(57)【要約】  本発明は、ＣＯ２濃度を減少させることを対象とする。本発明は、流体のＣＯ２濃度を減少させるための流体および装置を利用する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体のＣＯ２濃度を減少させる方法であって、該方法は、
微量のＣＯ２を含む、または、ＣＯ２を含まない第一の気体のフローを適用すること；ならびに、
塩；および、
液体；
を含む流体に、少なくとも空気と水との平衡状態で見出される濃度よりも高い濃度でＣＯ２を含む第二の気体を適用すること、
を含み、それによって、前記流体中で固体炭酸塩が形成され、前記流体中のＣＯ２濃度が減少する、上記方法。
【請求項２】
前記液体が、水溶液である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記液体が、地下水貯水場である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記液体が、天然体の水である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記天然体の水が、海、汽水、または、海洋である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記液体が、脱塩プラントからの排水を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第二の気体が、大気中の空気である、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記大気中の空気が、人為的なプロセスの結果として汚染されている、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記人為的なプロセスが、廃棄物、プラスチック、ポリマー、炭化水素、炭質材料、木材、化石燃料、石炭、褐炭、ナフサ、油、ガソリン、ディーゼル燃料、ケロシン、石油、液化石油ガス（ＬＰＧ）、天然ガス、ボトルドガス、メタン、ブタン、プロパン、ガソリン添加剤、エタノール、メタノール、バイオディーゼル、モノアルキルエステル、または、それらの組み合わせを燃焼させることを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記大気中の空気が、天然のプロセスの結果として汚染されている、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記第二の気体が、人為的なプロセスの副産物である、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記人為的なプロセスが、廃棄物、プラスチック、ポリマー、炭化水素、炭質材料、木材、化石燃料、石炭、褐炭、ナフサ、油、ガソリン、ディーゼル燃料、ケロシン、石油、液化石油ガス（ＬＰＧ）、天然ガス、ボトルドガス、メタン、ブタン、プロパン、ガソリン添加剤、エタノール、メタノール、バイオディーゼル、モノアルキルエステル、または、それらの組み合わせを燃焼させることを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記塩が、カルシウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、マグネシウムイオン、バリウムイオン、マンガンイオン、鉄イオン、ストロンチウムイオン、亜鉛イオン、アルミニウムイオン、または、それらのあらゆる組み合わせを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記塩が、カルシウムイオンを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記塩が、無機物質である、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記無機物質が、方解石、アラゴナイト、バテライト、マグネサイト、石膏、カンラン石、蛇紋石、または、それらのあらゆる組み合わせである、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記第二の気体が、純粋なＣＯ２からなる、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記流体が、前記ＣＯ２が過飽和した水溶液である、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記第二の気体のフローが、前記流体中のＣＯ２濃度を高めるのに有効な体積流量にある、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記第一の気体が、前記第二の気体の可溶化の前に適用される、請求項１に記載の方法
。
【請求項２１】
前記第一の気体が、前記第二の気体の可溶化に続いて適用される、請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
前記第一の気体のフローが、ＣＯ２のストリッピングを引き起こすのに有効な体積流量にある、請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
前記流体が、塩基性ｐＨを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項２４】
前記第一の気体の導入の０．１〜１００ｍの領域におけるｐＨが、９〜１２である、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記第一の気体が、空気である、請求項１に記載の方法。
【請求項２６】
前記方法が、周囲温度の条件下で行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項２７】
前記流体に、前記固体炭酸塩のための核形成部位として機能する材料をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２８】
前記材料が、無機性の、または、コロイド状の粒子である、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
流体のＣＯ２濃度を減少させる装置であって、該装置は：
微量のＣＯ２を含む、または、ＣＯ２を含まない第一の気体を導入するための第一のコンベヤー；
少なくとも空気と水との平衡状態で見出される濃度よりも高い濃度でＣＯ２を含む第二の気体を導入するための第二のコンベヤー；および、
反応チャンバー；
を含み、これらによって、前記反応チャンバーに塩を含む溶液を添加する際に、前記第一の気体を前記第一のコンベヤーを介して前記反応チャンバーに導入し、および、前記第二の気体を前記第二のコンベヤーを介して前記反応チャンバーに導入し、前記反応チャンバー中で固体炭酸塩を形成させ、かつ、減少したＣＯ２濃度を含む未反応の気体を放出させる、上記装置。
【請求項３０】
水源をさらに含む、請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
前記水源から前記反応チャンバーへのコンベヤーをさらに含む、請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
前記装置中で水源を循環させるためのポンプをさらに含む、請求項３０に記載の装置。
【請求項３３】
前記反応チャンバーから気体を放出させるためのコンベヤーをさらに含む、請求項２９に記載の装置。
【請求項３４】
塩の源をさらに含む、請求項３０に記載の装置。
【請求項３５】
前記塩の源から前記水源へのコンベヤーをさらに含む、請求項３４に記載の装置。
【請求項３６】
前記反応チャンバーが、人工の材料を含む、請求項２９に記載の装置。
【請求項３７】
前記反応チャンバーが、自然の構成要素で形成され、該自然の構成要素によって、反応チャンバーとみなされる境界または区画が形成される、請求項２９に記載の装置。
【請求項３８】
前記第二のコンベヤーが、大気の空気を運搬する、請求項２９に記載の装置。
【請求項３９】
前記第二のコンベヤーが、前記第二の気体の源と前記反応チャンバーとの間に設置されたフィルターをさらに含む、請求項２９に記載の装置。
【請求項４０】
少なくとも１つの周囲環境の制御装置をさらに含む、請求項２９に記載の装置。
【請求項４１】
前記周囲環境の制御装置が、温度、圧力、ｐＨ、または、それらの組み合わせを制御する、請求項４０に記載の装置。
【請求項４２】
前記反応チャンバー中に撹拌器をさらに含む、請求項２９に記載の装置。
【請求項４３】
流体を制御された圧力下で前記反応チャンバーに導入するためのポンプをさらに含む、請求項２９に記載の装置。
【請求項４４】
前記塩を含む溶液が、水溶液である、請求項２９に記載の装置。
【請求項４５】
前記第一のコンベヤー、第二のコンベヤーまたはそれらの組み合わせが、地下水の供給源に、前記第一の気体または第二の気体、または、それらの組み合わせを運搬する、請求項２９に記載の装置。
【請求項４６】
前記流体が、天然体の水である、請求項２９に記載の装置。
【請求項４７】
前記天然体の水が、海、汽水、または、海洋である、請求項４６に記載の装置。
【請求項４８】
前記液体が、脱塩プラントからの排水を含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項４９】
前記第一の気体が、空気である、請求項２９に記載の装置。
【請求項５０】
前記反応チャンバーが、前記固体炭酸塩のための核形成部位として機能する材料をさらに含む、請求項２９に記載の装置。
【請求項５１】
前記材料が、無機性の、または、コロイド状の粒子である、請求項５０に記載の装置。
【請求項５２】
流体中のＣＯ２濃度を減少させる方法であって、前記方法は、請求項２９に記載の装置に前記流体を適用することを含む、上記方法。
【請求項５３】
前記固体炭酸塩が、分離が可能な沈殿である、請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
微量のＣＯ２を含む、または、ＣＯ２を含まない加圧された第一の気体、空気と水との平衡状態で見出される濃度よりも高い濃度でＣＯ２を含む第二の気体、および、塩を含む流体。
【請求項５５】
前記流体が、水溶液である、請求項５４に記載の流体。
【請求項５６】
前記第二の気体が、大気中の空気である、請求項５４に記載の流体。
【請求項５７】
前記大気中の空気が、人為的なプロセスの結果として汚染されている、請求項５６に記載の流体。
【請求項５８】
前記プロセスが、廃棄物、プラスチック、ポリマー、炭化水素、炭質材料、木材、化石燃料、石炭、褐炭、ナフサ、油、ガソリン、ディーゼル燃料、ケロシン、石油、液化石油ガス（ＬＰＧ）、天然ガス、ボトルドガス、メタン、ブタン、プロパン、ガソリン添加剤、エタノール、メタノール、バイオディーゼル、モノアルキルエステル、または、それらの組み合わせを燃焼させることを含む、請求項５７に記載の流体。
【請求項５９】
前記大気中の空気が、天然のプロセスの結果として汚染されている、請求項５６に記載の流体。
【請求項６０】
前記第二の気体が、人為的なプロセスの副産物である、請求項５４に記載の流体。
【請求項６１】
前記プロセスが、廃棄物、プラスチック、ポリマー、炭化水素、炭質材料、木材、化石燃料、石炭、褐炭、ナフサ、油、ガソリン、ディーゼル燃料、ケロシン、石油、液化石油ガス（ＬＰＧ）、天然ガス、ボトルドガス、メタン、ブタン、プロパン、ガソリン添加剤、エタノール、メタノール、バイオディーゼル、モノアルキルエステル、または、それらの組み合わせを燃焼させることを含む、請求項６０に記載の流体。
【請求項６２】
前記塩が、カルシウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、マグネシウムイオン、バリウムイオン、マンガンイオン、鉄イオン、ストロンチウムイオン、亜鉛イオン、アルミニウムイオン、または、それらのあらゆる組み合わせを含む、請求項５４に記載の流体。
【請求項６３】
前記塩が、カルシウムイオンを含む、請求項６２に記載の流体。
【請求項６４】
前記塩が、無機物質である、請求項５４に記載の流体。
【請求項６５】
前記無機物質が、方解石、アラゴナイト、バテライト、石膏、マグネサイト、カンラン石、蛇紋石、または、それらのあらゆる組み合わせである、請求項６４に記載の流体。
【請求項６６】
前記第二の気体が、純粋なＣＯ２からなる、請求項５４に記載の流体。
【請求項６７】
前記流体が、前記ＣＯ２が過飽和した水溶液である、請求項５４に記載の流体。
【請求項６８】
前記第一の気体が、空気である、請求項５４に記載の流体。
【請求項６９】
前記固体炭酸塩のための核形成部位として機能する材料をさらに含む、請求項５４に記載の流体。
【請求項７０】
前記材料が、無機性の、または、コロイド状の粒子である、請求項６９に記載の流体。
【請求項７１】
流体サンプルのＣＯ２濃度を減少させる方法であって、該方法は：
（ｉ）塩を含む液体にＣＯ２のフローを適用して、溶解させた炭酸を形成する工程；および、
（ｉｉ）前記（ｉ）の炭酸溶液を塩基と混合する工程、
を含み、それによって、
前記（ｉｉ）における混合物のｐＨが９〜１２になり；および、
固体炭酸塩が形成され、前記流体サンプル中のＣＯ２濃度が減少する、上記方法。
【請求項７２】
前記液体が、水溶液である、請求項７１に記載の方法。
【請求項７３】
前記液体が、地下水貯水場である、請求項７１に記載の方法。
【請求項７４】
前記液体が、天然体の水である、請求項７１に記載の方法。
【請求項７５】
前記天然体の水が、海、汽水、または、海洋である、請求項７４に記載の方法。
【請求項７６】
前記液体が、脱塩プラントからの排水を含む、請求項７１に記載の方法。
【請求項７７】
前記流体サンプルが、人為的なプロセスの結果として汚染された空気を含む、請求項７１に記載の方法。
【請求項７８】
前記人為的なプロセスが、廃棄物、プラスチック、ポリマー、炭化水素、炭質材料、木材、化石燃料、石炭、褐炭、ナフサ、油、ガソリン、ディーゼル燃料、ケロシン、石油、液化石油ガス（ＬＰＧ）、天然ガス、ボトルドガス、メタン、ブタン、プロパン、ガソリン添加剤、エタノール、メタノール、バイオディーゼル、モノアルキルエステル、または、それらの組み合わせを燃焼させることを含む、請求項７７に記載の方法。
【請求項７９】
前記流体サンプルが、天然のプロセスの結果として汚染された空気を含む、請求項７１に記載の方法。
【請求項８０】
前記流体サンプルが、人為的なプロセスの副産物としてＣＯ２を含む、請求項７１に記載の方法。
【請求項８１】
前記人為的なプロセスが、廃棄物、プラスチック、ポリマー、炭化水素、炭質材料、木材、化石燃料、石炭、褐炭、ナフサ、油、ガソリン、ディーゼル燃料、ケロシン、石油、液化石油ガス（ＬＰＧ）、天然ガス、ボトルドガス、メタン、ブタン、プロパン、ガソリン添加剤、エタノール、メタノール、バイオディーゼル、モノアルキルエステル、または、それらの組み合わせを燃焼させることを含む、請求項８０に記載の方法。
【請求項８２】
前記塩が、カルシウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、マグネシウムイオン、バリウムイオン、マンガンイオン、鉄イオン、ストロンチウムイオン、亜鉛イオン、アルミニウムイオン、または、それらのあらゆる組み合わせを含む、請求項７１に記載の方法。
【請求項８３】
前記塩が、カルシウムイオンを含む、請求項８２に記載の方法。
【請求項８４】
前記カルシウムイオンが、ＣａＣｌ２、Ｃａ（ＯＨ）２またはＣａＳＯ４由来のイオンである、請求項８３に記載の方法。
【請求項８５】
前記塩が、無機物質である、請求項７１に記載の方法。
【請求項８６】
前記無機物質が、方解石、アラゴナイト、バテライト、石膏、マグネサイト、カンラン石、蛇紋石、または、それらのあらゆる組み合わせである、請求項８５に記載の方法。
【請求項８７】
前記炭酸溶液が、前記ＣＯ２が過飽和した水溶液である、請求項７１に記載の方法。
【請求項８８】
前記ＣＯ２のフローが、周囲圧力下にある、請求項７１に記載の方法。
【請求項８９】
前記塩基が、ＮＨ３、ＮＨ４ＯＨ、ＮａＯＨ、または、石灰水、または、それらのあらゆる組み合わせを含む、請求項７１に記載の方法。
【請求項９０】
前記ＮＨ３またはＮＨ４ＯＨが、人工の合成アンモニア源、家禽もしくは野生の鳥糞石源、家禽場、鉱床、ウシ、ブタ、ヒツジ、ウマの尿もしくは便、養魚場、海洋哺乳動物、動物の尿、または、動物性肥料、あるいは、それらのあらゆる組み合わせに由来するものである、請求項８９に記載の方法。
【請求項９１】
前記工程（ｉｉ）の混合物に、追加の塩が添加される、請求項７１に記載の方法。
【請求項９２】
前記塩が、カルシウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、マグネシウムイオン、バリウムイオン、マンガンイオン、鉄イオン、ストロンチウムイオン、亜鉛イオン、アルミニウムイオン、または、それらのあらゆる組み合わせを含む、請求項９１に記載の方法。
【請求項９３】
前記塩が、カルシウムイオンを含む、請求項９２に記載の方法。
【請求項９４】
前記方法が、周囲温度の条件下で行われる、請求項７１に記載の方法。
【請求項９５】
流体サンプル中のＣＯ２濃度を減少させる装置であって、該装置は：
塩基を導入するための第一のコンベヤー；
ＣＯ２を含む流体サンプルを導入するための第二のコンベヤー；
反応チャンバー；
を含み、これらによって、前記反応チャンバーに塩を含む溶液を添加する際に、前記塩基を前記第一のコンベヤーを介して前記反応チャンバーに導入し、および、前記流体サンプルを前記第二のコンベヤーを介して前記反応チャンバーに導入し、それによって前記反応チャンバー中で固体炭酸塩が形成され、未反応の気体の放出が起こる、上記装置。
【請求項９６】
塩を含む水源をさらに含む、請求項９５に記載の装置。
【請求項９７】
前記水源から前記反応チャンバーへのコンベヤーをさらに含む、請求項９６に記載の装置。
【請求項９８】
前記装置中で水源を循環させるためのポンプをさらに含む、請求項９６に記載の装置。
【請求項９９】
前記塩を含む溶液を前記反応チャンバー中で再循環させるポンプをさらに含む、請求項９８に記載の装置。
【請求項１００】
前記反応チャンバーから未反応の気体を放出させるためのコンベヤーをさらに含む、請求項９５に記載の装置。
【請求項１０１】
塩の源をさらに含む、請求項９６に記載の装置。
【請求項１０２】
前記塩の源から前記水源へのコンベヤーをさらに含む、請求項１０１に記載の装置。
【請求項１０３】
前記塩の源から前記反応チャンバーへのコンベヤーをさらに含む、請求項１０１に記載の装置。
【請求項１０４】
前記第二のコンベヤーが、大気の空気を運搬する、請求項９５に記載の装置。
【請求項１０５】
前記第二のコンベヤーが、前記第二の気体の源と前記反応チャンバーとの間に設置されたフィルターをさらに含む、請求項９５に記載の装置。
【請求項１０６】
少なくとも１つの周囲環境の制御装置をさらに含む、請求項９５に記載の装置。
【請求項１０７】
前記周囲環境の制御装置が、温度、圧力、ｐＨ、または、それらの組み合わせを制御する、請求項１０６に記載の装置。
【請求項１０８】
前記周囲環境の制御装置が、前記反応チャンバー中において前記流体サンプルのｐＨを制御する、請求項１０７に記載の装置。
【請求項１０９】
前記反応チャンバー中に撹拌器をさらに含む、請求項９５に記載の装置。
【請求項１１０】
前記塩基、流体サンプル、または、それらの組み合わせを前記反応チャンバーに制御された圧力下で導入するためのポンプをさらに含む、請求項９５に記載の装置。
【請求項１１１】
前記塩を含む溶液が、水溶液である、請求項９５に記載の装置。
【請求項１１２】
前記第一のコンベヤー、第二のコンベヤーまたはそれらの組み合わせが、前記塩基、または、流体サンプル、または、それらの組み合わせを地下水の供給源に運搬する、請求項９５に記載の装置。
【請求項１１３】
前記塩を含む溶液が、天然体の水の一部で形成される、請求項９５に記載の装置。
【請求項１１４】
前記天然体の水が、海、汽水、または、海洋である、請求項１１３に記載の装置。
【請求項１１５】
流体サンプルのＣＯ２濃度を減少させる方法であって、該方法は、請求項９５に記載の装置に、前記流体サンプルを適用することを含む、上記方法。
【請求項１１６】
前記固体炭酸塩が、分離が可能な沈殿である、請求項１１５に記載の方法。
【請求項１１７】
前記固体炭酸塩はろ過され、そのろ液が前記装置で再利用される、請求項１１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＯ２濃度を減少させることに関する。本発明は、流体のＣＯ２濃度を減少させるための流体および装置を利用する。
【背景技術】
【０００２】
気候変動は、地圏に有意な影響を与える。気候変動に対する主な影響の１つは、大気への様々な温室効果ガスの放出であり、それにより地球温暖化が増強する。放出された温室効果ガスの多くは人間の活動に由来するものであり、例えば、主として化石燃料（例えば、石炭、油、ガソリン、天然ガス）を燃焼させることによる副産物として放出されるものであり、このようにして放出される気体の多くはＣＯ２である。代替エネルギー源が利用可能になるまで、または、その他の廉価でクリーンな、且つ豊富な技術が利用可能になるまで、ＣＯ２放出を低減させることが必要である。
【０００３】
何の制限もなく化石燃料エネルギーに大々的に取って代わる用意ができている代替エネルギーの供給がないことから、化石燃料は今世紀において最も有力なエネルギー源のようである。その上、世界各地における生活レベルの世界標準の向上に伴い、地球規模のエネルギー消費が顕著に増加しつつある。甚だしい地球の気候変動を防ぐ、または、少なくとも軽減するためには、大気のＣＯ２濃度を減少させる、または、安定化する有効な方法を開発することが重要なのであって、エネルギー生産および利用の効率を改善することや再生可能なエネルギー源を開発することは、現在の（および将来の）温室効果ガス放出によって引き起こされる問題を十分に処理することはできない。
【０００４】
大気のＣＯ２の増加は、惑星の水圏に影響を与えると予想される。水中で、ＣＯ２は、炭酸水素塩（ＨＣＯ３−）および炭酸（Ｈ２ＣＯ３）と化学平衡の状態である（方程式１）。従って、この平衡の構成要素のいずれかの濃度を変化させることによって、ｐＨが変化すると予想される。
【０００５】
【化１】
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【０００６】
また、ｐＨおよびＣＯ２濃度も、水中での化学工程および無機物質の形成に影響を与える。例えば、塩基性条件が優勢である場合、平衡の方向は、炭酸水素塩の沈殿および炭酸塩（無機物質）としての炭酸基のほうに偏る。一方で、酸性条件は、炭酸塩の溶解および解離によってＣＯ２を放出する。
【０００７】
生物圏に有害な可能性がある変化を回避するためには、ＣＯ２放出の減少が必要であることは明らかである。大気へのＣＯ２放出を減少させる既知の方法としては、ＣＯ２の隔離がある。例えば、圧縮ＣＯ２を保存するために、北海に設置されているスライプナーの油およびガス田が用いられており、ここでは、圧縮ＣＯ２は海底から約１０００メートル下の厚さ２００メートルの砂岩層にポンプ輸送される。スライプナーでは、毎年、約１００万メートルトンのＣＯ２（ノルウェイの年間の全ＣＯ２放出量の約３％にあたる）が封鎖されている。
【０００８】
このような封鎖の長期にわたる効率が、精力的な研究および討論の課題であり続けている。具体的には、貯蔵寿命の不確かさ（漏れによる）、地震による不安定さ、圧力、および／または、保存されたＣＯ２との化学反応、および／または、保存されたＣＯ２から開始する化学反応、および／または、保存されたＣＯ２によって触媒された化学反応による層構造の変化、ならびに、浮力のあるＣＯ２が移動する可能性のために、このようなシステムの長期にわたる完全性に関して重大な不信が生じている。
【０００９】
無機物質の封鎖は、地質学的に安定な炭酸塩を形成するＣＯ２の反応、すなわち無機物質の炭酸塩化を伴う。炭酸塩化を達成するための数々の方法が示されており、その多くはＣＯ２と様々な種類のケイ酸塩との酸塩基反応に基づいている。地下注入スキームは、１０５℃および９０気圧の圧力で行われており、ＣＯ２の無機物質捕獲の有効性を試験するためにＣＯ２が用いられた。この注入スキームは、反応速度が遅すぎるために失敗している。しかしながら、帯水層の物質に注入されたＣＯ２、および、地質学的な時間規模にわたる相互作用によって、望ましい結果が達成される可能性があると考えられている。
【００１０】
ＣＯ２の捕獲および貯蔵は難しい仕事であり、多くの難題が残っている。無機物質の炭酸塩化によってＣＯ２濃度を減少させることは多数の利点があるため、無機物質の炭酸塩化は有望な方法である。１つの利点は、形成された炭酸塩の長期にわたる安定性であり、炭酸塩は、地質学的な時間枠にわたり環境面で安全で安定な材料である。その他の利点は、ＣＯ２を隔離するための原材料の大きな利用可能性である。無機物質の炭酸塩化のその他の利点は、全てのプロセスが発熱性であるため、それらが経済的に実行可能な見込みがあることである。加えて、炭酸塩化工程中にそれらから付加価値のある副産物が生産される見込みも、そのコストをさらに相殺する可能性がある。また、無機物質の炭酸塩化工程のその他の利点としては、封鎖を実施することができる場所の広範な取得可能性も挙げられる。
【００１１】
かくして、現在のところ、実質的に有用な時間尺度で雰囲気中および水中のＣＯ２濃度を十分に減少させるためのＣＯ２封鎖の実行可能な手段は存在しない。
【発明の概要】
【００１２】
一態様において、本発明は、流体のＣＯ２濃度を減少させる方法を提供し、該方法は、微量のＣＯ２を含む、または、ＣＯ２を含まない第一の気体のフローを適用すること：および、
塩；および、
液体；
を含む流体に、空気と水との平衡状態で見出される濃度よりも高い濃度でＣＯ２を含む第二の気体を適用すること、
を含み、それによって、前記流体中で固体炭酸塩が形成され、前記流体中のＣＯ２濃度が減少する。
【００１３】
一態様において、本発明は、微量のＣＯ２を含む、または、ＣＯ２を含まない加圧された第一の気体、少なくとも空気と水との平衡状態で見出される濃度よりも高い濃度でＣＯ２を含む第二の気体、および、塩を含む流体を提供する。
【００１４】
一態様において、本発明は、流体のＣＯ２濃度を減少させる方法を提供し、本方法は、
塩を含む液体にＣＯ２のフローを適用して、溶解させた炭酸を形成する工程；および、
前記（ｉ）の炭酸溶液を塩基と混合する工程、
を含み、それによって、前記（ｉｉ）の混合物のｐＨが９〜１２になり；および、
固体炭酸塩が形成され、前記流体サンプル中のＣＯ２濃度が減少する。
【００１５】
一態様において、本発明は、流体のＣＯ２濃度を減少させる装置を提供し、該装置は：
微量のＣＯ２を含む、または、ＣＯ２を含まない第一の気体を導入するための第一のコンベヤー；
少なくとも空気と水との平衡状態で見出される濃度よりも高い濃度でＣＯ２を含む第二の気体を導入するための第二のコンベヤー；および、
反応チャンバー；
を含み、これらによって、前記反応チャンバーに塩を含む溶液を添加する際に、前記第一のコンベヤーを介して前記第一の気体を前記反応チャンバーに導入し、および、前記第二のコンベヤーを介して前記第二の気体を前記反応チャンバーに導入すると、前記反応チャンバー中での固体炭酸塩形成、および、減少した濃度のＣＯ２を含む未反応の気体の放出が起こる。
【００１６】
その他の実施態様において、本発明は、流体のＣＯ２濃度を減少させる方法を提供し、ここで前記方法は、本発明の装置に前記流体を適用することを含む。
【００１７】
一態様において、本発明は、流体サンプル中のＣＯ２濃度を減少させる装置を提供し、本装置は：
塩基を導入するための第一のコンベヤー；
ＣＯ２を含む流体サンプルを導入するための第二のコンベヤー；
反応チャンバー；
を含み、これらによって、前記反応チャンバーに塩を含む溶液を添加する際に、前記第一のコンベヤーを介して前記反応チャンバーに前記塩基を導入し、および、前記第二のコンベヤーを介して前記反応チャンバーに前記流体サンプルを導入すると、前記反応チャンバー中での固体炭酸塩が形成され、未反応の気体の放出が起こる。
【００１８】
その他の実施態様において、本発明は、流体サンプルのＣＯ２濃度を減少させる方法を提供し、前記方法は、流体のＣＯ２濃度を減少させるために、本発明の装置に流体サンプルを適用することを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
本明細書の文末で、本発明となされる対象を具体的に指摘し、明確に特許請求する。しかしながら、本発明は、操作の構成および方法の両方に関して、それらの目的、特徴および利点と共に、以下の詳細な説明を添付の図面と共に読んで参照すれば最もよく理解されると思われる：
【図１】図１は、本発明の方法の一態様を実施するための装置の構成要素を模式的に示す。コンベヤー（１−１０）は、水を外来の供給源から反応チャンバーへを適用するものであり、この実施態様においては貯水場（１−２０）である。圧力またはポンプは、チャンバー（１−３０）から水を運搬して、場合によってはそれを再循環できるように適用される。濃縮したＣＯ２を導く気体が注入される（１−４０）。空気または空気（１−９０）は、チャンバーおよび固体炭酸塩（１−２０Ａ）内の気相または塩基性溶液中のｐＨまたは塩基をさらに高める／制御するための１種またはそれより多くの添加剤を含む。本装置は、空気またはＣＯ２を放出させるための出口（１−１００）を含んでもよく、これはまた、それぞれ注入ポート（１−４０）および（１−９０）を介してチャンバーへ再利用させることも可能である。望ましい場所に気体を循環させるために、ダクトやその他の類似のタイプの器具を用いてもよい。任意のポートによって、水中で懸濁した無機物質の粒子（または、コロイド）、および／または、その他のあらゆる固体マトリックス材料（これは、炭酸塩の沈殿を促進するための核形成の材料として作用する）（１−５０）および（１−７０）；および／または、カルシウム塩またはマグネシウム塩のような塩の源（１−６０）および（１−８０）の導入（または、追加の導入）が可能である。
【図２】図２は、実験用のフローセルの模式図である。セルは、３つのセクション：貯水場（２−１１０）、どちらかの末端に位置する流入源（２−５０）および流出フロー（２−６０）に分けられる。絶えず稼働する蠕動ポンプ（peristaltic pump）（２−７０および２−８０）は、水が循環されるように位置する。空気注入用コンベヤー（２−１００）およびＣＯ２注入用コンベヤー（２−９０）は、セル内に位置する。セルには砂が充填されており、任意に、粘土製のふたのような要素で部分的に覆われていてもよい。コンベヤーは、空気（２−１００Ａ）およびＣＯ２（２−９０Ａ）のフローおよび圧力を制御するためのバルブに連結される。セル（２−１０、２−２０、２−３０、２−４０）内に、４つのサンプラーが位置しており、それにより、様々な領域で、異なる高さで（Ａ、ＢまたはＣで示される）サンプリングすることができる。
【図３】図３は、図２のフローセルの模式図であり、それらがコンベヤー（３−１００；３−１１０）に近接している部分に関してサンプリングされた領域を強調表示した。
【図４】図４は、地下に埋められた２本の注入井で構成されるシステムの概略図である。二酸化炭素（高濃度化され、濃縮された気体の形態、純粋なＣＯ２、または、その他の気体と混合されたＣＯ２）、および、空気（または、その他の気体、もしくは気体混合物）は、それぞれ注入口（４−１００）および（４−５０）からそれぞれ注入井（４−８０）および（４−３０）を通って運搬され、さらにスクリーンにかけられ（それぞれ４−９０、および、４−４０）、ＣＯ２および空気を、注入井から例えば帯水層（４−１０）に通過させることができる。地下水のフローは、ポンプ輸送、または、注入井から、または、天然の勾配による帯水層によって形成されているものでもよい。任意に、水中で懸濁された塩（例えば、カルシウムまたはマグネシウム塩）、および／または、無機物質の粒子（または、コロイド）、および／または、その他のあらゆる固体マトリックス材料を添加するために、その他の注入口（４−１１０）および（４−６０）が、各注入井（それぞれ４−８０および４−３０）に導入される。任意の出口（４−７０）を介して過量のＣＯ２および／または空気が放出され、それぞれ注入口（４−１００）および（４−５０）へ戻して再利用が可能である。帯水層にＣＯ２および空気が導入されると同時に、固体炭酸塩が形成される（４−２０）。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
当然のことながら、説明を簡単にして明確にするために、図に示される構成要素は必ずしも一定の縮尺で描かれていない。例えば、いくつかの構成要素の寸法は、明確にするために、その他の構成要素に対して誇張されている場合がある。さらに、適切とみなされる場合、一つの参照番号が、それに相当する、または、類似した構成要素を示すために図中で繰り返し用いられる場合がある。
【００２１】
以下の詳細な説明で、本発明をよく理解するために、多数の特定の詳細について述べる。しかしながら当業者であれば理解可能と思われるが、本発明は、これらの特定の詳細がなくても実施することが可能である。その他、本発明が不明確にならないように、周知の方法、手法および要素は詳細には説明していない。
【００２２】
いくつかの実施態様において、本発明は、方法、流体、および大気のＣＯ２濃度を減少させる装置を提供する。いくつかの実施態様において、このような流体、方法および装置は、あらゆる環境を取り囲む空気を処理することにおいて有用である。その他の実施態様において、このような流体、方法および装置は、周囲の環境に放出される前に、工業的なプロセスの副産物としての空気を処理することにおいて有用である。そのようなものとして、本発明に従って使用するための方法、流体および装置は、環境に優しい。いくつかの実施態様において、大気のＣＯ２は、高レベルのＣＯ２で汚染されたあらゆる領域からの空気である。いくつかの実施態様において、ＣＯ２のフローは、追加の空気のフローと共に金属イオンの水溶液を含む貯水場に注入され、そこで前記金属イオンがＣＯ２と共に沈殿して、固体炭酸塩を形成し、従って、沈殿、固体炭酸塩を形成すること、および、ＣＯ２の大気への逸散を予防することによって大気のＣＯ２濃度が減少する。いくつかの実施態様において、ＣＯ２のフローは、金属イオンを含む水溶液に注入され、前記水溶液に塩基が添加され、前記金属イオンがＣＯ２と共に沈殿して、固体炭酸塩を形成し、従って、沈殿、固体炭酸塩を形成すること、および、ＣＯ２の大気への逸散を予防することによって大気のＣＯ２濃度が減少する。
【００２３】
いくつかの実施態様において、本発明は、流体のＣＯ２濃度を減少させる方法、流体および装置を提供する。いくつかの実施態様において、上記流体は、水溶液である。いくつかの実施態様において、本発明は、水溶液中のＣＯ２濃度を減少させるための方法、流体および装置を提供する。いくつかの実施態様において、ＣＯ２のフローは、空気のフローと共に、金属イオンを含む水溶液に注入され、この水溶液中で高ＣＯ２濃度が形成され、ここでＣＯ２は金属イオンと共に沈殿を形成し、それによって水溶液中のＣＯ２濃度が減少する。いくつかの実施態様において、ＣＯ２のフローは、金属イオンを含む水溶液に注入され、前記水溶液に塩基が添加され、ここで前記金属イオンがＣＯ２と共に沈殿して、固体炭酸塩を形成し、従って、沈殿、固体炭酸塩を形成すること、および、ＣＯ２の大気への逸散を予防することによって大気のＣＯ２濃度が減少する。
【００２４】
いくつかの実施態様において、上記水溶液は、天然資源由来である。その他の実施態様において、本発明は、ＣＯ２濃度を減少させるために天然資源を利用する。その他の実施態様において、天然資源は、Ｃａイオンが豊富な海洋、湖、河川、海、貯水場、地下水、または、汽水である。
【００２５】
その他の実施態様において、上記水溶液は、脱塩プラントからの排水である。
【００２６】
一態様において、このような方法、流体および装置は、高レベルのＣＯ２を含む空気の処理において用途が見出されると予想される。その他の実施態様において、ＣＯ２は、廃棄物、プラスチック、炭化水素、木材、化石燃料、石炭、褐炭、ナフサ、油、ガソリン、ディーゼル燃料、ケロシン、石油、液化石油ガス（ＬＰＧ）；天然ガス、ボトルドガス、メタン、ブタン、プロパン、ガソリン添加剤、エタノール、メタノール、バイオディーゼル、モノアルキルエステル、および／または、それらのあらゆる組み合わせを燃焼させることから誘導されたものでもよい。
【００２７】
その他の実施態様において、このような方法、流体および装置は、人為的なプロセスの副産物として生産されたＣＯ２の処理において用途が見出されると予想される。その他の実施態様において、このような方法、流体および装置は、温室効果を減少させることにおいて用途が見出されると予想される。その他の実施態様において、このような方法、流体および装置は、地球温暖化を軽減させることにおいて用途が見出されると予想される。その他の実施態様において、このような方法、流体および装置は、例えば塩水またはその他の汚染物質の侵入を防ぐために、透水係数を減少させることにおいて用途が見出されると予想される。
【００２８】
一態様において、本発明は、気体または液体汚染物質を地中の層に結合させるか、または、蓄積させ、より低い毒性の生成物を形成することによって、あらゆる気体または液体汚染物質の濃度を減少させる方法を提供する。一態様において、このような層は、イオン性物質および／または多孔質物質を含む。
【００２９】
一態様において、本発明の方法、流体および装置によりその処理が影響を受け得る気体は、温室効果ガスを含んでもよく、例えばＣＯ、ＣＯ２、ＮＯｘ、ＳＯｘおよび／またはメタン（ここでｘは、１〜２の整数である）を含む温室効果ガスである。その他の実施態様において、大気のＳＯ２または水に溶解させたＳＯ２の濃度は、固体硫酸塩、例えば硫酸カルシウムまたは硫酸マグネシウムを形成することによって減少させることができる。
【００３０】
一態様において、本発明は、流体のＣＯ２濃度を減少させる方法を提供し、該方法は、少なくとも空気と水との平衡状態で見出される濃度よりも高い濃度でＣＯ２を含む第二の気体；
塩；および、
液体；
を含む流体に、微量のＣＯ２を含む、または、ＣＯ２を含まない第一の気体のフローを適用すること、
を含み、それによって、前記流体中で固体炭酸塩が形成され、前記流体中のＣＯ２濃度が減少する。
【００３１】
いくつかの実施態様において、本方法および装置は、第一の気体を含む流体を利用するものであり、ここで前記第一の気体は、空気、窒素、アルゴン、酸素、ＣＯ、ＮＯｘ、ＳＯｘ、メタン、または、それらのあらゆる組み合わせである。その他の実施態様において、前記第一の気体中の微量のＣＯ２は、前記第一の気体中のＣＯ２が０〜０．０４％ｖ／ｖの範囲であることを意味する。その他の実施態様において、第一の気体は、化学プラントから誘導される。その他の実施態様において、第一の気体は、商業的供給源から誘導される。その他の実施態様において、第一の気体は、大気から誘導される。
【００３２】
いくつかの実施態様において、本方法および装置は、少なくとも空気と水との平衡状態で見出される濃度よりも高い濃度でＣＯ２を含む第二の気体を含む流体を利用するものであり、ここで、空気と水との平衡に影響を及ぼす大気のＣＯ２濃度は、現在のところ、約３５０ｐｐｍ（０．０３５％ｖ／ｖ）である。その他の実施態様において、空気−水濃度中で見出されるＣＯ２濃度は、ｐＨ、塩分、温度および圧力のような周囲環境の条件に応じて２００〜１０００ｐｐｍの範囲である。
【００３３】
一態様において、本方法および装置は、少なくとも０．１％ｖ／ｖの濃度でＣＯ２を含む第二の気体を含む流体を利用する。その他の実施態様において、第二の気体は、ＣＯ２を、少なくとも０．５％ｖ／ｖの濃度で含む。その他の実施態様において、第二の気体は、ＣＯ２を、少なくとも１％ｖ／ｖの濃度で含む。その他の実施態様において、第二の気体は、ＣＯ２を、少なくとも１０％ｖ／ｖの濃度で含む。その他の実施態様において、第二の気体は、ＣＯ２を、少なくとも２０％ｖ／ｖの濃度で含む。その他の実施態様において、第二の気体は、ＣＯ２を、少なくとも３０％ｖ／ｖの濃度で含む。その他の実施態様において、第二の気体は、ＣＯ２を、少なくとも５０％ｖ／ｖの濃度で含む。その他の実施態様において、第二の気体は、純粋なＣＯ２である。
【００３４】
一態様において、用語「純粋な」は、９０〜１００％ｖ／ｖの範囲のＣＯ２濃度を有する、ＣＯ２、気体および／または液体の混合物としての第二の気体を意味する。その他の実施態様において、ＣＯ２濃度の範囲は、約９５〜１００％ｖ／ｖである。その他の実施態様において、ＣＯ２濃度の範囲は、約９９〜１００％ｖ／ｖである。その他の実施態様において、ＣＯ２濃度の範囲は、約７０〜１００％ｖ／ｖである。その他の実施態様において、「純粋な」という用語は、その他の気体を含まないＣＯ２を意味する。一態様において、本方法で用いられる第二の気体、装置および流体は、水溶液内に含まれている。
【００３５】
その他の実施態様において、上記水溶液は、ＣＯ２が過飽和した溶液である。
【００３６】
一態様において、本発明の方法、装置および流体で用いられる第一の気体および第二の気体は、流体に注入される。この形態によれば、および、一態様において、第一の気体は、流体中のＣＯ２濃度を減少させるのに効率的なフローの比率で注入される。その他の実施態様において、第一の気体は、第二の気体の第一の気体に対する比率が、約２０：１〜１：５００の範囲のフローの比率を有する。その他の実施態様において、第一の気体は、第二の気体の第一の気体に対する比率が、約２：１〜１：２００の範囲のフローの比率で注入される。その他の実施態様において、第一の気体は、第二の気体の第一の気体に対する比率が、約１０：１〜１：１０，０００の範囲のフローの比率で注入される。
【００３７】
その他の実施態様において、本方法、流体および装置は、第二の気体を利用するものであり、ここで前記第二の気体は、流体または溶液中でＣＯ２濃度を増加させるのに効率的な体積流量で流体または溶液に適用または導入される。その他の実施態様において、体積流量は、処理されたゾーンのサイズに依存する。
【００３８】
一態様において、本方法、流体および装置は、第一の気体を利用するものであり、ここで、第二の気体を可溶化、導入または注入する前に、第二の気体を流体または溶液に適用、注入または導入する。その他の実施態様において、本方法、装置および流体は、第一の気体を含むか、または、使用するものであり、ここで第一の気体を流体または溶液に適用、注入または導入し、それに続いて、第二の気体を可溶化、導入または注入してもよい。その他の実施態様において、本方法、装置および流体は、第一の気体を含むか、または、使用するものであり、ここで第一の気体は、流体または溶液に適用、第二の気体の可溶化、導入または注入と同時に注入または導入される可能性がある。
【００３９】
一態様において、本方法、流体および装置は、水溶液中のＣＯ２を除去するか、または減少させ、同時に溶液のｐＨを高める第一の気体を利用する。その他の実施態様において、前記水溶液中のｐＨは、第一の気体の導入の１〜１００ｍの領域において９〜１２である。その他の実施態様において、前記水溶液中のｐＨは、第一の気体の導入の０．１〜１００ｍの領域において９〜１２である。その他の実施態様において、前記水溶液中のｐＨは、第一の気体の導入の５０〜１００ｍの領域において９〜１２である。その他の実施態様において、前記水溶液中のｐＨは、第一の気体の導入の１〜１０ｍの領域において９〜１２である。その他の実施態様において、前記水溶液中のｐＨは、第一の気体の導入の０．１〜１ｍの領域において９〜１２である。その他の実施態様において、前記水溶液中のｐＨは、９〜１２であり、ここで有効値の領域は、第一の気体の流速に依存する。その他の実施態様において、このプロセスは、固体炭酸塩の沈殿を容易にし、それによって、前記第二の気体のＣＯ２が炭酸塩として結合する。一態様において、固体炭酸塩の沈殿は、流体中で維持される。その他の実施態様において、固体炭酸塩の沈殿は、さらに分離される。その他の実施態様において、沈殿の分離は、ろ過もしくは／または遠心分離、またはそれらの組み合わせを介して行われる。その他の実施態様において、沈殿が回収されるか、または、その他の実施態様において、再利用されるか、または、その他の実施態様において、再生または再使用される。
【００４０】
その他の実施態様において、本方法、流体および装置は、第二の気体を利用するものであり、ここで第二の気体は、人為的なプロセスの結果、天然のプロセスの結果であるか、または、人為的なプロセスの副産物として生じた気体である。その他の実施態様において、本方法、流体および装置は、第二の気体を利用するものであり、ここで第二の気体は、大気に放出され、ダクトによって流体に運搬される。その他の実施態様において、本方法、流体および装置は、第二の気体を利用するものであり、ここで第二の気体は、工場の排気システムから運搬され、ＣＯ２はダクトによって流体に排出されるため、大気へのＣＯ２放出を防ぐことができる。
【００４１】
いくつかの実施態様において、本方法および装置は、少なくとも空気と水との平衡状態で見出される濃度よりも高い濃度でＣＯ２を含む第二の気体を含む流体を利用するものであり、ここで第二の気体は、人為的なプロセスの副産物として生じた気体であり、それらが大気中の空気に放出されるとＣＯ２で汚染された空気が形成される。
【００４２】
一態様において、本方法、流体および装置は、ＣＯ２を利用する。その他の実施態様において、ＣＯ２は、固体炭酸塩の形成のために、少なくとも空気と水との平衡状態で見出される濃度よりも高い濃度でＣＯ２を含む第二の気体から誘導される。その他の実施態様において、ＣＯ２は、固体炭酸塩を形成するための微量のＣＯ２を含む第一の気体から誘導される。その他の実施態様において、ＣＯ２は、固体炭酸塩を形成するための水から誘導される。
【００４３】
一態様において、本方法、流体および装置は、流体または水溶液を利用するものであり、ここで第二の気体の前に、または、それに続いて第一の気体を適用または導入する際に、ｐＨの上昇が起こる。その他の実施態様において、ｐＨは、第一の気体が導入される際には塩基性ｐＨである。その他の実施態様において、第一の気体を導入することによって形成された塩基性ｐＨは、７〜９の範囲である。その他の実施態様において、第一の気体を導入することによって形成された塩基性ｐＨは、７〜８の範囲である。その他の実施態様において、第一の気体を導入することによって形成された塩基性ｐＨは、７〜１０の範囲である。一態様において、本方法、装置および流体は、塩基性ｐＨで流体および／または水溶液を含むか、または、使用する。
【００４４】
一態様において、塩溶液の存在下で第二の気体を第一の気体に曝露する際、固体炭酸塩が形成される。
【００４５】
一態様において、本発明は、流体のＣＯ２濃度を減少させる方法を提供し、本方法は：
塩を含む液体にＣＯ２のフローを適用して、溶解させた炭酸を形成する工程；および、
前記（ｉ）の炭酸溶液を塩基と混合する工程、
を含み、それによって、前記（ｉｉ）の混合物のｐＨが９〜１２になり；および、
固体炭酸塩が形成され、前記流体中のＣＯ２濃度が減少する。
【００４６】
一態様において、工程（ｉ）の炭酸溶液は塩基に添加され、それによって、前記炭酸溶液のｐＨを上昇させ、固体炭酸塩が形成される。その他の実施態様において、炭酸溶液は、炭酸、炭酸水素塩、塩、および、ＣＯ２を含む。その他の実施態様において、塩基は、炭酸溶液に添加される。
【００４７】
いくつかの実施態様において、本方法、装置および流体で用いられるＣＯ２は、前記液体中のＣＯ２濃度を高めるのに効率的な流速で、塩を含む液体に注入される。その他の実施態様において、用いられるＣＯ２は、ＣＯ２を含む気体の混合物である。その他の実施態様において、気体混合物は、ＣＯ２が高濃度化された空気である。その他の実施態様において、流速は、処理されたゾーンのサイズに依存する。その他の実施態様において、実施例３５によれば、流速が速ければ速いほど、固体炭酸塩形成の収率が減少する。その他の実施態様において、ＣＯ２は、周囲圧力で注入される。その他の実施態様において、１２％ＣＯ２／空気が用いられ、従ってＣＯ２分圧は０．１２気圧と予想される。その他の実施態様において、実施例３１〜３７に従って１２％ＣＯ２／空気が用いられる。その他の実施態様において、用語「周囲圧力」は、大気圧を意味する。その他の実施態様において、放出されたＣＯ２が高濃度化された空気は、周囲／大気圧である。その他の実施態様において、１００％ＣＯ２は、大気圧で用いられる。
【００４８】
いくつかの実施態様において、本発明の方法、装置および流体は、塩を含む液体を利用するものであり、ここで塩を含む液体にＣＯ２が適用および／または注入される。一態様において、前記液体中のＣＯ２中の濃度は、固体炭酸塩を形成するのに効率的な濃度である。その他の実施態様において、前記液体はＣＯ２で飽和している。
【００４９】
いくつかの実施態様において、本発明の方法、装置および流体は、炭酸を利用する。一態様において、前記炭酸は、金属塩を含む水溶液中にＣＯ２を適用および／または注入した際に、その水溶液中で形成される。その他の実施態様において、前記炭酸は、３〜６の範囲のｐＨで前記水溶液中で形成される。その他の実施態様において、前記炭酸は、３．５〜５．５の範囲のｐＨで形成される。その他の実施態様において、前記炭酸は、４〜５の範囲のｐＨで形成される。
【００５０】
いくつかの実施態様において、本方法、装置および流体で用いられるＣＯ２は、液体に適用または注入される。その他の実施態様において、ＣＯ２は、ＣＯ２ガスおよび／または液体の混合物である。その他の実施態様において、上記混合物は、ＣＯ２および空気を含む。その他の実施態様において、上記混合物は、大気中の空気である。その他の実施態様において、上記混合物は、少なくとも０．１％ｖ／ｖのＣＯ２を含む。その他の実施態様において、上記混合物は、少なくとも０．５％ｖ／ｖのＣＯ２を含む。その他の実施態様において、上記混合物は、少なくとも１％ｖ／ｖのＣＯ２を含む。その他の実施態様において、上記混合物は、少なくとも１０％ｖ／ｖのＣＯ２を含む。その他の実施態様において、上記混合物は、少なくとも２０％ｖ／ｖのＣＯ２を含む。その他の実施態様において、上記混合物は、少なくとも３０％ｖ／ｖのＣＯ２を含む。その他の実施態様において、上記混合物は、少なくとも５０％ｖ／ｖのＣＯ２を含む。一態様において、ＣＯ２は、純粋な気体である。
【００５１】
いくつかの実施態様において、本発明の方法、装置および流体は、塩基を利用する。一態様において、塩基は、ＮＨ３（気体）、ＮＨ３（水溶液）、ＮａＯＨ、石灰水、Ｃａ（ＯＨ）２、石炭灰、または、それらのあらゆる組み合わせを含む。その他の実施態様において、石灰水は、塩化カルシウム、および、水酸化ナトリウムから新たに製造されたものである。その他の実施態様において、石灰水は、実施例４〜８および１６に従って、塩化カルシウム、および、水酸化ナトリウムから新たに製造されたものである。その他の実施態様において、市販の石灰水が用いられる。その他の実施態様において、市販のＣａ（ＯＨ）２固体が用いられる。その他の実施態様において、ＮａＯＨ水溶液が用いられる。その他の実施態様において、ＮａＯＨペレットが用いられる。一態様において、ＮＨ３（気体）またはＮＨ３（水溶液）は、人工の合成アンモニア源由来である。その他の実施態様において、ＮＨ３（気体）またはＮＨ３（水溶液）は、家禽もしくは野生の鳥糞石源、家禽場、または鉱床に由来するものである。その他の実施態様において、ＮＨ３（気体）またはＮＨ３（水溶液）は、ウシ、ブタ、ヒツジ、ウマの尿および／または便に由来するものである。その他の実施態様において、ＮＨ３（気体）またはＮＨ３（水溶液）は、養魚場からの廃水または海洋哺乳動物に由来するものである。その他の実施態様において、ＮＨ３（気体）またはＮＨ３（水溶液）は、尿に由来するものである。一態様において、前記塩基源として、動物性肥料が用いられる。その他の実施態様において、動物性肥料は、ブタまたはニワトリ由来のものである。
【００５２】
一態様において、塩基に炭酸溶液が添加され、それによって、ｐＨが、８．５〜１２．５のｐＨに上昇する。その他の実施態様において、ｐＨは、ｐＨ９〜１２に上昇する。その他の実施態様において、ｐＨは、ｐＨ９〜１１に上昇する。その他の実施態様において、ｐＨは、ｐＨ１０〜１１に上昇する。
【００５３】
その他の実施態様において、炭酸溶液は、不活性雰囲気下で塩基に添加される。その他の実施態様において、炭酸溶液は、アルゴン雰囲気下で添加される。
【００５４】
一態様において、塩基に、ＣＯ２、炭酸および炭酸水素塩の溶液が添加され、それによって、前記炭酸／ＣＯ２／炭酸水素塩と塩基との比率は、１：１００〜１：１のモル比の範囲になる。一態様において、前記炭酸／ＣＯ２／炭酸水素塩と塩基との比率は、１：１００〜１：８０のモル比の範囲である。一態様において、前記炭酸／ＣＯ２／炭酸水素塩と塩基との比率は、１：８０〜１：６０のモル比の範囲である。一態様において、前記炭酸／ＣＯ２／炭酸水素塩と塩基との比率は、１：６０〜１：４０のモル比の範囲である。一態様において、前記炭酸／ＣＯ２／炭酸水素塩と塩基との比率は、１：４０〜１：２０のモル比の範囲である。一態様において、前記炭酸／ＣＯ２／炭酸水素塩と塩基との比率は、１：２０〜１：１０のモル比の範囲である。
【００５５】
その他の実施態様において、炭酸溶液を塩基に添加する際に、固体炭酸塩が形成される。その他の実施態様において、少なくともｐＨ９で固体炭酸塩を沈殿させると、収率が高められる。その他の実施態様において、ｐＨ９〜１２の範囲で固体炭酸塩を沈殿させると、収率が高められる。その他の実施態様において、少なくともｐＨ１０で固体炭酸塩を沈殿させると、収率が高められる。その他の実施態様において、ｐＨ１２．５よりも高くｐＨを上昇させると、固体炭酸塩の収率が減少し、および、水酸化物固体の収率が高められる。
【００５６】
その他の実施態様において、金属塩および／または塩基をさらに添加すると、それに続いて固体炭酸塩の形成が起こり、それによって固体炭酸塩の収率が高められる。
【００５７】
いくつかの実施態様において、本発明の方法、本発明の装置および流体の使用は、固体炭酸塩を提供する。一態様において、固体炭酸塩の沈殿は、さらに分離される。その他の実施態様において、このような沈殿の分離は、ろ過および／または遠心分離、または、それらの組み合わせによってなされる。その他の実施態様において、沈殿は、回収されるか、または、その他の実施態様において、再利用されるか、または、その他の実施態様において、再生または再使用される。その他の実施態様において、ろ液は、回収されるか、または、その他の実施態様において、再利用されるか、または、その他の実施態様において、再生または再使用される。その他の実施態様において、ろ液は再利用されて塩基に添加されるか、および／または、金属イオンをろ液に添加することによって、さらなる固体炭酸塩の沈殿を提供することができる。その他の実施態様において、ろ液は、再利用されて塩基に添加されるか、および／または、ろ液に金属イオン、ＣＯ２またはそれらのあらゆる組み合わせを添加することによって、さらなる固体炭酸塩の沈殿を提供することができる。
【００５８】
その他の実施態様において、本発明の方法、流体および装置は、ＣＯ２ガスを利用するものであり、ここでＣＯ２ガスは、人為的なプロセスによって放出される気体、天然のプロセスの結果放出される気体、または、人為的なプロセスの副産物として生じた気体である。その他の実施態様において、本方法、流体および装置は、ＣＯ２ガスを利用するものであり、ここでＣＯ２ガスは、大気に放出され、ダクトによって流体に運搬される、その他の実施態様において、本方法、流体および装置は、ＣＯ２ガスを利用するものであり、ここでＣＯ２ガスは、工場の排気システムから運搬され、ここでＣＯ２はダクトによって流体に排出される。
【００５９】
一態様において、用語「流体」は、流動する、または、移動するあらゆる材料または物質を意味する。一態様において、用語「流体」は、半固体で存在するあらゆる材料または物質を意味し、または、その他の実施態様において、液体で存在するあらゆる材料または物質を意味し、または、その他の実施態様において、スラッジで存在するあらゆる材料または物質を意味し、または、その他の実施態様において、蒸気で存在するあらゆる材料または物質を意味し、または、その他の実施態様において、気体で存在するあらゆる材料または物質を意味し、または、その他の実施態様において、流動するその他のあらゆる形態または状態で存在するあらゆる材料または物質、または、その他の実施態様において、移動するその他のあらゆる形態または状態で存在するあらゆる材料または物質を意味する。
【００６０】
本発明の、または、本発明の方法および／または装置で使用するための流体は、特に、水溶液を含む。その他の実施態様において、本発明の流体、または、本発明の方法および/または装置で使用するための流体は、特に、食塩水を含む。その他の実施態様において、本発明の流体、または、本発明の方法および/または装置で使用するための流体は、特に、地下水の貯水場を含む。その他の実施態様において、本発明の流体、または、本発明の方法および/または装置で使用するための流体は、特に、天然体の水を含む。その他の実施態様において、本発明の流体、または、本発明の方法および/または装置で使用するための流体は、特に、脱塩プラントからの排水を含む。
【００６１】
一態様において、用語「天然体の水」は、海、脱塩プラントからの汚水、Ｃａイオンが豊富な汽水、湖、海洋、河川または地下水を含んでもよい。
【００６２】
その他の実施態様において、本発明の流体、または、本発明の方法および/または装置で使用するための流体は、特に、気体を含む。一態様において、本発明の流体、または、本発明の方法および/または装置で使用するための流体は、特に、気体が注入された水溶液を含む。その他の実施態様において、本発明の流体、または、本発明の方法および/または装置で使用するための流体は、特に、水溶液中に溶解させた気体を含む。その他の実施態様において、本発明の流体、または、本発明の方法および/または装置で使用するための流体は、特に、液体を含む。その他の実施態様において、本発明の流体、または、本発明の方法および/または装置で使用するための流体は、特に、帯水層を含む。
【００６３】
一態様において、用語「〜を減少させること（ｄｅｃｒｅａｓｉｎｇ）」は、減少させることを意味する。その他の実施態様において、用語「〜を減少させること（ｄｅｃｒｅａｓｉｎｇ）」は、衰退させること（ｄｅｃｌｉｎｉｎｇ）、減少させること（ｄｉｍｉｎｉｓｈｉｎｇ）、または、妨げること（ａｂｒｏｇａｔｉｎｇ）を意味する。本発明の一態様において、「ＣＯ２濃度を減少させること」は、ＣＯ２を固体炭酸塩として封鎖することを意味する。その他の実施態様において、用語「ＣＯ２濃度を減少させること」は、大気のＣＯ２濃度の上昇を遅延させることを意味する。
【００６４】
いくつかの実施態様において、本発明の方法、流体および装置によって流体のＣＯ２濃度を減少させることは、特に、固体炭酸塩の形成を利用しており、それによってＣＯ２を減少させることができる。
【００６５】
一態様において、用語「大気中の空気」は、気体を意味する。その他の実施態様において、用語「大気中の空気」は、空気を意味する。その他の実施態様において、用語「大気中の空気」は、大気の一部を意味する。その他の実施態様において、用語「大気中の空気」は、境界が定められたあらゆる環境を意味し、例えば、副産物としてＣＯ２を生産する工場の外部、または、副産物としてＣＯ２を生産する工場の半径１０ｋｍ以内、または、農村の施設、または、工業地帯などである。
【００６６】
一態様において、大気中の空気は、人為的なプロセスの結果として高いＣＯ２レベルを含む。この形態によれば、および、一態様において、上記プロセスは、特にＣＯ２の放出を含み、例えば、廃棄物、プラスチック、ポリマー、炭化水素、炭質材料、木質燃料、化石燃料、石炭、褐炭、ナフサ、油、ガソリン、ディーゼル燃料、ケロシン、石油、液化石油ガス（ＬＰＧ）、天然ガス、ボトルドガス（ｂｏｔｔｌｅｄ  ｇａｓ）、メタン、ブタン、プロパン、ガソリン添加剤、エタノール、メタノール、バイオディーゼル、モノアルキルエステル、または、それらのあらゆる組み合わせを燃焼させることによるＣＯ２の放出を含む。
【００６７】
その他の実施態様において、本発明の方法、流体および装置によって少なくとも部分的に加工され、処理される高いＣＯ２レベルを含む空気は、自然の生物学的なプロセスに起因するものである。一態様において、このようなプロセスは、例えば、有機物質の分解、または、農場の生産物（例えば、家畜、農産物の残留物の野焼き（ｆｉｅｌｄ  ｂｕｒｎｉｎｇ））であり、それによりＣＯ２が直接的な方式または間接的な方式（例えば、メタンの放出）で生成し、周囲の空気源に汚染物質を放出する。例えば、メタンは、家畜の消化プロセスで生産される。その他の実施態様において、農場の動物によるメタン放出は、未処理の家畜の排泄物を保存するために用いられる大きな「汚水処理用の貯水池」から放出される。その他の実施態様において、ＣＯおよび炭化水素（例えばメタン）は、大気中でＣＯ２に酸化される。様々なメタン源があり、例えば、細菌によって、森林中で、家畜から、または、油およびガス産業で行われたプロセスによって生産または放出されたメタンが挙げられる。その他の実施態様において、高いレベルのＣＯ２は、森林伐採に起因する。糖類およびデンプンの発酵（酵母が触媒することによる）は、エタノールと気体状のＣＯ２を生産する。その他の実施態様において、大規模な工業的なプロセスが、ＣＯ２を生成する。その他の実施態様において、大規模な工業的なプロセスは、エチレンオキシド、および、二酸化炭素を生産する制御されたエチレンの酸化を含み、工業的加工からの廃棄物のストリームに存在する酸の中和は、炭酸カルシウム（これは、一般的に石灰石として知られている）を用いることによってなされる。酸塩基反応の結果としてＣＯ２が上昇する。水素またはアンモニア製造のために設立されたプラントによって、多量の副産物の二酸化炭素が生産される。これらのプラントは、天然ガス、液化石油ガス（ＬＰＧ）またはナフサの合成ガス（すなわち、水素、一酸化炭素および二酸化炭素）の混合物への水蒸気改質によって稼働しており、続いて一酸化炭素は、水性ガスシフト反応で追加の二酸化炭素を形成することによって触媒的に除去される。加えて、アセチレンのような炭化水素を用いた工業的なプロセスは、既知のＣＯ２源である。その他の工業的な源としては、以下が挙げられる：（ｉ）リン鉱石の加工（それにより二酸化炭素を放出する可能性がある）；（ｉｉ）炭化水素と酸素との反応によりエネルギーを生成する発生器で用いられる燃焼プロセス。
【００６８】
当然のことながら、あらゆる手段によりＣＯ２で汚染された流体を生じるあらゆるプロセスを、本発明の方法、流体および装置によって処理することができる。
【００６９】
一態様において、本方法、流体および装置は、塩を利用するものであり、ここで塩は、金属塩である。その他の実施態様において、このような塩としては、特に、カルシウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、マグネシウムイオン、バリウムイオン、マンガンイオン、鉄イオン、ストロンチウムイオン、亜鉛イオン、アルミニウムイオン、アンモニウムイオン、カチオン、または、固体炭酸塩を形成するその他のあらゆるカチオン、または、それらのあらゆる組み合わせが挙げられる。その他の実施態様において、前記塩は、Ｃａ２＋イオンである。その他の実施態様において、本発明の塩および本発明で使用するための塩としては、特に、塩化カルシウム、水酸化カルシウム、レッドシーソルト（Ｒｅｄ  Ｓｅａ  Ｓａｌｔ）、ＣａＳＯ４、酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、汽水、脱塩廃水、または、それらのあらゆる組み合わせが挙げられる。その他の実施態様において、このような塩は、無機物質である。その他の実施態様において、無機物質は、方解石、アラゴナイト、バテライト、石膏、マグネサイト、カンラン石、蛇紋石、または、それらのあらゆる組み合わせである。その他の実施態様において、このような塩は、無機塩である。その他の実施態様において、このような塩は、有機塩である。
【００７０】
その他の実施態様において、本発明の前記流体中における前記金属イオンの濃度は、０．０５Ｍ〜５Ｍの範囲であり、このような場合、金属塩／イオン濃度の増加によって沈殿が促進される。その他の実施態様において、前記流体中における前記金属イオンの濃度は、０．１Ｍ〜３Ｍの範囲である。その他の実施態様において、前記流体中における前記金属イオンの濃度は、０．１Ｍ〜１Ｍの範囲である。その他の実施態様において、前記流体中における前記金属イオンの濃度は、０．１Ｍ〜２Ｍの範囲である。その他の実施態様において、金属塩の飽和溶液は、固体炭酸塩の収率を減少させる。
【００７１】
一態様において、本発明の流体中の本発明の塩の濃度は、０．０１％ｗ／ｗ未満である。その他の実施態様において、上記流体中の塩の濃度は、約０．０１〜２０％ｗ／ｗである。その他の実施態様において、上記流体中の塩の濃度は、約０．０１〜０．１％ｗ／ｗである。その他の実施態様において、上記流体中の塩の濃度は、約０．１〜１％ｗ／ｗである。その他の実施態様において、上記流体中の塩の濃度は、約０．０１〜１％ｗ／ｗである。その他の実施態様において、上記流体中の塩の濃度は、約１〜３％ｗ／ｗである。その他の実施態様において、上記流体中の塩の濃度は、約３〜１０％ｗ／ｗである。その他の実施態様において、上記流体中の塩の濃度は、約１０〜２０％ｗ／ｗである。
【００７２】
一態様において、塩の選択は、前記塩と二酸化炭素とを反応させることによって形成された固体炭酸塩の溶解度積（Ｋｓｐ）に依存すると予想される。その他の実施態様において、好ましい塩は、二酸化炭素と共に生じる塩であり、水溶液中で低い溶解度積（Ｋｓｐ）を有する固体炭酸塩である。例えば、好ましい塩は、カルシウムベースの塩（塩化カルシウム、水酸化カルシウム、硫酸カルシウム）であり、これらは、二酸化炭素と共に、低い溶解度積を有する水溶液中の沈殿として炭酸カルシウムを形成する。
【００７３】
一態様において、本発明の方法は、固体炭酸塩の沈殿の層の形成を含し、さらに固体炭酸塩の小さい粒子および／または固体炭酸塩が、孔の充填物を形成する可能性がある。その他の実施態様において、固体炭酸塩の沈殿の層、小さい粒子および／または孔の充填物が分離層となり、一態様において、その下にＣＯ２をさらに注入することができ、および／または、ＣＯ２は、前記固体炭酸塩の沈殿の層、小さい粒子、および／または、孔の充填物の下にさらに再保存することもできる。
【００７４】
その他の実施態様において、用語「過飽和した」は、ＣＯ２をその溶解性よりも高い濃度で含む水溶液を意味する。その他の実施態様において、室温でのＣＯ２の水への溶解性は、約３３ｍＭである。水中で平衡のＣＯ２濃度は、温度、圧力、ｐＨおよび塩濃度の関数である。一態様において、溶液中でのＣＯ２の溶解性は、溶液と平衡状態でのＣＯ２の圧力に依存しており、この場合、圧力が増加するに伴って溶解性は増加する。その他の実施態様において、ＣＯ２の溶解性は、温度に依存しており、この場合、温度が増加するに従って溶解性は減少する。その他の実施態様において、ＣＯ２の溶解性は、塩濃度が増加するに従って減少する。その他の実施態様において、ＣＯ２の溶解性は、ｐＨに依存しており、この場合、ｐＨが増加するに従ってＣＯ２の溶解性は増加する。
【００７５】
一態様において、用語「約」は、指定された数値または数値範囲からの０．０００１〜５％の偏差を意味する。一態様において、用語「約」は、指定された数値または数値範囲からの１〜１０％の偏差を意味する。一態様において、用語「約」は、指定された数値または数値範囲からの２５％までの偏差を意味する。
【００７６】
一態様において、本明細書で用いられる用語「ａ」または「ａｎ」は、当業者には明白と思われるが、指定された構成要素が具体的な用途に応じて少なくとも１つであるか、または、複数であることを意味しており、このような構成要素は、望ましければどのような桁数で存在していてもよい。一態様において、用語「気体」は、２種またはそれより多くの気体を意味し、これら気体はそれらの組成に関して異なる。いくつかの実施態様において、本発明の流体、キットおよび方法は、複数種のＣＯ２濃度を減少させるための気体を含んでもよいし、および／または、それらを利用してもよい。
【００７７】
一態様において、本発明において適用、導入または注入された気体の圧力の選択は、一態様において、地上の貯水場のサイズに依存すると予想され、または、その他の実施態様において、気体が地下系（例えば帯水層）に適用されるかどうかに依存すると予想される。
【００７８】
ＣＯ２のストリッピングは、当業界で認められた用語であり、いくつかの実施態様において、大気への流体のＣＯ２を除去すること、ＣＯ２含量を減少または低下させることを意味する。いくつかの実施態様において、ストリッピングされたＣＯ２は、ＣＯ２を本発明の流体および／または反応チャンバーに中継するフィードバックシステムで再使用することができる。
【００７９】
いくつかの実施態様において、本方法、流体および装置は、固体炭酸塩の沈殿速度を強化するために、導入される流体の圧力または流速を増加させることを含んでいてもよい。いくつかの実施態様において、本方法、流体および装置は、固体炭酸塩の沈殿速度を強化するために、流体を変動させることを含んでいてもよい。いくつかの実施態様において、本方法、流体および装置は、固体炭酸塩の沈殿速度を強化するために、反応チャンバーのサイズを変動させることを含んでいてもよい。いくつかの実施態様において、本方法、流体および装置は、固体炭酸塩の速度を強化するために、ｐＨを変動させることを含んでいてもよい。いくつかの実施態様において、本方法、流体および装置は、固体炭酸塩の沈殿速度を強化するために、気体の注入時間および／または流体を変動させることを含んでいてもよい。いくつかの実施態様において、本方法、流体および装置は、固体炭酸塩の速度を強化するために、導入される気体および／または流体の相対的な流速を変動させることを含んでいてもよい。一態様において、導入される気体および／または流体は、ＣＯ２を含む気体、空気、気相中の塩基、塩基性溶液、または、本発明のあらゆる気体である。
【００８０】
いくつかの実施態様において、固体炭酸塩の沈殿の量は、本発明において導入される気体のフローの関数であり得る。その他の実施態様において、固体炭酸塩の沈殿の量は、第二の気体のフロー、ＣＯ２ガスまたは塩基の関数である。その他の実施態様において、固体炭酸塩の沈殿の量は、第二の気体のフローに対する第一の気体のフローの比率の関数である。その他の実施態様において、固体炭酸塩の沈殿の量は、塩濃度の関数である。その他の実施態様において、固体炭酸塩の沈殿の量は、塩と核形成の材料との濃度の比率の関数である。その他の実施態様において、固体炭酸塩の沈殿の量は、温度の関数である。その他の実施態様において、固体炭酸塩の沈殿の量は、ｐＨの関数である。その他の実施態様において、固体炭酸塩の沈殿の量は、時間の関数である。その他の実施態様において、固体炭酸塩の沈殿の量は、流体中のその他の化合物の濃度の関数である
当然のことながら、ＣＯ２および固体炭酸塩の形成を封鎖すること、それに続くあらゆる適用におけるあらゆる濃縮、分離、回収および再使用は、本発明の一部とみなされる。このような回収および再使用は、当業者であれば容易に理解できるものと思われ、例えば、遠心分離によるろ過、または、水のフローの出口における半透性のバリアの設置の適用を含んでいてもよく、このような場合、水は運搬されるが、運搬されなかった固体炭酸塩は、それによって濃縮されるか、または、分離される。
【００８１】
一態様において、前記炭酸塩におけるＣＯ２の発生は、同位体測定によって解析することができ、ここで、２種の安定な原子質量数が１２および１３の炭素の同位体、ならびに、原子質量数が１４の放射性同位体が用いられる。同じ元素のいずれか２種の同位体の相対量は、自然界で生物地球化学的な化合物における同位体の組成に差があるために様々である。同位体の分別のために、生物地球化学の研究者は、多種多様のプロセスを研究するために様々な大地、海洋および大気系で見出された化合物中の同位体比の測定を活用することができる。その他の実施態様において、ＣＯ２は、ガスクロマトグラフマススペクトル（ＧＣＭＳ）、マススペクトル（ＭＳ）、および／または、分光光度法、例えば赤外線（ＩＲ）によって解析することができる。
【００８２】
この形態によれば、および、いくつかの実施態様において、ＣＯ２の発生を検出して、それをＣＯ２濃度の減少を推測するのに適用する。その他の実施態様において、このような検出は、第一の気体の導入の前に溶液中のＣＯ２濃度を推測するのに適用される。その他の実施態様において、このような検出は、固体炭酸塩中のＣＯ２の量を推測するのに適用される。
【００８３】
いくつかの実施態様において、固体炭酸塩形成の収率は、本発明の流体に注入されるＣＯ２の量に基づいて計算される。その他の実施態様において、固体炭酸塩形成の収率は、液体中の金属イオンの量に基づいて計算される。その他の実施態様において、液体中の金属イオンの量に基づく固体炭酸塩形成の収率は、実施例３０および３３に従って計算される。その他の実施態様において、注入されるＣＯ２の量に基づく固体炭酸塩形成の収率は、実施例３２に従って計算される。
【００８４】
一態様において、本発明は、流体のＣＯ２濃度を減少させる方法を提供し、本方法は：
微量のＣＯ２を含む、または、ＣＯ２を含まない第一の気体のフローを適用すること、および、
塩；および、
液体；
を含む流体に、少なくとも空気と水との平衡状態で見出される濃度よりも高い濃度でＣＯ２を含む第二の気体のフローを適用すること、
を含み、それによって、前記流体中で固体炭酸塩が形成され、前記流体中のＣＯ２濃度が減少する。この形態によれば、および、一態様において、前記流体は帯水層であり、塩水で充填された、または充填されていない孔を含む岩石をさらに有する。その他の実施態様において、ＣＯ２は、前記孔中に保存されるか、および／または、前記孔中の塩水の塩と固体炭酸塩を形成する。
【００８５】
一態様において、本発明は、流体サンプルのＣＯ２濃度を減少させる方法を提供し、本方法は：
塩を含む液体にＣＯ２のフローを適用して、溶解させた炭酸を形成する工程；および、
前記（ｉ）の炭酸溶液を塩基と混合する工程、
を含み、それによって、前記（ｉｉ）の混合物のｐＨが９〜１２になり；および、
固体炭酸塩が形成され、前記流体サンプル中のＣＯ２濃度が減少する。この形態によれば、および、一態様において、前記流体は帯水層であり、塩水で充填された、または充填されていない孔を含む岩石をさらに有する。その他の実施態様において、ＣＯ２は、前記孔中に保存されるか、および／または、前記孔中の塩水の塩と固体炭酸塩を形成する。
【００８６】
この形態によれば、および、一態様において、本方法によって、最終産物として、固体炭酸塩、炭酸水素塩、炭酸、または、それらのあらゆる組み合わせの生産が起こる。一態様において、固体炭酸塩または炭酸水素塩は、カルシウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、バリウム、マンガン、鉄、ストロンチウム、亜鉛、アンモニウムもしくはアルミニウムイオン、または、固体炭酸塩を形成するその他のあらゆるカチオン、または、それらのあらゆる組み合わせを含んでもよい。
【００８７】
この形態によれば、および、一態様において、流体のＣＯ２濃度を減少させる方法によって、沈殿としての固体炭酸塩の生産が起こり、または、その他の実施態様において、懸濁液としての炭酸塩の生産が起こり、または、その他の実施態様において、可溶性の炭酸塩の生産が起こり、または、その他の実施態様において、炭酸の生産が起こり、または、その他の実施態様において、炭酸水素塩、または、それらのあらゆる組み合わせの生産が起こる。この形態によれば、および、一態様において、上記流体は、帯水層であり、ＣＯ２はさらに、帯水層の多孔質の岩石中に保存される。
【００８８】
いくつかの実施態様において、本方法、流体および装置は、周囲条件下で行われる。一態様において、用語「周囲条件」は、自然の状態を意味する。その他の実施態様において、このような条件は、温度を意味しており、例えば、望ましい流体が最も典型的に室温で見出されている場合、本発明の方法、流体および装置を使用するために示される周囲条件は、室温で行われることと予想される。その他の実施態様において、用語「周囲条件」は、流体が自然状態で見出される条件を意味しており、例えば、流体が、海、貯水場、海洋、湖、河川、地面、土壌、雲、北極圏、砂漠、海底などで生じる条件である。いくつかの実施態様において、周囲条件は、第一の気体および／または第二の気体を適用または導入することが望ましい流体に関して見出された条件に類似した条件であり、例えば、海水、淡水の供給源などで見出される流体は、海水と類似した例えば塩濃度、温度、圧力などの条件下で、本発明に係る方法、流体および装置を利用すると予想される。この形態によれば、および、一態様において、本発明の方法、流体および装置は、温度、圧力、塩濃度およびｐＨに関して海、貯水場、海洋、湖または河川で見出される条件に類似した周囲条件で行われる。
【００８９】
一態様において、本方法、流体および装置は、室温で行われる。その他の実施態様において、本方法、流体および装置は、本方法が行われている環境で見出される温度に依存した温度で行われる。
【００９０】
一態様において、本方法、流体および装置は、流体中で炭酸塩形成のための核形成部位として役立つ材料を利用する。一態様において、上記材料は、無機性の、または、コロイド状の粒子である。その他の実施態様において、核形成の材料は、水中で懸濁されるか、および／または、固体マトリックス材料中に埋め込まれる。
【００９１】
以下に示す実施例２は、本発明の流体のＣＯ２濃度を減少させ、炭酸塩の沈殿としてＣＯ２を封鎖するための方法のいくつかの実施態様を示す。一態様において、空気注入領域で炭酸カルシウムが形成されたため、炭酸塩の沈殿によってＣＯ２を隔離するための実施例２のシステムの使用が認められる。
【００９２】
以下に示す実施例３は、同位体解析によって固体炭酸塩を測定し、解析することを含む本発明の方法のいくつかの実施態様を示す。
【００９３】
一態様において、本発明は、流体のＣＯ２濃度を減少させる装置を提供し、該装置は：
微量のＣＯ２を含む、または、ＣＯ２を含まない第一の気体を導入するための第一のコンベヤー；
少なくとも空気と水との平衡状態で見出される濃度よりも高い濃度でＣＯ２を含む第二の気体を導入するための第二のコンベヤー；および、
反応チャンバー；
を含み、これらによって、前記反応チャンバーに塩を含む溶液を添加し、前記第一のコンベヤーを介して前記第一の気体を前記反応チャンバーに導入し、および、前記第二のコンベヤーを介して前記第二の気体を前記反応チャンバーに導入すると、前記反応チャンバー中での固体炭酸塩形成、および、減少したＣＯ２濃度を含む未反応の気体の放出が起こる。
【００９４】
一態様において、本発明は、流体サンプル中のＣＯ２濃度を減少させる装置を提供し、本装置は：
塩基を導入するための第一のコンベヤー；
ＣＯ２を含む流体サンプルを導入するための第二のコンベヤー；
反応チャンバー；
を含み、これらによって、前記反応チャンバーに塩を含む溶液を添加し、前記第一のコンベヤーを介して前記反応チャンバーに前記塩基を導入し、および、前記第二のコンベヤーを介して前記反応チャンバーに前記流体サンプルを導入すると、前記反応チャンバー中での固体炭酸塩が形成され、未反応の気体の放出が起こる。
【００９５】
当然のことながら、本明細書において、例えば、流体、第一の気体、第二の気体、ＣＯ２ガス、塩基、炭酸塩、核形成の材料などに関して説明されている全ての実施態様は、方法、装置または流体などの本発明のあらゆる形態に適用可能であると予想され、それらの実施態様を示す。
【００９６】
一態様において、本発明の装置は、塩、水、第一の気体および／または第二の気体を導入するための複数の注入口を含む。その他の実施態様において、本発明の装置は、任意に、水、第一の気体および／または第二の気体のための出口を含んでいてもよい。いくつかの実施態様において、本装置は、塩、水、第一の気体および／または第二の気体それぞれを反応チャンバーに運搬するための一連のチャンネルを含む。いくつかの実施態様において、本装置は、水、第一の気体および／または第二の気体それぞれを本装置から放出させるように運搬するための一連のチャンネルを含む。その他の実施態様において、本装置は、反応チャンバーから気体を放出させるためのコンベヤーをさらに含む。いくつかの実施態様において、このようなチャンネルは、導入される材料同士の接触が促進されるように構築される。いくつかの実施態様において、本装置は、反応チャンバーに材料を運搬および／または接触させることを容易にするためのポンプを含む。いくつかの実施態様において、出口は、例えばＣＯ２封鎖の別の施行のために、気体を運搬するためのダクトを介して注入口につながれるだろう。
【００９７】
一態様において、本発明の装置は、塩、水、ＣＯ２ガスおよび／または塩基を導入するための複数の注入口を含む。その他の実施態様において、本発明の装置は、任意に、水、ＣＯ２ガス、または、その他のあらゆる未反応の気体のための出口を含んでいてもよい。いくつかの実施態様において、本装置は、塩、水、ＣＯ２ガスおよび／または塩基それぞれを反応チャンバーに運搬するための一連のチャンネルを含む。いくつかの実施態様において、本装置は、塩、水、ＣＯ２ガスおよび／または塩基それぞれを本装置から放出させるように運搬するための一連のチャンネルを含む。その他の実施態様において、本装置は、反応チャンバーから気体を放出させるためのコンベヤーをさらに含む。いくつかの実施態様において、このようなチャンネルは、導入される材料同士の接触が促進されるように構築される。いくつかの実施態様において、本装置は、反応チャンバーに材料を運搬および／または接触させることを容易にするためのポンプを含む。いくつかの実施態様において、出口は、例えばＣＯ２封鎖の別の施行のために、気体を運搬するためのダクトを介して注入口につながれるだろう。
【００９８】
いくつかの実施態様において、本発明の装置は、水源をさらに含む。一態様において、水は、水道水、地下水、海水、脱塩プラント、Ｃａ豊富な汽水、海洋水、河川および／または湖から誘導される。
【００９９】
一態様において、本発明の装置は、水源から反応チャンバーへのコンベヤーをさらに含む。その他の実施態様において、本装置は、反応チャンバーから前記水源へのコンベヤーをさらに含む。その他の実施態様において、本装置は、装置中で水を循環させるためのポンプをさらに含む。その他の実施態様において、本装置は、反応チャンバーから水源へ（および、逆もまた同様）水を循環させるためのポンプをさらに含む。その他の実施態様において、反応チャンバーは、水源を含む。その他の実施態様において、本装置は、反応チャンバー中で水を循環させるためのポンプをさらに含む。
【０１００】
一態様において、本装置は、塩の源をさらに含む。その他の実施態様において、本装置は、前記塩の源から前記水源へのコンベヤーをさらに含む。
【０１０１】
一態様において、第一のコンベヤー、第二のコンベヤーまたはそれらの組み合わせは、地下水の供給源に、第一の気体、第二の気体、または、それらの組み合わせを運搬する。
【０１０２】
一態様において、第一のコンベヤー、第二のコンベヤーまたはそれらの組み合わせは、地下水の供給源に、塩基、ＣＯ２ガス、または、それらの組み合わせを運搬する。
【０１０３】
一態様において、本発明の装置は、塩を含む水溶液が本装置を通過して流動することができるような流動システムを含み、一態様において、このような流動システムは、長期間にわたり反応を進行させることができるものであり；それによって、上記プロセスは、封鎖されたＣＯ２のパーセント、または、いくつかの実施態様において沈殿の量に関してより効率的になる。いくつかの実施態様において、時間枠は、数週間から数ヶ月である。いくつかの実施態様において、数ヶ月から数年である。その他の実施態様において、本発明の装置は、塩およびＣＯ２を含む水溶液が本装置を通過して流動することができるような流動システムを含み、一態様において、このような流動システムは、塩基との反応を可能にし、それによって分レベルの時間枠で固体炭酸塩が形成される。その他の実施態様において、時間枠は、秒である。その他の実施態様において、時間枠は、時間である。その他の実施態様において、塩基は、ＮａＯＨ、石灰水、または、アンモニアである。
【０１０４】
その他の実施態様において、本発明の装置は、撹拌器を含んでもよい。いくつかの実施態様において、このような撹拌器は、反応チャンバー中に位置する。一態様において、本装置は、超音波破砕システムをさらに含んでいてもよい。一態様において、本装置は、本装置に磁場をかけるための手段を含み、いくつかの実施態様において、該手段は、このような磁場を複数の方向にかけることができるような位置に設置され、いくつかの実施態様において、該手段は、反応チャンバー中で移動してもよいし、または、磁気粒子と混合されてもよい。当業者であれば理解可能であると思われるが、本発明の装置は、いくつかの実施態様において、様々な混合装置または用具を設置するためにモジュールを用いて設計され、これらは本発明の一部としてみなされる。
【０１０５】
一態様において、第一の気体は、第二の気体の侵入の前に反応チャンバーに運搬される。一態様において、第一の気体は、第二の気体の可溶化の前に反応チャンバーに運搬される。その他の実施態様において、第一の気体は、反応チャンバーに注入される。
【０１０６】
一態様において、第一の気体は、第二の気体の侵入の後に反応チャンバーに運搬される。一態様において、第一の気体は、流体中への第二の気体の可溶化の後に反応チャンバーに運搬される。一態様において、第二の気体は、反応チャンバー中で流体の上に注入される。
【０１０７】
一態様において、第一の気体は、第二の気体と同時に反応チャンバーに運搬される。
【０１０８】
一態様において、ＣＯ２ガスは、塩基の侵入の前に反応チャンバーに運搬される。一態様において、塩基は、流体中へのＣＯ２ガスの可溶化の前に反応チャンバーに運搬される。
【０１０９】
いくつかの実施態様において、本発明の装置は、それを介して圧力をかけることができる、または、その他の実施態様において、特定の圧力下で流体を適用することができるポートまたはバルブを含む。一態様において、本装置に導入される流体は、１気圧の圧力がかけられる。一態様において、本装置に導入される流体は、１〜１０気圧の圧力がかけられる。一態様において、本装置に導入される流体は、１０〜２０気圧の圧力がかけられる。一態様において、本装置に導入される流体は、２０〜３０気圧の圧力がかけられる。一態様において、本装置に導入される流体は、３０〜４０気圧の圧力がかけられる。一態様において、本装置に導入される流体は、４０〜５０気圧の圧力がかけられる。一態様において、本装置に導入される流体は、５０〜１００気圧の圧力がかけられる。
【０１１０】
その他の実施態様において、塩を含む流体は、反応チャンバーに導入される。その他の実施態様において、流体が最初に反応チャンバーに導入され、続いて塩が反応チャンバーに導入される。その他の実施態様において、塩を含む流体および核形成の材料が、反応チャンバーに導入される。その他の実施態様において、塩を含む流体が最初に反応チャンバーに導入され、続いて核形成の材料が反応チャンバーに導入される。その他の実施態様において、核形成の材料を含む流体が最初に反応チャンバーに導入され、塩がさらに反応チャンバーに導入される。その他の実施態様において、上記流体が最初に反応チャンバーに導入され、その後、または、同時に、塩および核形成の材料が反応チャンバーに導入される。
【０１１１】
一態様において、このような運搬は、装置内に、個々の材料をチャンバーに運搬する複数の別個のチャンバーまたはチャンネルが存在することによってなされる。その他の実施態様において、このようなチャンバー／チャンネルは、望ましい時間で、および、望ましい特定の条件下で成分の混合が可能になるように構築される。
【０１１２】
一態様において、本発明の装置はさらに、温度、圧力、ｐＨまたはそれらのあらゆる組み合わせを順に制御する環境制御要素を含んでいてもよい。その他の実施態様において、本装置は、少なくとも１つの周囲環境の制御装置をさらに含む。その他の実施態様において、本装置は、制御された圧力下で、反応チャンバーに流体を導入するためのポンプをさらに含む。一態様において、本発明の装置は、本装置に適用される材料の流動化を磁場によって制御できるように磁場源およびミキサーを含んでいてもよい。その他の実施態様において、本装置は、機械式撹拌器、モニター、注入制御装置、加熱装置、光源、紫外線、または、超音波源、または、それらのあらゆる組み合わせを含んでいてもよい。
【０１１３】
一態様において、反応チャンバーは、人工の材料で構成される。その他の実施態様において、反応チャンバーは、反応チャンバーとみなされる境界または区画を形成する自然の構成要素から形成される。その他の実施態様において、反応チャンバーは、貯水場である。その他の実施態様において、反応チャンバーは、帯水層である。
【０１１４】
一態様において、ダクト、コンベヤー、パイプ、バルブおよびポートは、人工の材料で構成される。その他の実施態様において、人工の材料としては、ステンレス鋼、金属合金、ファイバー、ゴム、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、プラスチック、銅、テフロン（登録商標）（Ｔｅｆｌｏｎ）、ガラス、コンクリート、アルミニウム、ケブラー（Ｋｅｖｌａｒ）、または、それらのあらゆる組み合わせが挙げられる。
【０１１５】
その他の実施態様において、反応チャンバーは帯水層であり、このような場合、図４で示されたように、第一の気体および第二の気体は、２つの別個の注入井を介してそこに注入され、それに続いて固体炭酸塩が形成される。任意に出口を介して過量の気体を除去してもよい。
【０１１６】
一態様において、本発明の装置は、大気中の空気を反応チャンバーに中継するための導管として役立つコンベヤーを含む。その他の実施態様において、大気中の空気は、汚染物質としてＣＯ２を有する気体を含み、これは、人為的なプロセスの結果として、または、天然のプロセスの結果として空気に放出されるか、または、このような気体は、人為的なプロセスの副産物として形成され、大気に放出される。
【０１１７】
その他の実施態様において、本発明の装置は、気体を反応チャンバーに中継する導管として役立つコンベヤーを含む。その他の実施態様において、気体は、汚染物質として、人為的なプロセスの結果として、または、人為的なプロセスの副産物として形成されたＣＯ２を含み、工場の排気システムまたは化学プラントの排気から閉鎖系を経由して本発明の装置に運搬される。
【０１１８】
一態様において、本装置は、ＣＯ２源からの、例えば工場の排気システム、煙突、化学プラント、発電所、または、それらのあらゆる組み合わせからの、本装置のポートへのダクト、パイプまたはコンベヤーをさらに含む。その他の実施態様において、ダクト、パイプまたはコンベヤーは、シャッター、バルブ、圧力調節装置、ポンプ、または、それらのあらゆる組み合わせをさらに含む。
【０１１９】
この形態によれば、および、一態様において、本発明の装置は、ＣＯ２を含む気体を化学プラントの出口から反応チャンバーに中継するためのコンベヤーを含み、それによってＣＯ２による大気中の空気汚染を防ぐことができる。その他の実施態様において、コンベヤーは、ポンプ、ダクト、チャンネル、パイプ、ウェル、管またはトンネルを含む閉鎖系中の気体を導く。その他の実施態様において、コンベヤーはさらに、反応チャンバーに導入される気体の圧力を制御する圧力制御装置を含んでいてもよい。
【０１２０】
その他の実施態様において、本発明の装置は、反応チャンバーへの気体注入の別の施行のために、反応チャンバーからコンベヤーへの過量の第一の気体および／または第二の気体のための出口として用いられるダクトを含む。その他の実施態様において、流体に第一の気体または第二の気体を導入するのに用いられるコンベヤーは、同一のコンベヤーであるか、または、異なるコンベヤーである。
【０１２１】
一態様において、本発明の装置は、気体を反応チャンバーに送達するために、または、反応チャンバーから環境に送達するために、または、気体系のフローを再循環させるために、ダクト、導管、コンベヤー、パイプ、ポンプ、ウェル、バルブまたはそれらのあらゆる組み合わせをさらに含む。その他の実施態様において、ダクト、導管、コンベヤー、パイプ、ポンプ、ウェル、バルブまたはそれらのあらゆる組み合わせは、圧力、タイミング、気体のフローの速度に影響を与える可能性がある。
【０１２２】
その他の実施態様において、第二の気体またはＣＯ２ガスを反応チャンバーに送達するコンベヤーはさらに、コンベヤーの注入口と出口との間に設置されたフィルターを含む。その他の実施態様において、このようなフィルターは、例えばほこり、塩、砂、または、それらのあらゆる組み合わせなどの小さい粒子をろ過して、反応チャンバーへそれらが侵入することを防ぐことが可能である。
【０１２３】
いくつかの実施態様において、本発明の装置は、発電プラントやコンクリート工場のような主要なＣＯ２を放出する施設に近接した位置に設置される。一態様において、前記施設は多量のＣＯ２を放出し、本発明の装置は、そのＣＯ２を水中に溶解させ、炭酸塩を沈殿させるのにふさわしい能力を有する。
【０１２４】
一態様において、本発明の装置は、異なる場所に（ｅｘ−ｓｉｔｕ）（地上に）存在し、このような場合、図１で示したように、空気およびＣＯ２注入のための一対の注入口を有するシステムは、別々の注入口に存在する。その他の実施態様において、本発明の装置は、異なる場所に（地上に）存在し、このような場合、図１で示したように、ＣＯ２注入および塩基性溶液のための一対の注入口を有するシステムは、別個の注入口に存在する。その他の実施態様において、貯水場は、海水、脱塩、流出または淡水を含み、任意にカルシウム源が追加されていてもよい。その他の実施態様において、本装置は、海岸に沿って、または、湖または河川の傍に建設される。その他の実施態様において、貯水場からの水は、隣接する貯水場に流すことができ、このような場合、塩基性条件は維持される（ｐＨ９〜１２）。２つの貯水場の２種の溶液の混合物により、炭酸カルシウムの沈殿が生じる。
【０１２５】
一態様において、本発明の装置は、その場で（地下に埋められて）存在し、このような場合、図４で示されるように、空気およびＣＯ２の注入口を含む２本の注入井で構成されるシステムは、別個の注入口に存在する。その他の実施態様において、本発明の装置は、その場で（地下に埋められて）存在し、このような場合、図４で示されるように、ＣＯ２注入口および塩基性溶液を含む２本の注入井で構成されるシステムは、別個の注入口に存在する。その他の実施態様において、貯水場は、海水、脱塩、流出または淡水を含み、任意にカルシウム源が追加されていてもよい。その他の実施態様において、貯水場は、沖合いに、または、海岸に沿って、または、湖または河川の傍に建設され、ここで、場合によっては煙道ガスから直接導かれたＣＯ２またはＣＯ２を含む空気をバブリングすることによって、ＣＯ２を溶解させることができる。その他の実施態様において、貯水場からの水は、隣接する貯水場に流すことができ、このような場合、塩基性条件は維持される（ｐＨ９〜１２）。２つの貯水場の２種の溶液の混合物により、炭酸カルシウムの沈殿が生じる。
【０１２６】
一態様において、本発明は、流体のＣＯ２濃度を減少させる方法を提供し、ここで前記方法は、前記流体を、流体のＣＯ２濃度を減少させる装置に適用することを含み、該装置は：
微量のＣＯ２を含む、または、ＣＯ２を含まない第一の気体を導入するための第一のコンベヤー；
少なくとも空気と水との平衡状態で見出される濃度よりも高い濃度でＣＯ２を含む第二の気体を導入するための第二のコンベヤー；および、
反応チャンバー；
を含み、これらによって、前記反応チャンバーに塩を含む溶液を添加する際、前記第一のコンベヤーを介して前記第一の気体を前記反応チャンバーに導入する際、および、前記第二のコンベヤーを介して前記第二の気体を前記反応チャンバーに導入する際に、前記反応チャンバー中での固体炭酸塩形成、および、減少したＣＯ２濃度を含む未反応の気体の放出が起こる。
【０１２７】
一態様において、本発明は、流体のＣＯ２濃度を減少させる方法を提供し、ここで前記方法は、前記流体を、流体サンプル中のＣＯ２濃度を減少させる装置に適用することを含み、本装置は：
塩基を導入するための第一のコンベヤー；
ＣＯ２を含む流体サンプルを導入するための第二のコンベヤー；
反応チャンバー；
を含み、これらによって、前記反応チャンバーに塩を含む溶液を添加する際、前記第一のコンベヤーを介して前記反応チャンバーに前記塩基を導入する際、および、前記第二のコンベヤーを介して前記反応チャンバーに前記流体サンプルを導入する際に、前記反応チャンバー中での固体炭酸塩形成を可能にする、および、未反応の気体の放出が起こる。
【０１２８】
本明細書において、本発明に包含されるＣＯ２および流体に影響を与えるための、ＣＯ２濃度を減少させる方法および装置および流体のいくつかの実施態様を、実施例１で示すが、この実施例において、空気およびＣＯ２を注入してから２週間後に、推定で１１１ｇの炭酸カルシウムが形成された。
【０１２９】
本発明に包含されるＣＯ２および流体に影響を与えるためのＣＯ２濃度を減少させる方法および装置および流体のいくつかの実施態様を実施例３３で示すが、この実施例において、溶解している全Ｃａ２＋から推定で７２．５％が炭酸カルシウムとして沈殿し、注入された全ＣＯ２から推定で６８．６％が炭酸塩として沈殿した。一態様において、実施例３０によれば、推定の収率は、溶解している全Ｃａ２＋の９７．８％であった。
【０１３０】
一態様において、本発明は、微量のＣＯ２を含む、または、ＣＯ２を含まない加圧された第一の気体、少なくとも空気と水との平衡状態で見出される濃度よりも高い濃度でＣＯ２を含む第二の気体、および、塩を含む流体を提供する。
【０１３１】
一態様において、本発明は、塩基、少なくとも空気と水との平衡状態で見出される濃度よりも高い濃度のＣＯ２、および、塩を含む流体を提供する。
【０１３２】
当然のことながら、本発明の流体、および、本明細書において流体に関して説明されている全ての実施態様は、方法、装置などの本発明のあらゆる形態に適用可能であると予想され、それらの実施態様を示す。
【０１３３】
本発明の方法、流体および装置の想定される用途の一態様を図１に示す。一態様において、このような配置は、本方法および／または装置を地上で用いてＣＯ２濃度を減少させることに関して望ましい可能性があり、ここで、水溶液のフロー（任意に、ある程度の溶解したＣＯ２を含んでいてもよい）（１−１０）は、任意に溶解したカルシウム、マグネシウムおよび／またはその他のカチオンを含んでいてもよく、このようなフローは貯水場（１−２０）を介して運搬され、この貯水場には、ポートを介して貯水場に運搬され、炭酸塩の沈殿を促進するために核形成部位として作用する（任意の）無機材料が含まれる。このようなフローによって貯水場から水が導かれ、そこで水（１−３０）が貯水場（１−２０）に戻り再利用が可能になる。流体に、純粋なＣＯ２を含む気体、または、ＣＯ２を高濃度で含む気体、または、その他の気体と混合されたＣＯ２を含む気体が注入される（１−４０）。空気、あるいは、ｐＨをさらに上昇させる／制御するための１種またはそれより多くの添加剤または気相中の塩基もしくは塩基性溶液を含む空気（１−９０）が注入され、固体炭酸塩が形成される（１−２０Ａ）。
【０１３４】
その他の実施態様において、本装置は、過量の気体またはＣＯ２を放出させるための出口（１−１００）を含み、放出された気体は、注入ポート（１−４０）または（１−９０）を介してチャンバーに戻されて再利用することができる。いくつかの実施態様において、このような配置は、水中で懸濁した無機物質の粒子（または、コロイド）、および／または、その他のあらゆる固体マトリックス材料（これは、炭酸塩の沈殿を促進するための核形成の材料として作用する）の導入（または、追加の導入）を可能にする追加のポート（１−５０）および（１−７０）をさらに含んでいてもよい。いくつかの実施態様において、カルシウムまたはマグネシウム塩のような塩の源は、ポート（１−６０）および（１−８０）を介して導入される。その他の実施態様において、このような配置は、長期にわたる貯水場内の炭酸塩の蓄積を可能にする。その他の実施態様において、このような配置は、形成された固体炭酸塩を分離し、それらを再使用することを可能にする。
【０１３５】
本発明の方法の、流体および／または装置の想定される用途の一態様を図４に示す。一態様において、このような配置は、本方法および／または装置を地面より下で用いてＣＯ２濃度を減少させることに関して望ましい可能性があり、ここで、ＣＯ２（高濃度化された濃縮ガスの形態、純粋なＣＯ２、または、その他の気体と混合されたＣＯ２）、および、空気（または、その他の気体、もしくは気体混合物）は、それぞれ注入口（４−１００）および（４−５０）からそれぞれ注入井（４−８０）および（４−３０）を通って運搬され、さらにそれぞれ注入井セクション（４−９０）および（４−４０）を介してスクリーンにかけられ、ＣＯ２および空気が注入井から帯水層（４−１０）に入れるようにする。帯水層には、天然の手段、ポンプ輸送、または注入井による水が含まれ、それにより地下水のフローが提供される。その他の実施態様において、任意に、水中で懸濁された塩（例えば、カルシウムまたはマグネシウム塩）、および／または、無機物質の粒子（または、コロイド）、および／または、その他のあらゆる固体マトリックス材料を添加するために、その他の注入口（４−１１０）および（４−６０）は、各注入井（４−８０）および（４−３０）それぞれに導入される。一態様において、任意の出口（４−７０）を介して過量のＣＯ２および／または空気が放出され、それぞれ注入口（４−１００）および（４−５０）へ戻して再利用が可能である。その他の実施態様において、帯水層にＣＯ２および空気が導入されると同時に、固体炭酸塩が形成される（４−２０）。
【０１３６】
その他の実施態様において、このような配置は、ＣＯ２の固体炭酸塩としての封鎖のために望ましい可能性があり、ここで固体炭酸塩は帯水層に留まる。
【０１３７】
以下の実施例は、本発明の好ましい実施態様をより十分に説明するために示されたものである。しかしながら、これらは、本発明の広範な範囲を制限するものとして解釈されないこととする。
【実施例】
【０１３８】
材料および方法：
装置：
図２で示されているように設計されたフローセルを構築した。このフローセルは、厚さ２０ｍｍのアクリルシートを含む。このフローセルの内部寸法は、長さ８６．５ｃｍ×幅１０ｃｍ×高さ４８ｃｍであった。長辺に沿ってフローが生じるようにセルを設計した。セルを３つのセクションに分けた：メインのフローユニットは、砂、ならびに、両末端のそれぞれに存在する流入用の水の貯水場および流出用の水の貯水場を含む。流入水の貯水場および流出水の貯水場はいずれも、長さ３．５ｃｍであり、これらは、格子状の支持体、および、砂の透水係数よりも大きい透水係数を有する微細なメッシュスクリーンによってメインのセル区画と隔てられている。調節可能なオーバーフローフラスコ（ｏｖｅｒｆｌｏｗ  ｆｌａｓｋ）を用いて、末端の貯水場中に異なるコンスタントヘッド（ｃｏｎｓｔａｎｔ  ｈｅａｄ）を維持させた。所定のインターバルで流出した水の体積を測定することによって、流出貯水場への放出を決定した。各末端の貯水場において蠕動ポンプを絶えず操作して、完全な混合を確認した。セル中に、０．５ｃｍ（内径）の空気注入管、および、０．５ｃｍ（内径）のＣＯ２の注入管を設置した。これらの管を４０ｃｍの距離で離し、その後、セルをパッキングした際に砂で覆った。これらの管を、それぞれ５００Ｌ／時間の体積流量で空気を供給し、１．５Ｌ／時間の体積流量でＣＯ２を供給するバルブに連結させた。空気およびＣＯ２のフローを、フローおよび圧力計で調節した。
【０１３９】
材料：
以下に示すものを本装置に適用した：アキューサンド（Ａｃｃｕｓａｎｄ）、これは、３０／４０のメッシュサイズを有し、粒子の直径が０．５３２ｍｍであり、０．３５の多孔率を有する；ベントナイト粘土［フィッシャー・サイエンス社（Ｆｉｓｈｅｒ  Ｓｃｉ．Ｃｏ．）］；４．１２ｍＭのＣｌ−、１．１７ｍＭのＮＯ３−、３．８９ｍＭのＣａ２＋、１．２ｍＭのＭｇ２＋、０．０６ｍＭのＫ＋、０．０１ｍＭのＦ−、０．８９ｍＭのＳＯ４２−、２．４６ｍＭのＮａ＋、３．６９ｍＭのＨＣＯ３−、０．７６ｍＭのＣＯ３２＋の水溶液（水道水）；ＣＯ２は、ゴードンガス（Ｇｏｒｄｏｎ  Ｇａｓ）［イスラエル］によって提供された。
【０１４０】
ＣＯ２の封鎖：
本装置を、アキューサンド３０／４０で、合計の高さが３６ｃｍになるまで充填し、部分的に（図２で示したように）ベントナイト粘土で覆い、これを用いて、所定のフロー経路に追いやることによって、滞留時間を長くし、十分にＣＯ２を拡散させた。この実施態様における粘土の寸法は、長さ４３ｃｍ×幅４ｃｍ×高さ２８〜３２ｃｍの寸法であった。このフローセルをｐＨ７．５の水道水で充填した。大型の水道水を供給する貯水場を用いることによって、注入口チャンバーに供給された水道水のイオンの組成を一定に維持した。水のフローを空気流と共に一晩安定化させ、それに続いてＣａＣｌ２（３２８ｇ／１２０Ｌ）を添加し、ＣＯ２注入を開始した。空気およびＣＯ２を２週間注入し、７時間後、１週間後、および、２週間後にｐＨ測定を行った。
【０１４１】
代表的な水サンプルを、それらのｐＨを炭酸カルシウム形成の関数として決定することによって解析した。酸性ｐＨ（５〜６．５）を有するサンプルは、溶解したＣＯ２の濃度が比較的高いことを示し、一方で、塩基性ｐＨ（７．５〜８）を有するサンプルは、炭酸カルシウムが生産されていることを示す。
【０１４２】
沈殿した炭酸塩サンプルの解析を同位体解析によって行った。ＣＯ２は、特定の同位体の特徴を有する。住宅用水中に存在するＣＯ２は、無機物質源に由来するものであり、−１‰〜−２‰に近いδ１３Ｃ（しかしながらこれは、＋２‰〜−４‰の範囲内でもよい）を有するが、注入される空気に含まれるＣＯ２は、−７‰〜−８‰に近いδ１３Ｃを有する。有機物質源から注入されたＣＯ２に関する同位体の特徴は、−２５‰〜−３５‰に近いδ１３Ｃを有する。
【０１４３】
実施例１：
フローセル装置によるＣＯ２依存性のｐＨ変化の促進
フローセル中の異なる高さおよび位置から得られたサンプル（図２で示した通り）を解析し、それらのｐＨを測定した。ｐＨ測定は、ＣＯ２含量の指標として役立つ。低いｐＨは、高いＣＯ２濃度を示す。短時間で炭酸塩沈殿の進行が促進され（このフローセルにおいて、分単位から時間単位へ）、明らかにｐＨが上昇した（表１）。
【０１４４】
【表１】
2010502420.tif 000004
【０１４５】
表１は、サンプルのｐＨに関する傾向を示しており、ここで、ＣＯ２注入領域から採取されたサンプルは、比較的酸性ｐＨで存在し、一方で、空気注入領域で採取されたサンプルは、比較的塩基性ｐＨで存在していた。
【０１４６】
また流速のわずかな変化も、時間経過に伴う一部のｐＨのシフトに影響を与えた。
【０１４７】
実施例２：
フローセル装置によるＣＯ２封鎖の促進
５種の代表的なサンプル（砂、および、沈殿した炭酸塩）を解析し、酸溶液中に堆積した炭酸塩を溶解させ、放出された気体の含量を解析することによって、炭酸塩の沈殿を砂サンプルの重量パーセントとして測定した（ここで１ｇの沈降炭酸カルシウムは０．４４ｇのＣＯ２と同等とした）。解析したサンプルは、２つの注入井の間の領域のものであった。図３に、サンプルの位置を示す。
【０１４８】
サンプル３−２０からは、砂サンプル中に約０．２〜約０．３％ｗ／ｗまでの炭酸カルシウムが生じ；
サンプル３−３０からは、砂サンプル中に約０．２％ｗ／ｗまでの炭酸カルシウムが生じ；
サンプル３−４０からは、砂サンプル中に約０．４％ｗ／ｗまでの炭酸カルシウムが生じ；
サンプル３−５０からは、砂サンプル中に約１．２〜約１．３％ｗ／ｗまでの炭酸カルシウムが生じ；
サンプル３−６０からは、砂サンプル中に約０．４％ｗ／ｗまでの炭酸カルシウムが生じた。
【０１４９】
従って、空気注入に近いサンプル（例えば、サンプル３−５０）はより高い濃度の炭酸カルシウムを有しており、すなわちこれは、炭酸カルシウムが形成されたことを示していることから、この炭酸塩の沈殿によってＣＯ２を隔離するためのシステムの使用が実証され、この場合、空気およびＣＯ２を注入してから２週間後に１１１ｇの炭酸カルシウムが形成された。
【０１５０】
実施例３：
注入されたＣＯ２からの炭酸塩の沈殿の形成
ＣＯ２同位体のシグニチャーバリュー（ｓｉｇｎａｔｕｒｅ  ｖａｌｕｅ）は、気体が形成される環境に応じて様々である。図３に示されたサンプル領域の同位体解析を行った：
サンプル３−２０：−１９．４‰、
サンプル３−３０：−１７．６‰、
サンプル３−４０：−１０．５‰、
サンプル３−５０：−５．５‰、
サンプル３−６０：−９．６‰、
サンプル３−１０：−１８．２‰、
サンプル３−７０：−２１．１‰、
サンプル３−８０：−２１．６‰、
サンプル３−９０：−４．８‰。
【０１５１】
同位体解析の結果によれば、ＣＯ２同位体シグニチャーは、注入された空気に含まれるＣＯ２と、有機物質源から注入されたＣＯ２の両方の影響を受け、注入されたＣＯ２に応じて明らかに炭酸塩形成が増加した。
【０１５２】
実施例４：
遠心分離によって回収した、塩化カルシウムおよび石灰水からの炭酸塩の沈殿（１０ｇ／Ｌ）
塩化カルシウム（５００ｍＬ，１０ｇ／Ｌ）の溶液を、周囲圧力で３０分間、ＣＯ２でバブリングした。ｐＨは４．０であった。この段階で、この溶液を、水酸化ナトリウム溶液（０．１Ｍ）と塩化カルシウム溶液（０．０９Ｍ）とを反応させることによって予め製造した水酸化カルシウムの飽和溶液（ｐＨ１２．２）に添加した。即座に沈殿が形成された。この溶液をデカントし、生成物を遠心分離によって回収した。デカントした溶液はｐＨ７．８であったが、ＣＯ２を空気から溶液に分配することによって６．４に低下させた。固体を室温で真空乾燥させ、０．７１グラムを分離した。
【０１５３】
結論として、石灰水を用いて炭酸カルシウムを沈殿させることができた。
【０１５４】
実施例５：
ろ過によって回収した、塩化カルシウム（１０ｇ／Ｌ）およびＣＯ２洗浄機からの石灰水から炭酸塩の沈殿
塩化カルシウム溶液（５００ｍＬ，１０ｇ／Ｌ）を、周囲圧力で３０分間、ＣＯ２でバブリングした。ｐＨは３．８であった。この段階で、この溶液を、水酸化ナトリウム溶液（０．１Ｍ）と塩化カルシウム溶液（０．０９Ｍ）とを反応させることによって予め製造した、空気洗浄機として用いられていた水酸化カルシウムの飽和溶液（ｐＨ１２．１）に添加した。即座に沈殿が形成された。この溶液をろ過し、１．１１グラムを分離した。ろ液は、ｐＨ８．７であった。
【０１５５】
すなわち、洗浄機からの石灰水は、新たに製造された石灰水と同様に効果的に用いることができた。
【０１５６】
実施例６：
ろ過によって回収した、塩化カルシウム（１０ｇ／Ｌ）、石灰水およびＮａＯＨからの炭酸塩の沈殿
塩化カルシウム溶液（５００ｍＬ，１０ｇ／Ｌ）を、周囲圧力で３０分間、ＣＯ２でバブリングした。ｐＨは３．８であった。この段階で、この溶液を、水酸化ナトリウム溶液（０．１Ｍ）と塩化カルシウム溶液（０．０９Ｍ）とを反応させることによって予め製造した水酸化カルシウムの飽和溶液（ｐＨ１２．２）に添加した。即座に沈殿が形成された。この溶液をデカントし、生成物を、０．２ミクロンのフィルター膜を介したろ過によって回収した（０．２４グラムが分離された）。ろ液はｐＨ７．８であった。ＮａＯＨ固体を添加して、ｐＨを１１に高めると、より多くの沈殿が生じた。追加の１．２４グラムをろ過によって分離した。回収された全生成物は、１．４８グラムであった。
【０１５７】
結論：ろ液へのＮａＯＨの添加は、炭酸塩の沈殿の収率を高めた。
【０１５８】
実施例７：
アルゴン雰囲気下でろ過した、塩化カルシウム（１０ｇ／Ｌ）、石灰水およびＮａＯＨからの炭酸塩の沈殿
塩化カルシウム溶液（５００ｍＬ，１０ｇ／Ｌ）を、周囲圧力で３０分間、ＣＯ２でバブリングした。ｐＨは３．７であった。この溶液を、ＮａＯＨの溶液（０．１Ｍ）とＣａＣｌ２の溶液（０．０９Ｍ）とを反応させることによって予め製造した水酸化カルシウムの飽和溶液（ｐＨ１２．２）に添加した。即座に沈殿が形成された。この溶液を、０．２ミクロンのフィルター膜を通過させてろ過した（１．０８グラムが分離された）。ｐＨ７のろ液をＮａＯＨ固体を用いてアルカリ性（ｐＨ１０．７）にした。追加の１．３０グラムのＣａＣＯ３を、アルゴンガスのブランケット下でろ過によって分離した。ろ液のｐＨは１１．０であり、安定であった。回収された全生成物は、２．３８グラムであった。
【０１５９】
結論：空気からのＣＯ２に晒したところｐＨは低下した。アルゴンブランケットは、ろ過中のｐＨ低下を防ぎ、分離されるＣａＣＯ３の量を増加させる。ここで示唆されるように、アルゴンブランケットの追加により、収率が劇的に改善された；１．４８ｇに対して２．３８ｇ（６１％）。
【０１６０】
実施例８：
アルゴン下、２０℃での塩化カルシウム（１０ｇ／Ｌ）、石灰水およびＮａＯＨからの炭酸塩の沈殿
塩化カルシウム溶液（５００ｍＬ，１０ｇ／Ｌ）を製造したところ、２０℃でｐＨ５．７を有していた。、上記混合物に二酸化炭素を通過させ４５分間バブリングしたところ、ｐＨが５．３に低下した。この溶液に、新たに製造した石灰水（飽和水酸化カルシウム、０．２ＭのＮａＯＨ、および、０．０９ＭのＣａＣｌ２５００ｍＬ，ｐＨ１２．４）を添加した。沈殿が形成され、これをろ過によって回収した（１．１６ｇが分離された）。ろ液のｐＨは７．４であったが、これを水酸化ナトリウムを用いて１０．４に高めた。固体の２回目の回収をろ過で行った（追加の０．５１ｇを回収した）。ろ液のｐＨは１０．３であった。分離された固体の総量は、１．６７ｇであった。
【０１６１】
結論：炭酸塩の沈殿の収率は、２０℃において、それより低い温度（１℃）での収率よりも高く、さらに、より高い塩化カルシウム濃度（１０ｇ／Ｌ）を用いたところ、より低い濃度（１ｇ／Ｌ）を用いる場合よりも高い収率が得られた。
【０１６２】
実施例９：
アルゴンブランケット下、２０℃での、塩化カルシウム（２０ｇ／Ｌ）、石灰水（ペレットから）およびＮａＯＨからの炭酸塩の沈殿
塩化カルシウム溶液（５００ｍＬ，２０ｇ／Ｌ）を製造したところ、２０℃でｐＨ８．５を有していた。二酸化炭素を混合物に通して３５分間バブリングしたところ、ｐＨが３．８に低下した。この二酸化炭素飽和溶液に、固体の水酸化カルシウムから製造された石灰水の溶液（５００ｍＬ）を添加した。沈殿が形成され、これをアルゴンブランケット下でろ過によって回収した（１．１９ｇが分離された）。ろ液のｐＨは７．０であったが、これを水酸化ナトリウムを添加することによって１０．４に高めた。固体の２回目の回収をろ過で行った（追加の０．３３ｇを回収した）。ろ液のｐＨは、１０．３であった。分離された固体の総量は、１．５２ｇであった。
【０１６３】
結論：室温で２０ｇ／Ｌの塩化カルシウムを用いた場合、室温で１０ｇ／Ｌの塩化カルシウムを用いた場合とほぼ同じ収率の炭酸塩の沈殿が得られた。ペレットから製造された、または、新たに製造された水酸化カルシウム溶液では、同様にほぼ同じ収率の炭酸塩の沈殿が得られた（それぞれ１．５２ｇと１．６７ｇ）。
【０１６４】
実施例１０：
アルゴン下、２０℃での塩化カルシウム（１０ｇ／Ｌ）、石灰水（ペレットから）およびＮａＯＨからの炭酸塩の沈殿
塩化カルシウム溶液（５００ｍＬ，１０ｇ／Ｌ）を製造したところ、２０℃でｐＨ５．８を有していた。二酸化炭素を上記混合物に通して１００分間バブリングしたところ、ｐＨが３．９に低下した。この溶液を、固体の水酸化カルシウムから製造された石灰水に添加した。沈殿が形成され、これをろ過によって回収した（１．００ｇが分離された）。ろ液のｐＨは６．８であった。水酸化ナトリウムを用いてｐＨを１１．１に高め、より多くの水酸化カルシウムを沈殿させた。固体の２回目の回収をろ過で行った（追加の０．４４ｇを回収した）。ろ液ｐＨは、１１．１であった。分離された固体の総量は、１．４４ｇであった。
【０１６５】
結論：Ｃａ（ＯＨ）２のペレットを用いた場合、室温で１０ｇ／Ｌの塩化カルシウムを用いると、室温で２０ｇ／Ｌ塩化カルシウムを用いた場合とほぼ同じ収率の炭酸塩の沈殿が得られた（それぞれ１．４４ｇと１．５２ｇ）。
【０１６６】
実施例１１：
アルゴン下、２０℃での、ろ過の前に添加された塩化カルシウム（１０ｇ／Ｌ）、石灰水（ペレットから）およびＮａＯＨからの炭酸塩の沈殿
塩化カルシウム溶液（５００ｍＬ，１０ｇ／Ｌ）を製造したところ、２０℃でｐＨ６．８を有していた。二酸化炭素を上記混合物に通して１００分間バブリングしたところ、ｐＨが４．２に低下した。２ｍＬの約２０％のＮａＯＨ（６Ｍ）を添加し、それに続いて固体の水酸化カルシウムから製造した５００ｍＬの石灰水溶液（ｐＨ１２）を添加した。沈殿が形成され、これをろ過によって回収した（１．０５ｇが分離された）。ろ液のｐＨは６．７であった。ろ液のｐＨを水酸化ナトリウムを用いて１１．１に高めて、より多くの炭酸カルシウムを沈殿させた。固体の２回目の回収をろ過で行った（追加の０．９１ｇを回収した）。ろ液ｐＨは、１１．０であった。分離された固体の総量は、１．９６ｇであった。
【０１６７】
結論：ろ過の前に追加の塩基を添加することによって、ＣａＣＯ３の収率が増加した。
【０１６８】
実施例１２：
Ａｒ下での、塩基として石灰水を用いたレッドシーソルト（ＲＳＳ）および塩化カルシウム（１０ｇ／Ｌ）からの炭酸塩の沈殿
海水中の大量のＮａＣｌが、ソルベー法：２ＮａＣｌ＋ＣａＣＯ３→Ｎａ２ＣＯ３＋ＣａＣｌ２に従って、ＣａＣＯ３沈殿を妨げるかどうかを決定するために、レッドシーソルト（ＲＳＳ）を、塩化カルシウム溶液に添加した。
【０１６９】
レッドシーソルトは、以下のイオンを含む（１Ｌ水中の３０ｇのＲＳＳに基づく）。
【０１７０】
Ｎａ＋：１０６９２ｐｐｍ、
Ｃａ２＋：３８０ｐｐｍ、
Ｍｇ２＋：１２００ｐｐｍ、
Ｃｌ−：１６，８１１ｐｐｍ、
Ｓ２−：７８５．５ｐｐｍ、
アルカリ度は、２．３ミリ当量／ｌ［ＨＣＯ３−］＋［ＣＯ３２＋］である。
【０１７１】
レッドシーソルト（１５ｇ）を、ＣａＣｌ２溶液（５００ｍＬ，１０ｇ／Ｌ）に添加し、ｐＨ７．８で溶液を得た。固体の塩は完全には溶解しなかった。ＣＯ２を上記混合物に通して１０分間バブリングしたところ、ｐＨが４．６に低下した。固体のほとんどが溶解し、追加の時間後にそれ以上の溶解はみられなかった。この溶液をデカントした。これに、石灰水（飽和Ｃａ（ＯＨ）２，５００ｍＬ，ｐＨ１２．３）を添加したところ、沈殿が形成され、アルゴンのブランケット下で０．２ミクロンのフィルター膜を通過させてろ過した。ろ液はｐＨ８．７であった。固体をオーブンで乾燥させ、１．２６ｇを分離した。ろ液のｐＨは上昇しなかったため、２回目のＣａＣＯ３の回収はできなかった。
【０１７２】
結論：レッドシーソルトは、炭酸塩の沈殿に有害ではなかった。
【０１７３】
実施例１３：
Ａｒ下、２２℃での、レッドシーソルト（ＲＳＳ）および塩化カルシウム（１ｇ／Ｌ）からの炭酸塩の沈殿
レッドシーソルト（３０ｇ／Ｌ）および塩化カルシウム（１．０ｇ／Ｌ）の溶液（５００ｍＬ）を製造したところ、ｐＨ８．１を有していた。二酸化炭素を周囲圧力で上記混合物に通して３０分間バブリングしたところ、ｐＨが４．７に低下した。この溶液に、新たに製造した石灰水溶液（飽和水酸化カルシウム、０．２ＭのＮａＯＨに加えて０．０９ＭのＣａＣｌ２５００ｍＬ，ｐＨ１２．４）を添加した。沈殿が形成された。この混合物をアルゴンのブランケット下で維持し、これを０．２ミクロンのフィルター膜を通過させてろ過した。またろ過もアルゴンのブランケット下で行った。ろ液はｐＨ９．５であった。固体をオーブンで乾燥させ、０．９２ｇのＣａＣＯ３を分離した。
【０１７４】
結論：カルシウムイオン含量が低いと、炭酸カルシウムの収率が低下する。
【０１７５】
実施例１４：
Ａｒ下、２０℃での、塩基として石灰水およびＮａＯＨを用いた石炭灰の水溶液および塩化カルシウム（１０ｇ／Ｌ）からの炭酸塩の沈殿
乾燥していない篩い分けしていない南アフリカのボトムアッシュ（５００ｇ）を５００ｍＬの脱イオン水に懸濁し、そのスラリーを回転式振盪機で１５時間置いた。水相をろ過によって除去し、そのアッシュのケークを水で洗浄した。得られたろ液はｐＨ１２．７であった。塩化カルシウム５００ｍＬ（１０ｇのＣａＣｌ２／１．０ＬのＨ２Ｏ）を、２０００ｍＬのメスシリンダーに入れた。この溶液に二酸化炭素を通してバブリングしたところ、ｐＨが３．８３に低下した。バブリングを１時間続けた。石炭灰の水溶液（ｃｏａｌ  ａｓｈ  ｗａｔｅｒ）（５９０ｍＬ）をＣＯ２で飽和した塩化カルシウム溶液に添加した。この組み合わされた溶液のｐＨは、５．５であった。この時点で沈殿は形成されなかった。次に、５００ｍＬの石灰水溶液（飽和Ｃａ（ＯＨ）２）を添加すると、沈殿が形成され、ｐＨが８．５に上昇した。２０ｍＬの５０％ＮａＯＨ（ｐＨ１２．７）を添加することによってアルカリ度をさらに高めた。沈殿をろ過し、乾燥させ、２．３９ｇを得た。
【０１７６】
結論：石炭灰そのものは炭酸カルシウムを沈殿させるほど十分にｐＨを高めないが、塩基（Ｃａ（ＯＨ）２およびＮａＯＨ）量を増加させるため、得られた生成物の量が増加した。
【０１７７】
実施例１５：
Ａｒ下、２０℃での、石灰水およびＮａＯＨを用いた石炭灰の水溶液および塩化カルシウム（１０ｇ／Ｌ）からの炭酸塩の沈殿
塩化カルシウム溶液５００ｍＬ（１０ｇのＣａＣｌ２／１．０ＬのＨ２Ｏ）を、２０００ｍＬのメスシリンダーに入れた。最初のｐＨは、４．７であった。この溶液に二酸化炭素を通してバブリングしたところ、ｐＨがｐＨ３．９に低下した。バブリングを４０分間続けた。次に、石灰水５００ｍＬ、飽和Ｃａ（ＯＨ）２（ｐＨ１２．２）を添加すると、沈殿が形成され、ｐＨが８．６に上昇した。この混合物に、実施例１４で製造した石炭灰の水溶液（６５０ｍＬ，ｐＨ１２．９）を添加し、あわせた溶液のｐＨはｐＨ９に増加した。１１ｍＬの５０％ＮａＯＨ（ｐＨ１２．２）を添加することによってアルカリ度をさらに高めた。沈殿をろ過し、乾燥させ、２．４６ｇの生成物を得た。
【０１７８】
結論：石炭灰の水溶液の添加の順番は、分離された生成物の量に影響を与えなかった（実施例１４では２．３９ｇであったのに対して、２．４６ｇ）。
【０１７９】
実施例１６：
Ａｒ下、１℃での、レッドシーソルト（３０ｇ／Ｌ）および塩化カルシウム（１ｇ／Ｌ）からの炭酸塩の沈殿
レッドシーソルト（３０ｇ／Ｌ）、および、塩化カルシウム（１．０ｇ／Ｌ）の溶液（５００ｍＬ）を製造したところ、ｐＨ８．１を有していた。この溶液を氷／水浴で１℃に冷却した。二酸化炭素を周囲圧力で上記混合物に通して３０分間バブリングしたところ、ｐＨが４．７に低下した。この溶液を氷槽中で１℃で維持した。この溶液に、２０℃で新たに製造した石灰水溶液（飽和水酸化カルシウム、０．２ＭのＮａＯＨに加えて０．０９ＭのＣａＣｌ２５００ｍＬ，ｐＨ１２．４）を添加した。沈殿が形成された。この混合物をアルゴンのブランケット下で維持し、これを０．２ミクロンのフィルター膜を通過させてろ過した。またろ過もアルゴンのブランケット下で行った。ろ液はｐＨ７．８であった。固体をオーブンで乾燥させ、０．０９ｇのＣａＣＯ３を分離した。
【０１８０】
結論：より低い温度は、炭酸カルシウムの収率を減少させた（実施例１３において０．９２ｇであるのに対して、０．０９ｇ）。
【０１８１】
実施例１７：
Ａｒ下、１℃で、塩基として石灰水およびＮａＯＨを用いた塩化カルシウム（１０ｇ／Ｌ）からの炭酸塩の沈殿
塩化カルシウム溶液（５００ｍＬ，１０ｇ／ＬのＨ２Ｏ；  ９．０９％、ｄ＝１．００５ｇ／ｍＬ）を製造したところ、２０℃でｐＨ５．７を有していた。この溶液を５℃に冷却すると、ｐＨが５．９に上昇した。この溶液を１．０Ｌメスシリンダー中に入れて、二酸化炭素を通してバブリングした。３０分でｐＨが４．１に低下し、温度は１℃であった。この塩化カルシウム／二酸化炭素溶液に、石灰水の溶液（５００ｍＬ）を添加した。沈殿が形成され、ｐＨが８．７に上昇した。ｐＨが低下し始めたため、水酸化ナトリウム溶液（２０ｍＬ，ｄ１．２ｇ／ｍＬ）を添加した。この混合物をろ過した。ろ液はｐＨ１２．７を有していた。オーブン中でろ過ケークを乾燥させ、４．０６ｇを分離した。
【０１８２】
結論：温度を低くすると、得られたＣａＣＯ３の収率が減少したが、ＮａＯＨでｐＨを調節することによって、炭酸塩の沈殿の収率が増加した。
【０１８３】
実施例１８：
Ａｒ下、１℃で、塩基として石灰水およびＮａＯＨを用いた塩化カルシウム（２０ｇ／Ｌ）からの炭酸塩の沈殿
塩化カルシウム溶液、（５００ｍＬ、２０ｇ／Ｌ）を、氷／水浴中の１Ｌメスシリンダーに入れた。最初のうち、ｐＨは７．８であった。溶液に二酸化炭素を通して１時間バブリングした後、ｐＨは３．８であり、温度は１℃未満であった。石灰水の溶液（５００ｍＬ）を添加したところ、沈殿が形成された。次に、５０％ＮａＯＨ溶液（６ｍＬ，ｄ＝１．５０ｇ／ｍＬ）を添加し、この溶液をろ過した。ろ液のｐＨは約１３であった。固体を分離し、オーブンで乾燥させ、５．２８ｇを分離した。
【０１８４】
結論：より高いカルシウムイオン濃度は、炭酸塩の沈殿の収率を高めた。
【０１８５】
実施例１９：
Ａｒ下で、塩基として石灰水およびＮａＯＨ（５０％）を用いたセミフローシステムによる塩化カルシウム（２０ｇ／Ｌ）からの炭酸塩の沈殿
塩化カルシウム溶液（２．０ＬのＨ２Ｏ中の４０ｇ）を製造したところ、初期のｐＨは７．５であった。この溶液を、底部にストップコックを備えたエルレンマイヤーフラスコに入れた。そこにＣＯ２を１時間バブリングし、ｐＨ３．８を有する飽和溶液を形成した。このＣＯ２で飽和したＣａＣｌ２溶液を重力流によって、ｐＨ１２．９の石灰水５００ｍＬが仕込まれた反応フラスコに添加した。流速は１５分の間２．７ｍＬ／分であり、１５ｍＬ／分に高めた。石灰水および沈降炭酸カルシウムを含む反応フラスコのｐＨをｐＨ電極でモニターした。５０％ｗ／ｗのＮａＯＨを一滴ずつ添加してｐＨを１０〜１１の間に調節した。反応の経過中に合計で６．０ｍＬのＮａＯＨを添加した。この混合物をアルゴンのブランケット下でワットマン（Ｗｈａｔｍａｎ）５０ろ紙でろ過した。ろ液はｐＨ１０．８であった。ＣａＣＯ３固体を分離し、オーブンで乾燥させ、６．４０ｇを分離した。
【０１８６】
結論：二酸化炭素で飽和した溶液の重力流を用いたセミフローシステムは有効であった。分離された炭酸カルシウムの量（６．４０ｇ／２Ｌ）は、実施例９の炭酸カルシウムの量（１．５２ｇ／０．５Ｌ）に匹敵する。
【０１８７】
実施例２０：
Ａｒ下での、セミフローシステムによる、塩基として石灰水を用いた塩化カルシウム（２０ｇ／Ｌ）からの炭酸塩の沈殿
塩化カルシウム溶液（２．０ＬのＨ２Ｏ中の４０ｇ）を製造した。実施例１９と同じ装置を用いた。この溶液に二酸化炭素を通して２時間バブリングすると（最初のｐＨは８．２）、ｐＨが３．８に低下した。このＣＯ２で飽和したＣａＣｌ２溶液を重力流によって、ｐＨ１２．９の石灰水５００ｍＬが仕込まれた反応フラスコに添加した。３４分にわたり流速は８．８ｍＬ／分であり、その間のｐＨは１０．４であった。この反応フラスコに、石灰水を、蠕動ポンプを用いて９ｍＬ／分でポンプ注入した。１０〜１１のｐＨが維持されるように石灰水の添加速度を調節した。石灰水および沈降炭酸カルシウムの混合物をアルゴンのブランケット下でろ過した。ろ液はｐＨ１０．５であり、５２９９ｇの総質量を有していた。１９．１ｇのサンプルを採取し乾燥させたところ、０．１６ｇ（０．８３５％）の固体を含んでおり、これは４４．２グラムの溶解した固体（塩化カルシウム、および、水酸化カルシウム）に相当する。合計６．３１ｇのＣａＣＯ３（オーブンで乾燥させた）を分離した。
【０１８８】
結論：ＮａＯＨよりも石灰水の使用がより簡単であり、同様の量の炭酸カルシウムが得られた。
【０１８９】
実施例２１：
Ａｒ下での、セミフローシステムによる、塩基として石灰水を用いた水道水からの炭酸塩の沈殿
ｐＨ７．２を有するレホヴォト市（イスラエル）の標準的な水道水（２．０Ｌ）をフラスコに入れ、ＣＯ２でバブリングした。１時間後にｐＨが５．１に低下した。この溶液を５００ｍＬの石灰水（ｐＨ１２．５）に添加した。反応混合物中にｐＨ電極を浸したままにすることによって反応溶液のｐＨを連続的にモニターした。この反応混合物に、石灰水を添加し、１０を超えるｐＨを維持した。ＣＯ２で飽和した水道水の全てを添加し、この混合物をろ過した。ろ液の体積は４９１０ｍＬであり、ｐＨは１１．１であり、５．６８ｇのＣａＣＯ３を分離した。
【０１９０】
結論：石灰水がＣａＣＯ３の主要なカルシウム源であった。
【０１９１】
実施例２２：
塩基として石灰水を用いた、セミフローシステムによる、実施例２１の再利用された最終ろ液からの炭酸塩の沈殿
実施例２１からのろ液（２．０Ｌ，ｐＨ１０．９）をＣＯ２で飽和させた。ｐＨがｐＨ５．０に低下した。これを一般的な重力流によって５００ｍＬの石灰水（ｐＨ１２．３）に添加した。元の追加の石灰水を添加して１０を超えるｐＨを維持したところ、２．０Ｌのうち１１５０ｍＬだけが使用できた。合計５．１Ｌの石灰水を用いた。最終的なｐＨは１１．２であり、４．０２ｇのＣａＣＯ３を分離した。
【０１９２】
結論：再利用されたろ液の水を用いてより多くのＣＯ２を封鎖したが、より大量の石灰水が必要であった。
【０１９３】
実施例２３：
セミフローシステムによる、塩基としてＮａＯＨを用いたレッドシーソルト（３０ｇ／Ｌ）からの炭酸塩の沈殿
５．０Ｌのフラスコに６０．０ｇのレッドシーソルト、および、２．０Ｌの蒸留水を入れた。この溶液（ｐＨ８．７）をＣＯ２で飽和させると、ｐＨが４．５に低下した。反応容器にＮａＯＨ（５００ｍＬ，０．０１Ｍ，ｐＨ１２．１）を入れ、そこにレッドシーソルト／ＣＯ２溶液を重力送入したところ、ｐＨが９に低下した。この反応液に追加の０．２５ＭのＮａＯＨをポンプ注入したが、少なくとも５００ｍＬのレッドシーソルト溶液が添加されるまで沈殿は起こらなかった。ｐＨを約１１．５に維持した。沈殿した固体をゆっくりろ過した。これを真空ろ過によって分離し、オーブンで乾燥させ、５．９８ｇの生成物を得た。生成物のＸ線回折から、それらが部分的に結晶質であり、部分的に無定形であることが示された。これは、方解石、アラゴナイト、バテライトでもないし、方解石の一水和物でもなかった。
【０１９４】
結論：塩基として石灰水の代わりにＮａＯＨが用いられた。カルシウム源はＲＳＳ由来のものだけであり、炭酸塩の沈殿が得られた。
【０１９５】
実施例２４：
セミフローシステムによる、塩基としてＮａＯＨを用いた石膏からの炭酸塩の沈殿
５．０Ｌのフラスコに、ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏを含む蒸留水（２．０ｇ／Ｌ）２．０Ｌを入れた。ｐＨは７．７であった。ＣＯ２をこの溶液に通してバブリングしたところ、ｐＨが３．８に低下した。反応フラスコに５００ｍＬの２．０ｇ／ＬのＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏを入れ、ＮａＯＨ（０．３５０ｍＬ，０．２５Ｍ）を用いてｐＨを１０．１に高めた。ＣＯ２で飽和した溶液を、この反応フラスコに重力送入し、ＮａＯＨ（０．２５Ｍ）を用いてｐＨを１０〜１０．５に維持した。ＣＯ２で飽和した溶液５００ｍＬを添加した後に沈殿が起こった。最終的なｐＨは、１０．３であった。この反応混合物をろ過したところ、生成物の収率は極めて低かった。従って、ろ液のｐＨをＮａＯＨを用いて１１．７に調節したところ、より多くの固体の沈殿が起こった。この固体を真空ろ過によって分離し、オーブンで乾燥させ、１．４９グラムの生成物を得た。これをＸ線回折によって試験したところ、バテライトおよび方解石の結晶であることがわかった。
【０１９６】
結論：石膏を用いてＣＯ２を炭酸カルシウムの形態で沈殿させることができる。
【０１９７】
実施例２５：
塩基としてＮａＯＨを用いた、セミフローシステムによる石膏（２．０ｇ／Ｌ）およびレッドシーソルト水からの炭酸塩の沈殿
ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏを含む（２．０ｇ／Ｌ）レッドシーソルト（ＲＳＳ）（６０ｇ，２．０ＬのＨ２Ｏ）の溶液を製造した。この溶液をＣＯ２で飽和させた。ＣＯ２でバブリングして２時間後にｐＨは８．６から４．６に低下した。フラスコに含まれるＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ（２．０ｇ／Ｌ）および３０ｇ／ＬのＲＳＳ（３０ｇ／Ｌ）を含む水５００ｍＬをＮａＯＨ（０．１Ｍ）を用いてｐＨ１０．４に調節した。ＣＯ２で飽和した溶液を重力流によって添加し、最終的なｐＨを約１０．４に維持した。生成物を真空ろ過によって分離し、オーブンで乾燥させた（３．４３ｇが分離された）。
【０１９８】
結論：レッドシーソルトと石膏とを組み合わせることにより、より高い炭酸塩の収率を得ることができる（実施例２４の１．４９ｇに対して、３．４３ｇ）。
【０１９９】
実施例２６：
セミフローシステムによる、塩基としてＮａＯＨを用いた、実施例２５の再利用されたろ液およびレッドシーソルト水からの炭酸塩の沈殿
実施例２５からのろ液２．８Ｌに、５．４６ｇのＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏを入れた。フラスコに８００ｍＬを入れ、ｐＨを０．２ＭＮａＯＨで１０．３に調節した。この溶液の別の２．０ＬをＣＯ２で飽和させた（ｐＨ５．９）。次にこれを、重力流によって上記のアルカリ性溶液に添加した。ｐＨを０．２ＭのＮａＯＨで１０．０〜１０．６に維持した。固体の物質をろ過によって回収し、オーブンで乾燥させ、５．６４ｇを得た。
【０２００】
結論：再利用された水との反応から、その他のイオン濃度がそれ比較的高いにもかかわらず炭酸塩を得ることができる。
【０２０１】
実施例２７：
セミフローシステムによる、塩基としてＮａＯＨを用いた、実施例２６の再利用されたろ液およびレッドシーソルト水からの炭酸塩の沈殿
実施例２６からのろ液（３．６Ｌ）を３回再利用し、あらゆる蓄積された塩が、ＣＯ２および炭酸塩の沈殿にどのような作用を与えるのかを確認した。ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ（３．２ｇ）を含むフラスコに、１．６Ｌを入れた。この溶液をろ過して溶解していない材料を除去し、得られた溶液には１．３ｇのＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏが含まれていた。２．０Ｌの再利用されたろ液を含む別のフラスコに、ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ（４．０ｇ）を添加した。この溶液をＣＯ２で飽和させた。この溶液のｐＨは１０．３から６．０に低下し、次にこれを上記のアルカリ性溶液に重力送入した。ＮａＯＨ（０．２Ｍ）を用いてｐＨを１０．５に維持した。生成物をろ過によって分離し、オーブンで乾燥させ、２．６５ｇを得た。
【０２０２】
結論：再利用された水から、炭酸塩をより高いイオン濃度で得ることができる。しかしながら炭酸塩の収率はより低い。
【０２０３】
実施例２８：
塩基としてＮａＯＨを用いた石膏およびレッドシーソルト水からの炭酸塩の沈殿
レッドシーソルト（７５ｇ，２．５ＬのＨ２Ｏ）およびＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ（２．０ｇ／Ｌ）の溶液を製造した。２リットルのこの溶液（ｐＨ８．８）をＣＯ２で飽和させた（最終的なｐＨは４．６）。その他の５００ｍＬのＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ溶液をｐＨ１０．３に調節し、ＮａＯＨ（１Ｍ）を用い、ＣＯ２で飽和した溶液を添加してこのｐＨを維持した。ＣａＣＯ３はＸＲＤによって方解石と同定され、これを沈殿させた。２．７３ｇを分離した。
【０２０４】
ろ液２．６Ｌを再利用して、この実験を繰り返した。ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ（４．２ｇ）を、２．１Ｌの再利用されたろ液（ｐＨ９．８）に添加し、これをＣＯ２で飽和させた（最終的なｐＨは５．８）。この溶液を、０．２ｇのＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏを含む液５００ｍＬを含むフラスコに重力送入し、これをまずｐＨ１０に調節した。ｐＨを、１ＭのＮａＯＨを用いて１０．０〜１０．６に維持した。固体の物質をろ過によって回収し、オーブンで乾燥させ、５．６８ｇを得た。
【０２０５】
再び第二の工程からのろ液（２．６Ｌ）を再利用した。２．１Ｌのろ液およびＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ（７．９ｇ，ｐＨ９．９）を含むフラスコをＣＯ２で飽和させた（ｐＨ６．０）。別のフラスコに０．５Ｌのろ液、および、０．１５ｇのＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏを入れた（ｐＨ９．９）。このＣＯ２で飽和した溶液を、上記のアルカリ性溶液に重力送入し、ｐＨを１０．３〜１０．４に維持した。固体の物質はＸＲＤによってによって炭酸カルシウム一水和物と同定され、これをろ過によって回収し、オーブンで乾燥させ、６．１０ｇを得た。
【０２０６】
結論：方解石の形態の炭酸塩、および、炭酸カルシウム一水和物は、その他のイオンがより高濃度であっても、再利用水を用いる反応によって得ることができる。
【０２０７】
実施例２９：
塩基として水酸化アンモニウムを用いた、工程１での空気ストリッピングによる石膏およびレッドシーソルト水からの炭酸塩の沈殿
工程１：最初の溶液：溶液Ａ：５．０Ｌのフラスコに６０．０ｇのレッドシーソルト、８．００ｇのＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ、および、２．０Ｌの脱イオン水を入れた。ＣＯ２をこの溶液に通してバブリングしたところ、ｐＨが８．５から４．７に低下した。この溶液に空気を通してバブリングしたところ、ｐＨが８．１に増加した。これを、溶液Ａとした。
【０２０８】
溶液Ｂ：別のフラスコに、１５ｇのレッドシーソルト、および、１．０ｇのＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ５を含む溶液５００ｍＬ（ｐＨ８．７）を入れた。これを、溶液Ｂとした。溶液Ａを撹拌しながら溶液Ｂに重力送入した。さらにＮＨ４ＯＨ（２５％，１３．４Ｍ，ｄ０．９１，約５ｍＬ）も溶液Ｂに添加し、ｐＨを１０〜１１に維持した。沈殿した固体を真空ろ過によって分離し、オーブンで乾燥させた（１．０４ｇ）。生成物は、実施例２３の生成物と同じＸＲＤスペクトルを有していた。これはあまり結晶質ではなかった。これはアルゴナイトおよび方解石の弱いＸ線回折ラインを示し、ブルーサイト、Ｍｇ（ＯＨ）２のＸ線吸収に相当する広範な吸収を有していた。
【０２０９】
工程２．ろ液の第一の再利用：溶液Ａ’：５．０Ｌのフラスコに、３．２ｇのＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ、および、工程１からのろ液２．０Ｌを入れた。ＣＯ２をこの溶液に通してバブリングしたところ、ｐＨが１０．４から６．０に低下した。これを、溶液Ａ’とした。溶液Ｂ’：別のフラスコに、工程１からのろ液５００ｍＬ、および、０．２ｇのＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏを入れた。ｐＨは１０．３であった。溶液Ａ’を一定に撹拌しながら溶液Ｂ’に重力送入した。ｐＨ１０．２〜１０．４を維持するために、この反応混合物にＮＨ４ＯＨ（２５％，１３．４Ｍ，ｄ＝０．９１，６５ｍＬ）を添加した。沈殿した固体をろ過によって回収し、オーブンで乾燥させた（６．２３ｇ）。ろ液はｐＨ１０．３であった。Ｘ線回折によって、生成物を方解石およびアラゴナイトの混合物と同定した。
【０２１０】
工程３．ろ液の第二の再利用：溶液Ａ”：５．０Ｌのフラスコに工程２からのろ液２．０Ｌを入れた。最初のｐＨは、１０．４であった。この混合物を一晩撹拌したが、極めてわずかな固体しか溶解しないようであった。この混合物に二酸化炭素を通してバブリングしたところ、ｐＨは１０．４から７．１に低下した。これを、溶液Ａ”とした。溶液Ｂ”：別のフラスコに工程２からのろ液５００ｍＬを入れた。ｐＨは１０．４であった。溶液Ａ”を一定に撹拌しながら溶液Ｂ”に重力送入した。ｐＨ１０．２〜１０．４を維持するために、この反応混合物にＮＨ４ＯＨ（２５％，ｄ＝０．９１，１３．４Ｍ，２６５ｍＬ）を添加した。これらの条件下で、沈殿は生じなかった。この混合物に１２０ｇの固体のレッドシーソルトを添加した。不溶性の固体をろ過によって分離し、これを１．０Ｌの脱イオン水に再懸濁し、ろ過によって回収した。ろ過ケークを再懸濁し、オーブンで乾燥させる前に２回回収した。１１．６５ｇの不溶性の固体を分離した。
【０２１１】
結論：ａ）過量の二酸化炭素を除去した場合、石膏で飽和させた人工海水から分離された生成物は、石膏を含まない人工海水から分離されたものと同じであった。ｂ）水酸化アンモニウムは、より多くの二酸化炭素の捕獲を可能にする。
【０２１２】
実施例３０：
塩基として水酸化アンモニウムを用いた石膏およびレッドシーソルト水からの炭酸塩の沈殿
工程１．最初の溶液：溶液Ａ：５．０Ｌのフラスコに６０．０ｇのレッドシーソルト、８．００ｇのＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ、および、２．０Ｌの脱イオン水を入れた。ＣＯ２をこの溶液に通してバブリングすると、ｐＨが８．６から４．７に低下した。これを、溶液Ａとした。溶液Ｂ：別のフラスコに、１５ｇのレッドシーソルト、および、１．０ｇのＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏを含む溶液５００ｍＬを入れた、および、ｐＨをＮＨ４ＯＨ（１３．４Ｍ）を用いて１０．５に調節した。これを、溶液Ｂとした。溶液Ａを重力流によって溶液Ｂに直接添加した。フィード管の先端を溶液Ｂの表面より下にした。反応混合物のｐＨを１０．３に維持させたが、時おり１０．２〜１０．４の範囲内で変動した。この溶液に２５％ＮＨ４ＯＨ（１３．４Ｍ）をポンプ注入し、ｐＨを維持した。この反応液に約５００ｍＬの溶液Ａが添加されるまで実質的な沈殿は生じなかった。ｐＨは１０．３で非常に安定していた。４０ｍＬのＮＨ４ＯＨを用い、合計で２．８２ｇを分離した。生成物は、ＸＲＤによって方解石であると同定され、これから少量の共結晶化したモノハイドロカルサイトも存在すると推測される。
【０２１３】
工程２．ろ液の第一の再利用：溶液Ａ’：フラスコに工程１からの全ろ液（２５４０ｍＬ）、および、追加の２．５ｇのＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏを入れた。ＣＯ２をこの溶液に通してバブリングしたところ、ｐＨが１０．３から６．６に低下した。これを、溶液Ａ’とした。溶液Ｂ’：５００ｍＬのＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏのストック溶液（２．０ｇ／Ｌ）に、１５ｇのレッドシーソルトを入れた。ＮＨ４ＯＨを用いてｐＨを１０．４に高めた。溶液Ａ’を上述のように重力送入によって溶液Ｂ’に添加した。初期のｐＨが１０．１〜１０．５の間である程度変動したことを除き、ｐＨを追加の３７０ｍＬの２５％ＮＨ４ＯＨを用いて１０．３に極めて近い値に維持した。沈殿した固体をろ過によって回収し、脱イオン水に再懸濁し、再度ろ過し、オーブンで乾燥させる前に２００ｍＬのＨ２Ｏで洗浄した。７．１６ｇを分離した。生成物をＸＲＤによって方解石一水和物（カルサイトモノハイドレート）と同定した。
【０２１４】
工程３．ろ液の第二の再利用：過量の水酸化アンモニウムは、二酸化炭素と共に炭酸アンモニウムまたは炭酸水素塩から生じたものであると推測され、沈殿における制限要因はカルシウムイオンの量であると推測された。ろ液の１００ｍＬのアリコート（総体積３３７０ｍＬ）を、４００ｍＬのＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ溶液（２．０ｇ／Ｌ）と混合した。沈殿が形成された。これをろ過し、オーブンで乾燥させた。０．２７４グラムを分離した。このろ液のアリコートから、追加のＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ溶液によってそれ以上の沈殿を生じさせることはなかった。この測定に基づき、合計９．２３ｇの炭酸カルシウムがろ液から沈殿する可能性があると計算される。分離された生成物は、ＸＲＤによって方解石であると同定した。
【０２１５】
結論：ＣａＳＯ４・２Ｈ２ＯおよびＮＨ４ＯＨを使用することによって、試験されたその他のシステムよりもより多くのＣＯ２が捕獲される。工程１および２のみにおいて、石膏およびレッドシーソルトの両方からの存在するカルシウム量に基づく収率は、９８％である。
【０２１６】
炭酸塩沈殿の収率の計算は、例えば、以下の工程に従って計算することができる：
工程１：８．０ｇＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ（２３．３％のＣａ）＝１．８６ｇＣａ２＋イオン
２ＬのＨ２ＯにおけるＲＳＳ、３８０ｐｐｍＣａ＝０．７６ｇＣａ２＋イオン
ゆえに、工程１の溶液Ａ中のＣａ２＋は、２．６２ｇ
１．０ｇＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ（２３．３％のＣａ）＝０．２３３ｇＣａ２＋イオン
０．５ＬのＲＳＳ  Ｈ２Ｏ、３８０ｐｐｍＣａ＝０．１９０ｇＣａ２＋イオン
ゆえに、工程１の溶液Ｂ中のＣａ２＋は、０．４２３ｇ
工程１におけるＣａイオンの合計グラム数は、３．０４ｇ（２．６２＋０．４２３）のＣａ２＋。
【０２１７】
工程１で利用可能なＣａ２＋の総モル数は、３．０４ｇ／４０ｇ／モル＝０．０７６０モルのＣａ２＋。
【０２１８】
１モルのＣａＣＯ３は、１モルのＣａ２＋を形成することができ；ＣａＣＯ３の分子量は１００ｇ／モルであり、従って、０．０７６０モルのＣａ２＋は、７．６０ｇのＣａＣＯ３である。従って、工程１では７．６０ｇのＣａＣＯ３を形成することができる。
【０２１９】
従って、工程１の収率は、（分離された２．８２ｇ／７．６０×１００）＝３７．１％である。
【０２２０】
工程２：工程１からのろ液を再利用した。７．６０−２．８２＝４．７８ｇのＣａＣＯ３が回収されなかった。ＣａＣＯ３の１００ｇ／モルの分子量を考慮すると、０．０４７８モルのＣａ２＋がろ液中に存在し、Ｃａの原子量（４０ｇ／モル）を考慮すると、ろ液中において１．９１ｇ（０．０４７８×４０）のＣａ２＋が利用可能である。
【０２２１】
溶液Ａ’に２．５ｇのＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ（２３．３％のＣａ）を添加したので、追加の０．５８３ｇのＣａイオンが添加された。
【０２２２】
工程２の溶液Ｂ’は１．０ｇのＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ（２３．３％のＣａ）を含み、従って、０．２３３ｇのＣａ２＋が利用可能であり、水中で０．５ＬのＲＳＳ（すなわち３８０ｐｐｍのＣａ２＋，０．１９０ｇ）が利用可能であった。
【０２２３】
工程２で利用可能なＣａ２＋の合計は、（１．９１＋０．５８３＋０．２３３＋０．１９０）＝２．９２ｇのＣａ２＋である。
【０２２４】
従って、工程２において、（２．９２／４０）＝０．０７３０モルのＣａ２＋が利用可能であり、多くて７．３０ｇのＣａＣＯ３が形成される。
【０２２５】
工程２において７．１６ｇが分離されたため、収率は、（回収された７．１６ｇのＣａＣＯ３／見込みの７．３０ｇ）×１００＝９８．１％である。
【０２２６】
実施例３０の合計収率は、添加されたカルシウム化合物から計算される：
工程１：
９．０ｇのＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ（２３．３％のＣａ）＝２．１０ｇのＣａイオン
２．５ＬのＲＳＳ・Ｈ２Ｏ（３８０ｐｐｍ）＝０．９５ｇのＣａイオン
工程２：
３．５ｇのＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ（２３．３％のＣａ）＝０．８２ｇのＣａ２＋イオン
０．５ＬのＲＳＳ・Ｈ２Ｏ（３８０ｐｐｍ）＝０．１９ｇのＣａ２＋イオン
反応に利用可能なＣａ２＋イオンは、工程１および工程２の合計＝４．０６ｇであり、ここで、１０．２ｇのＣａＣＯ３（ＭＷ＝１００ｇ／モル）を得るのに０．１０２モルのＣａ２＋（ＭＷ＝４０ｇ／モル）が利用可能である。
【０２２７】
両工程において、２．８２＋７．１６＝９．９８ｇの炭酸塩が分離されたため、全体の収率は、（２．８２＋７．１６）／１０．２×１００＝９７．８％である。
【０２２８】
実施例３１：
塩基として水酸化アンモニウムおよび１２％ＣＯ２を用いた石膏およびレッドシーソルト水からの炭酸塩の沈殿
工程１．最初の溶液：レッドシーソルト（３０ｇ／Ｌ，２Ｌ）、およびＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ（２ｇ／Ｌ）の溶液を１５０分間、１２％ＣＯ２／空気のガス流でパージした。その平均流速は５２ｍＬ／分であった。この溶液（ｐＨ６．９）を、３０ｇ／Ｌのレッドシーソルトおよび２ｇ／ＬのＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏを含む５００ｍＬの溶液（ｐＨ１０．３）に重力送入した（４Ｌ／時間；６７ｍＬ／分）。実験中、ｐＨを濃ＮＨ４ＯＨで１０．３に維持した。沈殿した固体（方解石およびアラゴナイトの混合物）をろ過によって回収し、オーブンで乾燥し、１．００ｇを分離した。海水および石膏の両方から添加したカルシウムの量によれば、ＣａＣＯ３の収率は、１９％である。ガスシリンダーから送達されたＣＯ２の量によれば、ＣａＣＯ３の収率は、２６％である。
【０２２９】
工程２．ろ液の第一の再利用：工程１からのろ液（２．５Ｌ，ｐＨ１０．３）を１４５分間、１２％ＣＯ２／空気でパージした。その平均流速は、４７．０ｍＬ／分であった。この溶液（ｐＨ９．８）を、レッドシーソルト（３０ｇ／Ｌ）およびＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ（２ｇ／Ｌ）の溶液（ｐＨ１０．３）５００ｍＬに重力送入した。実験中、濃ＮＨ４ＯＨでｐＨを１０．３に維持した。沈殿した固体（方解石およびアラゴナイトの混合物）をろ過によって回収し、オーブンで乾燥し、２．２９ｇを分離した。この溶液に添加されたカルシウム量、および、工程１からのろ液中に残った量によれば、ＣａＣＯ３の収率は、４３％である。ガスシリンダーから送達されたＣＯ２の量によれば、ＣａＣＯ３の収率は、６７％である。
【０２３０】
工程３．ろ液の第二の再利用：工程２からのろ液（３．０Ｌ，ｐＨ１０．３）を、ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ（３．０ｇ）で１７．３時間平衡化させ、それを１２％ＣＯ２／空気でパージした。その平均流速は、４５．６ｍＬ／分であった。ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏの多くが溶解しなかった。この溶液（ｐＨ９．１）を、レッドシーソルト（３０ｇ／Ｌ）およびＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ（２ｇ／Ｌ）を含む溶液（ｐＨ１０．３）５００ｍＬに重力送入した。実験中、ｐＨを濃ＮＨ４ＯＨで１０．３に維持した。沈殿した固体をろ過によって回収し、オーブンで乾燥し、１．２５ｇを分離した。ろ液（全部で３．５Ｌ，ｐＨ１０．３）の一部の５００ｍＬを、１．０ＬのＣａＣｌ２溶液（１０ｇ／Ｌ）に添加し、追加の０．８７４ｇを分離した。この固体において、方解石の含量は９９％より多かった。したがって、全体の３．５Ｌに基づいて、追加の６．１２ｇのＣａＣＯ３をろ液から分離することができたはずである。この実験の最後の工程で分離することができたはずであるＣａＣＯ３の合計の計算量は、７．３７ｇである。これは工程３で用いられるＣＯ２の３１％を占める。
【０２３１】
結論：送達されたＣＯ２に基づく工程１および２の合計収率は、４５％である。工程３を含む全体の収率は、３４％である。
【０２３２】
この収率は、工程１において、塩基性溶液をＣＯ２でバブリングしたところ、増加させることができた。
【０２３３】
工程２において、Ｃａ２＋の濃度または総量を高めると、収率がより高くなると予想される。これは、ろ液を等容量の「石膏水」と混合によって達成することができた。
【０２３４】
工程３において、バブリングの最適な持続時間がわかっていると、より高い収率が得られると予想される。
【０２３５】
炭酸塩沈殿の収率の計算は、例えば、以下の工程に従って計算することができる：
石膏および海の塩の形態で添加されたカルシウム
工程１
２ＬのＲＳＳ×０．３８０＝ＲＳＳの上部からの０．７６０ｇのカルシウム
２Ｌの石膏×２．０ｇ／Ｌ×０．２３３＝石膏の上部からの０．９３２ｇのＣａ
０．５ＬのＲＳＳ×０．３８０＝ＲＳＳの底部からの０．１９０ｇのＣａ
０．５Ｌの石膏×２．０ｇ／Ｌ×０．２３３＝石膏の底部からの０．２３３ｇのＣａ
工程１で添加されたカルシウムの合計＝２．１１５ｇのカルシウム
工程１でのカルシウムの総モル数：２．１１５ｇ／４０．０８ｇ／モル＝０．０５２７７モルのカルシウム
工程２
０．５ＬのＲＳＳ×０．３８０＝ＲＳＳの底部からの０．１９０ｇのＣａ
０．５Ｌの石膏×２．０ｇ／Ｌ×０．２３３＝石膏の底部からの０．２３３ｇのＣａ
工程２で添加されたカルシウムの合計＝０．４２３ｇのカルシウム
工程２でのカルシウムの総モル数＝０．４２３／４０．０８ｇ／モル＝０．０１０５５モルのカルシウム
工程３
３．０ｇの石膏×０．２３３＝上部からの０．６９９ｇのカルシウム
０．５ＬのＲＳＳ×０．３８０＝ＲＳＳの底部からの０．１９０ｇのＣａ
０．５Ｌの石膏×２．０ｇ／Ｌ×０．２３３＝石膏の底部からの０．２３３ｇのＣａ
工程３で添加されたカルシウムの合計：１．１２２ｇ
工程３でのカルシウムの総モル数：１．１２２／４０．０８ｇ／モル＝０．０２７９９
工程１、２および３で添加されたカルシウムの総モル数は、０．０９１３１モルのカルシウム
ＣａＣＯ３の収率は、添加されたＣａ２＋に基づく：
（１．００ｇ＋２．２９ｇ＋１．２５ｇ）／１００）／０９１３１×１００＝４９．７％
添加されたＣＯ２（空気中１２％の市販の混合物として添加）
工程１
（５２ｍＬ／分）（１５０分）（０．１２）（２７３Ｋ／２９２Ｋ）（１モル／２２．４Ｌ）（１Ｌ／１０００ｍＬ）＝０．０３９０７モルのＣＯ２
工程２
（４７．０ｍＬ／分）（１４５分）（０．１２）（２７３Ｋ／２９２Ｋ）（１モル／２２．４Ｌ）（１Ｌ／１０００ｍＬ）＝０．０３４１３モルのＣＯ２
工程３
（４５．６ｍＬ／分）（６０分／時間）（１７．３時間）（０．１２）（２７３Ｋ／２９２Ｋ）（１モル／２２．４Ｌ）（１Ｌ／１０００ｍＬ）＝０．２３７１モルのＣＯ２
ＣＯ２の総モル数：０．０３９１７＋０．０３４１３＋０．２３７１＝合計で０．３１０４モルのＣＯ２
工程１および２のみについてのＣＯ２に基づく収率：４５％。
【０２３６】
実施例３２：
塩基として水酸化アンモニウムを用い、１２％ＣＯ２を塩基性溶液にバブリングした、石膏およびレッドシーソルト水からの炭酸塩の沈殿
工程１．レッドシーソルト（３０ｇ／Ｌ，２Ｌ）、および、ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ（２ｇ／Ｌ）を含む溶液を濃（２５％）ＮＨ４ＯＨを用いてｐＨ１０．５に調節した。このｐＨにおいて、３０分より長い時間をかけてもこの溶液から沈殿は生じなかったが、その後、周囲のＣＯ２の吸収によりわずかな曇りが生じた。この溶液を９２分間、１２％ＣＯ２／空気のガス流でパージした。その平均流速は６６．５ｍＬ／分であった。即座に炭酸塩が沈殿し始めた。この間、濃ＮＨ４ＯＨを用いてｐＨを１０．２〜１０．４に維持した。沈殿した固体（１．６２ｇ）をろ過によって分離し、オーブンで乾燥させた。
【０２３７】
工程２．工程１からの透明なろ液（ｐＨ１０．３）を、１５０分間、１２％ＣＯ２／空気のガス流でパージした。平均流速は６８．８ｍＬ／分であった。工程１とは異なり、最初の２〜３分間後に炭酸塩の沈殿が始まった。ｐＨを濃ＮＨ４ＯＨを用いて１０．２〜１０．４に維持した。沈殿した固体（１．６０ｇ）をろ過によって分離し、オーブンで乾燥させた。
【０２３８】
工程３．工程２からの透明なろ液（ｐＨ１０．３）を、６０分間、１２％ＣＯ２／空気のガス流でパージした。その平均流速は７０．３ｍＬ／分であった。この実験の前段階とは異なり、４５分たっても沈殿は起こらなかった。ｐＨを濃（２５％）ＮＨ４ＯＨを用いて１０．７に高めたところ、沈殿が生じた。固体をろ過によって回収した。ろ過ケークにひびが入っており、これは、より低いｐＨで形成された材料にはない特性であった。このような挙動は実施例２２で認められた。ろ過ケークをＨ２Ｏ（１００ｍＬ）に再懸濁し、再度ろ過し、過量のＮＨ４ＯＨを除去した。洗浄したろ過ケークをオーブンで乾燥させ、１．８９ｇの固体を得た。これはあまり結晶質ではなく、ブルーサイト（Ｍｇ（ＯＨ）２）のＸＲＤ特徴をある程度有していた。
【０２３９】
結論：本明細書の以下で説明されている計算によれば、この溶液に通過させたＣＯ２の量に基づく炭酸塩の合計収率は３９％であった。
【０２４０】
工程１および２で回収した材料は、工程３で回収した材料とは異なっていた。最初の二段階での材料がＣａＣＯ３である場合、収率は、ＣＯ２に基づいて３９％であり、カルシウムの除去が起こった。
【０２４１】
炭酸塩沈殿の収率の計算は、例えば、以下の工程に従って行うことができる：
石膏および海の塩の形態でのカルシウムの添加は、１回のみである
ＲＳＳからのカルシウムは、２ＬのＲＳＳ×０．３８０＝０．７６０ｇ
石膏からのＣａは、２Ｌの石膏×２．０ｇ／Ｌ×０．２３３＝０．９３２ｇ
工程１で添加されたカルシウムの合計＝１．６９２ｇのカルシウム
工程１におけるカルシウムの総モル数：１．６９２ｇ／４０．０８ｇ／モル＝０．０４２２２モルのカルシウム
工程１および２において、１．６２＋１．６０＝３．２２ｇのＣａＣＯ３が回収された。これは、０．０３２２モルのＣａＣＯ３である。
【０２４２】
添加されたＣａ２＋に基づくＣａＣＯ３の収率：（（１．６０ｇ＋１．６２ｇ）／１００）／０．０４２２×１００＝７６．３％
添加されたＣＯ２は、１２％ＣＯ２／８８％空気である市販の気体
工程１：
６６．５ｍＬ／分×９２分間×０．１２（２７３Ｋ／２９２Ｋ）（１モル／２２．４Ｌ）（１Ｌ／１０００ｍＬ）＝０．０３０６４モルのＣＯ２
工程２：
６８．８ｍＬ／分×１５０分間×０．１２（２７３Ｋ／２９２Ｋ）（１モル／２２．４Ｌ）（１Ｌ／１０００ｍＬ）＝０．０５１６９モルのＣＯ２
ＣＯ２の総モル：０．０３０６４＋０．０５１６９＝０．０８２３３モルのＣＯ２
ＣＯ２に基づく収率＝（０．０３２２モル炭酸塩／０．０８２３３モルのＣＯ２）×１００＝３９．１％。
【０２４３】
実施例３３：
塩基として水酸化アンモニウムを用い、１２％ＣＯ２を塩基性溶液にバブリングした石膏からの炭酸塩の沈殿
工程１：ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏの溶液（２ｇ／Ｌ，２Ｌ，０．０２３モル，０．０１１５ＭのＣａ２＋）を濃（２５％）ＮＨ４ＯＨを用いてｐＨ１０．３に調節した。この溶液を８０分間、１２％ＣＯ２／空気のガス流でパージした。その平均流速は５８．９ｍＬ／分であった。１５分後にこの溶液は曇り始めた。実験の経過中、ｐＨを濃ＮＨ４ＯＨを用いて１０．２〜１０．４に維持した。沈殿した固体（０．８ｇ）をろ過によって分離し、オーブンで乾燥させた。
【０２４４】
工程２：工程１からの透明なろ液（ｐＨ１０．３）を再度９０分間、１２％ＣＯ２／空気のガス流でパージした。その平均流速は５７．１ｍＬ／分であった。ｐＨを濃ＮＨ４ＯＨを用いて１０．２〜１０．４に維持した。沈殿した固体（１．１３ｇ）をろ過によって分離し、オーブンで乾燥させた。ろ液のｐＨを１１．０に高めたが、実質的な沈殿は形成されなかった。１５時間後、ろ液を２０ミクロンのフィルターを通過させてろ過し、追加の０．１７ｇの炭酸カルシウムを得た。
【０２４５】
工程３：２ｇ／ＬのＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ（０．０２３モル、０．０１１５ＭのＣａ２＋）を含む溶液２．０Ｌを、ろ液に添加した。５分間後にこの溶液が濁り始め、４５分間後にろ過し、追加の１．２８ｇのＣａＣＯ２を得た。ろ液はｐＨ１０．７であった。
【０２４６】
結論：合計で３．３８ｇのＣａＣＯ３が分離された。
【０２４７】
石膏およびアンモニアの溶液を用いると、上記システムに導入されたＣＯ２の少なくとも６９％が封鎖された。この数値は、ＣＯ２供給をより早く停止することによってより高くすることができる。
【０２４８】
最初にＣａＳＯ４水溶液として添加したＣａ２＋の９０％よりも多くがＣａＣＯ３として沈殿した。
【０２４９】
実施例３１で示したように、より高いＣａ２＋濃度は、海水に溶解させた石膏を用いて得ることができ、それによりより多くのＣａＣＯ３の分離が起こり、この場合、ほぼ２倍もの量の溶解したカルシウムによって、２倍もの量のＣａＣＯ３が得られる。
【０２５０】
炭酸塩沈殿の収率の計算は、例えば、以下の工程に従って計算することができる：
最初の溶液：
（２．００Ｌの溶液）（２．００ｇ／Ｌ）＝４．００ｇのＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ（ＭＷ１７２ｇ／ｍｏｌ）
４．００ｇ／１７２ｇ／ｍｏｌ＝０．０２３３ｍｏｌのＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ、すなわち、０．０２３３ｍｏｌのＣａ２＋。
【０２５１】
工程３において、追加の０．０２３３ｍｏｌのＣａ２＋を添加した。添加されたＣａ２＋の総モル数は、０．０４６６である。
【０２５２】
システムに導入される二酸化炭素の量
工程１：
ａ．平均気体流速は、５８．９ｍＬ／分であった：
バルーンからの１２％ＣＯ２は、（５８．９ｍＬ／ｍｍ）（８０分）＝４７１０ｍＬ
１９℃でのＣＯ２は、（４７１０ｍＬ）（０．１２）＝５６５ｍＬ
ｂ．理想温度２７３Ｋへの修正（より低い体積で生じる）
（２７３Ｋ／２９２Ｋ）（５６５ｍＬ）＝５２９ｍＬ
ｃ．ＣＯ２のモル数
１．０モルの理想気体／２２．４Ｌ＝ｘモルのＣＯ２／０．５２９Ｌ
ｘ＝０．０２３６ｍｏｌのＣＯ２
ｄ．工程１で捕捉されたＣＯ２のパーセンテージ
０．７９６のＣａＣＯ３／１００ｇ／モル＝０．００７９６モルのＣａＣＯ３
０．００７８／０．０２３６＝３３．７％
工程２：
ａ．平均気体流速は、５７．１ｍＬ／分であった：
バルーンからの１２％ＣＯ２は、（５７．１ｍＬ／分）（９０分）＝５１４０ｍＬ
１９℃でのＣＯ２は、（５１４０ｍＬ）（０．１２）＝６１７ｍＬ
ｂ．理想温度２７３Ｋへの修正（より低い体積で生じる）
（２７３Ｋ／２９２Ｋ）（６１７ｍＬ）＝５７７ｍＬ
ｃ．ＣＯ２のモル数
１．０モルの理想気体／２２．４Ｌ＝ｘモルのＣＯ２／０．５７７Ｌ
ｘ＝０．０２５７モルのＣＯ２
ｄ．工程１で捕捉されたＣＯ２のパーセンテージ
１．１３０のＣａＣＯ３／１００ｇ／モル＝０．０１１３モルのＣａＣＯ３
０．０１１３／０．０２５７＝４４．０％
全体収率：ｐＨ１１で一晩で追加の０．１７１ｇを回収した。
【０２５３】
従って、工程１および２の合計収率は以下の通り：
（０．７９６＋１．１３０＋０．１７１）＝２．１０ｇのＣａＣＯ３
２．１０ｇ／１００ｇ／モル＝０．０２１０モルのＣａＣＯ３
０．０２１０モル／（０．０４９３）＝４２．６％
工程３において、追加の１．２８２ｇのＣａＣＯ３を分離した。
【０２５４】
ＣａＣＯ３の総モル数は、０．０２１０＋０．０１２８＝０．０３３８となる
石膏に基づく収率は、０．０３３８／０．０４６６＝０．７２５＝７２．５％
従って、ＣＯ２に基づく収率は、０．０３３８／０．０４９３＝０．６８６＝６８．６％。
【０２５５】
実施例３４：
塩基として水酸化アンモニウムを用い、１２％ＣＯ２を塩基性溶液にバブリングし、および、沈殿後に追加の石膏を用いた、石膏およびレッドシーソルト水からの炭酸塩の沈殿
工程１．レッドシーソルト（３０．００ｇ／Ｌ５２．０Ｌ）およびＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ（２．００ｇ／Ｌ）を含む溶液を濃（２５％）ＮＨ４ＯＨを用いてｐＨ１０．５に調節した。この溶液から沈殿は生じなかった。この溶液を１２％ＣＯ２／空気のガス流で６０分間パージし、その平均流速は、５４．２ｍＬ／分であった。ｐＨを濃ＮＨ４ＯＨを用いて１０．２〜１０．４に維持した。沈殿した固体（１．０７ｇ）をろ過によって分離し、オーブンで乾燥させた。ＸＲＤにより９９％より多くがアラゴナイトであることが示された。
【０２５６】
工程２．工程１からの透明なろ液（ｐＨ１０．３）を９０分間、１２％ＣＯ２／空気のガス流でパージし、その平均流速は６３．７ｍＬ／分であった。炭酸塩の沈殿は即座には始まらず、最初の数分後に始まった。ｐＨを濃ＮＨ４ＯＨを用いて１０．２〜１０．４に維持した。沈殿した固体（１．５０ｇ）をろ過によって分離し、オーブンで乾燥させた。ＸＲＤにより９９％より多くがアラゴナイトであることが示された。
【０２５７】
工程３．工程２からの透明なろ液（ｐＨ１０．３）を９０分間、１２％ＣＯ２／空気のガス流でパージし、その平均流速は６５．１ｍＬ／分であった。ｐＨを濃ＮＨ４ＯＨを用いて１０．２〜１０．４に維持した。合計５０ｍＬの２５％ＮＨ４ＯＨを用いた。沈殿した固体（０．５４ｇ）をろ過によって分離し、オーブンで乾燥させた。ＸＲＤにより９９％より多くがアラゴナイトであることが示された。
【０２５８】
工程４．４．００ｇのＣａＳＯ４・Ｈ２Ｏを、工程３からのろ液に添加した。これを回転式の振盪機で２０時間徹底的に混合し、次にろ過し、オーブンで乾燥させた。固体（１．７７ｇ）は、ＸＲＤによりアラゴナイトおよび方解石の混合物であることが示された。
【０２５９】
結論：３．１１ｇの炭酸カルシウムが沈殿した。３工程で除去されたカルシウムのパーセンテージは、７３％である。工程１は、用いられたＣＯ２に基づいて６６％の収率でＣａＣＯ３を生産した。
【０２６０】
炭酸塩沈殿の収率の計算は、例えば、以下の工程に従って計算することができる：
溶液中のカルシウムの量：
石膏由来：
（２．００Ｌの溶液）（２．００ｇ／Ｌ）＝４．００ｇのＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ、ＭＷ１７２ｇ／モル
４．００ｇ／１７２ｇ／モル＝０．０２３３モルのＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ、従って、０．０２３３モルのＣａ２＋
海水由来：
（２．００Ｌ）（３８０ｍｇのＣａ２＋／Ｌ）（１ｇ／１０３ｍｇ）（１モルのＣａ２＋／４０ｇ）＝０．０１９０モルのＣａ２＋
この溶液中の総Ｃａ２＋：０．０４２３モルのＣａ２＋
用いられるＣＯ２のモル数：
工程１：
（５４．２ｍＬ／分）（６０分）（０．１２）（２７３Ｋ／２９２Ｋ）（１モル／２２．４Ｌ）（１Ｌ／１０００ｍＬ）＝０．０１６３モルのＣＯ２
工程２：
（６３．７ｍＬ／分）（９０ｍｍ）（０．１２）（２７３Ｋ／２９２Ｋ）（ＳＴＰにおける１モルの気体／２２．４Ｌ）（１Ｌ／１０００ｍＬ）＝０．０２８７モルのＣＯ２
工程３：
（６５．１ｍＬ／分）（９０分）（０．１２）（２７３Ｋ／２９２Ｋ）（ＳＴＰにおける１モルの気体／２２．４Ｌ）（１Ｌ／１０００ｍＬ）＝０．０２９４モルのＣＯ２
Ｃａ２＋に基づく収率：
（１．０７３ｇ＋１．４９８ｇ＋０．５３５ｇ）／１００ｇのＣａＣＯ３／モル）／０．０４２３モルのＣＯ２×１００＝７３．４％
ＣＯ２に基づく収率：
工程１：１．０７３ｇ＝０．０１０７３モルのＣａＣＯ３＝０．０１０７３モルの捕捉されたＣＯ２
０．０１０７３／０．０１６３×１００＝６５．８％
工程２：１．４９８ｇ＝０．０１４９８モルのＣａＣＯ３＝０．０１４９８モルの捕捉されたＣＯ２
０．０１４９８／０．０２８７×１００＝５２．２％
工程３：０．５３５ｇ＝０．００５３５モルのＣａＣＯ３＝０．００５３５モルの捕捉されたＣＯ２
０．００５３５／０．０２９４×１００＝１８．２％
ＣＯ２に基づく全体の収率：
（０．０３１０６モルのＣａＣＯ３）／（用いられた０．０７４４モルのＣＯ２）＝４１．７％。
【０２６１】
実施例３５：
塩基として水酸化アンモニウムを用い、３０分間のインターバルでの１２％ＣＯ２を塩基性溶液にバブリングした、石膏およびレッドシーソルト水からの炭酸塩の沈殿
工程１．レッドシーソルト（３０．００ｇ／Ｌ，２．０Ｌ）およびＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ（２．００ｇ／Ｌ）を含む溶液を濃（２５％）ＮＨ４ＯＨを用いてｐＨ１０．３に調節した。この溶液を３０分間、１２％ＣＯ２／空気のガス流でパージし、その平均流速は７３．８ｍＬ／分であった。２０分後に初めて炭酸塩の沈殿は始まった。ｐＨを７ｍＬの濃ＮＨ４ＯＨを用いて１０．２〜１０．４に維持した。ろ過で沈殿した固体（０．４１４ｇ）を分離し、オーブンで乾燥させた。ＸＲＤにより５３％のアラゴナイトおよび４７％の方解石の混合物であることが示された。
【０２６２】
工程２．工程１からの透明なろ液（ｐＨ１０．３）を３０分間、１２％ＣＯ２／空気のガス流でパージし、その平均流速は７６．５ｍＬ／分であった。約９分後に炭酸塩の沈殿が始まった。ｐＨを６ｍＬの濃ＮＨ４ＯＨを用いて１０．２〜１０．４に維持した。沈殿した固体（０．５３５ｇ）をろ過によって分離し、オーブンで乾燥させた。ＸＲＤによりほぼ純粋なアラゴナイトであることが示された。
【０２６３】
工程３．工程２からの透明なろ液（ｐＨ１０．３）を３０分間、１２％ＣＯ２／空気のガス流でパージし、その平均流速は７７．９ｍＬ／分であった。ｐＨを７ｍＬの濃ＮＨ４ＯＨを用いて１０．２〜１０．４に維持した。沈殿した固体（０．４３６ｇ）をろ過によって分離し、オーブンで乾燥させた。ＸＲＤによりほぼ純粋なアラゴナイトであることが示された。
【０２６４】
工程４．工程３からの透明なろ液（ｐＨ１０．３）を３０分間、１２％ＣＯ２／空気のガス流でパージし、その平均流速は７９．５ｍＬ／分であった。ｐＨを６ｍＬの濃ＮＨ４ＯＨを用いて１０．２〜１０．４に維持した。沈殿した固体（０．３１３ｇ）をろ過によって分離し、オーブンで乾燥させた。ＸＲＤにより多少の方解石を含むアラゴナイトであることが示された。
【０２６５】
工程５．一連の反応が完了した後、追加の物質（０．４０９ｇ）を反応フラスコの壁面から得た。ＸＲＤにより７０％のアラゴナイト、および、３０％の方解石であることが示された。
【０２６６】
結論：
工程１は、ＣａＣＯ３を、３７．３％の収率で生産した。用いられたＮＨ３／ＣＯ２のモル比は、８．４であった。
【０２６７】
工程２は、ＣａＣＯ３を、４６．５％の収率で生産した。用いられたＮＨ３／ＣＯ２のモル比は、７．０であった。
【０２６８】
工程３は、ＣａＣＯ３を、３７．０％の収率で生産した。用いられたＮＨ３／ＣＯ２のモル比は、７．９であった。
【０２６９】
工程４は、ＣａＣＯ３を、２６．２％の収率で生産した。用いられたＮＨ３／ＣＯ２のモル比は、６．７であった。
【０２７０】
ＣＯ２に基づくＣａＣＯ３の合計収率は、４５．５％である。
【０２７１】
ＮＨ３／ＣＯ２の全体のモル比は、７．４である。
【０２７２】
４９．８％のＣａ２＋が沈殿した。
【０２７３】
気体流速が速ければ速いほどより低い収率が得られた。
【０２７４】
実施例３６：
塩基として水酸化アンモニウムを用い、３０分間のインターバルで１２％ＣＯ２を塩基性溶液にバブリングした石膏からの炭酸塩の沈殿
工程１．ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ（２．０Ｌ，２．０ｇ／Ｌ）の溶液を０．５ｍＬの濃（２５％）ＮＨ４ＯＨでｐＨ１０．３に調節した。この溶液を３０分間、１２％ＣＯ２／空気のガス流でパージし、その平均流速は８０．１ｍＬ／分であった。２０分後に炭酸塩の沈殿が始まった。ｐＨを８ｍＬの濃ＮＨ４ＯＨを用いて１０．２〜１０．４に維持した。沈殿した固体（０．３１９ｇ）をろ過によって分離し、オーブンで乾燥させた。ＸＲＤにより４８％のアラゴナイト、および、５２％の方解石であることが示された。
【０２７５】
工程２．工程１からの透明なろ液（ｐＨ１０．３）を３０分間、１２％ＣＯ２／空気のガス流でパージし、その平均流速は８０．４ｍＬ／分であった。ｐＨを１１ｍＬの濃ＮＨ４ＯＨを用いて１０．２〜１０．４に維持した。沈殿した固体（０．５０２ｇ）をろ過によって分離し、オーブンで乾燥させた。ＸＲＤにより８６％のアラゴナイト、および、１４％の方解石であることが示された。
【０２７６】
工程３．工程２からの透明なろ液（ｐＨ１０．３）を３０分間、１２％ＣＯ２／空気のガス流でパージし、その平均流速は８０．８ｍＬ／分であった。ｐＨを１２ｍＬの濃ＮＨ４ＯＨを用いて１０．２〜１０．４に維持した。沈殿した固体（０．５２６ｇ）をろ過によって分離し、オーブンで乾燥させた。ＸＲＤによりほぼ純粋なアラゴナイトであることが示された。
【０２７７】
工程４．工程３からの透明なろ液（ｐＨ１０．３）を３０分間、１２％ＣＯ２／空気のガス流でパージし、その平均流速は８１．１ｍＬ／分であった。ｐＨを１６ｍＬの濃ＮＨ４ＯＨを用いて１０．２〜１０．４に維持した。沈殿した固体（０．５２１ｇ）をろ過によって分離し、オーブンで乾燥させた。ＸＲＤによりほぼ純粋なアラゴナイトであることが示された。
【０２７８】
工程５．一連の反応が完了した後、追加の物質（０．０９１ｇ）を、反応フラスコの壁面から得た。これは、ＸＲＤによりアラゴナイトおよび方解石の混合物であることが示された。
【０２７９】
結論：
工程１は、ＣａＣＯ３を、２６．５％の収率で生産した。用いられたＮＨ３／ＣＯ２のモル比は、８．９であった。
【０２８０】
工程２は、ＣａＣＯ３を、４１．５％の収率で生産した。用いられたＮＨ３／ＣＯ２のモル比は、１２．２であった。
【０２８１】
工程３は、ＣａＣＯ３を、４３．３％の収率で生産した。用いられたＮＨ３／ＣＯ２のモル比は、１３．２であった。
【０２８２】
工程４は、ＣａＣＯ３を、４２．７％の収率で生産した。用いられたＮＨ３／ＣＯ２のモル比は、１７．５であった。
【０２８３】
用いられたＣＯ２に基づくＣａＣＯ３の合計収率は、４０．４％であった。
【０２８４】
合計のＮＨ３／ＣＯ２のモル比は、１３．１であった。
【０２８５】
添加されたＣａ２＋の８４．１％が沈殿した。
【０２８６】
溶解した石膏を含む淡水は、匹敵する量の溶解した石膏を含む海水ほどにはガス流からＣＯ２を除去しなかった。
【０２８７】
溶解した石膏を含む淡水は、ｐＨ１０．３を維持するのに、匹敵する量の溶解した石膏を含む海水よりも多くのＮＨ４ＯＨを必要とする。
【０２８８】
実施例３７：
塩基として水酸化アンモニウムを用い、１２％ＣＯ２を塩基性溶液（ｐＨ９．３）にバブリングした石膏からの炭酸塩の沈殿
工程１．ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ（２．０Ｌ，２．０ｇ／Ｌ）の溶液を濃（２５％）ＮＨ４ＯＨを用いてｐＨ９．３に調節した。この溶液を６０分間、１２％ＣＯ２／空気のガス流でパージし、その平均流速は７９．５ｍＬ／分であった。２０分後に初めて炭酸塩の沈殿が起こった。ｐＨを２．９ｍＬの濃ＮＨ４ＯＨを用いて９．２〜９．４に維持した。沈殿した固体（０．８６４ｇ）をろ過によって分離し、オーブンで乾燥させた。ＸＲＤによりアラゴナイト、方解石およびバテライト（ｖａｔｅｒｉｔｅ）の混合物であることが示された。
【０２８９】
結論：
この実験で回収したＣａＣＯ３の量（０．８６４ｇ）は、実験誤差範囲内で、実施例３６の工程１および２で得られた炭酸塩（０．８２１ｇ）と類似していた。
【０２９０】
ＣａＣＯ３の収率は、ＣＯ２に基づいて３６％である。（実施例３６の工程１および２の平均収率は、３４％であった）。
【０２９１】
ＮＨ３／ＣＯ２の比は２．９であった（上記の工程１および２に関する比率は、１０．６である）。
【０２９２】
ＣＯ２は、ｐＨ９．３でうまく捕捉することができる。
【０２９３】
実施例３８：
塩基として水酸化アンモニウムを用い、１２％ＣＯ２を塩基性溶液にバブリングしたレッドシーソルトの溶液からの炭酸塩の沈殿
レッドシーソルト溶液（４．５Ｌ，１３５．０ｇのＲＳＳ，３０．０ｇ／Ｌ，３８０ｐｐｍのＣａ２＋，ｐＨ８．８）を濃（２５％，ｄ＝０．９１）ＮＨ４ＯＨを用いてｐＨ９．６にした。ＣＯ２をこの溶液に通して、８５．３ｍＬ／分の平均速度で１２０分間バブリングした。５０分にわたりｐＨを９．３に維持したが、この間、ＣａＣＯ３の沈殿は生じなかった。この段階で、追加の１３５．０ｇの固体のレッドシーソルトを添加した。全ての塩が溶解した後、１１０分後に初めて沈殿が最小になった。ｐＨをＮＨ４ＯＨを用いて１０．３に高めたところ、この反応混合物が曇った。これを、ＣＯ２で合計１２０分間バブリングした後に、０．２ミクロンのフィルターに通過させてろ過した。分離された固体をオーブンで乾燥させ（０．７３９ｇ）た。ＸＲＤによりアラゴナイトであることが示された。
【０２９４】
結論：
ＣａＣＯ３の収率は、ＣＯ２に基づいて１４％である。これは先の実験の約３分の１であり、実験条件の新しさの結果によるのかもしれない。
【０２９５】
ＣａＣＯ３の収率は、この溶液中に存在する総Ｃａ２＋に基づいて８．６％である。
【０２９６】
ＮＨ３／ＣＯ２比は、５．５である。
【０２９７】
実施例３７において石膏とともに成功裡に用いられる条件下において、海水中のＣａ２＋の濃度は、ＣａＣＯ３の沈殿を引き起こすほど十分に高くはない。なぜなら、その用いられた条件下では、炭酸カルシウムの溶解生成物は多くないためであり、すなわち、海水中のカルシウム濃度は、カルシウム補給がないために低く、従って、炭酸塩濃度も低いからである。
【０２９８】
海水中の全ての塩（例えばＣａ２＋）の濃度を、固体のレッドシーソルトを添加すること（例えば本ケース）によって、あるいは、水を除去すること（例えば逆浸透脱塩）によって増加させることにより、ＣＯ２の捕獲を伴うＣａＣＯ３の沈殿を引き起こすことができる。
【０２９９】
実施例３９：
塩基として水酸化アンモニウムを用い、１２％ＣＯ２を塩基性溶液にバブリングしたレッドシーソルト水からの炭酸塩の沈殿
レッドシーソルト溶液（４．５０Ｌ，１３５．０ｇ５３０．０ｇ／Ｌ５３８０ｐｐｍのＣａ２＋，ｐＨ８．８）を濃（２５％，ｄ＝０．９１）ＮＨ４ＯＨを用いてｐＨ１０．０にした。ＣＯ２をこの溶液に通して、８３．６ｍＬ／分の平均速度で１８０分間バブリングした。１８０分にわたり、濃水酸化アンモニウムを用いてｐＨを１０．０に維持した。約６０分後にＣａＣＯ３の沈殿が始まり、実験期間中続いた。固体をワットマン１ろ紙でのろ過によって分離し、これをオーブンで乾燥させた（２．２３６ｇ）。ＸＲＤによりアラゴナイトであることが示された。
【０３００】
結論：
用いられたＣＯ２の量に基づくＣａＣＯ３の収率は、３０％である。
【０３０１】
利用可能なＣａ２＋に基づくＣａＣＯ３の収率は、５２％である。
【０３０２】
ＮＨ３／ＣＯ２比は、３．２である。
【０３０３】
海水中のＣａ２＋の濃度は、ＣＯ３２＋濃度が高められる可能性がある場合、ＣａＣＯ３沈殿させるのに十分な濃度である。
【０３０４】
ＮＨ３（水溶液）の存在下でのＣＯ２でのバブリング時間を延長すると、ＣａＣＯ３の形成に利用可能なＣＯ３２＋のレベルが増加すると予想される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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