(57)【要約】  本発明は二酸化炭素を炭化する方法に関し、酸素と炭素粒子を発生させるために、ダイナミックな状況下で、二酸化炭素をキレート試薬の溶液又はキレート化特性を示す薬品の溶液に接触させるステップを備える。本発明の方法は極めて経済的で便利であり、環境に危害をもたらさない。本発明は、通常の室温と大気圧の下で最終生成物として元素状態の炭素と酸素を生成し、これらはエネルギー源として再利用することができるという、新規で独特な特徴を示す。【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素と炭素粒子を発生させるために、ダイナミックな状況下で、二酸化炭素をキレート試薬の溶液又はキレート化特性を示す薬品の溶液に接触させるステップを備えたことを特徴とする二酸化炭素を炭化する方法。
【請求項２】
前記キレート試薬は、リン酸塩系溶液、カルボン酸塩又はアミンであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記キレート試薬は、Na3PO4、Na2HPO4、K3PO4、K2HPO4及び／又は炭酸塩系溶液とこれらの混合物からなるグループから選択されたことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記キレート試薬は、エチレンジアミン四酢酸（EDTA）、ジエチレントリアミン五塩基酸（DTPA）、プロピレンジアミン四塩基酸（PDTA）、ニトリロ三酢酸（NTA）又はエチレンジアミンジコハク酸塩（EDDS）からなるグループから選択されたことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記キレート試薬の溶液又は前記キレート化特性を示す薬品の溶液は、３−１４のｐＨ値を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記キレート試薬の水溶液又は前記キレート化特性を示す薬品の水溶液がアルカリ性である場合、好ましくは８−１４のｐＨ値の塩基性条件の下で、前記接触が行われることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記溶液は、２−５０％の濃度及び８−１４のｐＨ値を有し、大きさがナノメートルの炭素粒子が生成されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記キレート試薬の水溶液又は前記キレート化特性を示す薬品の水溶液が酸性である場合、好ましくは２−６のｐＨ値の酸性条件の下で、前記接触が行われることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記溶液は、０．５−１０％の濃度及び３−５のｐＨ値を有し、大きさがナノメートルの炭素粒子が生成されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記キレート試薬の溶液又は前記キレート化特性を示す薬品の溶液は０．２−７５重量％の濃度で存在することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記濃度は１５−３０重量％の範囲であることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ダイナミックな状況は、空洞化、圧縮、膨張、ベンチュリ、オリフィス、線型又は螺旋系の噴霧、噴射、ふるい、霧状の噴霧又は泡立てから選択されたいずれかの作用によって発生されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
二酸化炭素は、前記キレート試薬の溶液又は前記キレート化特性を示す薬品の溶液と、逆流方向、順方向、又は交差する方向に接触することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記キレート試薬の溶液又は前記キレート化特性を示す薬品の溶液がパルス状の電磁波処理を受けていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
時間的に変化する低周波を有する電磁界を発生させる電磁界発生装置を用いて電磁波処理を加えることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記電磁波は５００Ｈｚ−５ＭＨｚの範囲の周波数を有していることを特徴とする請求項１４又は１５に記載の方法。
【請求項１７】
炭素粒子を回収し、酸素を捕集するステップをさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
溶液のキレート化特性を回復及び維持するために、前記キレート試薬の溶液又は前記キレート化特性を示す薬品の溶液を再生させるステップをさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記再生は、溶液にアルカリ性溶液を追加したり、溶液を電気分解したり、溶液をパルス状波の電界に被曝させたり、帯電雲を再活性化したり、あるいは、それらを組み合わせたりして行うことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記接触ステップを一回以上繰り返すことを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
自然に発生する二酸化炭素又は炭酸塩系合成物から発生する二酸化炭素を請求項１乃至２０のいずれか一項に記載の方法によって処理することを特徴とする炭素と酸素を生成するための源となる二酸化炭素又は炭酸塩系合成物の用途。
【請求項２２】
前記炭酸塩系合成物は、重炭酸塩、炭酸塩、炭酸塩ミネラル、石灰岩及びドロマイトからなるグループから選択されることを特徴とする請求項２１に記載の用途。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は二酸化炭素を炭化する方法に関し、より詳しくは、外部からの高いエネルギー注入を必要とすることなく、室温と大気の状態の下で二酸化炭素を元素状態の炭素に変える方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
二酸化炭素（CO2）は、例えば、乗り物の走行（ガソリン、ディーゼル及びケロシン）、家庭、企業、発電所からの熱など、主に化石燃料の燃焼を通して、人間の活動によって生成される主な温室効果ガスである。地球の大気圏の二酸化炭素の濃度は過去の数十年の間に大幅に上昇し、それが地球温暖化に関与している主な要因と思われる。
【０００３】
現在、産業界には、CO2排出問題の現実的な解決策が存在しない。この分野において知られているCO2を除去する方法は、炭素を捕獲し、保管すること（CCS）であり、それによれば、CO2が、例えばモノエタノールアミン（MEA）のような化学薬品によって捕獲され、圧縮され、地下に埋められる。しかしながら、この方法では、CO2のための貯蔵問題を解決する必要がある。CO2の排出は、毎年兆トン単位であり、このような大量のCO2ガスを貯蔵するにはお金がかかり、多くの問題を含む。また、CCSプロセスのもう一つの不都合は、埋められたCO2を再利用することができないということである。 
【０００４】
CO2を除去するために、化学的な中和又は吸収を用いる他の方法も存在するけれども、これらの方法により最終生成物の処分は重要な問題である。従って、上記の各方法は、CO2の除去の実際的な解決策と認めることはできない。
【０００５】
上で議論した先行技術の方法とシステムはCO2ガスを再利用することができず、その最終生成物の処分という、もう一つの問題を生じる。
【０００６】
効果的にCO2を除去するために、本発明は、室温と大気の状態の下でCO2を黒い元素状態の炭素に炭化することが可能な方法を提供し、その方法はCO2を再生可能エネルギーにする。その結果、本発明は、いかなる先行技術文献において教示も示唆もされておらず、大気と環境に危害を引き起こすことなくCO2排出問題に最も実際的な解決策を提供するだけでなく、新しいエネルギー源を開発する新たな道を開く。
【発明の概要】
【０００７】
本発明は、上記ニーズを満たすために開発されたものであり、従って、第１の目的は、環境に危害を及ぼすことなく、化石燃料の燃焼、生物資源又は石炭のガス化プロセスや石灰岩の除炭酸などその他の産業のプロセスの結果としての空気又は燃焼ガスから二酸化炭素を除去する方法を提供することである。
【０００８】
本発明のもう一つの目的は、高いエネルギー注入を必要とせず、それゆえ、先行技術の方法及びシステムに比べて極めて経済的で便利な二酸化炭素を除去するための方法を提供することである。
【０００９】
本発明のさらに他の目的は、二酸化炭素を除去し、最終生成物をエネルギー源に変えるための方法を提供することである。
【００１０】
本発明のこれらの目的及びその他の目的や効果は、酸素と炭素粒子を発生させるために、ダイナミックな状況下で、二酸化炭素をキレート試薬の溶液又はキレート化特性を示す薬品の溶液に接触させるステップを備えた、二酸化炭素を炭化する方法を提供することによって満たされる。炭素粒子の回収は、例えば濾過や沈殿処理などの、この分野で公知のその他の手段によって実行されてもよい。
【００１１】
本発明の好ましい実施形態において、キレート試薬は、Na3PO4、Na2HPO4、K3PO4、K2HPO、又は炭酸塩系溶液とこれらの混合物からなるグループから選択されたリン酸塩系溶液である。また、キレート試薬は、カルボン酸塩、又は、エチレンジアミン四酢酸（EDTA）、ジエチレントリアミン五塩基酸（DTPA）、プロピレンジアミン四塩基酸（PDTA）、ニトリロ三酢酸（NTA）又はエチレンジアミンジコハク酸塩（EDDS）などのアミンから選択されてもよい。
【００１２】
キレート試薬の溶液又はキレート化特性を示す薬品の溶液は、３−１４の、好ましくは１０−１３のｐＨ値を有していてもよい。また、キレート試薬の溶液又はキレート化特性を示す薬品の溶液は、０．２−７５重量％の、好ましくは１５−３０重量％の濃度で存在していてもよい。
【００１３】
キレート試薬の水溶液又はキレート化特性を示す薬品の水溶液がアルカリ性である場合、好ましくは８−１４のｐＨ値の塩基性条件の下で、気体の二酸化炭素と溶液の接触が行われてもよい。溶液が２−５０％の濃度及び８−１４のｐＨ値を有する場合、大きさがナノメートルの炭素粒子が生成されることが、本発明者により発見された。
【００１４】
キレート試薬の水溶液又はキレート化特性を示す薬品の水溶液が酸性である場合、好ましくは２−６のｐＨ値の酸性条件の下で、気体の二酸化炭素と溶液の接触が行われてもよい。溶液が０．５−１０％の濃度及び３−５のｐＨ値を有する場合、大きさがナノメートルの炭素粒子が生成されることが、本発明者により発見された。
【００１５】
本発明によれば、ダイナミックな条件は、空洞化、圧縮、膨張、ベンチュリ、オリフィス、線型又は螺旋系の噴霧、噴射、ふるい、霧状の噴霧又は泡立てから選択されたいずれかの作用によって発生され又は誘発されてもよい。
【００１６】
二酸化炭素は、キレート試薬の溶液又はキレート化特性を示す薬品の溶液と、逆流方向、順方向、又は交差する方向に接触してもよい。
【００１７】
キレート試薬の溶液又はキレート化特性を示す薬品の溶液がパルス状化された電磁波処理を受けている場合、より多くの元素状の炭素粒子が生成されることがわかった。この点に関して、時間的に変化する低周波数の電磁界を発生させる電磁界発生装置を用いて電磁波処理を加えてもよい。電磁波は、５００Ｈｚ−５ＭＨｚの範囲の周波数を有していてもよい。
【００１８】
この方法における溶液のキレート化特性を回復及び維持するために、キレート試薬の溶液又はキレート化特性を示す薬品の溶液を再生させてもよい。再生は、溶液にアルカリ性溶液を追加したり、溶液を電気分解したり、溶液をパルス状波の電界に被曝させたり、帯電雲を再活性化したり、あるいは、それらを組み合わせたりして行ってもよい。
【００１９】
必要に応じて、この方法における接触ステップを一回以上繰り返してもよい。
【００２０】
本発明のもう一つの態様は、炭素と酸素を生成するための源となる二酸化炭素又は炭酸塩系合成物の用途に関し、自然に発生する二酸化炭素又は炭酸塩系合成物から発生する二酸化炭素を本発明に係る方法によって処理することにある。
【００２１】
先行技術において利用可能な方法及びシステムとは異なり、本発明に係る二酸化炭素を炭化する方法は、二酸化炭素を還元して元素状態にすることが可能である。そのため、最終生成物の処分やCO2の保管を考慮する必要がない。
【００２２】
本発明の最大の効果は、回収可能であり、燃焼に再利用可能な元素状態の炭素と酸素が生成されることである。このことは、炭素系燃料のエネルギー生産効率を劇的に改善する。そのようなエネルギーの回収と共に、例えば、ミネラル、石灰岩、ドロマイトなど、海水又は淡水中に存在している重炭酸塩及び炭酸塩を含む全ての炭酸塩系物質は、エネルギー源として取り扱うことができる。これら炭酸塩含有物が酸処理によってCO2に変換されるとき、生成された気体のCO2は、元素状態の炭素と酸素に変換されるために用いられる。本発明のさらなる効果は、本発明の方法によって大量のナノ炭素粒子の生成をもたらすことである。
【００２３】
本発明の方法で生成される元素状態の炭素に加えて、生成された酸素ガスは、また、多くの実用的な工業的応用が可能な有用な生産物である。
【００２４】
本発明の方法は大量のナノ炭素粒子の生成をもたらすので、本発明は、ナノ炭素粒子の生成するための優れた方法でもある。
【００２５】
本発明の目的、特徴、効果及び技術的な結果について、添付の図面を参照しつつ、以下の本発明の概念と構成の説明において詳細に述べる。図面は、いかなる方法によっても、発明を制限することなく、発明を例示する目的で描かれている。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態例に準じて構成された方法を示す概略図である。
【図２】図２は、本発明の第２実施形態例に準じて構成された方法を示す概略図である。
【図３】図３は、Na3PO4溶液のｐＨ値に対する二酸化炭素の除去効率の相互関係を示しているチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明は好ましい実施形態として描かれ、説明されているけれども、本発明はこれ以外の異なった構成、大きさ、形態及び材料で実現することができる。
【００２８】
まず、図面を参照して、図１は、本発明の好適な第１実施形態に応じて構成された方法の概略図を示す。この実施形態において、２０重量％のNa3PO4水溶液が、CO2と接触されるキレート試薬として使用される。良好なキレート化特性を有するその他の薬品も、本発明において使用可能である。例えば、エチレンジアミン四酢酸（EDTA）を含むカルボン酸塩、リン酸塩及びアミンは、典型的なキレート試薬である。異なるキレート試薬は、異なる作用ｐＨ領域を有し、それらの最適領域は、実際の適用条件及び制約に適合するように、現場で決定してもよいことは、注目されるべきである。一般的に、キレート試薬の水溶液又はキレート化特性を示す薬品の水溶液がアルカリ性である場合、好ましくは８−１４のｐＨ値の塩基性条件の下で、気体の二酸化炭素と溶液の接触が行われてもよく、キレート試薬の水溶液又はキレート化特性を示す薬品の水溶液が酸性である場合、好ましくは２−６のｐＨ値の酸性条件の下で、気体の二酸化炭素と溶液の接触が行われてもよい。例えば、EDTAが酸性の状態でさえ作用しうるのに対して、リン酸塩系溶液は高いアルカリのレベルで作用する。また、酸性のキレート試薬は、本発明の方法における塩基性条件下で酸性のキレート試薬を作用させてもよく、例えば、EDTAがいまだに炭素を捕獲するしうる１３という高いｐＨをもたらすように、EDTA溶液に水酸化ナトリウムを加えてもよい。
【００２９】
特に、気体のCO2200は、噴霧塔100の底に位置するガス引入口110を通して噴霧塔100に入り、上方へ通り抜ける。Na3PO4溶液300は、タンク400に貯蔵されており、循環ポンプ500により噴霧塔100の上部に供給される。図1は、簡単にするために１つのノズルを例示するけれども、ガス引入口110から上向きに上昇してくる二酸化炭素と接触させるべく、Na3PO4溶液300を下向きに噴霧するために、高さの異なる位置に噴霧塔100を横切るように、多数のノズル１３０が配置されていることは理解されるべきである。図からわかるように、二酸化炭素200は、流れ方向とは逆向きにNa3PO4溶液300と接触される。Na3PO4溶液300は、二酸化炭素の流れ方向に対して同じ方向又は交差する方向に供給することができる点に注目すべきである。
【００３０】
噴霧塔100内では、気体のCO2は、炭素微粒子及び酸素の生成により、劇的に減少される。その結果、CO2を元素状態の炭素に変換する割合は、この方法を適用する段数に応じて１０％から７０％の間で変化することが明らかになった。炭素粒子は、接触されたNa3PO4溶液350中で発見され、接触されたNa3PO4溶液350と共に噴霧塔100から出て、タンク400に入る。Na3PO4処理の後のガスは、噴霧塔100の頂上にあるガス排出口120を通って排出され、捕集される。
【００３１】
炭素を含むNa3PO4溶液350は、元素状態の炭素粒子を捕集するために、炭素捕集器600に輸送される。炭素捕集器600は、Na3PO4溶液から炭素粒子250の分離を可能にするどのようなタイプのものであってもよく、例えば、フィルターやデカンターであってもよい。分離されたNa3PO4溶液380は、循環使用されるために、タンク400へ輸送される。
【００３２】
一般的に、Na3PO4溶液のｐＨは８−１４の範囲であり、好ましくは１０−１２の範囲である。Na3PO4がキレート試薬として使用される場合、本発明の炭化を有効にするには、塩基性条件が必要である。この実施形態においては、CO2を良好に還元するために、所望するｐＨの範囲に到達させ、溶液のｐＨを高いレベルに保証するために、Na3PO4溶液が選択された。もしも、溶液のｐＨが十分に高くないときは、溶液のｐＨを高くするために、他のアルカリ性溶液を補充してもよい。全てのCO2が元素状態の炭素に変わるとは限らず、副反応が発生し、例えば一部のCO2は結局のところ、噴霧塔内の溶液をより酸性化させる原因となる炭酸に変わる。このことは、溶液のｐＨ及び炭素捕集効率を低下させ、それによって、Na3PO4によって生成される反応場所を減少させ、CO2除去率を低下させる結果となる。それゆえ、Na3PO4溶液のｐＨは、ｐＨ値さらには全体的なCO2除去効率を制御するための指標として使用することができる。
【００３３】
高いCO2除去と変換率を保証するために、噴霧塔100に流れている溶液のｐＨは、より高いレベルに維持されるべきである。この場合、Na3PO4溶液は、Na3PO4溶液にNaOHやNa3PO4のようなアルカリ性溶液を追加したり、Na3PO4溶液を電気分解したり、Na3PO4溶液をパルス状に変化する波で電気分解したり、静電荷分離したり、あるいは、それらを組み合わせたりすることによる再生によって、所望する高いｐＨに塩基性化される。このように、OH-イオンは、ｐＨを元の高いｐＨレベルに修正するか又は維持するために、Na3PO4溶液に導入される。電気分解又は電荷分離のいずれか一方を、副流を介して、又はタンク内で、又はインライン電気分解により、実行することができる。電気分解方法で使われる陰極と陽極は、主溶液中のOH-イオンを増やすために、イオン膜又はイオン・バリア材料によって覆われていてもよいし、あるいは、覆われていなくてもよい。
【００３４】
先行技術において、CO2をNa3PO4に接触させる標準的な反応は、炭酸ナトリウムの生成であり、そのような反応は、そして、CO2が黒い元素状態の炭素に分解されることができない安定した非ダイナミックな条件下で生じる。先行技術に反して、本発明の方法におけるCO2とNa3PO4溶液は、ダイナミックな運動条件下にある。溶液とガスのそのような運動は、この分野におけるいずれか公知の手段によって発生され、例えば、空洞化、圧縮、膨張、ベンチュリ、オリフィス、線型又は螺旋型の噴霧、噴射、ふるい、霧状の噴霧、泡立て又はその他の作用によって誘発されてもよい。溶液とガスのうちのいずれか一方が静止状態であってもよい。
【００３５】
本発明の方法において、Na3PO4溶液がキレート試薬として働き、ダイナミックな条件の下、例えば、噴霧又は泡立ち／空洞化の効果の下で、CO2を除去し捕集する反応物質としてよりも、よりむしろ触媒として作用すると考えられる。ここで、噴霧塔100における主な化学反応は、以下のように起こる：
ａ）  CO2（g）→C（s）+O2（g）
ｂ）  CO2（g）→C4+ + 2O2-（イオンの形）
【００３６】
これら二つの反応は、両方とも同時に発生することができる。溶液のｐＨが高いときは（ａ）の反応が起こりやすく、ｐＨが低いときは（ｂ）の反応が起こりやすいことが観察された。図３は、Na3PO4溶液のpH値に対する二酸化炭素の除去効率の相互関係を例示する。図に示すように、例えば、ｐＨ＞１２のような高いｐＨレベルでは、反応（ａ）により、その過程で、より多くの捕集可能な炭素粒子が生成され、それに比例して、Na3PO4処置後、容積でO2が増加する。例えば８−９のような低いｐＨレベルでは、溶液中にC4+とO2-イオンが存在し、炭素の捕集量が減少し、酸素の増加量が少ないことが測定された。
【００３７】
噴霧塔内でのNa3PO4溶液の噴霧は、CO2ガスの減少を発生させるための良好な接触を生じさせることを可能にする。噴霧率は、溶液とガスとの好適な接触を確実にするために、塔の直径と、ノズルの設計とノズルの定格値に関係する。Na3PO4溶液の流速は、これらのハードウェアとガス／溶液接触要件に応じて設定される。
【００３８】
Na3PO4溶液の濃度は、CO2除去に影響を及ぼす第２の要因である。CO2を２．５−１６％含有する典型的燃焼ガスに対して、３乃至最大７５％の濃度を有するNa3PO4溶液を使用することができる。Na3PO4溶液の濃度が高ければ高いほど、元素状態の炭素粒子の回収がより効果的となる。しかしながら、Na3PO4の余分なコストと燃焼ガス中のCO2の濃度を考慮しなければならない。３乃至７５％のNa3PO4溶液を追加すると、そのｐＨ値は、最初に約８−１４変化する。本発明の方法で使用されるNa3PO4溶液の濃度は、２重量％から５０重量％、より好ましくは１５重量％から３０重量％の範囲が好ましい。２０％のNa3PO4溶液では、空洞化柱の内部において、CO2除去率は８０%に達することができる。
【００３９】
本発明の方法において生成される元素状態の炭素の大きさは、溶液濃度とｐＨの影響を受ける。Na3PO4溶液が高濃度の場合、より大きな粒子サイズの炭素が得られ、Na3PO4溶液が低濃度で、特に低ｐＨの場合、例えばナノ・スケールの微粒子サイズの炭素が捕集される。この実施形態では、Na3PO4溶液300が濃度２−５０％で、ｐＨが８−１４の場合、ナノメートルの大きさの炭素粒子が、接触されたNa3PO4溶液350中で見つかる。
【００４０】
意外にも、超低周波から紫外光までの範囲で変動しているパルス状化された電磁波を含む電磁界の処置を受けた後のNa3PO4溶液が、CO2の除去量を増加させることが観察され、ナノサイズの炭素粒子から目に見えるミクロンサイズの炭素粒子（５０マイクロメートルから１００ナノメートル以下にばらついている）に成長させることがわかった。炭素粒子の大きさと成長の割合は、Na3PO4溶液の濃度及び／又は電磁波の充電によって制御される。波形、周波数、強度、パルス状化周波数は、成長率に影響を及ぼす。Na3PO4溶液に加えられる電磁波の周波数は、一般的に５００Ｈｚ−５ＭＨｚの間である。電磁波の強度（すなわち振幅）は、共鳴反応に達するようにNa3PO4溶液を高い励起状態にし、従って、CO2の変換を高めるために、促進メカニズムは共鳴レベルに達するであろう。
【００４１】
それゆえ、Na3PO4溶液にエネルギーを与えるために、周波数が時間的に変化する電磁界を発生させるための装置（図示せず）を、Na3PO4溶液タンク400に設置してもよい。この装置は、一片のパイプの周りの巻き付けられたコイルで構成されていてもよい。コイルは、この装置を囲んでいる溶液に時間的に変化する低周波電磁界加えることによって、Na3PO4溶液300から別のパネルに接続されている。電磁波を発生させる装置の詳細については、国際出願番号PCT/SG2006/000218を参照してもよい。エネルギーを与えられたNa3PO4溶液は、噴霧塔100の底から上方に上昇してくる気体のCO2に直接接触させるために、下向きに噴霧される。あるいは、噴霧塔100とタンク400の間のパイプラインを通して流れているNa3PO4溶液に電磁波を加えるために、ドライバー・カードに直接又は誘導コイルを介して接続されているエミッタ形の電磁波発生器（図示せず）を、これらの間のパイプラインの内側に設置してもよい。
【００４２】
CO2を炭素に効率よく変換するために、多段式の噴霧塔を使用してもよい。多段式の噴霧塔は、単一の塔の中に設けてもよいし、水平関係に位置された複数の容器の中に設けてもよく、それぞれが特定の段階用の専属のものを用いてもよいし、一つのものを複数段階用に用いてもよい。
【００４３】
噴霧塔100を使用する代わりに、本発明の方法において、泡立て柱を使用することができる。図2は、泡立て柱を用いた本発明の方法を示す概略図を例示している。図示されているように、気体のCO2200は、泡立て柱700の底に位置するガス引入口710を介してその中に入る。Na3PO4溶液300は、柱700の内部に貯蔵されている。炭素粒子を生成するために、気体のCO2とNa3PO4溶液300の最適な接触を可能にするために、激しく逆巻く流れを連続的に発生させるように、拡散器730は、柱700の内部の底に配置されている。上で議論した第１実施形態と同様に、炭素粒子は、柱700の底から流出するNa3PO4溶液350に含まれて運ばれる。Na3PO4処理後の気体は、泡立て柱700の頂上部のガス排気口720から排気され、回収される。
【００４４】
炭素を含んだNa3PO4溶液350は、元素状態の炭素粒子を捕集するために、炭素捕集器600に直接運ばれる。同様に、炭素捕集器600は、Na3PO4溶液から炭素粒子250の分離を可能にするフィルター又はデカンターであってもよい。分離されたNa3PO4溶液380は、循環使用するために、泡立て柱700へ戻される。
【００４５】
明らかに、本発明は、通常の室温と大気圧の下で、炭素粒子及び気体の生成を伴い、酸素還元によってCO2を元素状態に除去することを特徴とする。本発明の方法は、気体のCO2を除去するために、高い外部のエネルギー注入を必要としない。例えば、Na3PO4、K3PO4、K2HPO4、Na2HPO4、EDTAなど、キレート化特性、高い酸解離定数（pKa）及び強い緩衝能力を示すこれらの薬品を含む強いキレートを備えたキレート試薬溶液は、溶液中の元素状態の炭素を捕集するだけでなく、CO2を破壊するために必要なエネルギーを小さくする触媒機能を有していると信じられている。同時に、泡立てや噴霧動作のような溶液のダイナミックな運動は、媒体の内部エネルギーを開放するのを助け、それによって、通常の室温と大気圧の下で、溶液中でCO2の炭化を生じさせる原因となる。
【００４６】
例えば、CO2を除去するためにNaOHを使用するなど、CO2を除去するための従来の方法では、大量のNaOHを必要とし、又、最終生成物の処分の問題が生じる。一方、本発明によれば、大部分の気体のCO2は元素状態の炭素と酸素に変換され、化学薬品を必要とせず、最終生成物の処分は本発明には存在しない。もっと重要なことは、本発明の最終生成物である炭素と酸素は再使用できることである。それゆえ、CO2は再生可能エネルギーとして取り扱うことができる。
【００４７】
本発明の方法に基づいて、自然発生した又は化学的に生成された気体のCO2、又は、例えば、ミネラル、石灰岩、ドロマイトなどの炭酸塩系化合物は、酸素と炭素を再生するためのエネルギー源として機能することができる。例えば、炭酸塩ミネラルがエネルギー源として利用されるならば、海水を膜のようなセパレーターで電気分解できるかもしれない。電気分解によって生成された酸は、CO2を生成するための炭酸塩ミネラルを処理するために用いることができ、その酸は、炭素と酸素を再生するために本発明の方法によって取り扱われている。そして、濃縮されたCO2がMEAアミン方法のようなCO2捕集方法によって得られるならば、大量の炭素と酸素が本発明の方法によって得られるであろう。
【００４８】
それゆえ、本発明は、連続的に、且つ、効果的に温室効果ガスであるCO2を除去する方法を提供する。キレート試薬溶液を再生することによって、本発明の方法は継続的に維持される。本発明は、極めて経済的であり、便利であり、環境に危害を及ぼさない。先行技術の方法及びシステムと比較して、本発明は、最終生成物として元素状態の炭素と酸素を生成し、これらはエネルギー源として再利用することができるという、新規で独特な特徴を示す。本発明は、CO2捕集技術に伴う貯蔵問題を解決するだけでなく、従来の方法において必要とされた化学薬品の使用及び最終生成物の処分の必要性を排除する。
【００４９】
いくつかの好適な実施形態に基づいて本発明の本質を十分に説明したけれども、本発明は、実施形態及び図面の構成及び機能に限定されるべきではない。基本的原理を改竄、変更又は変形しない限りにおいて、細部を変更してもよい。本発明の範囲を逸脱することなく、当業者の常識に基づく数値的な変更又は変形は、本発明の範囲に含まれるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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