１／１０まで、または、２／１から１／２まで、または、約１／１、または実質的に全て炭酸塩、または、実質的に全て重炭酸塩などの、任意の適する比であってよい。いくつかの実施形態において、本発明は、カルシウムもしくはマグネシウムの、炭酸塩および／または重炭酸塩、あるいは、それらの組み合わせを含有する骨材を提供する。いくつかの実施形態において、本発明は、重炭酸塩を含有しないか、あるいは、微量の重炭酸塩しか含有しない、カルシウムもしくはマグネシウムの炭酸塩のみまたはそれらの組み合わせを含有する骨材を提供する。他の実施形態は、カルシウムもしくはマグネシウムの重炭酸塩またはそれらの組み合わせのみからなる骨材を提供する。
【００３３】
いくつかの実施形態において、骨材は、炭酸塩対水酸化物化合物の比を有することによって特徴付けられ、いくつかの実施形態において、この比は、１００対１、例えば１０対１などで、１対１を含む、範囲にわたる。
【００３４】
シリカが存在する場合、カルシウム／マグネシウム：シリカの比は、１００：１から１：１まで、例えば５０：１から１０：１までなどの範囲にわたることができる。
【００３５】
加えて、本発明の骨材は、塩化物などの物質をさらに含むか、または排除することもできる。これらの物質は、いくつかの適用において望ましくないとみなされ；例えば、塩化物は、鉄筋を腐食するその傾向のため、コンクリートに使用することを意図される骨材には望ましくない。しかしながら、例えば車道の路盤などいくつかの使用において、塩化物を含有する骨材は、許容可能でありうる。本発明の骨材を作製する方法は、塩化物が出発材料の成分である場合、骨材の塩化物および／またはナトリウム含有量を最小限にするために１または複数のステップを含むことができ；いくつかの実施形態において、そのような１または複数のステップは、骨材の意図される最終用途がこれらの材料の含有量に比較的影響を受けない場合は、必要ではない。ゆえに、いくつかの実施形態において、本発明の骨材の浸出可能塩化物含有量は、５％未満である。いくつかの実施形態において、骨材の浸出可能塩化物含有量は、０．０００１％から０．０５％までの範囲にわたる。いくつかの実施形態において、浸出可能塩化物含有量は、０．０５％未満であり、いくつかの実施形態において、浸出可能塩化物含有量は、０．１％未満、および、いくつかの実施形態において、浸出可能塩化物含有量は、０．５％未満である。
【００３６】
いくつかの実施形態において、本発明の骨材は、本明細書においてさらに説明されるように、特定の同位体組成、例えば化石燃料中の起源に一致する同位体組成を有する、ＣＯ２、およびいくつかの場合では他の要素または化合物から、形成される。
【００３７】
本発明の骨材は、本明細書においてさらに説明されるように、特定用途に適する任意のサイズおよび形状であってよい。骨材が合成である場合、サイズおよび形状の双方は、ほぼ完全に制御されて、さらに説明されるように、多種多様の特定の骨材ならびに骨材混合物を可能にすることができる。いくつかの実施形態において、本発明は、粗骨材、例えば、４番ふるい（ＡＳＴＭ  Ｃ  １２５、および、ＡＳＴＭ  Ｃ  ３３）に大部分が確保される組成物を提供する。本発明の実施形態にしたがう粗骨材組成物は、０．１２５ｉｎから６ｉｎまでの、例えば０．１８７ｉｎから３．０ｉｎまでなどで、０．２５ｉｎから１．０ｉｎまでを含む、範囲にわたる平均粒径を有する組成物である。本発明の実施形態にしたがう細骨材組成物は、０．００１インチ（ｉｎ）から０．２５ｉｎまでの、例えば０．０５ｉｎから０．１２５ｉｎまでなど、０．０１ｉｎから０．０８ｉｎまでを含む、範囲にわたる平均粒径を有する。
【００３８】
本発明の骨材は、反応性または非反応性でありうる。反応性骨材は、物質（例えば、水）による開始時に、反応生成物を形成するように他の骨材粒子中の構成要素（例えば、化合物）と反応を起こすそれらの骨材粒子である。いくつかの例において、反応生成物は、安定化構造を形成する骨材粒子間のマトリックスでありうる。他の例において、形成されたマトリックスは、環境に応じて塊を不安定にするように働くこともある、膨張性ゲルであってもよく；膨張性ゲルが拡張する空間があるいくつかの場合、例えば、空隙スペースを有する路体の一部として埋められる骨材において、このタイプの反応性骨材は、許容可能である。本発明の骨材はまた、非反応性であってもよい。
【００３９】
加えて、いくつかの例において、本発明は、酸に対して抵抗性があるか、塩基に対して抵抗性があるか、または、酸および塩基の双方に対して抵抗性がある骨材を提供する。例えば、いくつかの例において、本発明は、骨材であって、所望の試験に応じてｐＨ２、３、４、または５に曝露されたとき（例えばｐＨ２、３、４、または５に希釈されたＨ２ＳＯ４溶液）、この骨材中に含有されたＣＯ２の１、０．１、０．０１、または、０．００１％未満を、４８時間、または１週間、または５週間、または２５週間の間に放出し、同時に無傷のままであり、その硬度、耐摩耗性などの一部または実質的に全てを維持する、骨材を提供する。同様の結果が、塩基に対して抵抗性がある本発明の骨材について得ることができ、例えば、骨材は、ｐＨ１２、１１、１０、または９に曝露されたとき、それらのＣＯ２の１、０．１、０．０１、または０．００１％未満を、４８時間、１週間、５週間、または２５週間の間に放出し、同時に無傷のままであり、その硬度、耐摩耗性などの一部または実質的に全てを維持する。材料のＣＯ２含有量は、例えば電量分析、または任意の他の適する方法によって監視されうる。
【００４０】
いくつかの実施形態において、本発明は、以下でさらに説明されるようにＣＯ２放出に適した骨材を提供する。
【００４１】
いくつかの実施形態において、本発明の骨材は、限定するものではないがガス状成分を含む産業廃棄流が典型的である、人間がもたらした廃棄流の１つまたは複数の成分を封鎖する骨材である。一般的に、骨材によって封鎖される１つまたは複数の成分は、大気へ、または環境全般への放出が望ましくない成分である。例えば、煙道ガス廃棄流に関して、望ましくない成分は、ＣＯ２、ＣＯ、硫黄酸化物（ＳＯ２、およびＳＯ３などのＳＯＸ）、窒素酸化物（ＮＯ、およびＮＯ２などのＮＯＸ）、例えば水銀、カドミウム、鉛、および／または当業界で周知の他のものなどの重金属、微粒子、放射性物質、有機化合物、ならびに、他の望ましくない成分、例えば政府機関または他の規制機関によって規制されている任意の成分を含む。
【００４２】
特定の実施形態において、本発明は、ＣＯ２封鎖骨材を含む。本明細書において使用される、用語「ＣＯ２封鎖骨材」は、骨材が人間によって使用された燃料から誘導された炭素、例えば、化石燃料起源を有する炭素を含有することを含む。例えば、本発明の実施形態にしたがうＣＯ２封鎖骨材は、燃料の燃焼によりＣＯ２の形態で放出された炭素を含有する。いくつかの実施形態において、ＣＯ２封鎖骨材中に封鎖された炭素は、炭酸塩化合物を含有する。したがって、本発明の実施形態にしたがうＣＯ２封鎖骨材は、炭酸塩化合物を含有し、この炭酸塩化合物中の炭素の少なくとも一部分は、人間によって使用された燃料、例えば化石燃料から誘導される。したがって、本発明の骨材の生成は結果として、保管に安定な形態に、例えば、構築環境、すなわち建物、壁、道路などの人工構造体において様々な方法で使用されるか、あるいは、化石燃料源、例えば炭鉱へ輸送されてそこに保管されることさえありうる、成分に、ＣＯ２を置くことになる。したがって、本発明のＣＯ２封鎖骨材の生成は結果して、ＣＯ２ガスが大気に入り込むことを防ぐことになる。
【００４３】
本発明のＣＯ２封鎖骨材は、ＣＯ２が骨材内に封鎖されて（すなわち固定されて）封鎖されたＣＯ２は、大気の一部にならないような方法でＣＯ２の長期保管を提供する。「長期保管」は、本発明の骨材が、その封鎖されたＣＯ２を、骨材からＣＯ２を（もしあっても）ほとんど放出することなく、長期間の間（骨材がその意図された用途のための従来の条件下で維持されている場合）固定されたままに保つことを含む。本発明の文脈における長期間は、骨材の特定の性質および下流用途に応じて、１年以上、５年以上、１０年以上、２５年以上、５０年以上、１００年以上、２５０年以上、１０００年以上、１０，０００年以上、１，０００，０００年以上、または１００，０００，０００年以上でさえあってもよい。ＣＯ２封鎖骨材に関して、それらの意図された用途のためにそれらの寿命にわたって利用されるとき、劣化の量は、もしあれば、生成物からのＣＯ２ガス放出の見地から測定した場合、年間１０％を超えず、例えば５％／年を超えず、いくつかの実施形態において、１％／年を超えず、または、年間０．５％さえ、または年間０．１％さえ超えないであろう。
【００４４】
骨材の試験が、骨材の長期保管の能力のための代理マーカーとして使用されうる。任意の当業界に許容された試験が使用されうるか、または、その意図される使用条件下における材料中のＣＯ２の長期保管を予測するために無理なく考えられうる任意の試験が使用されうる。例えば、組成物が、そのＣＯ２のかなりの割合、もしくはそのＣＯ２の実質的に全てをある時間の間、固定されたままに保つことを予測するために無理なく考えられうる任意の試験が使用されうる。例えば、骨材は、５０、７５、９０、１００、１２０、または１５０℃に、１、２、５、２５、５０、１００、２００、または５００日間、１０％から５０％の間の相対湿度で曝露されたときに、骨材が１％未満、２％未満、３％未満、４％未満、５％未満、１０％未満、２０％未満、３０％未満、または５０％未満の炭素を失った場合に、封鎖されたＣＯ２について長期保管骨材と見なされうる。試験条件は、材料の意図される用途および環境にしたがって選択される。材料のＣＯ２含有量は、任意の適する方法、例えば電量分析によって監視されうる。
【００４５】
材料が、ＣＯ２封鎖材料、例えば、化石燃料の燃焼に源を発する二酸化炭素を含有する材料であることを確認するために、同位体測定（例えばδ１３Ｃ値の測定）、および炭素電量分析などの試験が使用されうる；任意の他の適する測定もまた、例えば、組成物が炭酸塩を含有すること、および／または、炭酸塩が組成物の所与のパーセンテージで存在することを確認するために使用されうる。
【００４６】
ゆえに、いくつかの実施形態において、本発明は、ＣＯ２封鎖骨材を含む組成物を提供する。骨材は、二価陽イオン含有水、例えばアルカリ土類金属イオン含有水、例えば塩水など、例えば、海水もしくは地質学的ブライン、または、海水もしくは地質学的ブラインから誘導される水から、沈殿させられうる。二価陽イオン含有水は、その後骨材中に含有される炭酸塩に変換される、産業プロセスから誘導される、例えば産業廃棄ガス流からのＣＯ２を含有することができる。ゆえに、いくつかの実施形態において、骨材は、以下で説明されるように、化石燃料起源を反映するδ１３Ｃ値を有する。ＣＯ２封鎖骨材は、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウムマグネシウム、またはそれらの任意の組み合わせを含有することができる。いくつかの実施形態において、骨材は、少なくとも約１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、または９０％の炭酸塩を含有する。いくつかの実施形態において、骨材は、少なくとも約５０％の炭酸塩を含有する。Ｃａ／Ｍｇモル比は、いくつかの実施形態において、１／１０〜１／３、または、１／３〜３／１、または、１０／１〜１００／１、または、約１／１でありうる。ＣＯ２封鎖骨材は、本明細書に列挙される鉱物形態の任意のもの、例えば、方解石、ネスケホン石、霰石、ダイピング石を所与のパーセンテージで含有することができる。そのような骨材は、本明細書において説明されるような特性、例えば、サイズ、形状、密度、反応性などをさらに有することができる。例えば、いくつかの実施形態において、そのような骨材は、モース硬度計で少なくとも２、または少なくとも３の硬度、あるいは同等値を有することができる。いくつかの実施形態において、そのような骨材は、５０ｌｂ／ｆｔ３〜２００ｌｂ／ｆｔ３、または、７５ｌｂ／ｆｔ３〜１７５ｌｂ／ｆｔ３、または、５０ｌｂ／ｆｔ３〜１００ｌｂ／ｆｔ３、または、７５ｌｂ／ｆｔ３〜１２５ｌｂ／ｆｔ３、または、９０ｌｂ／ｆｔ３〜１１５ｌｂ／ｆｔ３、または、１００ｌｂ／ｆｔ３〜２００ｌｂ／ｆｔ３、または、１２５ｌｂ／ｆｔ３〜１７５ｌｂ／ｆｔ３、または、１４０ｌｂ／ｆｔ３〜１６０ｌｂ／ｆｔ３、または、５０ｌｂ／ｆｔ３〜２００ｌｂ／ｆｔ３のかさ密度を有することもできる。いくつかの実施形態において、そのような骨材は、７５ｌｂ／ｆｔ３〜１２５ｌｂ／ｆｔ３のかさ密度（単位重量）を有する骨材である。いくつかの実施形態において、そのような骨材は、９０ｌｂ／ｆｔ３〜１１５ｌｂ／ｆｔ３のかさ密度（単位重量）を有する骨材である。いくつかの実施形態において、そのような骨材は、粗骨材である。いくつかの実施形態において、そのような骨材は、細骨材である。そのような骨材はまた、Ｃａ／Ｍｇ比、結晶構造および多形、多孔性、反応性もしくはその欠如、ＣＯ２放出に対する安定性、および／または、本明細書においてさらに説明されるような他の特徴を有することもできる。
【００４７】
いくつかの実施形態において、本発明の骨材は、化石燃料からの炭素を含有するであろう；その化石燃料起源のため、そのような骨材の炭素同位体分別（δ１３Ｃ）値は、例えば石灰石のその値とは異なるであろう。当業界で知られているように、化石燃料が誘導される植物は、１３Ｃよりも１２Ｃを優先的に利用し、ゆえに、それらの比の値が大気一般中の値と異なるように炭素同位体を分別し；この値は、標準値（ＰｅｅＤｅｅ  ＢｅｌｅｍｎｉｔｅまたはＰＤＢ標準）と比較した場合に、炭素同位体分別（δ１３Ｃ）値と呼ばれる。石炭のδ１３Ｃ値は、一般的に−３０〜−２０‰の範囲にあり、メタンのδ１３Ｃ値は、−２０‰〜−４０‰と低く、またはさらに−４０‰〜−８０‰まで低い場合もある。大気中のＣＯ２のδ１３Ｃ値は、−１０‰〜−７‰であり、石灰石の骨材については、＋３‰〜−３‰であり、海洋の重炭酸塩については０‰である。骨材がいくらかの天然石灰石、または化石燃料よりも小さいマイナスのδ１３Ｃ値を有する炭素の他の源を含有したとしても、この骨材のδ１３Ｃ値は一般的に、依然としてマイナスで、石灰石または大気中のＣＯ２の値よりマイナス（未満）であろう。本発明の骨材はゆえに、−１０‰よりもマイナス（未満）のδ１３Ｃ、例えば−１２‰、−１４‰、−１６‰、−１８‰、−２０‰、−２２‰、−２４‰、−２６‰、−２８‰、よりもマイナス（未満）など、または、−３０‰よりもマイナス（未満）などのδ１３Ｃを有する骨材を含む。いくつかの実施形態において、本発明は、−１０‰よりもマイナス（未満）のδ１３Ｃを有する骨材を提供する。いくつかの実施形態において、本発明は、−１４‰よりもマイナス（未満）のδ１３Ｃを有する骨材を提供する。いくつかの実施形態において、本発明は、−１８‰よりもマイナス（未満）のδ１３Ｃを有する骨材を提供する。いくつかの実施形態において、本発明は、−２０‰よりもマイナス（未満）のδ１３Ｃを有する骨材を提供する。いくつかの実施形態において、本発明は、−２４‰よりもマイナス（未満）のδ１３Ｃを有する骨材を提供する。いくつかの実施形態において、本発明は、−２８‰よりもマイナス（未満）のδ１３Ｃを有する骨材を提供する。いくつかの実施形態において、本発明は、−３０‰よりもマイナス（未満）のδ１３Ｃを有する骨材を提供する。いくつかの実施形態において、本発明は、−３２‰よりもマイナス（未満）のδ１３Ｃを有する骨材を提供する。いくつかの実施形態において、本発明は、−３４‰よりもマイナス（未満）のδ１３Ｃを有する骨材を提供する。そのような骨材は、上述されたような炭酸塩含有骨材、例えば、少なくとも１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、または、９０％の炭酸塩、例えば少なくとも５０重量％の炭酸塩を含有する骨材であってよい。そのような骨材は、本明細書において説明されるような特性、例えば、サイズ、形状、密度、反応性などをさらに有することもできる。例えば、いくつかの実施形態において、そのような骨材は、モース硬度計で少なくとも２、または少なくとも３の硬度、あるいは同等値を有することができる。いくつかの実施形態において、そのような骨材は、５０ｌｂ／ｆｔ３〜２００ｌｂ／ｆｔ３、または、���５ｌｂ／ｆｔ３〜１７５ｌｂ／ｆｔ３、または、５０ｌｂ／ｆｔ３〜１００ｌｂ／ｆｔ３、または、７５ｌｂ／ｆｔ３〜１２５ｌｂ／ｆｔ３、または、９０ｌｂ／ｆｔ３〜１１５ｌｂ／ｆｔ３、または、１００ｌｂ／ｆｔ３〜２００ｌｂ／ｆｔ３、または、１２５ｌｂ／ｆｔ３〜１７５ｌｂ／ｆｔ３、または、１４０ｌｂ／ｆｔ３〜１６０ｌｂ／ｆｔ３、または、５０ｌｂ／ｆｔ３〜２００ｌｂ／ｆｔ３のかさ密度を有することもできる。いくつかの実施形態において、そのような骨材は、７５ｌｂ／ｆｔ３〜１２５ｌｂ／ｆｔ３のかさ密度（単位重量）を有する骨材である。いくつかの実施形態において、そのような骨材は、９０ｌｂ／ｆｔ３〜１１５ｌｂ／ｆｔ３のかさ密度（単位重量）を有する骨材である。いくつかの実施形態において、そのような骨材は、粗骨材である。いくつかの実施形態において、そのような骨材は、細骨材である。そのような骨材はまた、Ｃａ／Ｍｇ比、結晶構造および多形、多孔性、反応性もしくはその欠如、ＣＯ２放出に対する安定性、および／または、本明細書においてさらに説明されるような他の特徴を有することもできる。
【００４８】
いくつかの実施形態において、本発明の骨材は、カーボンネガティブな骨材であり、この骨材の生成方法は、カーボンネガティブ方法である。本明細書において使用される用語「カーボンネガティブ」は、この方法の実施によって封鎖された（例えばＣＯ２の炭酸塩への変換により）、または、方法によって作製された組成物中の、ＣＯ２の重量による量が、使用準備完了の最終形態の生成物を生成するため、またはこの方法を実施するために（例えば、電力生産、主成分などの反応体の生成もしくは採掘、運搬、およびＣＯ２を生成する生成物製造の他の部分により）発生させられたＣＯ２の量よりも多いという意味を含み、これは以下の式：
（（捕獲されたＣＯ２量−捕獲中に消費されたＣＯ２量）／捕獲されたＣＯ２量）×１００＝カーボンネガティブ％
に示すようなパーセンテージで表現されうる。
ゆえに、二酸化炭素を捕獲する一方でこの捕獲プロセスにおいて二酸化炭素を全く消費しない生成物は、１００％カーボンネガティブである。いくつかの例において、本発明の生成物またはプロセスは、１〜１００％カーボンネガティブであり、例えば５〜１００％などで、１０〜９５％、１０〜９０％、１０〜８０％、１０〜７０％、１０〜６０％、１０〜５０％、１０〜４０％、１０〜３０％、１０〜２０％、２０〜９５％、２０〜９０％、２０〜８０％、２０〜７０％、２０〜６０％、２０〜５０％、２０〜４０％、２０〜３０％、３０〜９５％、３０〜９０％、３０〜８０％、３０〜７０％、３０〜６０％、３０〜５０％、３０〜４０％、４０〜９５％、４０〜９０％、４０〜８０％、４０〜７０％、４０〜６０％、４０〜５０％、５０〜９５％、５０〜９０％、５０〜８０％、５０〜７０％、５０〜６０％、６０〜９５％、６０〜９０％、６０〜８０％、６０〜７０％、７０〜９５％、７０〜９０％、７０〜８０％、８０〜９５％、８０〜９０％、および、９０〜９５％のカーボンネガティブを含む。いくつかの例において、本発明の生成物またはプロセスは、少なくとも５％カーボンネガティブ、または、少なくとも１０％カーボンネガティブ、または、少なくとも２０％カーボンネガティブ、または、少なくとも３０％カーボンネガティブ、または、少なくとも４０％カーボンネガティブ、または、少なくとも５０％カーボンネガティブ、または、少なくとも６０％カーボンネガティブ、または、少なくとも７０％カーボンネガティブ、または、少なくとも８０％カーボンネガティブ、または、少なくとも９０％カーボンネガティブである。一般的なカーボンネガティブ方法は、米国特許出願第１２／３４４，０１９号においてさらに詳細に説明されており、その内容全体を参照により本明細書に組み込む。
【００４９】
本発明の骨材は、いくつかの実施形態において、上記で説明されたように例えば産業廃棄ガス中に見出される、封鎖されるさらなる成分を含むことができる。したがって、いくつかの実施形態において、例えば封鎖されるＣＯ２からの炭酸塩を含有することに加えて、本発明の骨材は、以下の化合物または要素である、および／または、それらから誘導される、１つまたは複数の物質を含むことができる：ＣＯ、硫黄酸化物（ＳＯ２およびＳＯ３などのＳＯＸ）、窒素酸化物（ＮＯおよびＮＯ２などのＮＯＸ）、例えば水銀、カドミウム、鉛および／または当業界で周知の他のものなどの重金属、微粒子、放射性物質、ならびに有機化合物。ゆえに、本発明は、炭酸塩などのＣＯ２封鎖成分に加えて、ＳＯＸ誘導成分、例えば硫酸塩または亜硫酸塩など、例えば硫酸カルシウムもしくはマグネシウム、または亜硫酸カルシウムもしくはマグネシウム、あるいは、硫酸カルシウムもしくはマグネシウムまたは亜硫酸カルシウムもしくはマグネシウムの組み合わせを含有する骨材を含む。いくつかの実施形態において、本発明は、例えばＣＯ２から誘導された、炭酸塩化合物、ならびに、例えばＳＯＸから誘導された、硫酸塩および／または亜硫酸塩化合物を含有する骨材を提供し、炭酸塩の硫酸塩／亜硫酸塩（双方が存在する場合は組み合わせで）に対するモル比は、２００：１から１０：１の間、例えば１５０：１から２０：１の間、または、１２０：１から８０：１の間などである。いくつかの実施形態において、本発明は、例えばＣＯ２から誘導された、炭酸塩化合物、ならびに、例えばＳＯＸから誘導された、硫酸塩および／または亜硫酸塩化合物を含有する骨材を提供し、炭酸塩は、骨材の２０％〜９９％を構成し、硫酸塩／亜硫酸塩化合物は、骨材の０．０１〜５％を構成し、例えば、炭酸塩は、骨材の５０％〜９９％を構成し、硫酸塩／亜硫酸塩化合物は、骨材の０．１〜３％を構成し、例えば、炭酸塩は、骨材の８５％〜９９％を構成し、硫酸塩／亜硫酸塩化合物は、骨材の０．２〜２％を構成するなどである。いくつかの実施形態において、本発明は、炭酸塩化合物、ならびに、硫酸塩および／または亜硫酸塩化合物を含有する骨材を提供し、ここで、炭酸塩の硫酸塩／亜硫酸塩（双方が存在する場合は組み合わせで）に対するモル比は、２００：１から１０：１の間、例えば、１５０：１から２０：１の間、または、１２０：１から８０：１の間などである。いくつかの実施形態において、本発明は、例えば誘導された、炭酸塩化合物に加えて、例えばＳＯＸから誘導された硫酸塩または亜硫酸塩を任意に含む骨材を含み、また、重金属、例えば水銀もしくは重金属誘導化合物をさらに含む。そのような実施形態において、骨材は、炭酸塩および水銀化合物を含有してもよく、ここで、炭酸塩の水銀化合物に対するモル比は、５×１０９：１から５×１０８：１まで、例えば２×１０９：１から５×１０８：１までなどである。いくつかの実施形態において、本発明の骨材は、ＣＯ２誘導成分、ＳＯＸ誘導成分、および、水銀誘導成分を含み、任意にＮＯＸ誘導成分も含む。
【００５０】
いくつかの実施形態において、本発明の骨材は、炭酸カルシウム化合物、炭酸マグネシウム化合物、および炭酸カルシウムマグネシウム化合物のうちの少なくとも１つを含有する。骨材におけるカルシウムのマグネシウムに対するモル比は、本明細書に与えられた任意の比、例えば出発材料、製造条件などに応じて、７：１から２：１まで、２：１から１：２まで、または、１：１０から１：２００までのマグネシウム：カルシウムの範囲であってよい。いくつかの実施形態において、１つまたは複数の炭酸塩化合物は、骨材の少なくとも１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、９５、９９重量％、例えば少なくとも５０％で、少なくとも８０％を含み、例えば少なくとも９０％などを構成する。１つまたは複数の炭酸塩化合物は、二価陽イオン含有水、例えば、ガス状産業廃棄流から誘導されたＣＯ２を含有する二価陽イオン含有水からの沈殿物を含むことができる。産業廃棄ガス流は、本明細書において説明されたようなもの、例えば発電所、鋳造所、セメント工場、精製所、または、製錬所からのものであってよい。いくつかの実施形態において、骨材は、本明細書の他の箇所で説明されるような製造条件によって生成された特定鉱物を含有する。いくつかの特定の実施形態において、骨材は、少なくとも０．１重量％、または、少なくとも０．５重量％、または、少なくとも１重量％、または、少なくとも２重量％、または、少なくとも５重量％、または、少なくとも１０重量％のパーセンテージでダイピング石を含有する。いくつかの実施形態において、骨材は、ダイピング石およびネスケホン石を含有する。いくつかの特定の実施形態において、骨材は、少なくとも０．１重量％、または、少なくとも０．５重量％、または、少なくとも１重量％、または、少なくとも２重量％、または、少なくとも５重量％、または、少なくとも１０重量％のパーセンテージのダイピング石、および、少なくとも０．１重量％、または、少なくとも０．５重量％、または、少なくとも１重量％、または、少なくとも２重量％、または、少なくとも５重量％、または、少なくとも１０重量％のパーセンテージのネスケホン石を含有する。いくつかの実施形態において、骨材は、少なくとも０．１重量％、または、少なくとも０．５重量％、または、少なくとも１重量％、または、少なくとも２重量％、または、少なくとも５重量％、または、少なくとも１０重量％、または、少なくとも２０重量％、または、少なくとも３０重量％のパーセンテージで方解石を含有する。いくつかの実施形態において、骨材は、少なくとも０．１重量％、または、少なくとも０．５重量％、または、少なくとも１重量％、または、少なくとも２重量％、または、少なくとも５重量％、または、少なくとも１０重量％、または、少なくとも２０重量％、または、少なくとも３０重量％のパーセンテージでドロマイトを含有する。
【００５１】
いくつかの実施形態において、本発明は、結合剤を含有しない合成岩石、すなわち自己接合合成岩石を提供する。本発明の方法は、本明細書の他の箇所でより完全に説明されるように、外在的または内在的結合剤を必要としない物理的反応を伴うプロセスにより硬質の耐久性のある岩石を生成することができる。ゆえに、いくつかの実施形態において、本発明は、１０、５、２、１、０．５、０．２、０．１、０．０５、０．０２、０．０１、０．００５、０．００１、０．０００５、０．０００１重量％未満の結合剤を含有する合成岩石を提供し、ここで「結合剤」は本明細書において使用される用語として、合成岩石の成分を合成プロセスの間に共に結合させる化学反応を引き起こす、または促進するために、合成岩石システムに加えられる化合物または物質を含む。典型的な結合剤は、本明細書の他の箇所で説明される。いくつかの実施形態において、本発明の合成岩石は、結合剤を実質的に含まない。そのような合成岩石は、岩石が形成されるプロセス、例えば、組成物を共に結合するように働く新しい形態への化合物の溶解および再沈殿のプロセスである、化学的というよりはむしろ物理的なプロセスである地質学的プロセスを模倣するプロセスで人工的に石化されうる。そのような合成岩石は、いくつかの実施形態において、１つまたは複数の炭酸塩化合物、例えば、化石燃料源から誘導された炭酸塩化合物を含有する。合成岩石は、いくつかの実施形態において、−１０‰、または、−１２‰、または、−１４‰、または、−１８‰、または、−２２‰、または、−２６‰、または、−３０‰、または、−３２‰、または、−３６‰よりもマイナス（未満）の炭素同位体分別（δ１３Ｃ）値を有することもできる。合成岩石は、いくつかの実施形態において、−１０‰から−４０‰の間の炭素同位体分別（δ１３Ｃ）値を有することもできる。
【００５２】
いくつかの実施形態において、結合剤含有量が少ないか、または全く含有しない合成岩石は、炭酸カルシウム化合物、炭酸マグネシウム化合物、および、炭酸カルシウムマグネシウム化合物のうちの少なくとも１つを含む。この合成岩石についてのカルシウムのマグネシウムに対するモル比は、本明細書において与えられた比の任意のもの、例えば、出発材料、製造条件などに応じて、７：１〜２：１、２：１〜１：２、または、１：１０〜１：２００のマグネシウム：カルシウムの範囲にあってもよい。いくつかの実施形態において、１つまたは複数の炭酸塩化合物は、合成岩石の少なくとも１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、９５、９９重量％、例えば、少なくとも５０％で、少なくとも８０％を含み、例えば少なくとも９０％などを構成する。１つまたは複数の炭酸塩化合物は、二価陽イオン含有水、例えば、ガス状産業廃棄流から誘導されたＣＯ２を含有する二価陽イオン含有水からの沈殿物を含んでもよい。産業廃棄ガス流は、本明細書において説明されるようなもの、例えば、発電所、鋳造所、セメント工場、精製所、または、製錬所からのものであってよい。人工岩石は、準安定成分、例えば準安定炭酸塩などがより安定な成分へ変換されるプロセスで生成されうる。例えば、いくつかの実施形態において、合成岩石は、霰石が方解石へ変換されるプロセス、ならびに／あるいは、バテライトが霰石（aragaonite）および／または方解石へ変換されるプロセス、ならびに／あるいは、プロトドロマイト（protodolomite）がドロマイトへ変換されるプロセスで生成される。
【００５３】
いくつかの実施形態において、本発明は、軽量骨材、例えば、７５〜１２５ｌｂ／ｆｔ３、または、９０〜１１５ｌｂ／ｆｔ３のかさ密度を有する骨材を提供する。いくつかの実施形態において、軽量骨材は、炭酸塩、例えば少なくとも１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、または、９０％の化石燃料から誘導された炭酸塩を含有する骨材であってもよい、ＣＯ２封鎖骨材である。いくつかの実施形態において、骨材は、−１０‰、または、−１２‰、または、−１４‰、または、−１８‰、または、−２２‰、または、−２６‰、または、−３０‰、または、−３２‰、または、−３６‰よりもマイナス（未満）の炭素同位体分別（δ１３Ｃ）値を有する。軽量骨材は、いくつかの実施形態において、−１０‰から−４０‰の間の炭素同位体分別（δ１３Ｃ）値を有することもできる。軽量骨材は、いくつかの実施形態において、−２０‰よりもマイナス（未満）の炭素同位体分別（δ１３Ｃ）値を有することもできる。軽量骨材は、いくつかの実施形態において、−３０‰よりもマイナス（未満）の炭素同位体分別（δ１３Ｃ）値を有することもできる。軽量骨材は、いくつかの実施形態において、炭酸塩、および、硫酸塩または亜硫酸塩あるいは硫酸塩と亜硫酸塩との組み合わせを含有する。いくつかの実施形態において、炭酸塩の硫酸塩および／または亜硫酸塩に対するモル比は、１０００：１〜１０：１、または、５００：１〜５０：１、または、３００：１〜７５：１である。これらの実施形態のいくつかにおいて、骨材は、化石燃料起源のものであってもよい水銀または水銀化合物をさらに含有する。いくつかの実施形態において、骨材は、ダイピング石を含有する。
【００５４】
いくつかの実施形態において、本発明は、カスタマイズした骨材のセット、例えば、サイズ、形状、表面性質、硬度、耐摩耗性、密度、多孔性、酸安定性、塩基安定性、ＣＯ２放出安定性、および、色のうちの少なくとも２つ、３つ、４つ、または５つなどの、所定のセットの特徴に適合するように選択される複数の特徴を備えた骨材のセット、を提供する。いくつかの実施形態において、本発明は、所定セットの特徴に適合するように選択される複数の特徴を有する一セットの骨材を提供し、この特徴は、サイズ、形状、および硬度を含む。いくつかの実施形態において、本発明は、所定セットの特徴に適合するように選択される複数の特徴を有する一セットの骨材を提供し、この特徴は、サイズ、形状、硬度、および表面性質を含む。いくつかの実施形態において、本発明は、所定セットの特徴に適合するように選択される複数の特徴を有する一セットの骨材を提供し、この特徴は、サイズ、形状、硬度、および密度を含む。いくつかの実施形態において、本発明は、所定セットの特徴に適合するように選択される複数の特徴を有する一セットの骨材を提供し、この特徴は、サイズ、形状、および密度を含む。
【００５５】
いくつかの実施形態において、本発明は、合成炭酸塩を含む骨材を提供する。合成炭酸塩は、例えばアルカリ土類金属イオン含有水、例えば本明細書でさらに説明されるような塩水など、例えば海水である、二価陽イオン含有水からの沈殿物である炭酸塩などの、封鎖されたＣＯ２を含有することもできる。二価陽イオン含有水、例えばアルカリ土類金属イオン含有水は、産業廃棄流から誘導されるＣＯ２を含有することもでき、産業廃棄流から誘導されるＣＯ２の少なくとも一部分は、封鎖されたＣＯ２として合成炭酸塩中に存在する。産業廃棄ガス流は、本明細書で説明されるような任意の廃棄流、例えば発電所、鋳造所、セメント工場、精製所、または、製錬所からのものであってよい。合成炭酸塩は、炭酸カルシウム化合物、炭酸マグネシウム化合物、および炭酸カルシウムマグネシウム化合物のうちの少なくとも１つを、本明細書でより完全に説明されるような任意の比で、例えば、マグネシウムのカルシウムに対する重量比が、１０／１から１／１０までの範囲にわたる比で、含有することができる。炭酸カルシウム化合物は、存在する場合は、例えば方解石、霰石、バテライト、イカ石、または、非晶質炭酸カルシウムである、本明細書で説明される多形のうちの任意の１つまたは複数を含んでもよい。炭酸マグネシウム化合物は、存在する場合は、例えば、ダイピング石、マグネサイト、バーリントン石、ネスケホン石、ランスホルダイト（lansfordite）、ハイドロマグネサイト（hydromagnesite）、または、非晶質炭酸マグネシウム、例えば少なくとも１重量％の量、または、少なくとも５重量％の量のダイピング石など、本明細書で説明される多形の任意のもののうち１つまたは複数を含んでもよい；ダイピング石を含む実施形態は、いくつかの場合において、ネスケホン石、ハイドロマグネサイト、またはこれらの組み合わせをさらに含んでもよい。炭酸カルシウムマグネシウム化合物は、存在する場合は、例えばドロマイト、ハント石（huntite）、または、セルギーバイトである、本明細書で説明される多形の任意のもののうち１つまたは複数を含んでもよい。骨材は、本明細書で説明されるような量のストロンチウムを含んでもよい。骨材は、これもまた本明細書においてさらに説明されるように、反応性であってもよいし、または、反応性でなくてもよい。いくつかの実施形態において、合成炭酸塩は、１％から９９％までの骨材を含む。骨材は、例えば０．１２５インチから６インチの間の範囲にわたる平均粒径を有する、粗骨材、または、例えば０．００１インチから０．２５インチの間の範囲にわたる平均粒径を有する、細骨材、または、粗骨材と細骨材との組み合わせであってもよい。骨材は、円、不規則、薄片状、角張った、細長い、細長い薄片状、亜角、亜円、十分に円磨、および、これらの任意の混合からなる群から選択される粒子形状を有することもできる；いくつかの場合において、骨材は、ガラス質、滑らか、粒状、粗い、結晶状、ハチの巣状、およびそれらの混合からなる群から選択される粒子表面性質をさらに有する。いくつかの実施形態において、骨材は、多角形、円筒形、球状、三角形、曲線状形状、環状、楕円体、卵形、星形、角柱、またはそれらの任意の混合からなる群から選���される粒子形状を有する；かつ、いくつかの場合において、ガラス質、滑らか、粒状、粗い、結晶状、ハチの巣状、およびそれらの混合からなる群から選択される粒子表面性質をさらに有してもよい。骨材は、約１．５から９まで、例えば約２．５から６までなどの範囲にわたるモース硬度、あるいは、ロックウェル、ヴィッカーズ、もしくはブリネル硬度計での同等硬度を有してもよい。上記の骨材の任意のものは、ポルトランドセメント、フライアッシュ、石灰、および結合剤のうちの１つまたは複数をさらに含んでもよく、例えば、合成炭酸塩とポルトランドセメントとの重量比が０．１／１から５／１までの範囲にわたるなどのポルトランドセメントであってもよい。骨材は、１００から１５０ｌｂ／ｆｔ３の間、例えば７５〜１２５ｌｂ／ｆｔ３の間などの単位密度を有する。
【００５６】
いくつかの実施形態において、本発明は、合成炭酸塩を含む骨材を生成する方法を提供し、この方法は、合成炭酸塩を取得することと、合成炭酸塩を含む骨材を生成することとを含む。いくつかの実施形態において、合成炭酸塩は、封鎖されたＣＯ２を含む。いくつかの実施形態において、取得するステップは、二価陽イオン含有水、例えばアルカリ土類金属イオン含有水、例えば塩水など、例えば海水から、合成炭酸塩を沈殿させることを含む。取得するステップは、沈殿させるステップの前および／またはそのステップの間に、二価陽イオン含有水、例えばアルカリ土類金属イオン含有水を、ＣＯ２を含む産業廃棄ガス流に接触させることをさらに含むこともできる。産業廃棄ガス流は、本明細書において説明されるような任意の流、例えば発電所、鋳造所、セメント工場、精製所、または、製錬所からの流など、例えば煙道ガスであってもよい。いくつかの実施形態において、取得するステップは、沈殿させるステップの前またはそのステップの間に、アルカリ土類金属イオン含有水のｐＨを、１０以上まで上げることをさらに含む。生成するステップは、合成炭酸塩を含む固化可能な組成物を発生させることと；例えば、水、ポルトランドセメント、フライアッシュ、石灰、および結合剤のうちの１つまたは複数と合成炭酸塩を混合すること、および、任意に、例えば成型、押し出し、造粒、または粉砕などによって固形生成物を機械的に精製することなどにより、この固化可能な組成物が固形生成物を形成することを可能にすることと、をさらに含むこともできる。生成するステップは、合成炭酸塩を淡水安定生成物に変換するために合成炭酸塩を淡水と接触させることをさらに含むこともでき；一実施形態において、このことは、合成炭酸塩を開放領域に広げること；および、広げられた合成炭酸塩を淡水と接触させること、によって行われる。
【００５７】
いくつかの実施形態において、本発明は、建物材料での使用に適する骨材を提供し、この骨材は、１１５ｌｂ／立方フィート未満の単位密度を有し、かつ、カーボンネガティブ骨材である。
【００５８】
いくつかの実施形態において、本発明は、水硬セメント、および、上記で説明された合成炭酸塩のうちの任意のものなどの合成炭酸塩を含有する骨材を含む、組成物を提供する。この組成物は、水をさらに含むこともでき、この組成物は、コンクリート、モルタル、または土質安定剤などの固化可能な組成物である。この組成物は、少なくとも１つの混合剤をさらに含有することもできる。水硬セメントは、第２合成炭酸塩を含有することもでき、例えば、この第２合成炭酸塩は、封鎖されたＣＯ２を含む。
【００５９】
本発明はまた、例えば上記で説明された合成炭酸塩の任意のもの、例えばＣＯ２封鎖炭酸塩、すなわち封鎖されたＣＯ２を含有する炭酸塩などの合成炭酸塩を含む骨材、および、水硬セメントを含む組成物を取得することと；取得された組成物を含む固化可能な組成物を生成することと、を含む方法を提供する。この方法は、この固化可能な組成物が、構造生成物、例えば、アスファルトなどの道路の一部、または建物の基礎などの、固形生成物に固化することを可能にすることをさらに含むこともできる。
【００６０】
いくつかの実施形態において、本発明は、上記で説明された合成炭酸塩の任意のものなどの合成炭酸塩を含む骨材を含む道路基盤を提供する。いくつかの実施形態において、本発明は、上記で説明された合成炭酸塩の任意のものなどの合成炭酸塩を含む骨材を含むアスファルトを提供する。
【００６１】
本発明はまた、合成炭酸塩を含有する骨材を生成するためのシステムを提供し、このシステムは、アルカリ土類金属含有水のための流入部；その水を炭酸塩化合物沈殿条件にさらして合成炭酸塩を生成する、炭酸塩化合物沈殿ステーション；および、合成炭酸塩を含む骨材を生成するための骨材生成器を、含む。いくつかの実施形態において、骨材生成器は、合成炭酸塩を含む骨材を機械的に精製するための精製ステーションを含む。
【００６２】
いくつかの実施形態において、本発明は、ＣＯ２を封鎖する方法を提供し、この方法は、アルカリ土類金属イオン含有水を、ＣＯ２を含むガス状産業廃棄流に接触させること；アルカリ土類金属イオン含有水から合成炭酸塩を沈殿させることであって、この合成炭酸塩は、ガス状産業廃棄流から誘導されたＣＯ２を含む、沈殿させること；および、合成炭酸塩を含む骨材を生成すること、を含む。
【００６３】
いくつかの実施形態において、本発明は、貝殻状断口に破砕する（concoidally-fracturing）骨材を提供する。
【００６４】
２．本発明の組成物の作製
本発明の骨材は、任意の適する方法によって生成されうる。例えば、本発明の骨材は、水から前駆体炭酸カルシウムおよび／またはマグネシウム組成物を沈殿させ、その後骨材を生成するために結果として生じた沈殿物を加工することによって、生成されうる。本発明の骨材を構成する炭酸塩化合物組成物は、以下でさらに詳細に説明されるように、塩水などの水から沈殿させられる、準安定炭酸塩化合物、または、そのような化合物によって誘導されたものでありうる。本発明の炭酸塩化合物組成物は、沈殿した結晶質および／または非晶質の炭酸塩化合物を含む。
【００６５】
上記で検討されたように、本発明の骨材は、炭酸塩化合物組成物、例えば、塩水誘導炭酸塩化合物組成物などの、アルカリ土類金属含有水などの二価陽イオン含有水から沈殿させられた組成物を含む。したがって、骨材の炭酸塩化合物組成物は、非晶質または結晶質でありうる、１つまたは複数の異なる炭酸塩化合物から構成されるものである。上記で検討されたように、セメントの炭酸塩化合物組成物は、１つまたは複数の水酸化化合物を含むこともできる。
【００６６】
本発明の組成物の調製のための例示的方法は、１）沈殿物の調製、および、２）沈殿物からの骨材の調製に、分割されうる方法を含む。
【００６７】
１）沈殿物の調製
本発明の骨材に使用するための沈殿物は、二価陽イオン、例えばマグネシウムおよび／またはカルシウムイオン、ならびに、例えば産業廃棄ガス源からのＣＯ２から調製されうる。沈殿物は一般的に、炭酸塩および／または重炭酸塩であり、沈殿物を調製するために、例えば、塩基の使用により、電気化学的方法の使用により、または、それらの組み合わせにより、溶液から陽子を除去する必要がある。
【００６８】
二価陽イオン  二価陽イオン（例えば、Ｃａ２＋およびＭｇ２＋などのアルカリ土類金属の陽イオン）が、本発明のシステムおよび方法を使用して骨材を生成するために使用される。二価陽イオンは、特定の場所での入手可能性に応じて、多くの異なる二価陽イオン源のうちの任意のものに由来することができる。そのような源は、産業廃棄物、海水、ブライン、硬水、鉱物、および、任意の他の適する源を含む。
【００６９】
いくつかの場所において、様々な産業プロセスからの産業廃棄流は、二価陽イオンの都合の良い源を提供する（ならびに、いくつかの場合において、そのプロセスで有用な他の材料、例えば金属水酸化物）。そのような廃棄流は、採鉱廃棄物；化石燃料燃焼灰（例えばフライアッシュ）;スラグ（例えば、鉄スラグ、燐スラグ）；セメント窯廃棄物；石油精製／石油化学製品精製の廃棄物（例えば、油田およびメタン層ブライン（methane seam brines））；炭層廃棄物（例えば、ガス生産ブラインおよび炭層ブライン）；紙加工廃棄物；水軟化廃棄ブライン（例えば、イオン交換廃液）；シリコン加工廃棄物；農業廃棄物；金属仕上げ廃棄物；高ｐＨ線維廃棄物；ならびに、腐食泥を含むが、これらに限定されない。
【００７０】
いくつかの場所において、本発明のシステムおよび方法で使用するための二価陽イオンの都合の良い源は、水であり（例えば、海水または表面ブライン（surface brine）などの二価陽イオンを含む水溶液）、これは、本発明が実施される特定の場所に応じて変わることができる。使用されうる二価陽イオンの適する水溶液は、例えばアルカリ土類金属（例えばカルシウム、マグネシウム）である、１または複数の二価陽イオンを含む溶液を含む。いくつかの実施形態において、二価陽イオンの含水源は、アルカリ土類金属陽イオンを含む。いくつかの実施形態において、アルカリ土類金属陽イオンは、カルシウム、マグネシウム、またはそれらの混合物を含む。いくつかの実施形態において、二価陽イオンの水溶液は、５０から５０，０００ｐｐｍまで、５０から４０，０００ｐｐｍまで、５０から２０，０００ｐｐｍまで、１００から１０，０００ｐｐｍまで、２００から５０００ｐｐｍまで、または、４００から１０００ｐｐｍまでの範囲にわたる量のカルシウムを含む。いくつかの実施形態において、二価陽イオンの水溶液は、５０から４０，０００ｐｐｍまで、５０から２０，０００ｐｐｍまで、１００から１０，０００ｐｐｍまで、２００から１０，０００ｐｐｍまで、５００から５０００ｐｐｍまで、または、５００から２５００ｐｐｍまでの範囲にわたる量のマグネシウムを含む。いくつかの実施形態において、Ｃａ２＋およびＭｇ２＋が双方とも存在する場合、二価陽イオンの水溶液中のＣａ２＋／Ｍｇ２＋の比は、１：１０００；１：８００；１：５００；１：２５０；１：２００；１：１５０；１：１００；１：５０；および、１：２５である。
【００７１】
二価陽イオンの水溶液は、淡水、半塩水、海水、または、ブライン（例えば、自然発生的ブライン、もしくは、地熱発電所廃水、脱塩工場廃水などの人為的ブライン）、ならびに、淡水の塩度よりも高い塩度を有する他の食塩水から誘導される二価陽イオンを含むこともできる。半塩水は、淡水よりも塩気があるが、海水ほどには塩気がない水である。半塩水は、約０．５から約３５ｐｐｔ（千分率）までの範囲にわたる塩度を有する。海水は、海、大洋、または、約３５から約５０ｐｐｔまでの範囲にわたる塩度を有する水の任意の他の塩水体からの水である。ブラインは、塩で飽和された、または、ほぼ飽和された水である。ブラインは、約５０ｐｐｔ以上の塩度を有する。いくつかの実施形態において、二価陽イオンが誘導される塩水源は、海、大洋、湖、沼、入り江、礁湖、表面ブライン、深層ブライン（deep brine）、アルカリ湖、内海などから選択される自然発生的源である。いくつかの実施形態において、二価陽イオンが誘導される塩水源は、地熱発電所廃水、または、脱塩工場廃水から選択される人為的ブラインである。
【００７２】
淡水はしばしば、二価陽イオンの都合の良い源である（例えば、Ｃａ２＋およびＭｇ２＋などのアルカリ土類金属の陽イオン）。多数の適する淡水源のうちの任意のものが使用されてよく、鉱物を比較的含まない源から、鉱物が比較的豊富な源までの範囲にわたる淡水源を含む。鉱物が豊富な淡水源は、多くの硬水源、湖、または内海のうちの任意のものを含む、自然発生的なものであってよい。アルカリ湖または内海（例えばトルコのバン湖）などのいくつかの鉱物が豊富な淡水源はまた、ｐＨ変更剤源を提供する。鉱物が豊富な淡水源はまた、人為的なものであってもよい。例えば、鉱物が乏しい（軟）水は、本発明にしたがう骨材を生成するためのシステムおよび方法に適する、鉱物が豊富な水を生成するように、アルカリ土類金属陽イオン（例えばカルシウムまたはマグネシウム）などの二価陽イオン源と接触されうる。二価陽イオン、またはその前駆体（例えば塩、鉱物）は、任意の都合の良いプロトコル（例えば固形物、懸濁液、または溶液の添加）を使用して淡水（または本明細書において説明されている任意の他の水）に加えられうる。いくつかの実施形態において、カルシウムおよびマグネシウムから選択される二価陽イオンが、淡水に加えられる。いくつかの実施形態において、ナトリウムおよびカリウムから選択される一価陽イオンが、淡水に加えられる。いくつかの実施形態において、カルシウムを含む淡水は、ケイ酸マグネシウム（例えば橄欖石もしくは蛇紋石）と混ぜ合わされるか、あるいは、その形態を生成するか、または加工されて、カルシウムおよびマグネシウム陽イオンを含む溶液を生ずる。
【００７３】
多くの鉱物は、二価陽イオンの源を提供し、それに加えて、いくつかの鉱物は、塩基の源である。橄欖石、蛇紋石、および任意の他の適する鉱物などの苦鉄質および超苦鉄質鉱物は、任意の都合の良いプロトコルを使用して溶解されうる。溶解は、表面面積を増すことによって、例えば、従来の手段によるミル削り（milling）によるなど、あるいは、例えばジェットミルによって、ならびに、例えば超音波技術の使用によって、加速されうる。それに加えて、鉱物溶解は、酸または塩基に曝露することによって加速されうる。金属ケイ酸塩（例えばケイ酸マグネシウム）、および、興味対象の陽イオンを含む他の鉱物は、沈殿材料、ならびにそれに続く本発明の骨材および他の組成物に使用するための、例えばマグネシウムおよび他の金属陽イオンを生成するために、例えば酸（例えば電気化学プロセスからのＨＣｌなどのＨＣｌ）に溶解されうる。いくつかの実施形態において、ケイ酸マグネシウム、および他の鉱物は、二酸化炭素、および廃棄ガス（例えば燃焼ガス）の他の成分の添加に起因して、酸性になった水溶液中に温浸または溶解されうる。代替的に、金属水酸化物などの他の金属種（例えば、Ｍｇ（ＯＨ）２、Ｃａ（ＯＨ）２）は、１つまたは複数の金属ケイ酸塩（例えば、橄欖石および蛇紋石）を、含水アルカリ性水酸化物（例えば、ＮａＯＨ）、または任意の他の適する腐食性材料で溶解することによって骨材に使用するために利用可能にされうる。任意の適する濃度の含水アルカリ性水酸化物、または他の腐食性材料は、金属ケイ酸塩を分解するために使用されてよく、高濃縮された溶液および非常に希薄な溶液を含む。溶液中のアルカリ性水酸化物（例えば、ＮａＯＨ）の濃度（重量で）は、例えば、３０％水から８０％水まで、および、７０％水から２０％水までであってよい。有利に、含水アルカリ性水酸化物で温浸された金属ケイ酸塩などは、廃棄ガス流から、沈殿材料、およびそれに続く骨材を生成するために直接使用されうる。それに加えて、沈殿反応混合物からの塩基価は、追加の金属ケイ酸塩および同類物を温浸するために回復され再使用されうる。
【００７４】
いくつかの実施形態において、二価陽イオンの水溶液は、燃焼ガス流も提供している産業工場から取得されうる。例えば、海水冷却産業工場などの水冷却産業工場において、冷却するために産業工場により使用された水はその後、本発明のシステムおよび方法で、沈殿材料、およびそれに続く骨材を生成するための水として使用されうる。所望の場合、この水は、沈殿システムに入る前に冷却されてもよい。そのようなアプローチは、例えば、ワンススルー冷却システム（once-through cooling systems）で利用されうる。例えば、水道用水供給または農業用水供給が、産業工場用のワンススルー冷却システムとして利用されうる。産業工場からの水はその後、沈殿材料を生成するために利用されてよく、この沈殿材料は、続いて本発明のシステムまたは方法において骨材を生成するために使用されてよく、そして、排出水は、減少された硬度、およびより高い純度を有する。所望の場合、そのようなシステムは、安全対策（例えば、毒物添加などの異物混入を検出するため）を含むように改変されて政府機関（例えば、国土安全保障機関または他の機関）と調整されうる。異物混入または攻撃の追加的防衛手段が、このような実施形態に利用されてもよい。
【００７５】
ＣＯ２源  いくつかの実施形態において、（例えば、海水から）相当な量の炭酸塩を沈殿させるために十分な二酸化炭素が水源中に存在するが、追加の二酸化炭素が概して使用され、ＣＯ２封鎖骨材のためには、これが概してその事例であることは明らかとなろう。ゆえに、いくつかの実施形態において、本方法は、ある量の水溶液、例えば、鉱物沈殿条件にさらされることになる二価陽イオンの水溶液を、ＣＯ２源と接触させることをさらに含む。例えば二価陽イオンの、水溶液に接触させられるＣＯ２源は、任意の都合の良いＣＯ２源であってよい。ＣＯ２源は、気体、液体、固体（例えばドライアイス）、超臨界流体、または液体中に溶解されたＣＯ２であってよい。いくつかの実施形態において、ＣＯ２源は、ガス状ＣＯ２源である。このガス状ＣＯ２源は、いくつかの例において、産業工場からの廃棄供給物（すなわち産業工場の積極的プロセスの副産物）である。産業工場の性質は、これらの実施形態において変わってもよく、興味対象の産業工場は、発電所、化学処理工場、機械加工工場、精製所、セメント工場、製鉄所、および、燃料燃焼または別の加工ステップ（セメント工場による焼成など）の副産物としてＣＯ２を生成する他の産業工場を含む。ＣＯ２封鎖骨材のために、これらの廃棄流は、いくつかの実施形態において、封鎖されるべきＣＯ２を提供する。ガス流は、実質的に純粋なＣＯ２であってもよく、あるいは、ＣＯ２、ならびに、１つもしくは複数の追加のガス、および／または、例えば灰および他の微粒子などの他の物質を含む、複数の成分を含んでもよい。
【００７６】
ＣＯ２を含む廃棄ガス流は、還元条件流（例えば、合成ガス、シフト合成ガス（shifted syngas）、天然ガス、水素など）、および、酸化条件流（例えば、燃焼からの煙道ガス）の双方を含む。本発明にとって都合の良い場合もある、特定の廃棄ガス流は、酸素含有燃焼産業工場煙道ガス、ターボ過給ボイラー生成ガス、石炭ガス化生成ガス、シフトされた石炭ガス化生成ガス、嫌気性消化装置生成ガス、坑口装置天然ガス流、改質天然ガスまたはメタン水和物などを含む。任意の都合の良い源からの燃焼ガスは、骨材を生成するために使用されうる。いくつかの実施形態において、発電所、セメント工場、および石炭加工工場などの産業工場の燃焼後廃物堆積の中の燃焼ガスが、使用される。
【００７７】
ゆえに、廃棄流は、様々な異なるタイプの産業工場から生成されうる。本発明のための適する廃棄流は、化石燃料（例えば、石炭、石油、天然ガス）、および、自然発生的な有機燃料堆積物（例えば、タールサンド、重油、油母頁岩など）の人為的燃料生成物を燃焼する産業工場によって生成される廃棄流を含む。いくつかの実施形態において、本発明のシステムおよび方法に適する廃棄流は、微粉炭発電所、超臨界石炭発電所、大量燃焼石炭発電所、流動層石炭発電所などの石炭火力発電所から入手される；いくつかの実施形態において、廃棄流は、ガスまたは油火力ボイラーおよび蒸気タービン発電所、ガスまたは油火力ボイラー・単純サイクルガスタービン発電所、あるいは、ガスまたは油火力ボイラー・複合サイクルガスタービン発電所から入手される。いくつかの実施形態において、合成ガスを燃焼する発電所によって生成される廃棄流（すなわち、例えば石炭、バイオマスなどの有機物のガス化によって生成されるガス）が使用される。いくつかの実施形態において、ガス化複合発電（ＩＧＣＣ）工場からの廃棄流が使用される。いくつかの実施形態において、熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）工場によって生成される廃棄流は、本発明のシステムおよび方法にしたがう骨材を生成するために使用される。
【００７８】
セメント工場によって生成される廃棄流もまた、本発明のシステムおよび方法に適する。セメント工場の廃棄流は、湿式プロセス工場および乾式プロセス工場の双方からの廃棄流を含み、これらの工場は、溶鉱炉または回転炉を利用してもよく、予備か焼炉（pre-calciners）を含んでもよい。これらの産業工場はそれぞれ、単一燃料を燃焼させてもよく、あるいは、２つ以上の燃料を順にまたは同時に燃焼させてもよい。
【００７９】
産業廃棄ガス流は、主要な非空気誘導成分として二酸化炭素を含有することもでき、あるいは、特に石炭火力発電所の場合は、窒素酸化物（ＮＯＸ）、硫黄酸化物（ＳＯＸ）、および１または複数の追加ガスなどの追加の成分を含有することもできる。追加ガス、および他の成分は、ＣＯ、水銀および他の重金属、ならびに（例えば、か焼プロセスおよび燃焼プロセスからの）塵粒子を含むこともできる。ガス流中の追加成分はまた、塩化水素およびフッ化水素などのハロゲン化物；フライアッシュ、塵、ならびに、ヒ素、ベリリウム、ホウ素、カドミウム、クロム、クロムＶＩ、コバルト、鉛、マンガン、水銀、モリブデン、セレン、ストロンチウム、タリウム、およびバナジウムを含む金属などの微粒子物質；ならびに、炭化水素、ダイオキシン、およびＰＡＨ化合物などの有機物、を含んでもよい。様々な実施形態において、これらの追加成分の１つまたは複数は、これらの追加成分を含む廃棄ガス流を、二価陽イオン（例えば、Ｃａ２＋およびＭｇ２＋などのアルカリ土類金属イオン）を含む水溶液に接触させることによって形成される沈殿材料中に沈殿させられる。例えば、ＳＯ２がガス流中に含有される場合、カルシウムおよびマグネシウムの硫酸塩ならびに亜硫酸塩が、沈殿材料中に沈殿させられうる。この沈殿物は、炭酸カルシウムおよび／または炭酸マグネシウムをさらに含んでもよい。例えば水銀である重金属などの他の成分が、沈殿物中に捕捉されうるか、あるいは、固体化合物として沈殿することもできる。
【００８０】
産業廃棄ガスは、比較的濃縮された燃焼ガス源を提供するが、本方法およびシステムはまた、例えば煙道ガスよりも、はるかに低い濃度の汚染物質を含有する、より低い程度に濃縮された源（例えば大気中の空気）から燃焼ガス成分を除去するために適用できる。ゆえに、いくつかの実施形態において、方法およびシステムは、本明細書で概説される手順を使用して、安定な沈殿材料、および、それに続く骨材を生成することによって、大気の空気中の汚染物質の濃度を減少させることを含む。これらの場合において、一部分の大気の空気中の汚染物質、例えばＣＯ２の濃度は、１０％以上、２０％以上、３０％以上、４０％以上、５０％以上、６０％以上、７０％以上、８０％以上、９０％以上、９５％以上、９９％以上、９９．９％以上、または、９９．９９％減少させられうる。大気中の汚染物質のそのような減少は、本明細書で説明されるような収率で、または、より高いか、もしくはより低い収率で達成されうるし、また、一沈殿ステップ、もしくは一連の沈殿ステップで達成されうる。
【００８１】
様々な異なるガス状廃棄流は、様々な燃焼ガス成分を活用するために処理されうる。適するガス状廃棄流は、いくつかの実施形態において、２００ｐｐｍから１，０００，０００ｐｐｍまで、例えば２００，０００ｐｐｍから１０００ｐｐｍまでなどで、２００，０００ｐｐｍから２０００ｐｐｍまでを含み、例えば１８０，０００ｐｐｍから２０００ｐｐｍまで、もしくは１８０，０００ｐｐｍから５０００ｐｐｍまで、また１８０，０００ｐｐｍから１０，０００ｐｐｍまでも含む、量で存在するＣＯ２を有する。廃棄流は、１つまたは複数の追加成分、例えば、水、ＮＯＸ（一窒素酸化物：ＮＯおよびＮＯ２）、ＳＯＸ（一硫黄酸化物：ＳＯ、ＳＯ２、およびＳＯ３）、ＶＯＣ（揮発性有機化合物）、水銀などの重金属、および、微粒子物質（ガス中に浮遊された固体または液体の粒子）を含むこともできる。煙道ガス温度もまた変わることができる。いくつかの実施形態において、煙道ガスの温度は、０℃から２０００℃まで、例えば６０℃から７０００℃までなどであり、１００℃から４００℃までを含む。
【００８２】
ＣＯ２源は、水溶液、例えば、二価陽イオン（例えば、アルカリ土類金属陽イオン）の水溶液に、方法の間のある時点、例えば、二価陽イオンの水溶液が沈殿条件にさらされる前、その間、もしくはその後でさえなどに、接触させられる。例えば、アルカリ土類金属イオンなどの二価陽イオンの水溶液をＣＯ２源に接触させることは、陽イオン溶液がＣＯ２沈殿条件にさらされるときの前および／または後に起こりうる。したがって、本発明の実施形態は、ある量の二価陽イオンの水溶液が、ある量の陽イオン溶液を鉱物沈殿条件にさらす前に、ＣＯ２源に接触させられる方法を含む。本発明の実施形態は、ある量の二価陽イオン溶液が炭酸塩および／または重炭酸塩化合物沈殿条件にさらされている間に、ある量の二価陽イオン溶液が、ＣＯ２源に接触させられる方法を含む。本発明の実施形態は、ある量の陽イオン溶液を炭酸塩および／または重炭酸塩化合物沈殿条件にさらす前に、ある量の二価陽イオンの水溶液が、ＣＯ２源に接触させられる方法を含む。本発明の実施形態は、ある量の陽イオン溶液を炭酸塩および／または重炭酸塩化合物沈殿条件にさらす前およびその間の双方で、ある量の二価陽イオンの水溶液が、ＣＯ２源に接触させられる方法を含む。いくつかの実施形態において、同じ二価陽イオン溶液は、２回以上循環させられてよく、沈殿の第１サイクルは、主として炭酸カルシウム鉱物、および炭酸マグネシウム鉱物を除去し、他のアルカリ土類イオン源が加えられうる残りのアルカリ水をそのままにし、それを通してより多くの二酸化炭素を循環させることができ、より多くの炭酸塩および／または重炭酸塩化合物を沈殿させる。これらの場合において、ＣＯ２が、二価陽イオンが加えられる前、その間、および／またはその後に、水と接触させられうることは、認識されるであろう。
【００８３】
ガス状廃棄流は、そのガス状廃棄流を産業工場から沈殿工場へ運搬する任意の都合の良い方法で、産業工場から沈殿の敷地へ提供されうる。いくつかの実施形態において、ガス状廃棄流は、産業工場の敷地（例えば、産業工場煙道）から沈殿の敷地の１つまたは複数の場所へ延びるガス運搬装置（例えば、導管）で提供される。ガス状廃棄流源は、そのガス状廃棄流源が沈殿場所から１マイル以上の、例えば１０マイル以上など、１００マイル以上を含む、場所であるように、沈殿の敷地に対して遠位の場所にある場合がある。例えば、ガス状廃棄流は、遠隔の産業工場からＣＯ２ガス運搬システム（例えば、パイプライン）を介して沈殿の敷地に輸送されたかもしれない。産業工場で発生させられたＣＯ２含有ガスは、そのガスが沈殿敷地（すなわち、骨材の沈殿および／または生成が行われる敷地）に到達する前に、加工されても加工されなくてもよい（例えば、他の成分の除去）。さらに他の例において、ガス状廃棄流源は、沈殿敷地の近位にある。例えば、沈殿敷地は、骨材を生成するために使用されうる沈殿材料の沈殿のための沈殿反応炉と一体化する発電所などの、ガス状廃棄流源と一体化される。
【００８４】
産業工場からのガス状廃棄流の一部分（すなわちガス状廃棄流全体ではない）は、沈殿材料、および、それに続く骨材を生成するために使用されうる。これらの実施形態において、沈殿材料の沈殿に利用されるガス状廃棄流の一部分は、ガス状廃棄流の７５％以下、例えば６０％以下などであってよく、５０％以下を含んでよい。さらに他の実施形態において、産業工場によって生成されたガス状廃棄流の実質的に全体（例えば８０％以上）が、本発明の骨材を生成するために有用な沈殿材料の沈殿に利用される。これらの実施形態において、源によって発生させられたガス状廃棄流（例えば煙道ガス）の８０％以上、例えば９０％以上などで、９５％以上を含む、１００％までが、沈殿材料の沈殿のために利用されうる。
【００８５】
上記で示されたように、ガス状廃棄流は、産業工場の煙道または類似構造から取得されるものであってよい。これらの実施形態において、ライン（例えば導管）が、煙道に接続されて、それによりガスがそのラインを通って煙道を去って、沈殿システムの適切な場所へ運搬されるようになっている。ガス状廃棄流が利用される地点での沈殿システムの特定配置に応じて、ガス状廃棄流が取得される源の場所は、変わることができる（例えば、適切または望ましい温度を有する廃棄流を提供するため）。したがって、いくつかの実施形態において、０℃から１８００℃まで、例えば６０℃から７００℃までなどの範囲にわたる温度を有するガス状廃棄流が望ましい場合、煙道ガスは、望ましい温度を提供する、ボイラーもしくはガスタービンの出口点、炉、または、発電所もしくは煙突の任意の点で所得されうる。所望な場合、煙道ガスは、凝結および関連する複雑化を避けるために、露点より上の温度（例えば１２５℃）で維持される。露点より上の温度を維持することが可能でない場合、凝結の悪影響を減少させるためのステップをとることができ、（例えば、ステンレス鋼製、フッ化炭化水素（ポリ（テトラフルオロエチレン）など）が裏打ちされる、水で希釈される、および、ｐＨ制御されるなどの、導管構造の利用）、それにより導管は急速に劣化しない。
【００８６】
ある量の水が、任意の都合の良いプロトコルを使用してＣＯ２源に接触されうる。ＣＯ２が気体である場合、興味対象の接触プロトコルは、例えばある量の塩水の中にそのガスを泡立たせる直接接触プロトコル、同時接触手段、すなわち一方向に流れるガス相流と液相流との間の接触、向流手段、すなわち向かい合って流れるガス相流と液相流との間の接触などを含むが、これらに限定されない。ゆえに、接触は、都合の良いように、注入器、バブラー、流体ベンチュリ反応器、スパージャー、ガス・フィルター、スプレー、トレイ、または、充填カラム反応器などを使用することによって達成されうる。ある実施形態において、接触は、平坦な液体ジェットシートとガスとの間であり、このシートおよびガスは、向流、並流、または横断流方向、あるいは、任意の他の適する方法で、移動していてよい。例えば、内容全体を参照によって本明細書に組み込む、２００９年３月１０日に出願された米国特許出願第６１／１５８，９９２号を参照されたい。ある実施形態において、接触は、中間的浮揚力のある溶液の５μｍ以下の直径の液滴と、チャンバー内のガスとの間である。いくつかの実施形態において、触媒が使用されて、反応を平衡に向けて加速させることによって二酸化炭素の水中への溶解を加速する；この触媒は、三塩化亜鉛またはカドミウムなどの無機物質、あるいは、有機物質、例えば炭酸脱水酵素などの酵素であってよい。
【００８７】
陽子除去  ＣＯ２の水溶液への溶解は、重炭酸塩および炭酸塩と平衡状態にある炭酸を生成する。炭酸塩を沈殿させるために、陽子は、平衡を炭酸塩に向けてシフトさせるために溶液から除去される。それに加えて、陽子の除去により、より多くのＣＯ２が溶液中に入ることができる。いくつかの実施形態において、陽子除去は、例えば二価陽イオンを含有する、水溶液とのＣＯ２接触と共に用いられて、一相の反応物へのＣＯ２吸収を増し、ここでｐＨは、一定のままであっても、増加しても、あるいは減少さえしてもよく、それに続いて、陽子が急速に除去され（例えば、塩基の添加により）、炭酸塩化合物の急速な沈殿を引き起こす。陽子は、任意の都合の良いアプローチによって溶液から除去されてよい。興味対象のアプローチは、自然発生的ｐＨ上昇剤の使用、微生物および真菌の使用、合成化学ｐＨ上昇剤の使用、人工廃棄流の回収、および電気化学的手段の使用を含むが、これらに限定されない。
【００８８】
用語、自然発生的ｐＨ上昇剤は、局所的塩基性環境を作り出すか、または有することができる、より広い環境において見出されうる任意の手段を含む。いくつかの実施形態は、溶液へ添加すると、例えば溶解すると、塩基性環境を作り出す鉱物を含む自然発生的ｐＨ上昇剤を提供する。そのような鉱物は、石炭（ＣａＯ）、ペリクレース（ＭｇＯ）、火山灰、蛇紋石などの超苦鉄質岩および鉱物、ならびに、水酸化鉄鉱物、例えば針鉄鉱および褐鉄鉱を含むが、これらに限定されない。そのような岩石および鉱物の溶解方法は、本明細書において提供される。いくつかの実施形態は、自然発生的ｐＨ上昇剤として天然アルカリ水域を使用することを提供する。天然アルカリ水域の例は、地表水源、例えばカリフォルニア州のモノ湖などのアルカリ湖、および、地下水源、例えば塩基性帯水層を含むが、これらに限定されない。他の実施形態は、アフリカの大地溝帯のナトロン湖に沿う地殻などの、乾燥アルカリ水域からの堆積物の使用を提供する。他の実施形態は、ｐＨ上昇剤として、正常な代謝作用で塩基性溶液または分子を排出する有機体を使用することを提供する。そのような有機体の例は、アルカリプロテアーゼを生成する真菌、例えば、最適ｐＨが９である深海真菌アスペルギルス・ウスタス（Aspergillus ustus）、および、アルカリ分子を作り出すバクテリア、例えば光合成の副作用としてｐＨを上昇させるブリティッシュコロンビア州のアトリン湿地で発見されたシアノバクテリアのリングビア属（Lyngbya sp.）である。いくつかの実施形態において、有機体は、ｐＨ上昇分子または溶液を生成する代謝作用で使用される共汚染物質（co-contaminant）が存在する場所で使用される。例えば、尿素をアンモニアに加水分解するＢ．  ｐａｓｔｅｕｒｉｉが、尿素が汚染物質として存在する場所で使用される。いくつかの実施形態において、有機体は、プロセスから離して培養され、それらのアルカリ排出物が、封鎖プロセスに追加されるように使用される。
【００８９】
化学的ｐＨ上昇剤は一般的に、大量に生産される市販の合成化学物質に言及する。いくつかの実施形態は、水酸化物、有機塩基、超強塩基、酸化物、アンモニア、および、炭酸塩を含む化学物質の使用を提供する。水酸化物は、ＯＨを含有する分子を含む。例示的な水酸化物は、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）、および、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）である。有機塩基は、炭素含有分子であり、一般的に(−ＮＲ２Ｈ＋)の形態である。いくつかの実施形態は、ピリジン、メチルアミン、イミダゾール、ベンゾイミダゾール（benimidazol）、ヒスチジン、および、フォスファゼン塩基（phophazene
bases）を含む、ｐＨを上昇させるための有機塩基の使用を提供する。いくつかの実施形態は、アンモニア、ＮＨ３で陽子のｐＨを除去することを提供する。アンモニアは、炭素分子を欠くが、ある意味、一種の有機塩基であると見なされる。他の実施形態は、エトキシド、ナトリウムアミド（ＮａＮＨ２）、水素化ナトリウム（ＮａＨ）、ブチルリチウム、リチウムジイソプロピルアミド、ジエチルアミドリチウム、および、リチウムビス(トリメチルシリル)アミド（lithium
bis(trimethylsilyl)amide）を含むが、これらに限定されない、ｐＨ上昇化学物質としての超強塩基の使用を提供する。酸化物は、陽子受容体／ｐＨ上昇剤として使用されうる他の化学物質である。いくつかの実施形態は、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）、および、酸化ベリリウム（ＢｅＯ）を含むが、これらに限定されない、ｐＨ上昇剤としての酸化物の使用を提供する。
【００９０】
様々なプロセスからの廃棄流は、水溶液中で陽子と反応するために使用されうる作用剤の他の源、例えば塩基である。いくつかの実施形態において、廃棄流は、塩基として提供される。そのような廃棄流は、採鉱廃棄物；化石燃料燃焼灰；スラグ、例えば鉄スラグ、燐スラグ；セメント窯廃棄物；石油精製／石油化学製品精製の廃棄物、例えば油田およびメタン層ブライン；炭層廃棄物、例えばガス生産ブラインおよび炭層ブライン；紙加工廃棄物；水軟化剤、例えばイオン交換廃棄ブライン；シリコン加工廃棄物；農業廃棄物；金属仕上げ廃棄物；高ｐＨ線維廃棄物；ならびに、腐食泥を含むが、これらに限定されない。採鉱廃棄物は、金属、または、地球からの別の希少鉱物または有用な鉱物の採取による任意の廃棄物を含む。いくつかの実施形態は、バイヤーのアルミニウム抽出プロセスからの赤泥；例えばカリフォルニア州モス・ランディングの、海水に対するマグネシウム抽出からの廃棄物；および、溶脱を含む他の採鉱プロセスからの廃棄物を含む、ｐＨを上昇するために使用される採鉱からの廃棄物を提供する。石炭火力発電所などの、化石燃料を燃焼するプロセスからの灰は、溶液中では塩基性環境を作り出すことができるＣａＯまたは他の金属酸化物がしばしば豊富である灰を作り出す。いくつかの実施形態において、例えば石炭火力発電所の、化石燃料を燃焼する結果として生じる灰は、フライアッシュ、例えば、大煙突から出る灰、および、ボトムアッシュを含み、ｐＨ上昇剤として提供される。セメント窯内に残っている粉末は、しばしばＣａＯを含有するので、セメント窯廃棄物はｐＨ上昇剤として有用であり、いくつかの実施形態においてｐＨ上昇剤として提供される。動物排泄物または肥料の過剰使用のいずれかによる農業廃棄物も、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、または、アンモニア（ＮＨ３）、または、その双方を含有する場合があり、農業廃棄物は、本発明のいくつかの実施形態においてｐＨ上昇剤として提供される。この農業廃棄物は、しばしば沼で収集されるが、帯水層中まで浸透することもあり、その農業廃棄物は、封鎖プロセスに使用するためにアクセスされうる。
【００９１】
電気化学的方法は、例えば、ＣＯ２溶解からの陽子生成が、電気化学的プロセスによる陽子除去と釣り合うか、またはそれを上回る場合、二価陽イオンの水溶液からの分子から陽子を除去すること（脱プロトン）、あるいは、塩素アルカリプロセスまたは他の電気化学的プロセスを介するとき、苛性分子（caustic molecules）、例えば水酸化物を作り出すことのいずれかによって、溶液から陽子を除去するための別の手段である。例えば、電極（カソードおよびアノード）が、例えばいくつかの実施形態においては二価陽イオンの、水溶液を保持する反応器内に提供されうる。ここで、電極は、所望なように膜などの選択的障壁によって隔離されうる。所望な場合、加水分解生成物の副産物、例えばＨ２、ナトリウム金属などは、所望なように、他の目的のために採取され利用されうる。興味対象の追加的電気化学的アプローチは、米国仮特許出願第６１／０８１，２９９号、および、同第６１／０９１，７２９号に説明されたものを含むが、これらに限定されない。これらの開示内容は、参照により本明細書に組み込む。
【００９２】
いくつかの例において、低電圧電気化学プロトコルは、例えば、ＣＯ２が溶解されるとき（陽子の直接的な除去、または、塩基の提供により間接的のいずれかで）、沈殿ステップ（これもまた直接的または間接的のいずれか）で、水溶液から陽子を除去するために利用される。「低電圧」は、平均電圧２、１．９、１．８、１．７、または、１．６Ｖ以下で、例えば１．５Ｖ以下、１．４Ｖ以下、１．３Ｖ以下、１．２Ｖ以下、１．１Ｖ以下など、例えば１Ｖ以下などで、０．９Ｖ以下、０．８Ｖ以下、０．７Ｖ以下、０．６Ｖ以下、０．５Ｖ以下、０．４Ｖ以下、０．３Ｖ以下、０．２Ｖ以下、または、０．１Ｖ以下を含む、平均電圧で作用する電気化学プロトコルを含む。興味対象の電気化学プロトコルは、塩素ガスを発生しないものである。興味対象の電気化学プロトコルはまた、酸素ガスを発生しないものである。興味対象の電気化学プロトコルはまた、水素ガスを発生しないものである。いくつかの例において、電気化学プロトコルは、任意のガス状副副産物（by-byproduct）を発生しないものである。いくつかの実施形態において、電気化学プロトコルは、陰極で水素ガスを発生させ、水素が陽子へ変換される陽極へ移動される。例えば、２００８年１２月２４日に出願された米国特許出願第１２／３４４，０１９号、および、２００８年１２月２３日に出願された米国特許出願第１２／３７５，６３２号、ならびに、２００８年１２月２３日に出願された国際出願ＵＳ０８／０８８２４２号、および２００９年１月２８日に出願された国際出願ＵＳ０９／３２３０１号を参照されたい。これら全ての内容全体は参照により本明細書に組み込む。
【００９３】
これらの陽子除去アプローチは、任意の適する組み合わせで使用されうる。いくつかの実施形態は、例えばフライアッシュまたは採鉱廃棄物を市販の塩基、例えばＮａＯＨと組み合わせた人工廃棄物；電気化学的方法、例えば脱プロトンと、自然発生的ｐＨ上昇剤、例えば蛇紋石鉱物とを組み合わせた人工廃棄物；あるいは、市販の塩基と自然発生的ｐＨ上昇剤とを組み合わせた人工廃棄物、の使用を含むｐＨ上昇／陽子除去方法の組み合わせを提供する。いくつかの実施形態は、２〜３０％のｐＨ上昇剤は、フライアッシュであり、２０〜８０％％のｐＨ上昇剤は、例えば採鉱プロセスからの赤泥などの廃棄物、または、蛇紋石などの鉱物、またはそれらの組み合わせであり、そして、１０〜５０％のｐＨ上昇剤は、電気化学的プロセスでの脱プロトンを使用した陽子除去であるように、ｐＨ上昇／陽子除去の組み合わせを提供する。
【００９４】
沈殿条件  二価陽イオンを含有する水溶液中へのＣＯ２溶解に続いて、または、いくつかの実施形態において、溶解の間、または、溶解の後、沈殿が起こる。興味対象の沈殿条件は、変化しうる。例えば、水の温度は、所望の鉱物の沈殿が起こるための適切な範囲内であることができる。いくつかの実施形態において、水の温度は、５から７０℃までの範囲、例えば２０から５０℃までなどで、２５から４５℃までを含む、範囲内であることができる。したがって、所与のセットの沈殿条件は、０から１００℃までの範囲にわたる温度を有することができる一方で、水の温度は、いくつかの実施形態においては、所望の沈殿物を生成するために調節される必要がある場合もある。
【００９５】
二価陽イオンの水溶液のｐＨは、所与の沈殿プロセスの間、５から１４までの範囲にわたることができる一方で、陽子が除去されるいくつかの例において、所望の沈殿生成物を生成するために、例えばｐＨはアルカリレベルまで上昇される。いくつかの実施形態において、ｐＨは、所望のＣＯ２封鎖生成物の沈殿を引き起こすのに十分なレベルまで上昇される。したがって、ｐＨは、９．５以上、例えば１０以上などで、１０．５以上を含むｐＨまで上昇されうる。いくつかの実施形態において、沈殿の間、ＣＯ２がほとんど、または全く放出されないように、条件は調節される。例として海水を用いると、通常の海水では、溶解されたＣＯ２の９３％は、重炭酸イオン（ＨＣＯ３−）の形態で、６％は、炭酸イオン（ＣＯ３−２）の形態である。炭酸カルシウムが環境ｐＨで通常の海水から沈殿する場合、ＣＯ２が放出される。淡水では、１０．３３を超えるｐＨで、９０％を超える炭酸塩が、炭酸イオンの形態であり、炭酸カルシウムの沈殿の間、ＣＯ２は全く放出されない。海水では、この移行は、ｐＨ９．７により近い、わずかに低いｐＨで起こる。所望な場合、ｐＨは、沈殿の間のＣＯ２生成を、排除しなくとも、最小限にするレベルまで上昇されうる。例えば、ｐＨは、１０以上の値まで、例えば１１以上の値などまで上昇されうる。いくつかの実施形態において、ｐＨは、７から１１の間まで、例えば８から１１の間などで、９から１１の間を含み、例えば９から１０の間、または、１０から１１の間まで上昇される。このステップにおいて、ｐＨは、所望のアルカリレベルまで上昇され、そのレベルで維持されることができ、よって、ｐＨは、一定のアルカリレベルで維持されるか、あるいは、ｐＨは、所望なように、２つ以上の異なるアルカリレベルの間を移行されうるか、またはその間を循環させられうる。
【００９６】
ｐＨ上昇剤以外の添加剤も、生成される沈殿物の性質に影響を与えるために、二価陽イオンの水溶液中へ導入されうる。したがって、本方法のいくつかの実施形態は、陽イオン溶液が沈殿条件にさらされる前またはその間に、溶液中に添加剤を提供することを含む。いくつかの炭酸カルシウム多形は、微量のいくつかの添加剤によって援助されうる。例えば、ＣａＣＯ３の非常に不安定な多形であり、様々な異なる形態で沈殿し、方解石に急速に変換するバテライトが、炭酸カルシウムの過飽和溶液中に塩化ランタンとして微量のランタンを含むことによって、非常に高い収率で取得されうる。ランタン（lathanum）の他に興味対象の添加物は、遷移金属などを含むが、これらに限定されない。例えば、第一鉄または第二鉄の添加は、不規則ドロマイト（プロトドロマイト）の形成を助けることが知られており、他の方法では形成しないであろう。沈殿物の性質はまた、適切な主要イオン比の選択によって影響を与えられうる。主要イオン比はまた、多形形成の相当な影響を有する。例えば、水中のマグネシウム：カルシウム比が増すと、霰石は、低マグネシウム方解石よりも炭酸カルシウムの好適な多形になる。低いマグネシウム：カルシウム比で、低マグネシウム方解石は、好ましい多形である。したがって、幅広い範囲のマグネシウム：カルシウム比であって、例えば１００／１、５０／１、２０／１、１０／１、５／１、２／１、１／１を超えるか、または、１／２、１／５、１／１０、１／２０、１／５０、１／１００未満を含む比が、利用されうる。いくつかの実施形態において、マグネシウム：カルシウム比は、沈殿プロセスで利用される二価陽イオンの水溶液によって決定されるが（例えば、海水、ブライン、半塩水、淡水）、ところが他の実施形態においては、マグネシウム：カルシウム比は、ある範囲になるように、例えば、蛇紋石などの岩石または鉱物の溶解からの、例えば外因性カルシウムまたはマグネシウムの添加によって、調節される。いくつかの実施形態において、地質学的ブラインまたは他のブラインなどの高カルシウム水源が使用され、鉱物の比は、溶解された蛇紋石または他の岩石もしくは鉱物などの高マグネシウム源の添加によって、１：１のＣａ：Ｍｇに向けて調節される。そのようなＣａ：Ｍｇ比は、沈殿段階でのプロトドロマイトの形成を可能にすることができ、プロトドロマイトはさらに、骨材または人工岩石の形成の際にドロマイトへ変換されうる。
【００９７】
シリカが存在する場合、多くの追加的鉱物が形成されうる。シリカによる炭酸塩鉱物の置換は、古代堆積岩および深海底堆積物の一般的な特徴である。シリカは、多くの形態で追加されうる。アルカリ性ｐＨで、シリカは溶解し、沈殿炭酸塩と反応するために利用可能となる。シリカ源は、珪藻土、石炭の燃焼からのフライアッシュ、および、シリカ・フュームを含む。また、炭酸Ｍｇは、廃水中のシリカを取り除くために使用され、溶解されたシリカ／炭酸塩鉱物の相互作用が短時間スケールでも起こりうることを示す。クラインおよびウォルターは、２５℃から５０℃の間の温度で、よく特徴付けられた炭酸Ｃａ−Ｍｇへの含水ＳｉＯ２取り込みの速度、時間依存性、および程度の決定をする実験を行った（１９９２年）。ここで、含水ＳｉＯ２の溶液は、１．５から３．５ｍＭのＳｉＯ２までの範囲にわたった。３つの異なる反応条件が試験された：（１）固定した程度の方解石過飽和における、短期間の方解石過成長沈殿の間の、方解石種晶へのシリカ取り込み；（２）方解石に対して平衡に近いシリカ取り込み；ならびに（３）比較的長期間（３週間）の準安定炭酸塩の再結晶の間のシリカ取り込み（霰石、１８ｍｏｌ％のＭｇ方解石）。炭酸塩へのシリカ取り込みは、急速な炭酸塩沈殿の間に最大になる。しかしながら、方解石沈殿動態は、炭酸塩表面とのＳｉＯ２相互作用による影響をうけなく、同様の沈殿速度が、シリカ添加した実験およびシリカを含まない実験において同等程度の方解石過飽和で観察される。平衡近傍実験において、ＳｉＯ２取り込みは、強く時間依存性だが、大きさにおいてはより小さく、取り込みは、より高いＳｉＯ２濃度、より低いｐＨ、および、より高い温度で高められた。より長期の霰石およびＭｇ方解石の再結晶実験において、ＳｉＯ２取り込みは、低Ｍｇ方解石で行われた平衡近傍実験と類似した。炭酸塩沈殿物中に存在するシリカを有する１つの利点は、硬質の安定した骨材粒子を形成する、それら沈殿物の後の可能性に関連する。
【００９８】
沈殿速度もまた、化合物相形成に大きな影響を有する。最も急速な沈殿は、所望の相を持つ溶液を散布することによって達成されうる。散布しない場合、急速な沈殿は、二価陽イオンの水溶液のｐＨを急速に増加することによって達成されうる。その結果、より非晶質の構成物になる。シリカが存在する場合、反応速度がより急速であるほど、より多くのシリカが炭酸塩沈殿物と組み合わされる。ｐＨが高ければ高いほど、より急速に沈殿し、沈殿物はより非晶質になる。
【００９９】
したがって、二価陽イオンの水溶液から所望の沈殿物を生成するための一セットの沈殿条件は、いくつかの実施形態において、溶液の温度およびｐＨを含み、いくつかの例において、二価陽イオンの水溶液中の添加物およびイオン種の濃度を含む。沈殿条件はまた、混合速度、超音波などの撹拌形態、および、種晶、触媒、膜、または基質の存在などの要因を含むこともできる。いくつかの実施形態において、沈殿条件は、過飽和条件、温度、ｐＨ、および／または濃度勾配、あるいは、これらのパラメータの任意のものの循環または変更を含む。本発明にしたがう炭酸塩および／または重炭酸塩化合物沈殿物を調製するために利用されるプロトコルは、バッチ、または連続的プロトコルであってよい。バッチシステムと比較して、連続的フローシステムで所与の沈殿物を生成するための沈殿条件は、異なってよいことは、認識されるであろう。
【０１００】
水からの炭酸塩鉱物沈殿物の生成に続いて、結果として生ずる沈殿した炭酸塩鉱物組成物は、母液から分離されて、これもまた本明細書において説明されるように脱水された沈殿物または水沈殿物ケーキとして、分離された炭酸塩鉱物沈殿生成物を生成する。沈殿物の分離は、例えば、大量の過剰水が、例えば、重力単独もしくは真空追加を伴って、機械的プレスによって、濾液を生成するように母液から沈殿物を濾過することによって、のいずれかにより沈殿物から排出される、機械的アプローチなどを含む、任意の都合の良いアプローチを使用して達成されうる。大量の水の分離は、脱水された湿潤沈殿物を生成する。
【０１０１】
２）沈殿物からの骨材または人工岩石の生成
上記の方法により生成された沈殿物はその後さらに、本発明の骨材または人工岩石を生成するために処理される。
【０１０２】
いくつかの実施形態において、脱水された沈殿物はその後、生成物を生成するために乾燥される。乾燥は、濾液を空気乾燥することによって達成されうる。濾液が空気乾燥される場合、空気乾燥は、所望のように、−７０℃から１２０℃までの範囲にわたる温度であってよい。いくつかの実施形態において、乾燥は、フリーズ・ドライ（すなわち凍結乾燥）によって達成され、この沈殿物は、凍結され、周囲の圧力が減じられ、十分な熱が加えられて、材料中の凍結された水が、凍結された沈殿物相から気体に直接昇華することを可能にする。さらに別の実施形態において、沈殿物は、沈殿物を乾燥するために噴霧乾燥され、沈殿物を含有する液体が、それを高温ガス（例えば発電所からの廃棄ガス流など）中に送り込むことによって乾燥され、例えば、供給液体は、噴霧器を通して主乾燥チャンバー内へポンプで送られ、高温ガスが、噴霧器方向に並流または向流として通される。そのシステムの特定の乾燥プロトコルに応じて、乾燥ステーションは、濾過要素、フリーズドライ構造、噴霧乾燥構造などを含むことができる。いくつかの実施形態において、発電所または類似作業からの廃熱が、適切な場合、乾燥ステップを行うために使用される。
【０１０３】
所望な場合、沈殿物は、沈殿後で分離前のある期間の間、母液中に保管されてもよい。例えば、沈殿物は、１℃から４０℃まで、例えば２０℃から２５℃までなどの範囲にわたる温度で、１から１０００日まで、またはそれ以上（例えば多くの年数、すなわち１０年以上）、例えば１から１０日まで、またはそれ以上などの、範囲にわたる期間の間、母液中に保管されてもよい。
【０１０４】
水沈殿物ケーキの段階で、任意の都合の良い方法が、骨材を生成するために使用されうる。いくつかの方法は、本明細書において説明されている。いくつかの場合において、脱水された沈殿物は、水、結合剤、界面活性剤、綿状物（これは、プロセスの初期段階から存在しうる）、または、他の適する物質の存在下で、ボールミル加工されうる。沈殿物はその後、さらに処理される；これは、ボールミルから沈殿物を除去すること、および、空気流下で沈殿物を容器に入れることと同じくらい単純なものであってよく、ここで、沈殿物は、その後さらに使用されうる塊へと自己凝固する。いくつかの場合において、ケーキは、淡水中でより安定で、かつその後さらに加工されて骨材を生成する、異なるセットの固形沈殿化合物を生成するために淡水と反応させられうる。いくつかの場合において、このケーキは、人為的石化作用、すなわち、その後さらに加工されうる岩石の人為的生成を引き起こす温度および圧力の条件にさらされうる；例えば、濾過ケーキは、押圧されるか、または堆積されてよく、あるいは、濾過ケーキは、押出機を通過させられてよい。これらの場合のいくつかにおいて、プロセスは、結合剤を含まない、合成岩石、例えば骨材を生成するために結合剤を使用せずに行われるか、あるいは、最少レベルの結合剤を用いて行われる。他の場合において、１つまたは複数の結合剤が使用される。
【０１０５】
淡水安定性の再沈殿した物質が生成される例示的方法は、以下を含む：沈殿物は、沈殿物に固形生成物を形成させるのに十分な方法で淡水と混ぜ合わされてよく、ここで沈殿物中に存在する準安定炭酸塩化合物は、淡水中で安定な形態に変換したと考えられる。湿潤材料の含水量を制御することによって、最終的な骨材の多孔性、ならびに最終強度および密度が制御されうる。典型的には、湿潤ケーキは、４０〜６０容量％が水であろう。より密度の高い骨材については、湿潤ケーキは、５０％未満が水であろう。より密度の低いケーキについては、湿潤ケーキは水が５０％を超えるであろう。硬化後、結果として生ずる固形生成物はその後、例えばサイズ、特定形状などの所望の特徴の骨材を生成するために、機械的加工される、例えば、粉砕されるか、または他の方法で破壊されて選別されうる。これらのプロセスにおいて、固化および機械的加工ステップは、実質的に連続的な方式で、または別個の時間に行われうる。
【０１０６】
いくつかの実施形態において、大量の沈殿物は、その沈殿物が大気に曝露される開放環境に保管されうる。沈殿物は、骨材生成物を生成するために、都合の良い方式で淡水を注がれてもよく、あるいは、雨に降られるか、または他の方法で自然に淡水に曝露されることが可能であってもよい。この骨材生成物はその後、前述されたように機械的に加工されうる。
【０１０７】
本発明の一実施形態の一例において、沈殿物は、ベルトコンベヤーおよび道路地ならし機を使用して、圧縮された地表上に興味対象の深さまで、例えば１２インチまで、例えば１から１２インチなどの、６から１２インチを含む深さまで、一様な方法で機械的に広げられる。広げられた材料はその後、都合の良い比、例えば沈殿物の１立方フィート当たり１／２ガロンの水の比で、淡水を注がれる。材料はその後、アスファルトを圧縮する際に使用されるようなスチールローラーなどの、スチールローラーによる複数通過を用いて圧縮される。表面は、材料が所望の化学的および機械的特性を示すまで、定期的、例えば週単位で、再び水を注がれ、この時点で、材料は、粉砕によって骨材へ機械的に加工される。
【０１０８】
温度および圧力の使用を伴うプロセスにおいて、脱水された水沈殿物ケーキは、一般的に最初に乾燥される。ケーキはその後、ある時間の間、再び水をかけること、ならびに、高温度および／または高圧力の組み合わせに曝露される。加え戻される水の量、温度、圧力、および、曝露時間の組み合わせ、ならびにケーキの厚さは、出発材料の組成および所望の結果にしたがって変化させることができる。材料を温度および圧力に曝露する多くの異なる方法が、本明細書において説明される；任意の都合の良い方法が使用されうることは認識されるであろう。例示的な乾燥プロトコルは、２４〜４８時間の間の４０℃への曝露であるが、それよりも高いまたは低い温度、およびそれよりも長い時間または短い時間、例えば３〜９６時間もしくはさらにそれ以上の間で２０〜６０℃が、都合が良いように使用されうる。水は、所望のパーセンテージで、例えば１％〜５０％まで、例えば１％から１０％まで、例えば１、２、３、４、５、６、７、８、９、もしくは１０重量％など、例えば５重量％、または、４〜６重量％、または、３〜７重量％などまで、加え戻される。いくつかの場合において、加え戻される水の厳密なパーセンテージは、屋外で保管され降水に曝露される材料などの場合は、重要ではない。ケーキの厚さおよびサイズは、所望なように調節されうる；厚さは、いくつかの実施形態において、０．０５インチから５インチまで、例えば、０．１〜２インチ、または、０．３〜１インチと、変わることができる。いくつかの実施形態において、ケーキは、０．５インチから６フィート、またはさらにより厚くすることもできる。ケーキはその後、任意の都合の良い方法によって、例えば加熱した圧盤を使用した圧盤押圧で、所与の時間の間、高温度および／または高圧力に曝露される。例えば圧盤用の、温度を上昇させるための熱は、例えば煙道ガス流などの産業廃棄ガス流からの熱によって、提供されうる。温度は、任意の適する温度であってよく；一般的に、より厚いケーキには、より高い温度が望ましい；温度範囲の例は、４０〜１５０℃、例えば、６０〜１２０℃、例えば７０〜１１０℃または８０〜１００℃などである。同様に、圧力は、所望の結果物を生成するために任意の適する圧力であってよい；例示的な圧力は、１０００〜１００，０００ポンド／平方インチ（ｐｓｉ）、を含み、２０００〜５０，０００ｐｓｉ、または、２０００〜２５，０００ｐｓｉ、または、２０００〜２０，０００ｐｓｉ、または３０００〜５０００ｐｓｉを含む。最後に、ケーキが押圧される時間は、任意の適する時間であってよく、例えば、１〜１００秒、または、１〜１００分、または、
１〜５０分、または、２〜２５分、または、１〜１０，０００日であってよい。結果として生ずる硬質の薄板（tablet）はその後、例えば、外に置いて保存すること、薄版が高レベルの湿度および熱にさらされるチャンバー内に置くことなどによって、任意に硬化されうる。任意に硬化される、これらの硬質薄板はその後、それ自体が建物材料として使用されるか、または、骨材を生成するために粉砕される。
【０１０９】
温度および圧力を提供する一方法は、脱水され乾燥されたスラブを堆積することである。例えば、そのような方法において、脱水された沈殿物は、例えば煙道ガスで、例えば１インチから１０フィート厚、または、１フィートから１０フィート厚の、スラブに乾燥されうる。圧力は、スラブを互いに重ね合わせて置くことによって供給される；より大きい圧力が、例えば、１０〜１０００フィートまたはさらにそれ以上、例えば１００〜５０００フィートなどの、より厚いスラブ層によって達成される。所望な結果に応じて、数日、数週間、数ヶ月、または数年でさえあってもよい適切な時間で、所与のレベルの層から、例えば底部からの石化されたスラブが、例えば採石によって除去されて、骨材または他の岩石材料を生成するために所望なように処理される。
【０１１０】
温度および圧力を提供する別の方法は、実施例においてより完全に説明されるように、プレスの使用である。適するプレス、例えば圧盤プレスが、所望の時間の間、（例えば煙道ガスによって、または、沈殿物を生成するためのプロセスの他のステップによって、例えば電気化学的プロセスから、供給される熱を使用した）所望の温度で圧力を提供するために使用されうる。一セットのローラーが、同様の方式で使用されうる。
【０１１１】
高温度および高圧力にケーキを曝露するための別方法は、これもまた実施例でさらに説明されるように、押出機、例えばスクリュー型押出機の手段によるものである。押出機のバレルは、高温度を達成するために、例えば外被によって装備されてよく；この高温度は、例えば煙道ガスなどによって供給されうる。押出しは、押圧作業の前に供給原料を予熱し乾燥する手段として使用されうる。そのような押圧は、圧縮型の手段によって、ローラーによって、（所望の骨材の事実上任意の形状を提供できる）刻み目形状を有するローラーによって、移動するときに圧縮を提供するベルトの間で、あるいは、任意の他の都合の良い方法で、行われうる。代替的に、押出機は、ダイを通して材料を押し出すために使用されてよく、材料がダイを通して押されるような圧力に材料を曝露して、任意の所望の形状を与える。いくつかの実施形態において、炭酸塩鉱物沈殿物は、淡水と混合され、その後回転スクリュー押出機の供給セクション内に置かれる。押出機および／または出口ダイは、プロセスをさらに助けるために加熱されてよい。スクリューの回転が材料をその長さに沿って運搬し、スクリューのフライト深さ（flite depth）が減少するにつれて、材料を圧縮する。押出機のスクリューおよびバレルは、バレルの通気孔をさらに含んで、スクリュー内の減圧域がバレルの通気孔開口部と一致するようにしてもよい。特に、加熱された押出機の場合において、これらの通気領域は、運搬された塊からの蒸気の放出を可能にし、材料から水を除去する。
【０１１２】
スクリューによって運搬された材料はその後、材料をさらに圧縮してその材料を成形するダイ・セクションを押し通される。ダイ内の典型的な開口部は、円形、楕円形、正方形、長方形、台形などであってよいが、最終的な骨材が望まれる任意の形状が、開口部の形状を調節することによって作製されうる。ダイから出る材料は、フライナイフによるなど、任意の都合の良い方法によって、任意の都合の良い長さに切断されうる。典型的な長さは、０．０５インチから６インチまでにできるが、この範囲外の長さも可能である。典型的な直径は、０．０５インチから１．０インチまでにできるが、この範囲外の直径も可能である。
【０１１３】
加熱されたダイ・セクションの使用は、炭酸塩鉱物の硬質で安定な形態への移行を加速することによって骨材の形成をさらに助けることができる。加熱されたダイはまた、結合剤の場合において、結合剤を硬化または固化するために使用されてもよい。１００℃から６００℃までの温度が、加熱されるダイ・セクションに一般的に使用される。加熱されるダイの熱は、煙道ガス、または沈殿物を生成するプロセスにおいて使用される他の産業ガスから全体的または部分的に由来することができ、煙道ガスはまず、熱い煙道ガスからダイに熱を移すために、ダイへ送られる。
【０１１４】
理論に縛られずに、上記プロセスは、人為的石化作用、すなわち、最初の濾過ケーキ中の化合物の改質（reformulation）を通して、追加的結合剤の必要なしに互いに結合し、破砕または粉砕に耐性がある凝集塊で共に留まる形態に、岩石を形成することを、誘導すると考えられる。ゆえに、いくつかの実施形態において、本発明は、結合剤を使用せずに、合成岩石、例えば、合成炭酸塩含有岩石を作製する方法を提供する。この岩石は、例えば前述された方法などの方法を使用して形成されうる。いくつかの実施形態において、熱および圧力のみが、人工岩石を形成するために使用され、この岩石は、少なくとも２．５モース、または、少なくとも３モース、または、３〜１０モース、または、３〜８モース、または、３〜６モース、または、２〜６モースの硬度を有する。
【０１１５】
結合剤は、構造的安定性を提供するためか、またはさらなる加工が行われる間、粉末を適所に維持するよう働くためか、いずれかのために、粉末材料を共に維持するのを助けるように骨材形成の前に炭酸塩鉱物に加えられうる。典型的な結合剤は、ポルトランドセメント、フライアッシュ、シリカ、クエン酸、キサンタンガム、またはこれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。結合剤は、加熱の間、比較的流動性になり、冷却されると再硬化するものを含む。これらの結合剤は、押出しの際、および鉱物粉末を共に結合する際に加工助剤を提供する。これらの結合剤の例は、アスファルト、および、ポリエチレンなどの熱可塑性ポリマーを含む。興味対象の他の結合剤は、それ自体で、または鉱物供給原料と化学的に反応して、鉱物供給原料を封じ込め結合させるマトリックスを形成するものである。これらの結合剤の例は、エポキシ樹脂、フェノール類またはポリエステルなどの熱硬化性樹脂、ならびに、ポルトランドセメント、フライアッシュ、および石灰などの反応性無機材料を含む。結合剤が使用される場合、鉱物供給原料の特性に応じて、任意の適するパーセンテージの結合剤が使用されてよく；いくつかの実施形態において、例えば０．１％から２０％まで、または、０．５％から１０％まで、または、０．５％から５％まで、または０．５％から２％までなど、０．０５％から５０重量％までが使用されうる。
【０１１６】
形成後加工は、水分処理、乾燥、焼結、あるいは、任意の化学反応または所望の形態変化を加速し完了するように設計された類似技術をさらに含むこともできる。他の加工後技術は、粒子凝集、あるいは、砕鉱または砕くことなどによる粒径縮小化を含むこともできる。骨材の粒径は、任意の都合の良いふるい、または、濾過装置を使用してさらに分離されうる。いくつかの例において、骨材の粒径は、一様（すなわち、比較的同様の粒径）であってよく、他の例において、粒径は、大きく変わってもよい。
【０１１７】
上記で概説された形成技術によって生成された本発明の骨材は、その骨材が形成の間にさらされた条件に応じて、大きく変わってもよい。骨材のサイズ、形状、表面性状、および内部空洞構造を制御することによって、所望の特性が骨材に作り出されうる。
【０１１８】
いくつかの実施形態において、本発明の骨材は、長さがその幅よりも実質的に長い、高アスペクト比を有する形状に加工されうる。「実質的により長い」は、２から１００倍の間の長さ、例えば５から５０倍の間の長さなど、５から１０倍の間の長さを含む、範囲を意味する。高アスペクト比を有する骨材は、その長軸に沿う長さ方向整列に起因して、コンクリート流動特性、および骨材連結を改善することもできる。いくつかの例において、本発明の骨材は、円筒形、管状、またはカプセルの形状であってもよい（図３Ａ）。「カプセル」は、丸みのある縁を有する円筒形状管を意味する。他の例において、本発明の骨材は、角柱の形状である。用語「角柱」は、従来の意味で、ｎ辺の多角形の底面、平行移動した複製体、およびｎ面の結合対応側面からできる多面体を意味するために使用される。角柱の結合面は、平行四辺形であり、底面に平行な全ての断面は、同一である。
【０１１９】
図３Ｂは、本発明により提供される三角柱（すなわち、ｎ＝３）の骨材の例を描写する。この骨材は、優れた骨材連結を提供すると同時に、高コンクリート流動特性を有することができる。
【０１２０】
いくつかの実施形態において、本発明の骨材は、形状およびサイズの混合を含んでもよい。骨材混合物は、角柱（ｎ＝３〜５）、球状、多角形、円筒形、三角形、曲線状形状、環状、楕円体、卵形、星型、円盤形状、およびこれらの任意の組み合わせを含むが、これらに限定されない形状を有することができる。その意図される使用に応じて、混合物中の異なる形状のタイプおよび数は、変わることができる。混合物中の形状のタイプおよび数は、均等に分配されるか、または、他のものよりも高いパーセンテージでいくつかの形状を含むこともできる。一実施形態において、本発明の骨材混合物は、異なる形状のものであるが、わずかにだけ変化のある粒径を有することもできる。「わずかにだけ変化のある」は、いくつかの実施形態において０．０５インチ、または、いくつかの実施形態において０．１０インチ、または、いくつかの実施形態において０．２０インチを、超えない粒径のずれを意味する。別の実施形態において、骨材混合物は、異なるサイズのものであるが、類似または同一形状を有する（例えば、異なるサイズの三角柱の骨材）こともできる。さらに別の実施形態において、骨材混合物は、形状およびサイズの双方において変化があってもよい。同一形状およびサイズの粒子を含有する骨材混合物もまた、本発明により提供される。
【０１２１】
例示的実施形態において、本発明の骨材混合物は、異なる形状および異なるサイズの双方の骨材を含む。より大きな骨材の間の空隙スペースは、より小さな骨材によって占められて、骨材粒子の間の全体的な空間を減少することもできる。このことは、強く耐久性のある骨材基礎の生成を可能にし、道路またはコンクリート中のセメント含有量を減少する。例えば、骨材混合物は、球体、および「ブリッジ」を含むこともできる（図３Ｃ）。ブリッジとして成形された骨材は、球体骨材粒子の間の空隙スペースを占めて、密に詰め込まれた骨材混合物を作り出すことができる。
【０１２２】
別の実施形態において、本発明の骨材混合物は、コンクリートに利用される場合、高レベルの開放空隙スペースを生成する骨材を含む。これらの骨材は一般的に、骨材粒子の間に開放空隙スペースを生成するように設計された形状を有する類似サイズの粒子を含有し、詰め込まれた骨材床の多孔性を増加する。図３Ｄおよび図３Ｅは、このカテゴリーの例示的骨材を示す（それぞれ「ギャップ粒度の球体」、および角柱）。いくつかの実施形態において、開放空隙スペースは、高レベルの多孔性および材料を通る液体の流れを提供するために充填されないまま残されうる。いくつかの実施形態において、この開放スペースは、高セメント含有量コンクリートを作り出すためにセメントで充填されてよく、あるいは、非反応性充填剤で充填されてもよい。類似サイズの類似形状を含む混合物によって作り出された空隙スペースはまた、ポリマー材料または他の構造支持特徴物で充填されてもよい。
【０１２３】
本発明の骨材はまた、骨材粒子の１つまたは複数の軸に沿う１つまたは複数の接続された開放スペースを有するように生成されうる。いくつかの例において、そのような骨材は、骨材を貫通する管状空隙スペースを含む、中空円筒形、または、多面体角柱の形態であってよい（図３Ｆ、図３Ｇ、および図３Ｈを参照されたい）。そのような構造は、押出し、成型、または、中実骨材粒子から孔を作り出すことによって生成されうる。骨材における開放スペースは、（例えば、セメント、ポリマー繊維などで）後に充填されてもよいし、あるいは、充填されないまま残されてもよい。
【０１２４】
本発明によって提供される別の実施形態は、中空の骨材である。中空の骨材は、任意の形状（例えば、球体、円盤形状、多面体角柱など）および任意のサイズを有し、同時に実質的に空である１つまたは複数の内部空洞部を有することもできる。「実質的に空」は、内部空洞部が、いくつかの実施形態において、骨材の内部空洞部の全容積の１０％から１００％までの範囲にわたる、内部空洞部の空隙スペースを含むことを意味する。骨材の内部空洞部は、空隙スペースのポケットを有する多孔質であってもよいし、あるいは、ハチの巣状構造を有してもよい。
【０１２５】
本発明によって提供される別の実施形態は、詰め込まれた骨材床を通って任意の所望の液体の流れを容易にすることもできる、外部溝を有する骨材である。外部溝は、例えば表面が滑らかな骨材にエッチングされてもよいし、あるいは、骨材を成型または押出しすることによって生成されてもよい。溝のタイプは、変わることもでき、いくつかの例において、溝のパターンは、規則的（すなわち、非ランダムな間隔の溝）であってもよいし、ランダムであってもよい。溝はまた、骨材の表面にわたって一直線に生成されてもよいし、あるいは、曲線状のパターンを有してもよい。
【０１２６】
例示的実施形態において、骨材の外部溝は、連結する骨材を形成することもできる。連結する骨材の粒子は、骨材粒子の外部溝が他の骨材粒子の溝内に嵌まるように成形される。粒子間の連結は、きつくてもよいし（すなわち、溝は、密接に嵌まり粒子間空隙スペースを減少する）、あるいは、ゆるくてもよい。
【０１２７】
本発明の例示的実施形態において、異なるタイプの外部溝を有する様々な骨材形状が、滑らかで耐久性のある表面を形成し、さらに材料を通る任意の所望の流体通過を可能にするように連結する骨材を作製するために組み合されうる。外部溝を有する、粒度分布の良い（すなわち、多種多様のサイズを一様に網羅する）球体骨材は、１つのそのような実施形態である。追加的実施形態は、骨材粒子を通る流体通過を可能にする、中心を通る開放接続スペースを有する様々な形状の外部溝を有する骨材を含むこともできる。いくつかの実施形態において、１つまたは複数の骨材形状は、材料を通る液体の流れを容易にする（例えば前述したような）貫通孔を含む。骨材粒子の異なる組み合わせを有する例示的な骨材混合物は、図３Ｉ、図３Ｊ、図３Ｋ、および図３Ｌに図示されている。
【０１２８】
上記で示されたように、本発明の骨材組成物は、骨材の意図される用途（例えば、骨材が使用される材料の所望の特性）に基づいて選択されうる多種多様の形状および表面性状を有する骨材粒子を含む。例示的骨材形状は、円、不規則、薄片状、角張った、細長い、細長い薄片状、亜角、亜円、十分に円磨、多角形、円筒形、球状、三角形、曲線状形状、環状、楕円体、卵形、星形、角柱、またはそれらの任意の混合を含むが、これらに限定されない。例示的な骨材表面性状は、ガラス質、滑らか、粒状、粗い、溝付き、結晶状、ハチの巣状、およびそれらの混合物からなる群から選択される表面性状を含むが、これらに限定されない。
【０１２９】
図１は、本発明の一実施形態にしたがう骨材生成プロセスの概略フローチャートを提供する。図１に描かれている実施形態において、Ｃａ２＋またはＭｇ２＋などの二価陽イオン（１０）の水溶液はまず、ＣＯ２を含む沈殿反応混合物を生成するために廃棄ガス流３０を給気され、この反応混合物はその後、沈殿条件にさらされる。いくつかの実施形態において、ＣＯ２給気および沈殿は、例えば単一設備において、同時に起きてもよい。図１に描かれているように、廃棄ガス流３０は、沈殿ステップ２０で二価陽イオン１０と接触させられる。二価陽イオンの水溶液に廃棄ガス成分を給気することによって、ＣＯ２などの成分は、例えば炭酸、重炭酸塩、および炭酸イオンを生成するように水分子と化合する。同様に、ＳＯＸおよびＮＯＸなどの廃棄ガス成分は、含水の硫黄含有種および窒素含有種を形成する。したがって、水に給気することは、結果として、例えば、水のＣＯ２含有量の増加を生じ、炭酸、重炭酸塩、および炭酸イオンの形態として現れ、その結果として、水と接触させられる廃棄流中のＣＯ２の分圧において付随する減少が生じる。沈殿反応混合物は、６以下、例えば５以下などで、４以下を含む、ｐＨを有する酸性であってよい；しかしながら、本明細書においてさらに詳細に説明されるように、沈殿反応混合物は、沈殿反応混合物を形成するために二価陽イオンの水溶液を給気する前は塩基性（７以下のｐＨ、例えば、ｐＨ８、９、１０、１１、または１２）であってもよい。いくつかの実施形態において、水に給気するために使用される廃棄ガス中のＣＯ２の濃度は、１％以上、２％以上、４％以上、８％以上、１０％以上、１１％以上、１２％以上、１３％以上、１４％以上、１５％以上、２０％以上、２５％以上で、５０％以上を含み、例えば７５％またはさらにそれ以上などである。いくつかの実施形態において、廃棄ガスは、例えば硫黄酸化物（ＳＯＸ）；窒素酸化物（ＮＯＸ）；水銀、カドミウム、鉛、セレンなどの重金属；放射性物質；微粒子物質；揮発性有機成分などの、さらなる成分を含む。１つまたは複数のこれらの成分はまた、水溶液を形成するために溶液中に入ることができる。例えば、ＳＯＸは、硫酸塩および／または亜硫酸塩として；ＮＯＸは硝酸塩および／または亜硝酸塩として；水銀は塩化第二水銀としてなど、溶液中に入ることができる。いくつかの実施形態において、条件に接触することは、ＣＯ２に加えて、ＳＯＸおよび／または水銀などの、廃棄ガスのさらなる成分が、気相から水相へ移動されて最終的に本発明の骨材内に捕獲されるように、調節される。
【０１３０】
興味対象の接触プロトコルは、直接接触プロトコル、例えばある量の水の中にガスを泡立たせること、同時接触手段、すなわち一方向に流れる気相流と液相流との間の接触、向流手段、すなわち向かい合って流れる気相流と液相流との間の接触、横断流手段などを、含むが、これらに限定されない。ゆえに、接触は、都合の良いように、注入器、バブラー、流体ベンチュリ反応器、スパージャー、ガス・フィルター、スプレー、トレイ、または、充填カラム反応器などを使用することによって達成されうる。一実施形態において、接触は、ガスが、水または他の液体の平坦シートに対して垂直な方向に流される、横断流接触器によるものである。一実施形態において、接触は、中間的浮揚力のある溶液の５μｍ以下の直径の液滴と、チャンバー内のガスとの間にある。
【０１３１】
沈殿ステップ２０で、炭酸塩および／または重炭酸塩化合物が沈殿させられる。興味対象の沈殿条件は、所望の沈殿生成物を生成するために水の物理的環境を変化させるものを含む。例えば、水の温度は、所望の炭酸塩化合物の沈殿が生じるのに適する量まで上昇させられうる。そのような実施形態において、水の温度は、５から７０℃まで、例えば２０から５０℃までなど、２５から４５℃までを含む、値まで上昇させられうる。したがって、所与のセットの沈殿条件が、０から１００℃までの範囲にわたる温度を有することができるとき、温度は、いくつかの実施形態において、所望の沈殿物を生成するために上昇させられうる。いくつかの実施形態において、温度は、二酸化炭素低排出源または二酸化炭素を全く排出しない源、例えば、太陽エネルギー源、風力エネルギー源、水力発電エネルギー源などから発生されたエネルギーを使用して上昇させられる。いくつかの実施形態において、温度は、煙道ガスの熱への曝露によって上昇させられる。水のｐＨは、所与の沈殿プロセスの間、７から１４までの範囲にわたることができるとき、いくつかの実施形態において、ｐＨは、炭酸塩鉱物の沈殿を所望のように導くために、アルカリ性レベルまで上昇させられる。これらの実施形態のうちのあるものにおいて、ｐＨは、沈殿の間、ＣＯ２ガス発生生成を、排除しなくとも、最小限にするレベルまで上昇させられる。これらの実施形態において、ｐＨは、１１以上の値など、１０以上まで上昇させられうる。所望な場合、水のｐＨは、任意の都合の良いアプローチを使用して上昇させられる。いくつかの実施形態において、ｐＨ上昇剤が利用されてよく、そのような剤の例は、酸化物、水酸化物（例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水滑石）、炭酸塩（例えば炭酸ナトリウム）などを含む。塩水源に加えられるｐＨ上昇剤の量は、その剤の特定の性質、および変更される塩水の量に依存するであろうし、塩水源のｐＨを所望の値まで上昇させるために十分であろう。代替的に、塩水源のｐＨは、水の電気分解によって所望のレベルまで上昇させられうる。
【０１３２】
ＣＯ２給気、および炭酸塩鉱物沈殿は、連続プロセスまたは別個のステップで起こることができる。したがって、給気および沈殿は、本発明のいくつかの実施形態にしたがい、例えば図１のステップ２０で図示されるようなシステムの同一反応器内で起こることができる。本発明のさらに他の実施形態において、これらの２つのステップは、別個の反応器内で起こることができ、したがって水はまず、給気反応器内においてＣＯ２を給気され、結果として生ずるＣＯ２給気された水がその後、別個の反応器内で沈殿条件にさらされる。
【０１３３】
骨材生成物中の非晶質シリカが、例えば、骨材生成物の硬度および耐久性を改善するために、所望される場合がある。シリカ質材料が、水に燃焼ガスなどの廃棄ガス（例えば、ＣＯ２を含むガス）を給気する前に、二価陽イオンの水溶液に加えられうる。そのような実施形態において、シリカは、石炭の燃焼からのフライアッシュなどのｐＨ上昇剤を加えられる。フライアッシュの酸化物含有物（すなわちＣａＯ）に起因して、フライアッシュの二価陽イオンの水溶液への添加は、ｐＨを実質的に増加させるであろうし、このことは、シリカをフライアッシュ中に溶解するのを助けるであろう。溶解されたシリカを含む二価陽イオンのアルカリ溶液が、二酸化炭素を含む廃棄ガスを給気されると、二酸化炭素は、すばやく炭酸イオンに解離する炭酸を形成する。沈殿濃度での炭酸イオンの存在は、炭酸塩化合物を形成させて、同時に、沈殿材料に介在されたシリカを沈殿させることができる。
【０１３４】
沈殿反応混合物からの沈殿材料の生成に続いて、沈殿材料は、図１のステップ４０で図示されているように、分離された沈殿材料を生成するために沈殿反応混合物から分離される。沈殿反応混合物からの沈殿材料の分離は、排水（例えば、沈殿生成物の重力沈降の後の排水）、傾瀉、濾過（例えば、重力濾過、真空濾過、強制空気を使用した濾過）、遠心分離、押圧、またはこれらの任意の組み合わせを含む、多くの都合の良いアプローチのうちの任意のものを使用して達成される。大量の水の分離は、脱水された湿潤沈殿材料を生成する。
【０１３５】
結果として生ずる脱水された沈殿材料はその後、任意に、図１のステップ６０に図示されているように、乾燥した沈殿材料を生成するために乾燥されうる。乾燥は、沈殿材料を空気乾燥することによって達成されうる。沈殿材料が空気乾燥される場合、空気乾燥は室温または高温度でなされてもよい。いくつかの実施形態において、高温度は、産業工場廃棄ガス流によって提供される。そのような実施形態において、発電所からの廃棄ガス流（例えば煙道ガス）はまず、乾燥ステップで使用されてよく、ここで廃棄ガス流は、７５から３００℃などの３０から７００℃までの範囲にわたる温度を有することができる。廃棄ガス流は、乾燥段階で湿潤沈殿材料と直接接触させられるか、あるいは、乾燥段階で間接的に（空気などの）ガスを加熱するために使用されうる。所望の温度は、産業工場からのガス運搬機（例えば導管）の起点を、適する場所、例えば、排ガスの特徴および産業工場の構造に基づいて決定されるように、熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）からある距離の場所、または煙道の上方の場所とすることによって、廃棄ガス流中に提供されうる。さらに別の実施形態において、沈殿材料は、沈殿材料を乾燥するために噴霧乾燥され、沈殿材料を含むスラリーは、このスラリーを（発電所からの廃棄ガス流などの）高温ガス中に送り込むことによって乾燥され、例えば、スラリーは、噴霧器を通して主乾燥チャンバー内にポンプで送られ、高温ガスが、噴霧器方向に並流または向流に通過させられる。いくつかの実施形態において、乾燥は、フリーズドライ（すなわち凍結乾燥）によって達成され、沈殿材料が凍結され、周囲の圧力が減じられて、沈殿材料中の凍結された水が昇華できるように十分な熱が加えられる。システムの特定の乾燥プロトコルに応じて、乾燥ステーションは、濾過要素、フリーズドライ構造、噴霧乾燥構造などを含むことができる。
【０１３６】
所望な場合、分離反応器４０からの脱水された沈殿材料は、図１の任意ステップ５０に図示されているように、乾燥前に洗浄されうる。沈殿材料は、例えば、脱水された沈殿材料からＮａＣｌなどの塩を除去するために、淡水で洗浄されうる。使用された洗浄水は、例えば、尾鉱池、大洋、海、湖などに処分することによって、都合の良いように処分されうる。
【０１３７】
ステップ７０で、乾燥された沈殿材料は、所望の骨材生成物を提供するために必要な場合に加工される。上記で検討されたように、このステップは、所望の骨材を生成するために、固化生成物を生成した後にその固化生成物の機械加工が続くため、（最初に沈殿物を乾燥させるか、または乾燥させないで）沈殿材料を淡水と接触させることを含みうる。
【０１３８】
いくつかの実施形態において、システムが、上記方法を行うために利用され、そのようなシステムは、以下でさらに詳細に説明されるものを含む。
【０１３９】
Ｂ．固化可能組成物
本発明の追加的実施形態は、水硬性セメント、および本発明のＣＯ２封鎖骨材を含む
固化可能組成物である；水性流体、例えば水を加えて、この組成物は、例えばコンクリートまたはモルタルへと固化および硬化する。用語「水硬性セメント」は、その従来の意味を含み、水、または溶媒が水である溶液、例えば混合溶液と、混ぜ合わせた後に固化および硬化する組成物に言及する。本発明のセメントと水性液体との混ぜ合わせによって生成される生成物の固化および硬化は、水と反応したときにセメントから形成される含水化合物の生成の結果として生じ、含水化合物は本質的に水に不溶性である。
【０１４０】
本発明の骨材は、純粋なポルトランドセメントと混ぜ合わされる場合、従来のコンクリートに使用される従来の天然岩石骨材の代わりとして使用を見出す。いくつかの実施形態における他の興味対象の水硬性セメントは、ポルトランドセメント混合物である。フレーズ「ポルトランドセメント混合物」は、ポルトランドセメント成分、およびかなりの量の非ポルトランドセメント成分を含む、水硬性セメント組成物を含む。本発明のセメントはポルトランドセメント混合物であるので、セメントは、ポルトランドセメント成分を含む。ポルトランドセメント成分は、任意の都合の良いポルトランドセメントであってよい。当業界で知られているように、ポルトランドセメントは、ポルトランドセメント・クリンカーを砕くことによって生成された粉末組成物（９０％超）、固化時間を制御する限定された量の硫酸カルシウム、および、（様々な基準によって可能なように）５％までの微量成分である。反応のための二酸化炭素を提供するために使用される排ガスがＳＯＸを含有する場合、十分な硫酸塩が、沈殿した材料中に硫酸カルシウムとして存在して、セメントまたは骨材のいずれかとして追加の硫酸カルシウムの必要性を埋め合わせることができる。欧州標準ＥＮ１９７．１によって定義されているように、「ポルトランドセメント・クリンカーは、少なくとも２／３がケイ酸カルシウム（３ＣａＯ．ＳｉＯ２および２ＣａＯ．ＳｉＯ２）の塊からなり、残りはアルミニウム含有クリンカー相および鉄含有クリンカー相ならびに他の化合物からなるであろう、水硬性材料である。ＣａＯのＳｉＯ２に対する比は、２．０未満ではないだろう。マグネシウム含有量（ＭｇＯ）は、塊で５．０％を超えないであろう。」。ＭｇＯについての懸念は、後の固化反応において、水酸化マグネシウム、水滑石が形成して、それにより変形を導き、セメントを弱めて割ることもある、ということである。炭酸マグネシウム含有セメントの場合、水滑石は、ＭｇＯと共にある場合のようには形成されないであろう。いくつかの実施形態において、本発明のポルトランドセメント構成成分は、ＡＳＴＭ標準、および、米国材料試験学会（the American Society for Testing of Materials）のＣ１５０規格（Ｉ−ＶＩＩＩ型）（ポルトランドセメントのためのＡＳＴＭ  Ｃ５０標準規格）を満たす任意のポルトランドセメントである。ＡＳＴＭ  Ｃ１５０は、８つのタイプのポルトランドセメントを網羅し、各々は、異なる特性を有し、これらの特性に特異的に使用される。
【０１４１】
水硬性セメントとしての興味対象はまた、炭酸塩含有水硬性セメントである。そのような炭酸塩含有水硬性セメント、それらの製造のための方法、および使用は、２００８年５月２３日に出願された同時係属の米国特許出願第１２／１２６，７７６号に説明されており、その出願の開示内容を参照により本明細書に組み込む。
【０１４２】
いくつかの実施形態において、水硬性セメントは、ポルトランドセメントおよび炭酸塩含有水硬性セメントなどの、２つまたはそれ以上の異なる種類の水硬性セメントの混合物であってもよい。いくつかの実施形態において、混合物中の第１セメント、例えばポルトランドセメントの量は、１０から９０重量％まで、例えば３０から７０重量％までなどで、４０から６０重量％までを含む、範囲にわたり、例えば８０％のＯＰＣと２０％の炭酸塩水硬性セメントとの混合物である。
【０１４３】
コンクリートおよびモルタルなどの、本発明の固化可能組成物は、水硬性セメントをある量の骨材（モルタル用の細粒、例えば砂；コンクリート用の細粒を含むかまたは含まない粗粒）および水と混ぜ合わせるによって生成され、この混ぜ合わせは同時に行うか、または、セメントを骨材と予め混ぜ合わせて、その後結果として生ずる乾燥成分を水と混ぜ合わせることによるか、のいずれかである。本発明のセメント組成物を使用したコンクリート混合物のための粗骨材材料の選択は、約３／８インチの最小サイズを有してもよく、その最小値から１インチまたはそれ以上までのサイズに変わることができ、これらの限定値の間の漸次移行（gradations）を含むことができる。細かく分割された骨材は、サイズが３／８インチより小さく、これもまた２００ふるいサイズほどまで、はるかに細かいサイズに等級付けされうる。細骨材は、本発明のモルタルおよびコンクリートの双方において存在してもよい。セメントの乾燥成分中のセメントに対する骨材の重量比は、変わることができ、いくつかの実施形態において、１：１０から４：１０まで、例えば２：１０から５：１０までなどで、５５：１０００から７０：１００までを含む、範囲にわたる。
【０１４４】
固化可能組成物、例えばコンクリートを生成するために乾燥成分と混ぜ合わされる液相、例えば水性流体は、純水から所望のように１つまたは複数の溶質、添加剤、共溶媒などを含む水まで変わることができる。乾燥成分の、固化可能組成物を調製する際に混ぜ合わされる液相に対する比は、変わることができ、いくつかの実施形態において、２：１０から７：１０までの範囲、例えば３：１０から６：１０までなどで、４：１０から６：１０までを含む、範囲にわたる。
【０１４５】
いくつかの実施形態において、セメントは、１つまたは複数の混合剤と共に利用されうる。混合剤は、基礎のコンクリート混合物では得ることのできない所望の特徴をコンクリートに与えるためにコンクリートに加えられる組成物であるか、あるいは、コンクリートをより容易に利用可能にするため、もしくは特定目的により適するようにするために、またはコスト削減のために、コンクリートの特性を変更するためにコンクリートに加えられる組成物である。当業界で知られているように、混合剤は、水硬性セメント、骨材、および水を除いた、任意の材料または組成物であって、コンクリートまたはモルタルの成分として使用されて、そのいくつかの特徴を高めるか、もしくはコストを下げる、任意の材料または組成物である。利用される混合剤の量は、混合剤の性質に応じて変わることができる。いくつかの実施形態において、これらの成分の量は、１から５０重量％まで、例えば２から１０重量％までなどの範囲にわたる。
【０１４６】
興味対象の混合剤は、セメント系材料；ポゾラン；ポゾラン材料およびセメント系材料；ならびに微量不活性材料などの細かく分割された鉱物混合剤を含む。ポゾランは、珪藻土、オパール様チャート、粘土、頁岩、フライアッシュ、シリカ・フューム、凝灰岩、および、いくつかの既知のポゾランである火山塵、を含む。いくつかの砕かれた粒状高炉スラグ、および高カルシウムフライアッシュは、ポゾラン特性およびセメント特性の双方を有する。微量不活性材料はまた、細かく分割された原石英、ドロマイト、石灰石、大理石、花崗岩、および他のものを含むことができる。フライアッシュは、ＡＳＴＭ  Ｃ６１８に定義されている。
【０１４７】
興味対象の混合剤の他のタイプは、可塑剤、急結剤、緩結剤、空気同伴剤（air-entrainers）、発泡剤、減水剤（water reducers）、腐食抑制剤、および、顔料を含む。
【０１４８】
したがって、興味対象の混合剤は、固化促進剤、固化遅延剤、空気同伴剤、消泡剤、アルカリ反応減力剤（alkali-reactivity reducers）、結合用混合剤（bonding
admixtures）、分散剤、着色用混合剤、腐食抑制剤、防湿用混合剤、気体形成剤（gas formers）、浸透性減少剤（permeability reducers）、ポンプ作用補助剤（pumping aids）、収縮補正混合剤（shrinkage compensation admixtures）、殺真菌性混合剤、殺菌性混合剤、殺虫性混合剤、レオロジー改変剤（rheology modifying agents）、細かく分割された鉱物混合剤、ポゾラン、骨材、湿潤剤、増強剤（strength enhancing agents）、撥水剤、および、任意の他のコンクリートまたはモルタル混合剤または添加剤を含むが、これらに限定されない。混合剤は、当業界において周知であり、上記のタイプまたは任意の他の所望のタイプの任意の適する混合剤が使用されうる；例えば、参照により内容全体を本明細書に組み込む、米国特許出願第１２／１２６，７７６号を参照されたい。
【０１４９】
いくつかの実施形態において、本発明の固化可能組成物は、例えば繊維強化コンクリートが所望される場合、繊維が利用されたセメントを含む。繊維は、ジルコニア含有材料、鋼、炭素、繊維ガラス、または、合成材料、例えばポリプロピレン、ナイロン、ポリエチレン、ポリエステル、レーヨン、高強度アラミド（すなわちＫｅｖｌａｒ（登録商標））、またはそれらの混合物から作成されうる。
【０１５０】
固化可能組成物の成分は、任意の都合の良いプロトコルを使用して混ぜ合わされうる。各材料は、作業時に混合されてもよいし、あるいは、材料の一部もしくは全部が、予め混合されてもよい。代替的に、材料のいくつかは、高性能の（high-range）減水混合剤などの混合剤を用いるか、または用いずに、水と混合され、その後、残りの材料がそれらと混合されうる。混合装置として、任意の従来の装置が使用されうる。例えば、ホーバート混合機（Hobart mixer）、傾斜円筒混合機（slant cylinder mixer）、オムニ・ミキサー（Omni Mixer）、ヘンシェル混合機（Henschel mixer）、Ｖ型混合機、および、ナウター混合機（Nauta mixer）が利用されうる。
【０１５１】
固化可能組成物（例えばコンクリート）を生成するための成分の混ぜ合わせに続いて、固化可能組成物は、所与の期間後に固化するであろう。固化時間は、変わることもでき、いくつかの実施形態において、３０分から４８時間まで、例えば３０分から２４時間までなどで、１時間から４時間までを含む、範囲にわたることもできる。
【０１５２】
固化生成物の強度もまた、変わることができる。いくつかの実施形態において、固化セメントの強度は、５Ｍｐａから７０ＭＰａまで、例えば１０ＭＰａから５０ＭＰａまでなどで、２０ＭＰａから４０ＭＰａまでを含む、範囲にわたることもできる。いくつかの実施形態において、本発明のセメントから生成された固化生成物は、非常に耐久性があり、例えば、ＡＳＴＭ  Ｃ１１５７で説明された試験方法を使用して決定される。
【０１５３】
本発明の態様は、本発明の骨材および固化可能組成物から生成された構造体をさらに含む。これらの構造体は、本発明の骨材および／または固化可能組成物から生成されるので、これらの構造体は、例えば上記で説明されたような、初期の塩水源中に存在する微量の様々な要素などの、水沈殿した炭酸塩化合物組成物から取得されるものとしてそれらを識別するマーカーまたは成分を含むであろう。例えば、コンクリートの骨材成分の鉱物成分が海水から生成されたものである場合、固化生成物は、マグネシウム、カリウム、硫黄、ホウ素、ナトリウム、および塩化物などの、識別量中に海水マーカープロファイルの様々な要素を含有するであろう。
【０１５４】
Ｃ．構造体
さらなる実施形態は、本発明の骨材を含有する人工構造体、およびそれらの製造方法を含む。ゆえに、いくつかの実施形態において、本発明は、本明細書で説明されるような１つまたは複数の骨材を含む人口構造体を提供する。人工構造体は、骨材が使用されうる任意の構造体、例えば建物、ダム、堤防、車道、または、骨材もしくは岩石を組み込む任意の他の人工構造体などでありうる。骨材は、二酸化炭素封鎖骨材、マイナスの−１０‰よりもマイナスのδ１３Ｃを有する骨材など、または、本明細書において説明される任意の骨材であってよい。
【０１５５】
いくつかの実施形態において、本発明は、化石燃料源からのＣＯ２を含有する骨材、例えば少なくとも１０重量％が化石燃料源からのＣＯ２である、または、少なくとも２０％が化石燃料源からのＣＯ２である、または、少なくとも３０％が化石燃料源からのＣＯ２である、骨材を含む、人工構造体、例えば建物、ダム、または車道を提供する。いくつかの場合において、骨材は、−１０‰よりもマイナスのδ１３Ｃ値、または、−２０‰よりもマイナスのδ１３Ｃ値を有する。いくつかの実施形態において、本発明は、骨材を含有する、人口構造体、例えば建物、ダム、または車道を提供し、ここで、骨材の一部分または全部は、軽量骨材であり、例えば９０〜１１５ｌｂ／ｆｔ３の密度を有する骨材であり、そして、骨材は、化石燃料源からのＣＯ２を含有し、例えば、少なくとも１０重量％が化石燃料源からのＣＯ２であるか、または、少なくとも２０％が化石燃料源からのＣＯ２であるか、または、少なくとも３０％が化石燃料源からのＣＯ２である。いくつかの場合において、骨材は、−１０‰よりもマイナス、または、−２０‰よりもマイナスのδ１３Ｃ値を有する。
【０１５６】
いくつかの実施形態において、本発明は、構造体を製造する方法を提供し、この方法は、化石燃料源からのＣＯ２を含有する骨材、例えば少なくとも１０重量％が化石燃料源からのＣＯ２であるか、少なくとも２０％が化石燃料源からのＣＯ２であるか、または、少なくとも３０％が化石燃料源からのＣＯ２である、骨材を提供することを含む。いくつかの場合において、骨材は、−１０‰よりもマイナス、または、−２０‰よりもマイナスのδ１３Ｃ値を有し、この骨材を使用して構造体の少なくとも一部分を製造する。いくつかの実施形態において、骨材の少なくとも一部分は、軽量骨材であり、例えば９０〜１１５ｌｂ／ｆｔ３の密度を有する骨材である。
【０１５７】
１．車道
いくつかの実施形態において、本発明は、本発明の１つまたは複数の骨材を含む車道、あるいは、本発明の１つまたは複数の骨材を含む車道の成分、ならびに、そのような車道および／または成分を製造するための方法およびシステムを提供する。いくつかの実施形態において、本発明は、二酸化炭素封鎖車道、すなわち本発明の１つまたは複数の骨材を含むことができる成分で建造された車道であって、その車道の総合的な製造は結果として、例えば産業源からの二酸化炭素の封鎖ということになる、車道を提供し；いくつかの実施形態において、本発明は、車道であって、その車道を製造する際に生成される二酸化炭素の量は、車道の材料内に封鎖される二酸化炭素の量よりも少ない、車道を提供し、その車道は、本発明の骨材、二酸化炭素を封鎖するセメント、形態、および他の成分を含むことができる、すなわちカーボンネガティブ車道を提供する。
【０１５８】
用語「車道」は、運搬およびレクリエーションに使用される一般クラスの表面を含むように本明細書において使用される。車道は、モーター付き乗物、動物および歩行者通行、自転車、および単独でまたはグループとしてのいずれかで使用される任意の他の運搬手段によって使用される舗道を含む。本発明の車道は、以下でさらに詳細に説明されるように、道路、歩道、橋の表面、自転車道路、舗装された歩行者用道路などを含むこともできるが、これらに限定されない。車道は、単一層であってもよい砂利道ほどに単純な構造体、ならびに、典型的には２つ以上の層を含むアスファルトおよびコンクリートで舗装された車道を含む。
【０１５９】
いくつかの実施形態において、本発明は、産業廃棄ガス源から誘導されたＣＯ２を含有する骨材など、本明細書において説明されるＣＯ２封鎖骨材の任意のものなどのＣＯ２封鎖骨材を含む、車道を提供する。いくつかの実施形態において、車道は、合成炭酸塩を含む骨材を含む。いくつかの実施形態において、車道は、−１５‰未満、または、−２０‰未満、または、−２５‰未満のδ１３Ｃ値を有する骨材を含む。いくつかの実施形態において、車道は、ダイピング石（dypinginite）、ネスケホン石、マグネサイト、または、これらの１つまたは複数の組み合わせを含有する骨材を含む。
【０１６０】
上記の実施形態の骨材は、以下でさらに詳細に説明されるように、車道の１つまたは複数の成分に使用されうる。骨材は、１、２、５、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、または９０重量％を超えて、例えば２０重量％を超えて、または、５０重量％を超えて車道を構成することもできる。
【０１６１】
いくつかの実施形態において、車道は、幹線道路、幹線道路システム、市道、空港の滑走路、歩道、または、開放空間の舗道である。幹線道路は、市および町などの重要目的地の間を一般市民が往来するよう意図された主要道路を含む。一セットの相互連結された幹線道路は、「幹線道路システム」、「幹線道路ネットワーク」、または「幹線道路輸送システム」と様々に呼ばれうる。市道は、人々が動き回ることができる、建物に隣接する一区画である任意の公道を含む。本発明の市道は、車両交通に主に使用されるが、幹線道路のように大量の交通を経験しない車道であるが、歩道よりも高い負荷が加えられることに適応する車道に言及する。本発明によって提供される別の例示的車道構造体は、空港の滑走路である。滑走路は、航空機が離陸および着陸することができる空港の細長い土地を含み、滑走路はまた、滑走路の端部におけるオーバーラン領域またはストップウェイ（stopways）であるブラストパッド（blast pads）、ならびに、飛行機のタキシング、離陸、および着陸時ロールアウトのために使用される滑走路端、を含むこともできる。歩道は、従来、車両通行のための車道と並んで見出だされる、舗装された表面を含む。本発明の歩道は、丸石舗道、レンガ舗装道路、ならびに、ビーチ沿い（すなわちビーチ小道）、公園内、および住居用建物と商業用建物との間、に延びる舗装された歩行者専用通路を含む、歩行者往来のために主に利用される任意の舗装された道路を含むこともできる。本発明の歩道はまた、自転車用道路、および非乗り物および／または動物通行のために設計された他の道路を含むこともできる。開放空間の舗道は、多数の異なる目的のために使用されうるように舗装された任意の寸法または形状の一区画であってもよい。例えば、開放空間の舗道は、運動場、スポーツ・レクリエーション表面（例えば、バスケットボールのコート、ローラースケート場）、駐車場などであってもよい。舗装された表面は、臨時的建物または保存施設の基礎であってもよい。開放空間の舗道は、加えられる負荷に応じて建造されてよく、各層の厚さは、かなり変更することができる。
【０１６２】
本発明はまた、車道の１レーンマイル当たり少なくとも１、５、１０、５０、１００、５００、１０００、２０００、３０００、４０００、５０００、６０００、７０００、８０００、９０００、または１０，０００トンのＣＯ２を封鎖する鉱物を含有する車道を提供する。いくつかの実施形態において、車道は、少なくとも１０、１００、１０００  １０，０００フィートの長さ、あるいは、少なくとも３、５、１０、５０、または１００マイルの長さである。材料は、任意の材料、例えば、産業源からのＣＯ２が、例えば安定した沈殿物を生成するための化学反応によって、材料内に捕捉され、かつ、所望の程度まで、あるいは、本明細書の他の箇所で説明されるような、温度、酸、および／または塩基安定性などの特定の試験にさらされるときまで、使用の通常条件下で材料中に留まることになるような、人為的プロセスで生成される、本明細書において説明されるような骨材であってよい。例えば、骨材を含有する１８インチ深の路盤で、その骨材の一部または全部が本発明の実施形態の骨材であり、１００ｌｂ／ｆｔ３のかさ密度を有する、１５フィート幅の１レーン道路は、車道の１リニアフィート当たりほぼ２２５０ポンド、または、１リニアフィート当たりほぼ１．１トンで、ゆえに１レーンマイル当たりほぼ５，５００トンの骨材を含有する。骨材が、全体で、その重量のたった１％のみをＣＯ２として封鎖したら、車道は、１レーンマイル当たり５５トンのＣＯ２を封鎖する材料を含有することになる。骨材がその重量の５０％をＣＯ２として封鎖する場合（例えば、本質的に全ての骨材が、本発明のいくつかの実施形態にしたがうＣＯ２骨材である場合）、車道は、１レーンマイル当たり少なくとも２７５０トンのＣＯ２を封鎖する材料を含有することになる。より深い路盤を有する車道は、対応して、より多くの骨材を有するであろうし、より浅い路盤を有する車道は、より少ない骨材を有するであろう。この計算は単に、ＣＯ２封鎖成分として骨材を想定した場合の、原理を例示するための単純な例である。例えば表面セメントまたはアスファルト、車道の他の層などの、車道の他の成分もまた、ＣＯ２封鎖材料を含有してよい。車道の１レーンマイル当たりにどれだけのＣＯ２が封鎖されるかは、容易に計算されうる。材料がＣＯ２封鎖材料、例えば化石燃料の燃焼に源を発する二酸化炭素を含有する材料であることを確認するために、同位体測定（例えば、δ１３Ｃ値の測定）、および炭素電量分析などの試験が使用されうる；任意の他の適する測定もまた使用されうる。
【０１６３】
本発明はまた、カーボンネガティブ車道を提供し、「カーボンネガティブ」は、本明細書において使用されるような意味を有する。いくつかの実施形態において、車道は、少なくとも１０、１００、１０００  １０，０００フィートの長さ、あるいは、少なくとも３、５、１０、５０、または、１００マイルの長さである。いくつかの例において、車道は、少なくとも５％カーボンネガティブ、または、少なくとも１０％カーボンネガティブ、または、少なくとも２０％カーボンネガティブ、または、少なくとも３０％カーボンネガティブ、または、少なくとも４０％カーボンネガティブ、または、少なくとも５０％カーボンネガティブ、または、少なくとも６０％カーボンネガティブ、または、少なくとも７０％カーボンネガティブ、または、少なくとも８０％カーボンネガティブ、または、少なくとも９０％カーボンネガティブである。
【０１６４】
車道は、様々な成分から作製され、本発明はまた、車道の１つまたは複数の成分を提供する。「車道成分」は、車道の建造において使用される、任意の成分（例えば、構成成分）を含む。いくつかの実施形態において、車道成分は、骨材、結合剤、土質安定剤、コンクリート、形成された材料、または、アスファルトであってよい。いくつかの他の実施形態において、車道成分は、セメント、コンクリート、または形成された建物材料（例えばレンガ）などの固化可能成分であってよい。いくつかの実施形態において、車道成分は、ＣＯ２封鎖骨材、例えば本発明の骨材に使用されるように説明されたものなど、あるいは、−１５‰未満または−２０‰未満のδ１３Ｃ値を有する炭酸塩を含む。建造されるべき車道構造体の特定のタイプおよびサイズ、ならびに、その地理的場所に応じて、車道の車道成分中に存在する炭酸塩の量は、変わることができる。いくつかの実施形態において、車道成分中の炭酸塩の量は、１から１００重量％まで、例えば５から９９重量％までなど、１０から９０％まで、または、１５から５０％まで、または、３０％から７０％まで、または、５０％から８０％まで、または、６０〜９０％、または、７０〜１００％、または、７０〜９９％を含む、範囲にわたることができる。車道成分の生成において、ある量の炭酸塩成分は、水および他の追加的成分と混ぜ合わされ、他の追加的成分とは、粘土、頁岩、軟質粘板岩、ケイ酸カルシウム、切り出された石、ポルトランドセメント、フライアッシュ、スラグセメント、結合剤、骨材（例えば、高炉スラグ、ボトムアッシュ、砂利、石灰石、花崗岩、砂など）、シリカ・フューム、ケイ酸塩、および、ポゾランを含むが、これらに限定されない。興味対象の合成炭酸塩生成プロトコルは、米国特許出願第１２／１２６，７７６号；同第１２／１６３，２０５号；および同第１２／３４４，０１９号、ならびに、係属中の米国仮特許出願第６１／０１７，４０５号；同第６１／０１７，４１９号；同第６１／０５７，１７３号；同第６１／０５６，９７２号；同第６１／０７３，３１９号；同第６１／０７９，７９０号；同第６１／０８１，２９９号；同第６１／０８２，７６６号；同第６１／０８８，３４７号；同第６１／０８８，３４０号；同第６１／１０１，６２９号；および同第６１／１０１，６３１号に開示されているプロトコルを含むが、これらに限定されない；これらの開示内容は、参照により本明細書に組み込む。本発明の車道成分および車道に利用される合成炭酸塩は、本明細書の他の箇所で説明されるように、水から炭酸カルシウム組成物および／または炭酸マグネシウム組成物を沈殿させることによって生成されうる。
【０１６５】
いくつかの実施形態において、車道成分は、アスファルト生成物である。用語「アスファルト」（すなわちビチューメン）は、その従来の意味で、ナフサ（naptha）、ガソリン、灯油、および、他の留分が原油から取り除かれた後、石油分留における分画（cut）から誘導される高分子量炭化水素から主に構成された、天然または製造された黒色もしくは暗色の固体、半固体、または、粘性材料を含むように使用される。ゆえに、本発明は、アスファルトおよび本明細書において説明されるような骨材を含むアスファルト生成物を提供する。本発明の車道アスファルト生成物中の骨材の量は、大きく変わることができる。その量は、５から５０％までで、１０から４０％までを含む、例えば２５から３５％までなどの範囲にわたることもできる。ＣＯ２封鎖アスファルト、それらを生成するための方法およびシステムは、２００８年１０月３１日に出願された米国仮特許出願第６１／１１０，４９５号、および、２００９年２月９日に出願された同第６１／１４９，９４９号にさらに説明されており、それらの開示内容は参照により本明細書に組み込む。
【０１６６】
他の実施形態において、車道成分は、土質安定剤である。「土質安定剤」は、土の安定性および構造的完全性（すなわち、その形状を維持する）を改善するために使用される組成物を意味する。ＣＯ２封鎖土質安定剤、それらを生成する方法およびシステムは、２００９年２月３日に出願された、米国仮特許出願第６１／１４９，６３３号にさらに説明されており、その開示内容は参照により本明細書に組み込む。
【０１６７】
他の実施形態において、車道成分は、形成された建物材料である。「形成された」は、定められた物理的形状、すなわち輪郭を有する人工構造体に、成形された、例えば成型、鋳造、切断、または、他の方法で生成されたことを意味する。形成された建物材料は、定められ安定した形状を有しないがその代わりに材料が保持される容器、例えば袋または他の容器に適合する、非晶質建物材料（例えば、粉末、ペースト、スラリーなど）とは異なる。ＣＯ２封鎖する形成された建物材料、それらを生成する方法およびシステムは、２００９年２月３日に出願された米国仮特許出願第６１／１４９，６１０号にさらに説明されており、この開示内容は参照により本明細書に組み込む。
【０１６８】
上記で示されたように、本発明の車道は、１つまたは複数の車道層を含んでもよい。例として、車道、例えば本発明のＣＯ２封鎖車道またはカーボンネガティブ車道は、路床層（sub-grade layer）、補助基層（sub-base layer）、路盤層（base course layer）、および表面層（surface layer）（これらの用語は当業者によって理解されるが、意味が実質的に同じであれば、同等用語が代用されうる）のうちの１つまたは複数を含んでもよい。これらの層の組成物が、それらの中に使用されうる材料の種類を決定することは認識されるであろう。例えば、本発明の骨材が、それらの層のうちの１つまたは複数に使用されるとき、鉄筋または他の腐食しやすい材料がない場合、骨材は、骨材の強度および耐久性特性を損なわない事実上任意の浸出可能塩化物含有量を有する骨材であってよい。ゆえに、海水またはブラインなどの塩化物を多く含有する水から生成される本発明の骨材は、この骨材が、車道の適切な層に使用されるべきである場合、塩化物を除去するために、必ずしも加工される必要はなく、あるいは、最小限にだけ加工される必要がある。それに加えて、いくつかの実施形態において、本発明は、骨材の一部分または全部が反応性骨材である、骨材を含有するような、１つまたは複数の層を提供する。従来の構造体とは異なり、反応性骨材は、反応で骨材が粒子間により強い結合を提供し、ゆえに、より耐久性のある層を提供するので、車道において利点となりうる。路盤層などの車道層であって、その中の骨材が密でない、車道層は、膨張が空隙スペースを超えない限り、膨張性ゲルを形成する反応性骨材を許容する。
【０１６９】
車道、例えばＣＯ２封鎖車道を生成するための方法は、これら層のうちの１つまたは複数の任意の部分の建造を含む。したがって、車道、例えば、本発明の態様にしたがうＣＯ２封鎖車道を建造するための方法は、新しい車道を建造すること、前に建造された車道を取り替えること、または、前に建造された車道の任意の部分を修復／改善することを含む。他の実施形態において、車道、例えばＣＯ２封鎖車道は、完全深さの埋め立てであってもよい。さらに他の実施形態において、本発明の車道は、上層のみの再舗装（すなわち、上覆い（overlay））であってもよい。
【０１７０】
車道の底部層は、路床層であってもよい。路床を準備することにおいて、第１ステップは、土質安定化ステップを含むこともできる。下層にある路床土もまた、本発明の車道土質安定剤成分を使用して安定化されてもよい。路床土は、一様な組成物を与えるために車道土質安定剤成分と混合されるべきである。所望の特性（例えば、耐負荷能力、耐霜性）に応じて、路床は、安定化の増加を提供するために、前述された他の車道成分（例えばセメント系材料）とさらに混合されうる。路床はまた、路床の長期の構造的完全性に影響を及ぼすことがある、植物の成長を防ぐ、または遅らせるために、除草剤で処理されてもよい。
【０１７１】
最終圧密に続いて、プライムコートが、粒度路床の表面に加えられうる。一般的に、最終的な車道表面の厚みが１００ｍｍ未満の場合、プライムコートは、路床層に加えられるべきである。本発明に利用される例示的プライムコートは、ある量の本発明の骨材、例えば前述されたＣＯ２封鎖合成炭酸塩を含む、乳化されたアスファルト生成物を含む。
【０１７２】
車道の第２層は、補助基層であってもよい。補助基層は、路床の上方に位置されて、上を覆っている基層および表面層の構造的支持のために主に機能する。いくつかの実施形態において、補助基層は、車道の最終的な所望の耐負荷能力に応じて、最小の厚みであるか、または、完全に欠いてもよい。安定な補助基層の目的は、下層にある路床上への交通負荷の均等な分配を提供することなので、利用される、適する補助基層材料は、加えられた負荷を均等に分配することができるものである。
【０１７３】
いくつかの実施形態において、補助基層は、非結合粒状材料を含むこともできる「非結合粒状材料」は、敷かれ圧縮されたとき、互いに結合しない、または付着しないが、隣接粒子の自然な連結に頼る材料を意味する。非結合粒状材料中の細粒子と粗粒子との割合は、車道の所望の耐負荷能力に依存するであろう。したがって、補助基層中の非結合粒状材料の粒径は、大きく変わることもでき、０．０５ｍｍから２５ｍｍまでの範囲にわたるが、粒径は３７．５ｍｍを超えるべきではない。いくつかの例において、非結合粒状材料は、ＣＯ２封鎖合成炭酸塩を含む非反応性骨材であってよい。骨材成分は、前述されたように、固化可能組成物を粉砕することによって生成されうるか、あるいは、隣接する骨材粒子と連結するのに適する形状を有する成型された骨材であってもよい（例えば、星型）。
【０１７４】
他の実施形態において、補助基層は、結合材料を含んでもよい。結合材料は、結合剤によって近隣の粒子と結合するものである。「結合剤」は、隣接粒子を実質的に固化または接合することができる成分を意味する。本発明のいくつかの例において、結合剤は、ＣＯ２封鎖合成炭酸塩を含むアスファルト生成物である。他の例において、結合剤は、ＣＯ２封鎖合成炭酸塩を含むセメントであってもよい。いくつかの実施形態において、補助基層は、反応性骨材を含む。反応性骨材を利用することによって、骨材粒子間に安定化されたマトリックスが形成され、補助基層が、路床から車道構造体への細粒の侵入を最小限にして、霜作用による損傷を最小限にすることができる。いくつかの実施形態において、水が、最適の含水量および材料均一性を提供するために組成物に加えられうる。適切な厚さの補助基層材料が敷かれた後、補助基層は、路床について前述されたのと同じ方法で圧縮されうる。
【０１７５】
いくつかの実施形態において、補助基層は、プレキャストコンクリートスラブを含むことができる。コンクリートは、前述されたような他の補足セメント系材料に加えて、ある量のＣＯ２封鎖合成炭酸塩、およびポルトランドセメントなどのセメント系成分を混合して成型することによって調製されうる。コンクリートスラブはまた、鋼製鉄筋構造体またはアルミニウム製金網などの補強材料を利用することもできる。
【０１７６】
本発明によって提供される、車道の別の層は、路盤層である。路盤は、表面層のすぐ下に位置され、追加の負荷分配、排水、および耐霜性をもたらし、建造設備に安定した作業台を提供する。本発明の路盤層は、補助基層のために前述されたような骨材から実質的に構成されうる。ＣＯ２封鎖合成炭酸塩を含む骨材は、表面下の排水問題が路体に存在する可能性がある場合に、路体土が不安定な領域で、不適当な材料が除去された領域で、または、完全深さの可撓性車道の下で、特に好まれる。いくつかの実施形態において、骨材路盤は、反応性骨材と非反応性骨材との混合物を含む。混合物中の反応性骨材の割合は、変わることができ、５から２５％までの範囲にわたり、５から１５％までを含み、例えば１０％などであってもよい。骨材組成物はまた、ある量のセメント系成分を含んでもよい。加えられるセメント系成分の量は、車道のタイプに応じて変わり、路盤の１から２０重量％までの範囲にわたり、１から１０％までを含み、例えば５％などである。路盤は、密粒度または浸透性加熱アスファルト混合物を利用し混合することによってさらに調製されうる。
【０１７７】
本発明によって提供された車道の上層は、表面層である。表層は、路盤のすぐ上に位置する層であり、交通負荷と接触する。表面層は、摩擦、平滑さ、騒音制御、および排水などの特徴を提供するように、建造されるべきである。それに加えて、表面層は、下にある路盤、補助基層、および路床に対する防水層として働く。表面層は、その２つの層―摩耗層および結合層を、調製するために２つの別個の段階で建造されうる。摩擦層は、交通負荷と直接接触する層である。これは、交通磨耗の矢面に立つことを意味し、摩擦層は摩損されると、除去され取り替えられうる。結合層は、表面層構造体の大部分で、上を覆う交通負荷を分配するように働く。
【０１７８】
いくつかの実施形態において、本発明によって提供される表層は、一部または全てが本発明の骨材である、骨材、および、アスファルト結合剤から実質的に構成される。それに加えて、ある量の本発明の骨材はさらに、鉱物充填剤として粉末形態で利用されうる。表層に使用されるアスファルト結合剤の量は変わることができ、５から５０％までの範囲わたり、５から４０％までを含み、例えば５から３５％までなどであってよい。表面層に使用される骨材の粒径は、変わることができ、５０ｍｍから１５ｍｍまでの範囲にわたり、１００ｍｍから１２．５ｍｍまでを含み、例えば約７５ｍｍから１０ｍｍまでなどであってよい。表面層は、骨材および鉱物充填剤を加熱アスファルト結合剤と、全ての骨材および鉱物充填剤材料が完全に被覆されるまで、混合することによって調製される。アスファルト被覆骨材材料はその後、滑らかで一様な層を生成するように、路盤の表面上に広げられうる。追加のアスファルト結合剤が、表面に沿う任意の空隙スペースまたは粒度変化を埋めるために利用されうる。表層はその後、高温度で圧縮される。「高温度」は、１２５℃以上の温度を意味する。
【０１７９】
他の実施形態において、表面層は、前述されたように、剛性の、形成され舗装されたコンクリート表面でありうる。表面層がコンクリートスラブである例において、表面は、耐霜性、水分による損傷、剥離損傷を改善するために化学的混合剤で処理されうる。剛性コンクリート表面層は、歩行者の往来のため、または、加えられる負荷がより軽い場合に、主として使用される車道に利用されうる。
【０１８０】
ＣＯ２封鎖合成炭酸塩を含む車道成分は、様々な異なる応用に使用を見出す。本発明の車道成分組成物が使用を見出す特定の車道構造体は、幹線道路、歩道、自転車用道路、海岸に面した道、空港の滑走路、市道、丸石道路、駐車場、ローラースケート場、および、任意の他の舗装された区画を含むが、これらに限定されない。
【０１８１】
いくつかの実施形態において、本発明は、合成炭酸塩を含むＣＯ２封鎖成分を含む車道を建造することを含む、方法を提供する。いくつかの実施形態において、本発明は、骨材を含む車道を建造することであって、この骨材は、−１０‰よりもマイナス、いくつかの実施形態において、−２０‰よりもマイナスの、δ１３Ｃ値を有する、建造すること、を含む方法を提供する。骨材は、車道の１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、または、９０％を超えて構成することができる。
【０１８２】
いくつかの実施形態において、本発明は、車道成分を生成する方法を提供し、この方法は：ＣＯ２封鎖合成炭酸塩を取得することと；ＣＯ２封鎖合成炭酸塩を含む車道成分を生成することと、を含む。車道成分は、例えば、骨材、セメント、混合セメント、アスファルト、土質安定剤、コンクリート、結合剤、形成された材料（レンガ、石板）、固化可能組成物であってよい。いくつかの実施形態において、本発明は、車道成分を生成する方法を提供し、この方法は：合成炭酸塩を取得することであって、この炭酸塩は、−１０よりもマイナス、または、いくつかの実施形態において、−２０よりもマイナスのδ１３Ｃ値を有する、取得することと；ＣＯ２封鎖合成炭酸塩を含む車道成分を生成することと、を含む。車道成分は、例えば、骨材、セメント、混合セメント、アスファルト、土質安定剤、コンクリート、結合剤、形成された材料（レンガ、石板）、固化可能組成物であってよい。
【０１８３】
いくつかの実施形態において、本発明は、ＣＯ２封鎖合成炭酸塩を含む車道成分を生成するためのシステムを提供し、このシステムは：アルカリ土類金属含有水のための流入部と；その水を炭酸塩化合物沈殿条件にさらして、ＣＯ２封鎖合成炭酸塩を生成する、炭酸塩化合物沈殿ステーションと；ＣＯ２封鎖合成炭酸塩を含む車道成分を生成するための車道成分生成器と、を含む。いくつかの実施形態において、本発明は、合成炭酸塩を含む車道成分を生成するためのシステムを提供し、この炭酸塩は、−１０‰よりもマイナス、または、いくつかの実施形態において−２０‰よりもマイナスの、δ１３Ｃ値を有する。このシステムは：アルカリ土類金属含有水のための流入部と；その水を炭酸塩化合物沈殿条件にさらして、−１０‰よりもマイナス、または、いくつかの実施形態において−２０‰よりもマイナスのδ１３Ｃ値を有する、合成炭酸塩を生成する、炭酸塩化合物沈殿ステーションと；−１０‰よりもマイナス、または、いくつかの実施形態において−２０‰よりもマイナスのδ１３Ｃ値を有する合成炭酸塩を含む車道成分を生成するための車道成分生成器と、を含む。
【０１８４】
いくつかの実施形態において、本発明は、ＣＯ２を封鎖する方法を提供し、この方法は：アルカリ土類金属イオン含有水を、ＣＯ２を含むガス状産業廃棄流に接触させることと；アルカリ土類金属イオン含有水からＣＯ２封鎖合成炭酸塩を沈殿させることであって、合成炭酸塩は、ガス状産業廃棄流から誘導されたＣＯ２を含む、沈殿させることと；ＣＯ２封鎖合成炭酸塩を含む車道成分を生成することと、を含む。いくつかの実施形態において、本発明は、ＣＯ２を封鎖する方法を提供し、この方法は：アルカリ土類金属イオン含有水を、ＣＯ２を含むガス状産業廃棄流に接触させることと；−１０‰よりもマイナス、または、いくつかの実施形態において−２０‰よりもマイナスのδ１３Ｃ値を有する合成炭酸塩を、アルカリ土類金属イオン含有水から沈殿させることであって、合成炭酸塩は、ガス状産業廃棄流から誘導されたＣＯ２を含む、沈殿させることと；−１０‰よりもマイナス、または、いくつかの実施形態において−２０‰よりもマイナスのδ１３Ｃ値を有する合成炭酸塩を含む車道成分を生成することと、を含む。
【０１８５】
いくつかの実施形態において、本発明は、炭素封鎖売買可能産物を生成する方法を提供し、この方法は、ＣＯ２封鎖合成炭酸塩化合物を含む車道成分を生成することと；車道成分中に封鎖されるＣＯ２の定量化された量を決定することと；決定された定量化された量に基づいて炭素封鎖売買可能産物を生成することと；を含む。
【０１８６】
いくつかの実施形態において、本発明は、炭素封鎖売買可能産物を取得する方法を提供し、この方法は、（ａ）ＣＯ２を発生させることと；（ｂ）（ｉ）ＣＯ２封鎖合成炭酸塩化合物を含む車道成分を生成し；（ｉｉ）車道成分中に封鎖されるＣＯ２の定量化された量を決定し、かつ（ｉｉｉ）決定された定量化された量に基づいて炭素封鎖売買可能産物を生成する、ＣＯ２封鎖器へＣＯ２を進めることと；（ｃ）ＣＯ２封鎖器から炭素封鎖売買可能産物を受け取ることと；を含む。
【０１８７】
ＩＩＩ．方法
本発明の方法は、骨材を製造する方法、骨材を製造することによってＣＯ２を封鎖する方法、骨材のセットを所定セットの特徴に生成すること、固化可能組成物を作製する方法、本発明の骨材を含む構造体を作製する方法、および、ビジネス方法を含む。
【０１８８】
Ａ.骨材を製造する方法。
いくつかの実施形態において、本発明は、骨材を製造する方法を提供する。一実施形態において、本発明は、産業廃棄流からの二酸化炭素を水溶液中に溶解してその水溶液から１つまたは複数の炭酸塩化合物を沈殿させること、その沈殿物を脱水すること、および、いくつかの実施形態においては、骨材を生成するために脱水された沈殿物をさらに処理することによって、骨材を製造する方法を提供する。産業廃棄流は、本明細書において説明されたような任意の適する廃棄流であってよい。いくつかの実施形態において、産業廃棄流は、石炭火力発電所からの煙道ガスである。接触は、本明細書においても説明されるような任意の適する装置および手順による、例えば、平坦なジェット接触器による、または、エアゾール接触によるものであってよい。いくつかの実施形態において、産業廃棄流中のＣＯ２は、本明細書において説明されたような平坦流接触器を使用して、水溶液と接触させられる。陽子が、さらに本明細書においても説明されるような、任意の都合の良い手段によって、溶解されたＣＯ２（ならびに、ｐＨで規定されるように、重炭酸塩および炭酸塩）を含有する水溶液から除去される；いくつかの実施形態において、陽子は、陽子除去のために塩基を生成するように使用されうる、または、陽子を直接除去する（例えば、ＣＯ２が溶解されている溶液との接触による）ように使用されうる、電気化学的システムによって除去される；さらなる説明のために、本願、および米国特許出願第１２／３４４，０１９号、および同第１２／３７５，６３２号を参照されたい。沈殿物の組成は、水溶液の組成に依存する；水溶液は、様々な源のうちの１つまたは複数からのものであってよい、二価陽イオン、例えばマグネシウムおよび／またはカルシウムを含有し、その源とは、海水、地質学的ブラインなどのブライン、鉱物、例えば蛇紋石、橄欖石などの鉱物、フライアッシュ、スラグ、他の産業廃棄物、例えばボーキサイト精製からの赤泥など、を含む。ゆえに、沈殿物中のカルシウム／マグネシウム比は、変わることができ、本明細書において説明される比のうちの１つであってよく、例えば、５／１から１／５まで、または、１／１から１／１０まで、または、１００／１から１０／１まで、または、水溶液に使用される材料に応じた任意の他の比などであってよい。沈殿物は、炭酸カルシウムおよび／または炭酸マグネシウムを含有し、それに加えて、本明細書において説明されるような、沈殿物中に含有される産業廃棄ガスの他の成分、例えば、硫酸塩または亜硫酸塩、沈殿した窒素含有化合物、水銀などの重金属、および、本明細書において開示されるような他のものを、含有することもできる。いくつかの実施形態において、沈殿物は、脱水される。さらなる処理は、本明細書の他の箇所で説明されるような、高温度および／または高圧力による、例えば、圧盤プレスの手段による、または、押出しによる、処理を含むことができる。脱水された沈殿物は、いくつかの実施形態において、さらに乾燥されて、その後、水が、所望のパーセンテージ、例えば１〜２０重量％まで、または、１〜１０重量％まで、または、３〜７重量％まで加え戻される。いくつかの実施形態において、任意的に乾燥されてから再度水で戻された、脱水された沈殿物は、押出しプレスを通して送られることによって処理され、本明細書においてさらに説明されるように、事実上任意の所望の形状およびサイズの骨材を生成することができる。いくつかの実施形態において、任意的に乾燥されてから再度水で戻された、脱水された沈殿物は、圧盤プレス内へ押圧することによって処理され、成形された骨材、またはさらに処理されうる骨材の「プレート」を生成することができる。脱水された沈殿物は、いくつかの実施形態において、高圧力、例えば２０００〜６０００ｐｓｉ、またはさらに２０００〜２０，０００ｐｓｉに、適する時間の間、例えば０．１分から１００分まで、または、１〜２０分、または、１〜１０分の間、適する温度、例えば、５０〜１５０℃、または、７０〜１２０℃、または、８０〜１００℃で、さらされる。いくつかの実施形態において、そのように形成された生成物は、そのままで使用される。いくつかの実施形態において、生成物は、炭酸塩を含有し、−１０‰よりもマイナス、または、−１５‰よりもマイナス、または、−２０‰よりもマイナス、または、−２５‰よりもマイナスのδ１３Ｃを有する。他の実施形態において、生成物は、例えば粉砕、砕くことなどによって、さらに処理される。いくつかの実施形態において、方法は、そのように生成された骨材を固化可能組成物中で混ぜ合わせることをさらに含む。
【０１８９】
いくつかの実施形態において、本発明は、合成炭酸塩を取得すること；および、合成炭酸塩を含む骨材を生成することによって、合成炭酸塩を含む骨材を生成する方法を提供する。本明細書において説明されたものなどの任意の適する方法は、合成炭酸塩を取得するために、その合成炭酸塩が骨材に使用するのに適する限り、使用されうる。いくつかの実施形態において、合成炭酸塩は、封鎖されたＣＯ２を含む。いくつかの実施形態において、合成炭酸塩は、−１０‰よりもマイナス、または、−１５‰よりもマイナス、または、−２０‰よりもマイナス、または、−２５‰よりもマイナスのδ１３Ｃを有する。取得するステップは、アルカリ土類金属イオン含有水、例えば、海水またはブラインなどの塩水、あるいは、例えば鉱物から、またはフライアッシュ、スラグ、もしくは赤泥などの産業廃棄物からのアルカリ土類金属を含有するように処理された水から、合成炭酸塩を沈殿させることを含むこともできる。いくつかの実施形態において、取得するステップは、沈殿ステップの前に、アルカリ土類金属イオン含有水を、ＣＯ２を含む産業廃棄ガス流に接触させることをさらに含み；産業廃棄ガス流は、例えば発電所、鋳造所、セメント工場、精製所、または、製錬所からのものであってよい；ガス廃棄流は、例えば煙道ガス、例えば石炭火力発電所からの煙道ガスなどであってよい。いくつかの実施形態において、取得するステップは、アルカリ土類金属イオン含有水のｐＨを沈殿ステップの間に１０以上まで上昇させることをさらに含む。いくつかの実施形態において、生成するステップは：合成炭酸塩を含む固化可能組成物を発生させること；および、この固化可能組成物に固形生成物を形成させることを、さらに含む。いくつかの代替実施形態において、生成するステップは、意図される使用に適する骨材を生成するのに十分な温度および圧力の組み合わせに沈殿物をさらすことを、さらに含む；温度は、例えば３５〜５００℃の間、または、５０〜２００℃の間、または、５０〜１５０℃の間などで、圧力は、１０００ｐｓｉから２０，０００ｐｓｉの間、または、１０００ｐｓｉから１０，０００ｐｓｉの間、または、１０００ｐｓｉから６０００ｐｓｉの間であり、例えば４０００ｐｓｉから６０００ｐｓｉまでなどである。いくつかの代替実施形態において、発生させるステップは、合成炭酸塩を：水、ポルトランドセメント、フライアッシュ、石灰、および結合剤のうちの１つまたは複数と混合することを含む。発生させるステップは、固形生成物を機械的に精製すること、例えば成型、押し出し成型、造粒、粉砕、またはそれらの組み合わせなどによることをさらに含むこともできる。いくつかの実施形態において、生成するステップは、例えば合成炭酸塩を淡水安定生成物に変換するために、合成炭酸塩を淡水と接触させることを含む。いくつかの実施形態において、接触させるステップは：合成炭酸塩を開放領域に広げること；および、広げられた合成炭酸塩を淡水と接触させることを、含む。
【０１９０】
Ｂ．他の方法
いくつかの実施形態において、本発明は：水硬性セメント、および合成炭酸塩を含む骨材を含む組成物を取得すること；および、取得された組成物を含む固化可能組成物を生成することを、含む方法を提供する。合成炭酸塩を含む骨材は、いくつかの実施形態において、本明細書において説明された方法によって作製されうる。いくつかの実施形態において、合成炭酸塩は、封鎖されたＣＯ２を含む。いくつかの実施形態において、合成炭酸塩は、−１０‰よりもマイナス、または、−１５‰よりもマイナス、または、−２０‰よりもマイナス、または、−２５‰よりもマイナスのδ１３Ｃを有する。本方法は、固化可能組成物を固形生成物、例えば構造体生成物など、例えば道路の一部、またはアスファルト、または建物の基礎に、固化させることをさらに含むことができる。
【０１９１】
いくつかの実施形態において、本発明は、二酸化炭素を封鎖する方法を提供し、この方法は：アルカリ土類金属イオン含有水からＣＯ２封鎖炭酸塩化合物組成物を沈殿させること；および、ＣＯ２封鎖炭酸塩化合物組成物を含む骨材を生成することを、含む。いくつかの実施形態において、本発明は、アルカリ土類金属イオン含有水を、ＣＯ２を含むガス状産業廃棄流に接触させること；アルカリ土類金属イオン含有水から合成炭酸塩を沈殿させることであって、この合成炭酸塩は、ガス状産業廃棄流から誘導されたＣＯ２を含む、沈殿させること；および、合成炭酸塩を含む骨材を生成することによって、ＣＯ２を封鎖する方法を提供する。いくつかの実施形態において、骨材は、固化可能組成物中に混ぜ合わされる。骨材は、人工構造体を作製することにおいて使用されうる。いくつかの実施形態において、骨材は、人工構造体の少なくとも１、５、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、または、９５％を構成する。いくつかの実施形態において、人工構造体は、建物である。いくつかの実施形態において、人工構造体は、車道、または車道の成分である。いくつかの実施形態において、人工構造体は、ダムである。他の実施形態において、骨材は、保管場所、例えば水中保管場所、または、地下保管場所、例えば炭鉱もしくは他の化石燃料除去場所などへ、輸送される。骨材は、その場所へ、例えばレールによって、例えば骨材が生成された石炭火力発電所へ石炭を輸送した車両と同じ車両などによって、輸送されうる。骨材は、保管場所での梱包をより効率的にするため、および／または、より強い梱包を与えるために、様々な形状に生成されてもよい。
【０１９２】
いくつかの実施形態において、本発明は：ＣＯ２封鎖成分を取得すること；および、ＣＯ２封鎖成分を含む骨材を生成することによって、ＣＯ２封鎖骨材を生成する方法を提供する。ＣＯ２封鎖成分は、いくつかの実施形態において、ＣＯ２含有産業廃棄ガス流と接触させられた水溶液から炭酸塩を沈殿させることによって取得されうる。骨材は、本明細書において説明された方法などの任意の適する方法によって生成されうる。
【０１９３】
いくつかの実施形態において、本発明は、−１０‰よりもマイナス、または、−１５‰よりもマイナス、または、−２０‰よりもマイナス、または、−２５‰よりもマイナスのδ１３Ｃを有する炭素を含有する成分を取得すること；および、この成分から骨材を生成すること、ゆえに−１０‰よりもマイナス、または、−１５‰よりもマイナス、または、−２０‰よりもマイナス、または、−２５‰よりもマイナスのδ１３Ｃを有する炭素を含有する骨材を生成することによって、−１０‰よりもマイナス、または、−１５‰よりもマイナス、または、−２０‰よりもマイナス、または、−２５‰よりもマイナスのδ１３Ｃを有する炭素を含有する骨材を生成する方法を提供する。この成分は、いくつかの実施形態において、化石燃料の燃焼からのＣＯ２を含有する産業廃棄ガス流と接触させられた水溶液から炭酸塩含有沈殿物を沈殿させることによって取得されうる；化石燃料の種類に応じて、ＣＯ２は、−１０‰よりもマイナス、または、−１５‰よりもマイナス、または、−２０‰よりもマイナス、または、−２５‰よりもマイナスのδ１３Ｃを有する炭素を含有するであろうし、このガスから沈殿させられた炭酸塩はまた、同様のδ１３Ｃ値を有するであろう。この炭酸塩に対する対イオンは、いくつかの実施形態において、カルシウム、マグネシウム、または、本明細書において説明されるような任意の比のカルシウムとマグネシウムとの組み合わせである。いくつかの実施形態において、骨材は、固化可能組成物中に混ぜ合わされる。骨材は、人工構造体を作製することにおいて使用されうる。いくつかの実施形態において、骨材は、人工構造体の少なくとも１、５、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、または、９５％を構成する。いくつかの実施形態において、人工構造体は、建物である。いくつかの実施形態において、人工構造体は、車道、または車道の成分である。いくつかの実施形態において、人工構造体は、ダムである。他の実施形態において、骨材は、保管場所、例えば水中保管場所、または、地下保管場所、例えば炭鉱もしくは他の化石燃料除去場所などへ、輸送される。骨材は、その場所へ、例えばレールによって、例えば骨材が生成された石炭火力発電所へ石炭を輸送した車両と同じ車両などによって、輸送されうる。骨材は、保管場所での梱包をより効率的にするため、および／または、より強い梱包を与えるために、様々な形状に生成されてもよい。保管場所はまた、耐波構造体（例えば人工岩礁）、または、水流および水の動きに対して耐性のある他の構造体（例えば捨石など）を含む；ゆえに、本発明は、本明細書において説明される骨材の１つまたは複数を含有する耐波構造体を提供し、また、本明細書において説明される骨材の１つまたは複数を含有する、水流および水の動きに対して耐性のある構造体も提供する。本発明は、耐波構造体、または耐水構造体を作製する方法であって、本明細書において説明されるような骨材を製造すること、および、その骨材を使用して耐波構造体、または水流および水の動きに対して耐性のある構造体を形成することを含む、方法をさらに提供する。
【０１９４】
いくつかの実施形態において、本発明は：水硬性セメント、およびＣＯ２封鎖骨材を含む固化可能組成物を取得すること；ならびに、固化可能組成物から固形生成物を生成すること、を含む方法を提供する。
【０１９５】
いくつかの実施形態において、本発明は、構造体の建造においてカーボンネガティブ骨材を使用することによってカーボンネガティブ構造体を生成する方法を提供する。「カーボンネガティブ」は、本明細書において説明される意味を有する。いくつかの実施形態において、構造体は、建物である。いくつかの実施形態において、構造体は、ダムである。いくつかの実施形態において、構造体は、車道である。いくつかの実施形態において、構造体は、より大きな構造体の成分、例えば建物の基礎、または車道の路盤もしくは他の基層である。いくつかの実施形態において、カーボンネガティブ骨材は、構造体の少なくとも５、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、または、９０％を占める。いくつかの実施形態において、構造体はまた、少なくとも１つの他のＣＯ２封鎖成分を含む。例えば、いくつかの実施形態において、構造体は、ＣＯ２封鎖補足セメント系材料、および／または、構造体用のセメントの作製に使用される、ＣＯ２封鎖ポゾランさらに含有する。いくつかの実施形態において、構造体は、ＣＯ２封鎖セメントをさらに含有する。いくつかの実施形態において、構造体およびその成分の作製において封鎖されるＣＯ２の量は、構造体およびその成分の作製において生成されたＣＯ２の量を、少なくとも１、５、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、または、９５％だけ超え、ここで％は、本明細書の他の箇所で「カーボンネガティブ」について説明されるように計算される。
【０１９６】
いくつかの実施形態において、本発明は、合成ＣＯ２封鎖炭酸塩化合物を含む骨材を生成すること、骨材中に封鎖されたＣＯ２の定量化された量を決定すること、および、前記決定された定量化された量に基づいて炭素封鎖売買可能産物を生成することによって、炭素封鎖売買可能産物を生成する方法を提供する。いくつかの実施形態において、本発明は、ＣＯ２を発生させること；（ｉ）合成ＣＯ２封鎖炭酸塩化合物を含む骨材を生成し；（ｉｉ）ＣＯ２骨材中に封鎖されたＣＯ２の定量化された量を決定し、そして（ｉｉｉ）決定された定量化された量に基づいて炭素封鎖売買可能産物を生成する、ＣＯ２封鎖器へＣＯ２を進めること；ならびに、（ｃ）ＣＯ２封鎖器から前記炭素封鎖売買可能産物を受け取ることによって、炭素封鎖売買可能産物を取得する方法を提供する。
【０１９７】
いくつかの実施形態において、本発明は、軽量骨材を生成するために、処理の間、純生産量のＣＯ２がないような方法で、出発材料を処理することによって、軽量骨材を生成する方法を提供する。いくつかの実施形態において、骨材の生成においてＣＯ２の純量封鎖がある。出発材料は、水溶液、産業廃棄ガス流などのＣＯ２含有ガス流、二価陽イオン源、またはそれらの組み合わせであってよい。出発材料は、炭酸塩を沈殿させるように処理されてよく、炭酸塩は、このプロセスにおいてＣＯ２を封鎖する。このプロセスは、軽量骨材、例えば、７５ｌｂ／ｆｔ３から１２５ｌｂ／ｆｔ３まで、例えば９０ｌｂ／ｆｔ３から１１５ｌｂ／ｆｔ３までなどのかさ密度（単位重量）を有する骨材を、生成する条件下で沈殿物を処理することをさらに含んでもよい。
【０１９８】
いくつかの実施形態において、本発明は、物理的変態を合成炭酸塩に受けさせる条件に合成炭酸塩をさらし、それにより人工岩石を形成することによって、結合剤を使用せずに人工岩石を製造する方法を提供し、この人工岩石の形成は出発材料の化学反応に依存しない。いくつかの実施形態において、人工岩石は、新しい化合物、あるいは出発材料中にすでに存在する化合物のより多くの量を生成するために、出発合成炭酸塩における化合物の溶解および再沈殿によって形成される。いくつかの実施形態において、新しい化合物、またはさらに多くの量の化合物は、ダイピング石、ハイドロマグネサイト、および／またはネスケホン石のうちの１つまたは複数を含む。いくつかの実施形態において、人工岩石の製造は、人工岩石を生成するのに十分な期間の間、高温度および高圧力の組み合わせに合成炭酸塩をさらすことを含む。いくつかの実施形態において、合成炭酸塩がさらされる条件は、モース硬度計で２より高い、または、３より高い、または、４より高い、または、２〜７、または、２〜６、または、２〜５の硬度を、あるいは、ロックウェル、ヴィッカーズ、またはブリネル硬度計で同等の硬度を、有する人工岩石を生成するのに十分なものである。いくつかの実施形態において、合成炭酸塩がさらされる条件は、５０ｌｂ／ｆｔ３から２００ｌｂ／ｆｔ３までのかさ密度を有する人工岩石を生成するのに十分なものである。いくつかの実施形態において、合成炭酸塩がさらされる条件は、７５ｌｂ／ｆｔ３から１２５ｌｂ／ｆｔ３までのかさ密度を有する人工岩石を生成するのに十分なものである。
【０１９９】
いくつかの実施形態において、本発明は、骨材を製造する方法であって、産業プロセスからの廃棄ガスと、廃棄ガスと反応して沈殿物を形成することになる種を含有する水と、を混ぜ合わせること、および、骨材を形成するためにこの沈殿物を加工することを、含む方法を提供する。
【０２００】
本発明の方法は、事実上任意のサイズまたは形状の骨材、ならびに、例えば硬度、耐摩耗性、密度、多孔性、化学組成、鉱物組成、耐酸性、耐アルカリ性、塩化物含有、ナトリウム含有、ＣＯ２保持、および、反応性（またはその欠如）などの、任意の数の他の特徴の骨材を生成することを可能にする。したがって、いくつかの実施形態において、本発明は、骨材を所定セットの特徴に製造することによって骨材を製造する方法を提供する。これら実施形態のいくつかにおいて、骨材は、産業廃棄ガス流からのＣＯ２を含有する。いくつかの実施形態において、その特徴は、サイズ、形状、硬度、耐摩耗性、密度、多孔性、化学組成、鉱物組成、耐酸性、耐アルカリ性、塩化物含有、ナトリウム含有、ＣＯ２保持、および、反応性（またはその欠如）のうちの２つまたはそれ以上を含む。いくつかの実施形態において、特徴は、サイズ、形状、硬度、耐摩耗性、密度、多孔性、化学組成、鉱物組成、耐酸性、耐アルカリ性、塩化物含有、ナトリウム含有、ＣＯ２保持、および、反応性（またはその欠如）のうちの３つまたはそれ以上を含む。いくつかの実施形態において、特徴は、サイズ、形状、硬度、耐摩耗性、密度、多孔性、化学組成、鉱物組成、耐酸性、耐アルカリ性、塩化物含有、ナトリウム含有、ＣＯ２保持、および、反応性（またはその欠如）のうちの４つまたはそれ以上を含む。いくつかの実施形態において、特徴は、サイズおよび形状を含む。いくつかの実施形態において、特徴は、サイズと、形状と、少なくとも硬度、耐摩耗性、密度、多孔性、化学組成、鉱物組成、耐酸性、耐アルカリ性、塩化物含有、ナトリウム含有、ＣＯ２保持、および、反応性（またはその欠如）のうちの１つと、を含む。
【０２０１】
骨材のセットが、所定のサイズおよび形状の骨材を含むように作製される実施形態において、骨材を所望の形状またはサイズに作製する方法が、本明細書において説明されている。任意の所望の混合物が生成されてよく、例えば、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、または１０を超える骨材形状と組み合わせた、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、または１０を超える骨材サイズを有する骨材の混合物である。例えば、骨材セットは、少なくとも２つのサイズ、および少なくとも２つの形状を、または、正確に２つのサイズ、および正確に２つの形状を有してもよい。これは例示のみで、サイズおよび形状の任意の数の組み合わせが使用されうる。サイズは、例えば所望の程度の間詰（packing）を提供してコンクリート中のセメントの必要性を減らすような、任意の所望のサイズであってよく、粒度セットのサイズが使用されてよく、例えば、粗骨材のうちの最大のものから細骨材のうちの最も微細なものまで、またはこれらの間の任意の組み合わせから、選択されてもよい。同様に、形状は、任意の所望の所定形状であってよく、例えば全て１つの形状か、または様々な形状があってもよい。セットにおいていくつかの骨材サイズは、１つの形状に生成されうるが、他のものは、１つまたは複数の他の形状に生成されてもよい。例えば、本発明の方法は、間詰のために、一セットの粒度サイズで球形または円盤形状、ならびに、流動性を改善するため、および／または、「ピン」として作用することによって割れを減らすために、一部分のより大きい粒子が細長い形状（すなわち、本明細書の他の箇所で説明されたように、高アスペクト比を有する）である、骨材を含む一セットの骨材を生成することが可能である。他の可能性は、連結のためのいくつかの星型部分を、間詰のため、およびセメントの必要性を減らすため、他のより小さい部分と混ぜ合わせた、骨材のセットである。これらの可能性は、例示のみで、当業者は、骨材のセットは、それらが意図される仕事に応じて、事実上任意のサイズおよび形状の組み合わせで作製されうると認識するであろう；この仕事から、骨材セットの特徴が決定されてよく、セットは「注文製で」あってよい。
【０２０２】
反応性など、さらなる有用な特徴が、サイズおよび形状のほかに、含まれうる。いくつかの応用において、いくらかの程度の反応性が有用でありうるか、または、骨材セットの全てではないが、骨材セットのあるパーセンテージだけを反応性にすることは、有用でありうる。車道の建造において、例えば、車道表面を通って染み込む水が、下層にある骨材を反応させてより強い基礎を形成させることになるように、路盤をある程度の反応性の骨材から造ることは有用となりうる。本発明の方法は、較正された量の反応性骨材、例えば、シリカ質材料を含有する骨材が、所望の程度の全体的反応性を達成するために一セットの骨材においてを使用されることを可能にする。これは、あるサイズの骨材のあるパーセンテージにおいて、または、特定サイズの骨材の全てにおいて可能であり、あるいは、形状などに関しても同様に可能である。
【０２０３】
骨材が製造される条件に基づいて変化されうる他の特徴は、硬度を含む。一般的に、より硬質の骨材が好まれるが、あるセットにおいて、いくつかのクラスのサイズまたは形状の骨材が、例えば、高度に詰め込まれるいくつかの用途において変形を提供するためには、幾分より軟質ならば、より有用となりうる。例えば、骨材が例えば炭鉱における、採鉱空隙を再び満たすために使用される場合、間詰のために様々なサイズを有し、ならびに、骨材が石炭の採鉱によって残された空隙内に実際と同じくらいしっかりと詰め込まれるように変形するために幾分軟質であるような、あるパーセンテージのより小さい骨材を有する、一セットの骨材を作製することが、望ましい場合もある。
【０２０４】
さらなる特徴は、安定性、例えば、中性、酸性、または塩基性のｐＨにおける溶解性などの溶解性を含む。一セットの骨材は、全て同じ溶解性を有してもよいし、または、異なる溶解性を有してもよい。一セット中のいくつかの骨材は、それらの使用条件下で溶解できるように意図的に製造されてよく、それにより、任意の持続時間であってよい、ある期間にわたって、それら骨材が溶解し、コンクリートまたは他の材料中に、骨材のサイズおよび形状に適合する空隙スペースを残すことができる。これにより、制御された浸透性のコンクリートの製造を可能にする。
【０２０５】
耐摩耗性もまた、骨材のセットにおいて制御されうる。ゆえに、骨材は、全て一耐摩耗性を有するように生成されうるか、または、異なる耐摩耗性の異なる骨材のセットを有しうる。
【０２０６】
ＩＶ．システム
本発明の態様は、システム、例えば、炭酸塩化合物組成物、例えば海水由来炭酸塩および水酸化鉱物組成物、ならびに本発明の骨材、加えて本発明の骨材を含むコンクリートおよびモルタルを、生成するための加工工場または製造所を、さらに含む。本発明のシステムは、興味対象の特定の生成方法の実施を可能にする任意の構成を有することができる。
【０２０７】
本発明の態様は、システム、例えば、産業廃棄ガスの二価陽イオンおよび成分から本発明の骨材を、ならびに本発明の骨材を含むコンクリートおよびモルタルを、生成するための加工工場または製造所をさらに含む。本発明のシステムは、興味対象の特定の生成方法の実施を可能にする任意の構成を有することができる。本発明のシステムは、骨材を生成するためのシステムを含み、このシステムは、二価陽イオン含有水のための流入部と、この水を炭酸塩化合物沈殿条件にさらして、沈殿した炭酸塩化合物組成物を生成する、炭酸塩化合物沈殿ステーションと；沈殿した炭酸塩化合物組成物から骨材を生成するための骨材生成器と、を含む。いくつかの実施形態において、このシステムは、いくつかの実施形態において発電所、鋳造所、セメント工場、または、製錬所；例えば、いくつかの実施形態において石炭火力発電所などの発電所からの、廃棄ガス流であってもよい、ＣＯ２含有産業廃棄ガス流のための流入部をさらに含む。システムの骨材生成器は、所望の品質の骨材を生成するための任意の適する方法、例えば、圧盤プレス、押出機、または、ローラーシステムなどの温度および圧力の組み合わせを使用するなどの、本明細書において説明される方法のうちの任意のものを、使用する骨材生成器であってよい。いくつかの実施形態において、骨材生成器は、特定サイズおよび／または特定形状の骨材を生成することができる。いくつかの実施形態において、骨材生成器は、様々なサイズおよび／または形状の骨材を生成することができる。骨材生成器は、例えば、固形ブロックを生成するステップで任意に後にそのブロックから所望の特性、例えばサイズおよび／または形状の骨材を生成するための１または複数のステップが続く、１ステップまたは２以上のステップで骨材を生成することができる。いくつかの実施形態において、本発明のシステムは、骨材１トン当たり、ＣＯ２源から封鎖されたＣＯ２を少なくとも０．１、０．２、０．３、０．４、または０．５トン含有する骨材を、１日当たり少なくとも０．５、１、２、５、１０、５０、１００、１０００、または１０，０００トン生成することができる。いくつかの実施形態において、本発明のシステムは、骨材１トン当たり、ＣＯ２源から封鎖されたＣＯ２を少なくとも０．１トン含有する骨材を、１日当たり少なくとも１トン生成することができる。いくつかの実施形態において、本発明のシステムは、骨材１トン当たり、ＣＯ２源から封鎖されたＣＯ２を少なくとも０．２トン含有する骨材を、１日当たり少なくとも１トン生成することができる。いくつかの実施形態において、本発明のシステムは、骨材１トン当たり、ＣＯ２源から封鎖されたＣＯ２を少なくとも０．３トン含有する骨材を、１日当たり少なくとも１トン生成することができる。いくつかの実施形態において、本発明のシステムは、骨材１トン当たり、ＣＯ２源から封鎖されたＣＯ２を少なくとも０．３トン含有する骨材を、１日当たり少なくとも１０トン生成することができる。これらの実施形態のいくつかにおいて、骨材は、建物材料としての用途に適する。
【０２０８】
図２は、本発明の一実施形態にしたがう沈殿および骨材生成システムの概略図を提供する。図２において、システム１００は、二価陽イオン源１１０を含む。いくつかの実施形態において、二価陽イオン源１１０は、二価陽イオンの水溶液のための流入部を有する構造体、例えば大洋などからのパイプまたは導管など、を含む。沈殿材料、および、その後、骨材を生成するためにシステムによって加工される二価陽イオン水溶液が、海水である場合、流入部は、海水と流体連通状態にある。例えば、流入部は、大洋水から地上ベースシステムまでのパイプラインまたは供給装置であってもよいし、あるいは、流入部は、船体内の注入ポートであってもよい（例えば、システムが大洋航行船の一部である場合）。
【０２０９】
また図２に示されているのは、二酸化炭素および燃焼ガスの他の成分を含む、廃棄ガス流源１３０である。廃棄ガス流は、前述されたように変わることができる。二価陽イオン源、および廃棄ガス流源は、給気器および沈殿器反応器１２０に接続される。給気器および沈殿器１２０は、例えば（例えば、水を所望の温度に加熱するように構成された）温度調節器、（例えば、化学的ｐＨ上昇剤（フライアッシュなど）を水の中へ導入するための）化学的添加要素、および、電気分解要素（例えば、カソード／アノードなど）などの、多くの異なる要素のうちの任意のものを含むことができる。給気器および沈殿器１２０は、バッチプロセス、半バッチプロセス、または、連続プロセスにおいて作動することができる。
【０２１０】
沈殿反応の生成物（例えばスラリー）は、図２に図示されているように、分離器１４０で任意に加工される。分離器１４０は、例えば連続遠心分離、遠心分離、濾過遠心分離（filter centrifugation）、重力沈降などのプロセスを含む、様々な異なる水除去プロセスを用いることができる。沈殿材料は、単純に淡水で洗浄され、淡水硬化反応が進行するように湿潤のままにすることもできる。部分的な機械的水除去が、固化生成物の密度を調節するために行われ、強度および硬度を制御することができる。
【０２１１】
図２に示されたシステムはまた、分離器１４０で生成された脱水された沈殿材料を乾燥するために任意の乾燥器１６０を含む。システムの特定の乾燥プロトコルに応じて、乾燥器１６０は、さらに詳細に前述されたように、濾過要素、フリーズドライ構造、オーブン乾燥、噴霧乾燥構造など、を含むこともできる。
【０２１２】
任意の洗浄ステーション１５０も示されており、ここで、分離器１４０からの大量の脱水された沈殿材料が、例えば、乾燥器１６０での乾燥の前に、沈殿材料から塩および他の溶質を除去するために、洗浄される。
【０２１３】
乾燥器１６０により乾燥された沈殿材料はその後、骨材生成ユニット１８０へ提供され、そこで沈殿材料は、最終的な骨材生成物を生成するために、固化され、機械的に加工されうる。
【０２１４】
上記で示されたように、システムは、地上または海上に存在しうる。例えば、このシステムは、沿岸領域にある（例えば、海水源の近くの）、または、二価陽イオン源（例えば大洋）から沈殿および骨材生成システム内へ水がパイプ輸送される、さらに内陸の場所にある、地上ベースシステムであってもよい。代替的に、沈殿および骨材生成システムは、水ベースシステム（すなわち、水上または水中に存在するシステム）であってもよい。そのようなシステムは、所望なように、ボート、大洋ベースのプラットフォーム、などの上に存在することもできる。
【０２１５】
ＩＶ．有用性
本骨材、および本骨材を含む固化可能組成物は、例えば地上で安定なＣＯ２封鎖生成物、および建物または構造体材料など、様々な異なる応用において使用を見出す。本発明の固化可能組成物が使用を見出す特定の構造体は、舗道、建築物、例えば建物、基礎、高速自動車道路／道路、高架道路、駐車構造体、れんが/ブロック壁、ならびに、門、フェンス、およびポールのための土台を含むが、これらに限定されない。本発明のモルタルは、建物建造ブロック、例えばレンガを共に結合し、建造ブロック間の隙間を埋めることにおいて使用を見出す。モルタルはまた、既存の構造体を修理するため、例えば、他の使用の中でもとりわけ、もともとのモルタルが傷つけられた部分または腐食した部分を取り替えるために、使用されうる。
【０２１６】
以下の実施例は、本発明を作製して使用する方法の完全な開示および説明を当業者に提示するために示され、また、発明者が彼らの発明としてみなすことの範囲を限定することを意図するものでなく、以下の実験が全てまたは行われる唯一の実験であると表すことを意図されるものではない。使用される数字に関する正確性を確実にする努力はされたが（例えば、量、温度など）、いくつかの実験誤差およびずれが当然含まれる。他に指示されない限り、部は重量部であり、分子量は、重量平均分子量であり、温度は、摂氏温度であり、圧力は、大気圧または大気圧近辺である。
【０２１７】
実施例
実施例１．骨材において使用するための沈殿材料の調製
７６，０００ガロンの海水を、１分当たり４０ガロンで、タンクの底部にスパージャーを備えるように構成された２５０，０００ガロン開放タンクに、タンク内の海水の高さがスパージャーの上方、６フィートになるまで、ポンプ供給した。その後に、二酸化炭素を、ｐＨが５．６よりも上に保たれる割合で海水中に散布した。
【０２１８】
二酸化炭素の散布を継続しながら、４，５００ｋｇのジェットミルされた（粒径を減少して溶解率を改善するため）水酸化マグネシウムを含有するスラリーを、配管を通してインライン混合機に加えた。（この実験のための水酸化マグネシウムは海水マグネシア（ＭｇＯ）工場からの廃棄物であり、この水酸化マグネシウムは、約８５％のＭｇ（ＯＨ）２、約１２％のＣａＣＯ３、および、約３％のＳｉＯ２であった。）二酸化炭素散布を、水酸化マグネシウムの完全添加後、および、９，４００ポンドの二酸化炭素が加えられるまで、継続した。その後、タンク（タンクＡ）内の反応混合物の半分を別のタンク（タンクＢ）へ移した。これらのステップを完了するための合計時間は、約３０時間であった。
【０２１９】
５０重量％水酸化ナトリウム溶液の約３００ガロンをタンクＡに４〜６時間の期間にわたって、ｐＨが９．５に達するまで加えた。この混合物をその後、約５時間コースにわたってタンクＢに移し、８〜１２時間の間、重力作用の下、安静させた。
【０２２０】
安静させた沈殿材料をタンクＢの底から除去して、その後、安静させた沈殿材料の一部を淡水で洗浄し、フィルタープレス内で脱水してほぼ３０％固形の濾過ケーキを生成して、骨材を作製するために使用した（実施例２を参照のこと）。
【０２２１】
Ｘ線蛍光（ＸＲＦ）データ（表３）は、沈殿材料が、１２という高いＭｇ：Ｃａ重量比を有したことを示す。ここで提供された熱重量分析（ＴＧＡ）データは（図５および図６）、沈殿材料が湿潤のままであったことを示した。図５は、湿潤沈殿材料のＴＧＡ分析を提供する。図６は、デシケーター内で乾燥させた沈殿材料のＴＧＡ分析を提供する。
【表１】
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【表２】
2011521879.tif 000003
【０２２２】
沈殿材料のＸ線回折（ＸＲＤ）分析（図４）は、主要相としてダイピング石（Ｍｇ５（ＣＯ３）４（ＯＨ）２・５（Ｈ２Ｏ)）、別の相としてネスケホン石（ＭｇＣＯ３・３Ｈ２Ｏ）、いくらかのハイドロマグネサイト（Ｍｇ５（ＣＯ３）４（ＯＨ）２・４（Ｈ２Ｏ））、および、微量成分として方解石が存在することを示す。いくらかの岩塩（ＮａＣｌ）も検出された。
【０２２３】
沈殿材料のフーリエ変換赤外（ＦＴ−ＩＲ）スペクトルも提供する（図７）。１０００倍（左）および４０００倍（右）での沈殿材料の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像もまた、提供する（図８）。
【０２２４】
実施例２：沈殿材料からの骨材の調製
ウォバッシュ油圧プレス（Wabash hydraulic press）（型番：７５−２４−２ＴＲＭ；１９７４年頃）の鋼製鋳型を洗浄し、圧盤表面（鋳型穴および穿孔器を含む）が最短でも１時間の間９０℃であるように圧盤を予熱した。
【０２２５】
実施例１からの沈殿材料濾過ケーキのいくらかを、４８時間の間４０℃で天板内でオーブン乾燥させ、それに続いて、砕いた材料が８番ふるいを通るようにブレンダー内で粉砕し砕いた。砕いた材料をその後、結果として９０〜９５％が固形で残りが加えた水（５〜１０％）である混合物となるように、水と混合した。
【０２２６】
ウォバッシュプレス内の４インチ×８インチ鋳型に、砕いた沈殿材料の湿潤混合物を充填し、６４トンの圧力（４０００ｐｓｉ）を約１０秒間、その沈殿材料に加えた。圧力をその後、解放し、鋳型を再開放した。鋳型の側面に固着した沈殿材料を解体して鋳型の中心に向けて移動した。鋳型をその後、再び閉ざして６４トンの圧力を合計５分間加えた。それに続いて、圧力を解放して、鋳型を再開放し、押圧した沈殿材料（今では骨材）を鋳型から取り除き、周囲条件下で冷却した。任意に、この骨材を鋳型から１１０℃オーブン内の乾燥棚へ移して、周囲条件下での冷却前に１６時間乾燥させてもよい。
【０２２７】
いったん室温まで冷却したら、骨材は、わずかに黄褐色から白色の石灰石の外見を有した。骨材の表面は、硬貨でかき欠き傷をつけることができず、これは、大抵の天然石灰石の硬度である、３以上のモース硬度であることを示す。骨材を半分に壊したときに薄層構造を観察した。北カリフォルニアのカレラ・フォーメイション（Calera formation）からの天然石灰石を破砕したとき、この骨材と同じ薄層構造を観察した。天然石灰石の薄片は、骨材を壊すために必要な力よりも、わずかにだけ大きい力で壊れた。天然石灰石および骨材のサンプルを人の手のひらの間で５秒間こすると、骨材が、石灰石よりもわずかにだけ砕けやすいことを示した。
【０２２８】
図９〜図１２は、実験のスペクトルおよび画像を提供する：図９は、骨材のＸＲＤスペクトルを提供し；図１０は、骨材のＦＴ−ＩＲスペクトルを提供し、図１１は、骨材のＴＧＡデータを提供し；ならびに、図１２は、１０００倍（左）および４０００倍（右）の倍率での骨材のＳＥＭ画像を提供する。
【０２２９】
実施例３：珪灰石と沈殿材料との混合による骨材
実施例１で調製した沈殿材料のいくらかは（主に、沈殿材料の洗浄していない濾過ケーキからのネスケホン石ロッド）を、一貫した重量までオーブン内で乾燥させた。それに続いて、乾燥させた出発沈殿材料（５ｋｇ）を反応容器に加え、続いて１ｋｇの商用グレードの珪灰石（珪酸カルシウム）、および５００ｍＬの５０重量％水酸化ナトリウムを（攪拌しながら）加えた。撹拌を継続しながら、１２ｋｇの水を反応混合物に加えた。それに続いて、反応混合物を７０℃で一晩中加熱した。
【０２３０】
結果として生じた生成物材料を濾過し、噴霧乾燥させて、実施例２で説明したように、骨材を調製するために使用し、１６時間１１０℃のオーブン内の乾燥棚上で骨材を乾燥させる任意のステップを含んだ。
【表３】
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【表４】
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【表５】
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【０２３１】
図１３は、骨材（一番上のスペクトル）、噴霧乾燥した材料（中間のスペクトル）、および、珪灰石（wolloastonite）出発材料（一番下のスペクトル）のＸＲＤスペクトルを提供する。珪灰石出発材料のＸＲＤスペクトル（一番上のスペクトル）は、珪灰石出発材料が、珪灰石−１Ａ、および場合によっては珪灰石−２Ｍ（２つの珪灰石多形）、ｗｕｓｔｉｔｅ（ＦｅＯ）、ならびに、コランダム（Ａｌ２Ｏ３）の相を含むことを示す。噴霧乾燥した材料（中間のスペクトル）は、ハイドロマグネサイト（Ｍｇ５（ＣＯ３）４（ＯＨ）・４Ｈ２Ｏ）、および、霰石（ＣａＣＯ３）の相を示す。（電量分析は、噴霧乾燥した材料が２４重量％のＣＯ２％を有することを示し、観察した炭酸塩相の存在を支持する。）珪灰石出発材料に関連する大抵のピークは、依然として可視的である；しかしながら、いくつかのピークは、広がりを示し、これは何らかの反応が上記の手順の間に、出発沈殿材料と珪灰石との間で起こっていることを示す。骨材のＸＲＤ分析（一番上のスペクトル）は、噴霧乾燥した材料と骨材との間において結晶相にほとんど変化がないことを示す。
【０２３２】
図１４は、骨材（実線）、および、噴霧乾燥した材料（破線）のＴＧＡ分析を提供し、押圧の間、水が失われる（１００℃未満の第１ピーク）が、押圧の結果として、他の変化はほとんど起きないということを示す。４００℃周辺のピークは、炭酸水酸化マグネシウムを示し、６５０〜６８０℃周辺のピークは、炭酸カルシウムを示す。
【０２３３】
図１５は、噴霧乾燥した材料（上）および骨材（下）のＳＥＭ画像を提供する。骨材において、珪灰石の残りの結晶（エネルギー分散Ｘ線分光（ＥＤＳ）によって決定される）が、残りの出発沈殿材料のマトリックスによって包囲されているように見える。ＸＲＤおよびＳＥＭ画像に基づいて、このマトリックスは、追加的ネットワークを有するのか、あるいは、マトリックスは、出発沈殿材料の間詰／緻密化であるのかどうか、不明瞭である。
【０２３４】
実施例４：フライアッシュから生成された沈殿材料による骨材
適するサイズの反応容器内の海水（９００ガロン）に、ｐＨが約ｐＨ５．８で一貫するまで、ガス状ＣＯ２混合物（２０％のＣＯ２および８０％の圧縮空気を含む）を散布した。散布を継続しながら、ｐＨをｐＨ８．５以下に維持しつつ、１０ｋｇのＮａＯＨ溶液（５０重量％ＮａＯＨ（水溶液））を加えた。別個の混合容器に、フライアッシュ：水の１：１混合物を形成するように、インディアンリバー・フライアッシュ（２５ｋｇ）および水（２５ｋｇ）を加えた。その後、結果として生じたフライアッシュ−水混合物に、６０ｋｇのＮａＯＨ溶液（５０重量％ＮａＯＨ（水溶液））を徹底的に攪拌しながら、加えた。ＣＯ２散布を継続しながら、反応混合物のｐＨを約ｐＨ１０．０に維持しつつ、フライアッシュ−水混合物を、反応容器内の反応混合物に加えた。いかなる残りのフライアッシュ−水混合物も、１０Ｌの水で別個の混合容器から洗い流し、その後、ＣＯ２散布を止めた。反応混合物をさらに１０分間攪拌し、反応混合物を安静タンクに移し、重力作用の下で安静させた。
【０２３５】
反応生成物を濾過し、噴霧乾燥して、実施例２で説明したように、骨材を調製するために使用し、１６時間１１０℃のオーブン内の乾燥棚上で骨材を乾燥させる任意のステップを含んだ。
【０２３６】
フライアッシュ出発材料、および結果として生じた噴霧乾燥した材料のＸＲＦデータを以下に与える。
【表６】
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【表７】
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【表８】
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【０２３７】
図１６は、フライアッシュ出発材料（一番上のスペクトル）、噴霧乾燥した材料（中間のスペクトル）、および、骨材（一番下のスペクトル）のＸＲＤスペクトルを提供する。図１６はまた、対応する相分析も提供する。フライアッシュ出発材料のＸＲＤスペクトルは、例えば石英（ＳｉＯ２）およびムライトなどの標準的なフライアッシュ結晶相を示す。噴霧乾燥した材料のＸＲＤスペクトルは、主に結晶質のフライアッシュ相（すなわち石英およびムライト）、ならびに、ノルスーパイト（northupite）（Ｎａ２Ｍｇ（ＣＯ３）２Ｃｌ）、ハイドロマグネサイト（Ｍｇ５（ＣＯ３）４（ＯＨ）・４Ｈ２Ｏ）、岩塩（ＮａＣｌ）、および、霰石（ＣａＣＯ３）に関連しうる浅いピークを示す。骨材のＸＲＤスペクトルは、噴霧乾燥した材料中に存在する結晶相（例えばハイドロマグネサイト、岩塩、ノルスーパイト、および霰石）、ならびに上記で示したフライアッシュ相を示す。噴霧乾燥した材料は、１３重量％のＣＯ２％を有し、これは、結晶形態でないとしても、炭酸を含む材料が存在することを示している。
【０２３８】
図１８は、フライアッシュから作製された骨材のサンプルの劈開面を示す、１０００倍（左）４０００倍（右）でのＳＥＭ画像を提供する。骨材のＳＥＭ観察は、骨材内のフライアッシュ出発材料の存在を確証する；しかしながら、マトリックスが、マトリックス内のいくらかのクリスタライトに加えて、フライアッシュ周りに現れる。サンプルは砕くことが容易であった。これは、マトリックスが十分に形成されていない可能性があること、あるいは、砕けやすい材料でありうることを示す。ある量の細かいフライアッシュ粒子がマトリックス内部に分散した状態で、シリカがマトリックス内に存在したかどうか、あるいは、シリカ寄与がこれらの細かいフライアッシュ粒子によるものであったかどうかについて、ＳＥＭ−ＥＤＳによっては結論に達しなかった。
【０２３９】
図１７は、噴霧乾燥した材料および骨材のＴＧＡ分析を提供する。ＴＧＡグラフから明らかなように、骨材形成の間に、水が失われるが（２５０℃未満のピーク）、噴霧乾燥した材料から骨材まで存在する相の性質において顕著な変化はなかった。
【０２４０】
実施例５：モルタル中の骨材
概して、実施例２からの骨材を粉々にして、骨材の破片をふるいにかけて（以下のように）２番サイズの骨材、４番サイズの骨材、１６番サイズの骨材、および、細かい砂骨材を与えた。
骨材サイズ：
・サイズ１：４番ふるい（４．７５ｍｍ）上に確保される［＋４］
・サイズ２：４番ふるいを通る（４．７６ｍｍ）が、１６番ふるい上に確保される（１．１９ｍｍ）［−４／＋１６］
・サイズ３：１６番ふるいを通る（１．１９ｍｍ）が、３５番ふるい上に確保される（０．５ｍｍ）［−１６／＋３５］
・却下：３５番ふるいを通る［−３５］
【０２４１】
ポルトランドセメントおよび水を、０．５０（１：２）の水：セメント比で１分間混合した。それに続いて、モルタルが正確な一貫性に達するまで、骨材を加えた（すなわち、ペーストが全ての骨材を覆うが、モルタル立方体内に流し込み仕上げるのに十分な流体が残っている）。
【０２４２】
第１モルタル例において、骨材のサイズ３の画分を使用して、５ｇのポルトランドセメント、２．５ｇの水、および、７．５ｇのサイズ３の骨材を含むサンプルを作製した。結果として生じたモルタルサンプルは、２０分後温かくなり、温度が３１．８℃に達した。
【０２４３】
第２モルタル例において、骨材を使用して、３０９ｇのポルトランドセメント、１５５ｇの水、および３３８ｇの骨材（１７９ｇのサイズ１（粗い）画分、および１５９ｇのサイズ２（中間）画分）を含む２インチ立方体を作製した。その後立方体を鋳造し、約６０時間の間、９８％の相対湿度の部屋の中で、２３℃で寝かせた。
【０２４４】
実施例６：骨材含有霰石
適するサイズの反応容器を、２００８年１０月１０日にカリフォルニア州モス・ランディングから収集した９００ガロンの海水で満たし、オーバーヘッド撹拌器で撹拌した。二酸化炭素のガス状混合物（２０％ＣＯ２および８０％圧縮空気）を、ＣＯ２が５ｓｃｆｍで圧縮空気が２０ｓｃｆｍの流量で、海水中に散布した。散布を継続しながら、３．４ｋｇ（乾燥重量）の水酸化マグネシウム（海水マグネシア工場からの廃棄物であり、８５％のＭｇ（ＯＨ）２、１２％のＣａＣＯ３、および、約３％のＳｉＯ２を含む水酸化マグネシウム）をゆっくりと加えた。
【０２４５】
ｐＨが約ｐＨ７．０（±０．１）まで低下したとき、５０％ＮａＯＨ溶液（５０重量％ＮａＯＨ（水溶液））を加えた。反応混合物のｐＨを約ｐＨ７．９に調節して、その後、反応混合物にガス混合物を連続的に散布する間、ＮａＯＨの添加を手動で制御することによって、ｐＨを約ｐＨ７．９（±０．２）に維持した。ｐＨがｐＨ７．９未満になったら、５０％ＮａＯＨ溶液を加えた。ｐＨが７．９以上になったら、５０％ＮａＯＨの添加を停止した。４３ｋｇの５０％ＮａＯＨ溶液を加えた後、５０％ＮａＯＨ溶液をさらに加えることはしなかった；しかしながら、ｐＨが約ｐＨ７．４（±０．１）になるまで、反応混合物に連続的に散布した。この時点で、散布を停止した。
【０２４６】
追加的５０％ＮａＯＨをその後、反応混合物がｐＨ８．５（最初の海水のｐＨ）になるまで、反応混合物に加えた。その後に、オーバーヘッド撹拌器を停止して、反応容器の内容物を安静タンクに移した。反応混合物（スラリー）をその後、１．５時間を超えて放置して、沈殿材料を重力作用の下で安静させた。
【表９】
2011521879.tif 000010
【０２４７】
安静にした後、沈殿材料を上澄み液から分離して、濾過によって脱水した（濾過プレス）。その後、沈殿材料部分を４８時間１１０℃で、天板内でオーブン乾燥し、手で粉砕して、ブレンダー内で砕いた。
【０２４８】
以下の表１からも明らかなように、上記の方法によって生成した沈殿材料は、約１：７のＭｇ：Ｃａ重量比を有した。
【表１０】
2011521879.tif 000011
【０２４９】
オーブン乾燥した沈殿材料のＸＲＤ分析（図１９）は、主要相として霰石（ＣａＣＯ３）、岩塩（ＮａＣｌ）、ならびに、微量成分として、いくらかのマグネシウム方解石（ＭｇｘＣａ（１−ｘ）ＣＯ３、Ｘはほぼ４のモル％）およびハイドロマグネサイト（Ｍｇ５（ＣＯ３）４（ＯＨ）２・４（Ｈ２Ｏ））の存在を示した。
【表１１】
2011521879.tif 000012
図２０〜図２２は、沈殿材料のスペクトルおよび画像を提供する：図２０は、沈殿材料のＴＧＡを提供し；図２１は、沈殿材料のＦＴ−ＩＲを提供する；および、図２２は、２５０倍（左）および４０００倍（右）での沈殿材料のＳＥＭ画像を提供する。
【０２５０】
上記で実施例２について説明したように、ウォバッシュ油圧プレスの鋼製鋳型を洗浄し、圧盤表面が最短でも２時間の間９０℃であるように圧盤を予熱した。
【０２５１】
オーブン乾燥した沈殿材料をその後、砕いた材料が８番ふるいを通るように、ブレンダー内で粉砕して砕いた。砕いた材料がその後、結果として９０％が固形で残りが加えた水である混合物となるように、水と混合した。
【０２５２】
ウォバッシュプレス内の４インチ×８インチ鋳型に、砕いた沈殿材料の湿潤混合物を充填し、６０トンの圧力を約１０秒間、その沈殿材料に加えた。圧力をその後、解放し、鋳型を再開放した。鋳型の側面に固着した沈殿材料を解体して鋳型の中心に向けて移動した。鋳型をその後、再び閉ざして６０トンの圧力を合計５分間加えた。その後に、圧力を解放して、鋳型を再開放し、押圧した沈殿材料（今では骨材）を鋳型から取り除き、周囲条件下で冷却した。任意に、この骨材を鋳型から１１０℃オーブン内の乾燥棚へ移して、周囲条件下での冷却前に１６時間乾燥させてもよい。
【０２５３】
骨材は、分析用調製のために壊し砕くことが適度に容易であった。
【０２５４】
図２３〜図２６は、骨材のスペクトルおよび画像を提供する：図２３は、骨材、および、骨材を調製した沈殿材料のＸＲＤスペクトルを提供し；図２４は、骨材のＦＴ−ＩＲを提供し；図２５は、骨材のＴＧＡを提供し；ならびに、図２５は、１０００倍（左）および４０００倍（右）での骨材のＳＥＭ画像を提供する。
【０２５５】
図２３〜図２５から明らかなように、組成変化は、沈殿材料の押圧、およびそれに続く乾燥の結果として生じなかった。ＳＥＭ画像は、骨材における粒子の間詰を示すが、マトリックスの形成の欠乏に限定されているように見える。
【０２５６】
実施例７：沈殿物を押出しすることによって形成した骨材
この実施例において、本質的に実施例１で説明したように調製した沈殿した炭酸塩のサンプルであって、ネスケホン石および霰石を含み、ほぼ６０重量％の水を含有する、サンプルを、加熱したベント式１．５インチ直径バレル押出機内に置いた。押出機を、ほぼ２２０℃に加熱し、材料をほぼ５秒間押出機内に置いた。押出機出口ダイの開口は０．３７５インチであった。ハイドロマグネサイトおよび方解石、ならびに１０％未満の含水量を有する出発鉱物を含む材料を押出機から取得した。しかしながら、材料の多くは、ケーキ塊を生成するように押出機内部で時期尚早に石化した。その後に、この固まった塊を６０℃でオーブン乾燥して硬質の砕けやすい塊を生成し、この塊を細骨材粒子に壊わした。
【０２５７】
実施例８：エタノールで沈殿物を湿式ミル粉砕することによって形成した骨材
この実施例において、エタノールで沈殿物を湿式ミル粉砕することによって、骨材を調製した。この実施例を調製することにおいて、本質的に上記の実施例１で説明したように調製した沈殿した炭酸塩のサンプルを、標準的な産業用フィルタープレス上で濾過し、ほぼ５０％が固形である濾過ケーキを生成した。１０重量％エタノール溶液を沈殿物に加えて、混合物を２〜２４時間ボールミル粉砕した。ミル粉砕した沈殿物をその後、周囲空気中で一晩中、換気フード内で乾燥させた。取得した結果として生じた生成物は、密で、自己凝固したシートであり、これを、粗骨材または細骨材に適する断片に破壊した。この生成物のモース硬度は、少なくとも２であった。
【０２５８】
実施例９：炭酸塩沈殿物からの細合成骨材
細合成骨材（ＦＳＡ）は、砂粒子と類似する合成骨材であり、本明細書において説明するような方法を使用して、この沈殿した炭酸塩から調製する。ＦＳＡは、コンクリート混合物中へ混ぜるように意図され、また、コンクリート混合物中の細骨材（砂）の一部分または全てにとって代わり、その封鎖した炭素含有量と、ポルトランドセメントの排出した炭素量とのバランスをとることができる。ポルトランドセメントの各１００ポンドは、カーボンニュートラルなコンクリートを作製するために、約２００ポンドのＦＳＡを必要とすることになるように、立方ヤード当たり数百ポンドの使用量が予想される。５０％がフライアッシュである６サック混合物（6 sack mix）は、カーボンニュートラルであるために５６４ポンドのＦＳＡを必要とするであろう；２５％のフライアッシュでは８４６ポンド；１００％ＯＰＣでは１１２８ポンドが、必要となるであろう。コンクリートの典型的な砂含有量は１１００〜１６００ポンドである。
【０２５９】
炭素減少またはカーボンニュートラルなコンクリートを生成するためにＦＳＡを使用することは、急増する温室効果ガスの削減法を満たすことにおいて、コンクリート産業を助けるであろう。ＦＳＡの使用は、革新的炭素クレジット、ならびにリサイクル材料クレジットを提供する。ＦＳＡは、別の充填剤に取って代わる充填剤なので、セメント質材料の部分に取って代わる生成物よりもはるかにより迅速でより容易な容認が予想される。これらの生成物のカーボン・フットプリントを減少または排除するために、ＦＳＡを、砂との置換物として、コンクリート、スタッコ、ｇｕｎｎｉｔｅなどに使用することができる。
【０２６０】
ＦＳＡの鍵となる特徴は以下を含む。
・炭酸カルシウムおよびマグネシウム組成物
・最少４５％の捕獲されたＣＯ２含有量
・ふるいを通過する累積％に基づく粒径範囲：
・１００％が４番網目を通る（４，７５０ｕ）
・９５〜９８％が８番網目を通る（２，３６０ｕ）
・６５〜７５％が１６番網目を通る（１，１８０ｕ）
・４０〜５０％が３０番網目を通る（６００ｕ）
・１０〜１５％が５０番網目を通る（３００ｕ）
・０〜２％が１００番網目を通る（１５０ｕ）
・ロット間で１０％以内で一貫性を有する粒径分布
・ＡＳＴＭ  Ｃ−３３に適合すること
・同様の含水量での砂と比較して、変化のない、または改善したカーボンニュートラルレベルでのコンクリート中の流動特性
・同様の含水量での砂と比較して、変化のない、または改善したカーボンニュートラルレベルでのコンクリート中の強度特性
・同様の含水量での砂と比較して、変化のない、または改善したカーボンニュートラルレベルでのコンクリート中の耐久特性（ＡＳＲ、凍結融解など）
・同様の含水量での砂と比較して、変化のない、または改善したカーボンニュートラルレベルでのコンクリート中の収縮特性
・同様の含水量での砂と比較して、変化のない、または改善したカーボンニュートラルレベルでのコンクリートの施工性
・０．１％未満の浸出可能ＮａＣｌ含有量
・保管および輸送の間、安定であること
【０２６１】
実施例１０：本炭酸塩沈殿物からの粗合成骨材
粗合成骨材（ＣＳＡ）は、１／４インチから１と１／２インチまでの粒径範囲を有する骨材を指定する。ＣＳＡは、本明細書において説明したような方法によって調製し、現在、天然の粗骨材を使用しているところに使用することを意図するものである。最大の使用は、道路基盤、アスファルト、およびコンクリートにおいてであろう。炭素減少またはカーボンニュートラルなコンクリートを生成するためにＣＳＡを使用することは、ＣＡ  ＡＢ３２などの温室効果ガス削減法を満たすことにおいて、コンクリート産業を助ける。ＣＳＡの使用は、炭素クレジット、ならびにリサイクル材料クレジットを提供することができる。ＣＳＡは、別の充填剤に取って代わる充填剤なので、セメント質材料の部分に取って代わる生成物よりも、容認がはるかにより迅速で、より容易である。
【０２６２】
ＣＳＡは、類似粒度の礫または粉砕した石を使用しているところに使用することができる。陽イオン源としてフライアッシュまたは苦鉄質鉱物を使用して工場で生成したケイ素ＣＳＡは、道路基盤およびアスファルト利用に制限することもできる。ＣＳＡは、現在、天然の粗骨材を使用している任意の状況に使用するように意図するものである。最大の使用は、道路基盤、アスファルト、およびコンクリートであろう。
【０２６３】
工場場所および陽イオン／塩基源に基づいて、２つのグレードのＣＳＡが利用可能である。１つは、全ての用途に適するであろう１００％炭酸塩材料（炭酸塩ＣＳＡ）である。もう一方のグレード（シリカＣＳＡ）は、コンクリートに使用した場合アルカリ−シリカ反応性（ＡＳＲ）の可能性に起因して、アスファルトおよび道路基盤にのみ使用するであろう。
【０２６４】
ＦＳＡの鍵となる特徴は以下を含む。
・粗石灰石骨材のための業界標準（ＡＳＴＭ  Ｃ０３３）を満たす
・コンクリート、アスファルト、および道路基盤のための粗骨材のためのカルトラン仕様（Caltrans specifications）を満たす
・最少４４％の、全て炭酸塩のＣＳＡ中の捕獲したＣＯ２含有量
・最少３０％の、シリカＣＳＡ中の捕獲したＣＯ２含有量
・一貫した粒度
・従来の粗骨材と比較して、道路基盤、アスファルト、または、コンクリートのワーカビリティー、機械的特徴、収縮または耐久性を減じない。
・コンクリート応用において使用する炭酸塩ＣＳＡに関して０．１％未満の浸出可能ＮａＣｌ含有量
・覆いをせず風雨に曝露した 環境にある保管および輸送の間、安定である
【０２６５】
実施例１１：固形沈殿物のためのδ１３Ｃ値の測定
炭酸塩を含む固形沈殿物を、海水中に市販のＣＯ２（Ｐｒａｘａｉｒ）を泡立たせ、それに続いてｐＨを調節することによって海水から生成した。２つの沈殿物を２つの異なる手順で生成した（Ｐ００３６１およびＭＬＤ１３）。大気気体とは異なり、容器入りガスでは、空気分離が二酸化炭素の主要源ではない。時折、二酸化炭素は、燃料を直接燃焼することから誘導するが、二酸化炭素を生成するための最も経済的な方法は、他の企業の製造プロセス、または天然井戸からの副産物として二酸化炭素を回収することである。その後、その二酸化炭素は、浄化および液化されて、世界中の顧客に売られる。一般的に、発酵由来の容器入りガスについて、δ１３Ｃは、ほぼ−３０‰から−２０‰までであり、石油源由来の容器入りガスについて、δ１３Ｃは、ほぼ−４０‰から−３０‰である。ゆえに、容器入りガスは、同位体的に軽く（煙道ガスのように）、−２０‰から−４０‰までの範囲にあると予想された。比較のために、海水中のＣＯ２についてのδ１３Ｃ値は、約０であり、空気のδ１３Ｃ値は、−１０‰よりもマイナスではなく、天然石灰石中の炭酸塩についてのδ１３Ｃ値は、±３‰である。沈殿物中の炭酸塩が、大部分、容器入りガスからのＣＯ２を含有した場合、それらのδ１３Ｃ値は、−２０‰から−４０‰までの範囲にあり、その上、海水もしくは空気からのＣＯ２、または天然石灰石中の炭酸塩についての値のようには０には近づかないと予想されうる。
【０２６６】
２つの沈殿物についてのδ１３Ｃ値を、質量分析によって測定した。二重のサンプルを各沈殿物について実行した。天然石灰石および海水についての典型的な値に対応せず、容器入りガスに見出されると予測される同位体的に軽いＣＯ２に対応するδ１３Ｃ値を、沈殿物において測定した。以下の表を参照されたい（δ１８Ｏ値も測定した）。：
【表１２】
2011521879.tif 000013
【０２６７】
この実施例は、本発明に含まれる方法にしたがい生成した炭酸塩含有沈殿物についてのδ１３Ｃ値は、高精度で測定でき、そのようなδ１３Ｃ値は、天然石灰石中の炭酸塩、または空気もしくは海水からのＣＯ２とは差別化する、産業源からのＣＯ２について予測されるマイナスの範囲にあることを、証明した。
【０２６８】
実施例１２：固形沈殿物および出発材料についてのδ１３Ｃ値の測定
この実施例は、容器入り二酸化炭素（ＣＯ２）およびマグネシウムが豊富な産業廃棄材料を使用した、食塩溶液からの炭酸塩材料の沈殿、ならびに、材料および生成物についてのδ１３Ｃ値の決定を証明する。この手順は、大気に対して開放した容器において行った。
【０２６９】
出発材料は、市販の容器入りＣＯ２ガス、海水、および、塩基の産業廃棄源として水酸化マグネシウム生成場所からの水滑石尾鉱であった。水滑石尾鉱は、ほぼ８５％のＭｇ（ＯＨ）２、１２％のＣａＣＯ３、および、３％のＳｉＯ２であった。
【０２７０】
容器を現地で入手可能な海水（カリフォルニア州サンタクルズ周辺）で充填した。水滑石尾鉱を海水に加えて炭酸塩沈殿に適するｐＨ（アルカリ性）および二価陽イオン濃度を提供し、ＣＯ２ガスをアルカリ性海水溶液中に散布した。十分な時間で反応の成分を相互作用させて、その後、沈殿材料を、上澄み溶液としても知られる残りの海水溶液から分離した。高温度または他の特別な手順は、沈殿炭酸塩材料を乾燥させるために使用しなかった。炭酸塩材料は、δ１３Ｃ分析、Ｘ線回折（ＸＲＤ）分析、および、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を使用して特徴付けた。
【０２７１】
プロセス出発材料、沈殿炭酸塩材料、および、上澄み溶液についてのδ１３Ｃ値を測定した。大気中の空気についてのδ１３Ｃ値は測定しなかったが、文献からの値を表３に与える。使用した分析システムは、ロスガトスリサーチ（Los Gatos Research）によって製造されたものであり、ＣＯ２が２％から２０％までの範囲にわたるガスについてのδ１３Ｃおよび濃度データを提供するために直接吸収分光法を使用する。器具は、標準ガスを使用して較正し、トラバーチンおよびＩＡＥＡ大理石２０番の測定は、文献に見出される許容値の測定誤差の範囲内であった値を生じた。ＣＯ２源ガスは、シリンジを使用してサンプリングした。ＣＯ２ガスを、ガス乾燥器を通して、その後ベンチトップの市販の分析システム内へ通した。水滑石尾鉱および沈殿物などの固形サンプルをまず、過塩素酸（２ＭのＨＣｌＯ４）で温浸した。ＣＯ２ガスを温浸により発生させ、その後ガス乾燥器内へ通した。そこから、ガスは分析システム内へ通り、炭素同位体分別データをもたらした。この温浸プロセスを図２７に示す。同様に、上澄み溶液を温浸してＣＯ２ガスを発生させ、このＣＯ２ガスをその後、乾燥させて分析器具へ通して、δ１３Ｃデータをもたらした。
【０２７２】
ＣＯ２源、産業廃棄物（水滑石尾鉱）、炭酸塩沈殿物、および、上澄み溶液の分析からの測定値は、表３に列挙する。沈殿物および上澄み溶液についてのδ１３Ｃ値は、それぞれ−３１．９８‰、および、−３８．５９‰であった。反応の両生成物のδ１３Ｃ値は、ＣＯ２源（δ１３Ｃ＝−４１．３９‰）の取り込み、およびいくらかの炭酸カルシウムを含んだ水滑石尾鉱（δ１３Ｃ＝−６．７３‰）の影響を反映する。この実施例は、δ１３Ｃ値を、炭酸塩組成物中の炭素の主要源を確証するために使用することもできる、ということを例示する。
【表１３】
2011521879.tif 000014
【０２７３】
実施例１３：固形沈殿物および出発材料についてのδ１３Ｃ値の測定
この沈殿を２５０，０００ガロン容器内で行った。出発材料は、市販の容器入りＣＯ２ガス、海水（カリフォルニア州サンタクルズ周辺より）、および、産業廃棄物としての水滑石尾鉱であった。水滑石尾鉱は、ほぼ８５％のＭｇ（ＯＨ）２、１２％のＣａＣＯ３、および、３％のＳｉＯ２であった。
【０２７４】
２５０，０００ガロン容器を現地で入手可能な海水で部分的に充填した。水滑石尾鉱を海水に加えてＣＯ２を大気中に放出することなく、炭酸塩沈殿に適するｐＨ（アルカリ性）および二価陽イオン濃度を提供した。ＣＯ２ガスをアルカリ性海水溶液から炭酸塩材料を沈殿させるのに適する割合および時間で散布した。十分な時間で反応の成分を相互作用させて、その後、沈殿材料を、上澄み溶液としても知られる残りの海水溶液から分離した。炭酸塩材料は、δ１３Ｃ分析、Ｘ線回折（ＸＲＤ）分析、および、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を使用して特徴付けた。
【０２７５】
プロセス出発材料、結果として生じた材料および上澄み溶液についてのδ１３Ｃ値を測定した。大気中の空気についてのδ１３Ｃ値は測定しなかったが、文献からの値を表３に与える。使用した分析システムは、実施例１２で説明したようにロスガトスリサーチによって製造されたものである。
【０２７６】
ＣＯ２源、産業廃棄物（水滑石尾鉱）、炭酸塩沈殿物、および、上澄み溶液の分析からの測定値は、表３に列挙する。沈殿物および上澄み溶液についてのδ１３Ｃ値は、それぞれ−３０．０４‰、および、−３４．１６‰である。反応の両生成物のδ１３Ｃ値は、ＣＯ２源（δ１３Ｃ＝−４１．５６‰）の取り込み、およびいくらかの炭酸カルシウムを含んだ水滑石尾鉱（δ１３Ｃ＝−６．７３‰）の影響を反映する。沈殿した炭酸塩材料は、上澄み溶液よりも水滑石尾鉱から炭酸カルシウムを取り込む傾向が強く、そのため、沈殿物のδ１３Ｃ値は、上澄み溶液のδ１３Ｃ値よりも小さいマイナスの値であることによってδ１３Ｃ値を反映する。この実施例は、δ１３Ｃ値を、炭酸塩組成物中の炭素の主要源を確証するために使用することもできる、ということを例示する。
【０２７７】
実施例１４：固形沈殿物および出発材料についてのδ１３Ｃ値の測定
この実験は、プロパンの燃焼の結果生じた煙道ガス、およびマグネシウム豊富産業廃棄材料を使用して実施した。この手順は、大気に対して開放した容器において行った。
【０２７８】
出発材料は、プロパン燃焼器からの煙道ガス、海水（カリフォルニア州サンタクルズ周辺より）、および、産業廃棄物としての水滑石尾鉱であった。水滑石尾鉱は、ほぼ８５％のＭｇ（ＯＨ）２、１２％のＣａＣＯ３、および３％のＳｉＯ２であった。
【０２７９】
容器を現地で入手可能な海水で充填した。水滑石尾鉱を海水に加えて、ＣＯ２を大気中に放出することなく、炭酸塩沈殿に適するｐＨ（アルカリ性）および二価陽イオン濃度を提供した。煙道ガスを、アルカリ性海水溶液から炭酸塩材料を沈殿させるのに適する割合および時間で散布した。十分な時間で反応の成分を相互作用させて、その後、沈殿材料を、上澄み溶液としても知られる残りの海水溶液から分離した。
【０２８０】
プロセス出発材料、結果として生じた沈殿炭酸塩材料および上澄み溶液についてのδ１３Ｃ値を測定した。大気中の空気についてのδ１３Ｃ値は測定しなかったが、文献からの値を表３に与える。使用した分析システムは、ロスガトスリサーチによって製造されたものであり、実施例１２で詳述したように、ＣＯ２が２％から２０％までの範囲にわたるガスについてのδ１３Ｃおよび濃度データを提供するために直接吸収分光法を使用する。
【０２８１】
煙道ガス、産業廃棄物（水滑石尾鉱）、炭酸塩沈殿物、および上澄み溶液の分析からの測定値は、表３に列挙する。沈殿物および上澄み溶液についてのδ１３Ｃ値は、それぞれ−１９．９２‰、および、−２４．８‰である。反応の両生成物のδ１３Ｃ値は、煙道ガス、ＣＯ２源（δ１３Ｃ＝―２５．００‰）の取り込み、およびいくらかの炭酸カルシウムを含んだ水滑石尾鉱（δ１３Ｃ＝−６．７３‰）の影響を反映する。この実施例は、δ１３Ｃ値を、炭酸塩組成物中の炭素の主要源を確証するために使用することもできる、ということを例示する。
【０２８２】
実施例１５：固形沈殿物および出発材料についてのδ１３Ｃ値の測定
この実験は、容器入りＳＯ２ガスおよび容器入り二酸化炭素（ＣＯ２）ガスおよび産業廃棄材料としてのフライアッシュの混合物を使用して食塩溶液から炭酸を含む材料を沈殿させた。この手順は、大気に対して開放した容器において行った。
【０２８３】
出発材料は、市販の容器入りＳＯ２およびＣＯ２ガスの混合物（ＳＯ２/ＣＯ２ガス）、海水（カリフォルニア州サンタクルズ周辺より）、ならびに、産業廃棄物としてのフライアッシュであった。
【０２８４】
容器を現地で入手可能な海水で充填した。消化後にフライアッシュを海水に加えて、ＣＯ２を大気中に放出することなく、炭酸塩沈殿に適するｐＨ（アルカリ性）および二価陽イオン濃度を提供した。ＳＯ２/ＣＯ２ガスをアルカリ性海水溶液から炭酸塩材料を沈殿させるのに適する割合および時間で散布した。十分な時間で反応の成分を相互作用させて、その後、沈殿材料を、上澄み溶液としても知られる残りの海水溶液から分離した。
【０２８５】
プロセス出発材料、沈殿炭酸塩材料、および上澄み溶液についてのδ１３Ｃ値を、実施例１２で詳述したように測定した。
【０２８６】
ＳＯ２/ＣＯ２ガス、産業廃棄物（フライアッシュ）、炭酸塩沈殿物、および、上澄み溶液の分析からの測定値は、表３に列挙する。沈殿物および上澄み溶液についてのδ１３Ｃ値は、それぞれ−１５．８８‰、および、−１１．７０‰である。反応の両生成物のδ１３Ｃ値は、ＳＯ２/ＣＯ２ガス（δ１３Ｃ＝−１２．４５‰）、および完全にはガスに燃焼しなかったいくらかの炭素を含んだフライアッシュ（δ１３Ｃ＝−１７．４６‰）の取り込みを反映する。フライアッシュ、それ自体は化石燃料燃焼の生成物であり、使用したＣＯ２よりもマイナスのδ１３Ｃを有したので、沈殿物の全体的なδ１３Ｃ値は、ＣＯ２それ自体のδ１３Ｃ値よりもマイナスの値であることによってδ１３Ｃを反映する。この実施例は、δ１３Ｃ値を、炭酸塩組成物中の炭素の主要源を確証するために使用することもできる、ということを例示する。
【０２８７】
前述の発明は、例示、および理解の明確さの目的のための例としていくらか詳細に説明されたが、いくらかの変更および修正を、添付の特許請求の範囲の精神または範囲から逸脱することなく、それらに施すことができることは、この発明の教示を考慮して当業者にとっては容易に明らかとなる。
【０２８８】
したがって、上記は単に、本発明の原理を例示するにすぎない。当業者は、本明細書において明確に説明または示されていないが、本発明の原理を具現化して、その精神および範囲内に含まれる、様々な構成を案出できるであろうことは、認識されるであろう。さらに、本明細書において列挙された全ての例、および条件付き表現は、主として、読者が本発明の原理、およびこの技術を促進するために発明者によって寄与された概念を、理解するのを助けることを意図され、かつ、そのように特別に列挙された例および条件に限定しないように解釈されるべきである。さらに、本発明の原理、態様、および実施形態、ならびに、それらの特定の実施例を本明細書において列挙するすべての表明は、それらの構造的同等物および機能的同等物の双方を含むことを意図される。追加的に、そのような同等物は、現在知られている同等物、および、将来的に開発される同等物の双方を、すなわち、構造に関わらず同じ機能を実施する任意の開発された要素を、含むことが意図される。したがって、本発明の範囲は、本明細書において示され説明された例示的実施形態に限定されることを意図されない。むしろ、本発明の範囲および精神は、添付の特許請求の範囲によって具現化される。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図３Ｇ】
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【図３Ｈ】
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【図３Ｉ】
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【図３Ｊ】
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【図３Ｋ】
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【図３Ｌ】
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【図４】
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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】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【国際調査報告】
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