(57)【要約】本発明は、自動車の排気管や工場の煙突に沿って取り付けられる二酸化炭素吸収装置に関する。また、本発明は二酸化炭素を吸収する方法に関する。本発明により提供される二酸化炭素吸収装置は、空気透過性材料からなるハウジング４と、ハウジング内に設けられた二酸化炭素を吸収するためのセメント組成物と、入口２と出口３とを有し前記ハウジングを覆うパイプ５とからなる。本発明では、ガスが入口２から導入されると、このガス中の二酸化炭素がハウジング４内に入れられたセメント組成物等の二酸化炭素吸収材料によって吸収される。このガスは出口３から放出される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気透過性材料からなるハウジングと、前記ハウジング内に入れられたCaOを含む二酸化炭素吸収材料とからなり、ガスが前記ハウジング内を通過して前記ガス内の二酸化炭素を吸収する二酸化炭素吸収装置。
【請求項２】
前記二酸化炭素吸収材料がセメント組成物である請求項１に記載の二酸化炭素吸収装置。
【請求項３】
前記二酸化炭素吸収材料がアルミナセメント、マグネシアセメント、シリカセメント、ポルトランドセメント、高炉セメント、フライアッシュセメント、スラグセメント、耐硫酸塩セメント、早強セメント、超早強セメント、中庸熱セメント、ホワイトセメント、膨張セメント、およびその混合物からなる群から選択される請求項１に記載の二酸化炭素吸収装置。
【請求項４】
前記二酸化炭素吸収材料がポルトランドセメントである請求項１に記載の二酸化炭素吸収装置。
【請求項５】
前記二酸化炭素吸収材料が、
CaO：    ６０から６７重量％、
SiO2：   １７から２５重量％、
Al2O3：  ３から８重量％、
Fe2O3：  ０．５から６重量％、
MgO：    ０．１から５．５重量％、
Na2Oおよび／またはK2O：  ０．５から１．３重量％、および
SO3 ：  １から３重量％
からなる請求項１に記載の二酸化炭素吸収装置。
【請求項６】
前記セメント組成物が粉末形態である請求項１に記載の二酸化炭素吸収装置。
【請求項７】
前記二酸化炭素吸収材料が０．１から１００μｍの平均粒径を有する請求項１に記載の二酸化炭素吸収装置。
【請求項８】
前記ハウジングが前記セメント組成物の粒径の平均よりも小さなメッシュ寸法を有するネットからなる請求項５に記載の二酸化炭素吸収装置。
【請求項９】
前記セメント組成物を入れる前記ハウジングが１から１００ｍｍの厚さを有する請求項１に記載の二酸化炭素吸収装置。
【請求項１０】
更に、前記ハウジングを覆うパイプがあり、前記パイプは入口と出口があり、ガスが前記入口から導入されると、前記ガス中の二酸化炭素が前記二酸化炭素吸収材料によって吸収され、そして前記ガスは前記出口から放出される請求項１に記載の二酸化炭素吸収装置。
【請求項１１】
更に前記二酸化炭素吸収材料を捕捉するために前記出口に設けられたフィルターを有する請求項１０に記載の二酸化炭素吸収装置。
【請求項１２】
前記装置は自動車の排気管に沿って取り付けられる請求項１に記載の二酸化炭素吸収装置。
【請求項１３】
前記装置は煙突に沿って取り付けられる請求項１に記載の二酸化炭素吸収装置。
【請求項１４】
空気透過性材料からなるハウジングを用意する工程と、前記ハウジング内にCaOを含む二酸化炭素吸収材料を入れる工程と、前記ハウジング内にガスを通過させて前記ガス中の二酸化炭素を吸収する工程を含む二酸化炭素吸収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［発明の背景］  本発明は自動車の排気管や工場の煙突に取り付けることができる二酸化炭素を吸収するための装置に関する。また、本発明は二酸化炭素を吸収する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
［関連技術］  地球温暖化の抑制は解決すべき最重要課題のひとつである。地球の平均温度は近年徐々に上昇している。これが続くと、南極や北極の氷河が解けて海面が上昇し、多くの島々や財産が沈むことになる。更に、それにともなう地球生態系の破壊は人間を含む生物に影響するであろう。地球温暖化の原因は二酸化炭素排出量の最近の増加であると言われている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は二酸化炭素を吸収するとともにその排出量を減少させて、地球温暖化抑制に寄与することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
［発明の要約］
本発明者は地球温暖化を抑制するという課題を解決するために研究を行い、セメント組成物のような二酸化炭素吸収材料を発見した。本発明によると、二酸化炭素吸収装置は、空気透過性材料からなるハウジングと；このハウジング内に入れられた二酸化炭素吸収材料とからなる。本発明によると、ガスがこのハウジング内を通過すると、ガス中の二酸化炭素が吸収される。ハウジングは入口および出口を有するパイプ内に配置することができる。
【０００５】
更に、二酸化炭素を吸収する方法を提供する。この方法は、空気透過性材料からなるハウジングを用意する工程と、このハウジング内に二酸化炭素吸収材料を入れる工程と、このハウジング内にガスを通過させてガス中の二酸化炭素を吸収する工程とからなる。
【０００６】
［発明の詳細な説明］
図１は本発明による二酸化炭素を吸収する装置１を示す。図１に示すように、二酸化炭素を吸収する装置１は空気透過性材料からなるハウジング４を有する。図１に示すようにハウジング４はネットである。また、ハウジングは、例えば、空気透過性を有する織物または不織布若しくは紙からなるものであってもよい。ハウジング４の内側には、セメント組成物のような二酸化炭素吸収材料が入れられる。ハウジング４はパイプ５内に置かれる。パイプ５は入口２と出口３を有する。図1に示す装置は、図２や図３に示すように、自動車１０の排気管９に沿って取り付けられる。また、この装置は煙突などに沿って取り付けても良い。この装置は二酸化炭素を吸収することを意図している。自動車１０や煙突から排出される排気ガスがパイプ５の入口２に導かれると、排気ガス中の二酸化炭素がハウジング４内に入れられた二酸化炭素吸収材によって吸収される。そのような処理の後、排気ガスは出口３から排出される。本発明によると、排気ガスは二酸化炭素吸収材料に効率的に接触する。パイプはその表面内にいくつかのフックを有しており、ハウジング４と係合するようになっている。 
更に、パイプ５の出口３には、フィルターが設けられてハウジング４から漏れるセメント組成物の粉末を捕捉するようになっている。 
【０００７】
次に、本発明の二酸化炭素吸収材料を詳細に説明する。二酸化炭素吸収材料としてはセメント組成物を使用することが好ましい。本発明によると、セメント組成物はアルミナセメント、マグネシアセメント、シリカセメント、ポルトランドセメント、高炉セメント、フライアッシュセメント、スラグセメント、耐硫酸塩セメント、早強セメント、超早強セメント、中庸熱セメント、ホワイトセメント、膨張セメント、およびその混合物からなる群から選択することができる。
【０００８】
本発明によると、二酸化炭素吸収材料はCaOを含むことができ、更にSiO2、Al2O3、 Fe2O3、MgO、Na2O、SO3等を含むことができるが、これに限定されるわけではない。
【０００９】
本発明によると、二酸化炭素吸収材料はCaOを含むことができるが、これが二酸化炭素の吸収材料として主な役割を果たしていると考えられる。セメント組成物の二酸化炭素吸収の機構は科学的には解明されていない。本願発明者は、主要な機構の一つは次式で説明されると考えている。しかしながら、ここで仮定される機構が、仮に後に誤りであることが分かっても、本発明を拘束するものではない。 
【００１０】
CO2 +    H2O        →  H2CO3 
CaO +    H2O        →  Ca(OH)2
H2CO3 +  Ca(OH)2    →  CaCO3    +  2H2O
............................................ 
CO2 +    CaO       →  CaCO3
【００１１】
この機構において、水（H2O）はCaOが二酸化炭素を吸収するためには必要である。しかしながら、水が多量にありすぎると、水がセメント組成物を固化するので二酸化炭素吸収の効率性に悪影響を及ぼすであろう。それゆえ、二酸化炭素吸収材料またはセメント組成物中における水の量は出来るだけ少なくされる。一般的に、自動車や工場からの排気ガスは上記式の反応を促進する程度の水を含んでいるので、セメント組成物中に水を加える必要はない。 
【００１２】
二酸化炭素吸収材料はCaOを含んでいてもよい。二酸化炭素吸収材料中におけるCaOの量は、本発明では限定されないが、好ましくはCaOの量は４０から８０重量％、更に好ましくは５５から７０重量％、更に好ましくは６０から６７重量％である。
【００１３】
本発明によると、二酸化炭素吸収材料はSiO2を含んでいてもよい。二酸化炭素吸収材料中のSiO2の量は、本発明では限定されないが、好ましくはSiO2の量は５から５０重量％、更に好ましくは１３から３０重量％、更に好ましくは１７から２５重量％である。
【００１４】
本発明によると、二酸化炭素吸収材料はAl2O3を含んでいてもよい。二酸化炭素吸収材料中のAl2O3の量は、本発明では限定されないが、好ましくはAl2O3の量は１から２０重量％、更に好ましくは２から１０重量％、更に好ましくは３から８重量％である。
【００１５】
本発明によると、二酸化炭素吸収材料はFe2O3を含んでいてもよい。二酸化炭素吸収材料中のFe2O3の量は、本発明では限定されないが、好ましくはFe2O3の量は０．１から１５重量％、更に好ましくは０．３から１０重量％、更に好ましくは０．５から６重量％である。
【００１６】
本発明によると、二酸化炭素吸収材料はMgOを含んでいてもよい。二酸化炭素吸収材料中のMgOの量は、本発明では限定されないが、好ましくはMgOの量は０．００１から１０重量％、更に好ましくは０．０１から７重量％、更に好ましくは０．１から５．５重量％である。
【００１７】
本発明によると、二酸化炭素吸収材料はNa2Oおよび／またはK2Oを含んでいてもよい。二酸化炭素吸収材料中のNa2Oおよび／またはK2Oの量は、本発明では限定されないが、好ましくはNa2Oおよび／またはK2Oの量は０．０１から５重量％、更に好ましくは０．０５から３重量％、更に好ましくは０．５から１．３重量％である。
【００１８】
本発明によると、二酸化炭素吸収材料はSO3を含んでいてもよい。二酸化炭素吸収材料中のSO3の量は、本発明では限定されないが、好ましくはSO3の量は０．０１から７重量％、更に好ましくは０．１から５重量％、更に好ましくは１から３重量％である。
【００１９】
二酸化炭素吸収材料としてセメント組成物を使用する場合、セメント組成物は好ましくは粉末形態になっている。本発明で使用するセメント組成物は好ましくは０．１から１００μｍの平均粒径を有している。本発明によると、ハウジングは好ましくは空気透過性を有するネットからなる。ネットはセメント組成物の平均粒径よりも小さなメッシュ寸法を有している。その代わりに、ハウジングは前記のような代替材料からなるものであってもよい。ネットから漏れるセメント組成物を捕捉するために、本発明の装置は更に出口にフィルターを備えている。本発明によると、二酸化炭素吸収材料、特にセメント組成物を入れるハウジングは、好ましくは、１から１００ｍｍの厚さを有している。本発明の装置は、自動車の排気管に沿ってまたは煙突に沿って取り付けられ、二酸化炭素を吸収する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、発明者が最適と考える実施例を示すが、本発明はこれに限定される訳ではない。当業者はクレームによって規定される発明の範囲内においてこの実施例を改良することができる。
【００２１】
実施例１
二酸化炭素吸収材料としてサンプル１を用意した。サンプル１は次のような組成を有している。
CaO：     ６０から６７重量％、
SiO2：   １７から２５重量％、
Al2O3：  ３から８重量％、
Fe2O3：  ０．５から６重量％、
MgO：    ０．１から５．５重量％、
Na2Oおよび／またはK2O：  ０．５から１．３重量％、および
SO3 ：  １から３重量％
【００２２】
サンプル１は粉末状態であった。サンプル１はサンプル１の平均粒径よりも小さなメッシュのネットに入れた。
サンプル１を含むネットを、高濃度の二酸化炭素を含む雰囲気を有する容器内に置いた。１時間後、二酸化炭素の濃度は約７２％に減った。
【００２３】
実施例２
実施例１で使用したサンプル１を含むネットをパイプ内に配置し、本発明の二酸化炭素吸収装置を組み立てた。次に、この装置を自動車の排気管の端部に取り付けた。
二酸化炭素排出量を測定した。その結果、本発明の装置は二酸化炭素を吸収し、排出された排気ガス中の二酸化炭素の濃度を顕著に減少できることが分かった。
【００２４】
実施例３
実施例１で使用したサンプル１を含むネットをパイプ内に配置し、本発明の二酸化炭素吸収装置を組み立てた。次に、この装置を化学工場の煙突の端部に取り付けた。 
二酸化炭素排出量を測定した。その結果、本発明の装置は二酸化炭素を吸収し、排出された排気ガス中の二酸化炭素の濃度を顕著に減少することが分かった。
【００２５】
実施例４
次の組成を有する二酸化炭素吸収材料をサンプル２として用意した。
3CaO-SiO2：  ４８重量％、
2CaO-SiO2：  ２７重量％、
3CaO-Al2O3：  １２重量％、
4CaO-Al2O3-Fe2O3：  ８重量％、および
その他：  ５重量％
【００２６】
サンプル２は粉末状態であった。５５５ｍｌの容積の容器を用意し、そこにサンプル２を入れた。容器の内部を９９．０％の二酸化炭素ガスで置換した後、サンプル２を入れた。この実施例において、４個の容器を用意した。第一の容器はサンプル２を０．２ｇ入れた。第二の容器はサンプル２を０．３０ｇ入れた。第三の容器はサンプル２を０．３７ｇ入れた。第四の容器はサンプル２を０．４１ｇ入れた。このテストは２０℃で行った。容器内の圧力は最初１０１３ｈＰａであり、これを封入後、定期的に２４時間測定した。図４は初めの９１分の結果を示す。
【００２７】
図４において、縦軸は圧力差、即ち、最初の圧力（１０１３ｈＰａ）からその時点における圧力を差し引いたものを示す。
図４に示す結果から明らかなように、サンプル２は容器内に封入されるサンプル２の量に依存して多量のガスを吸収する。サンプル２は顕著に二酸化炭素を吸収する。使用したサンプル２の量が増加するにつれて、吸収された二酸化炭素の量も増加した。例えば、図１で差が「−１００ｈＰａ」とはサンプルが約１０％の二酸化炭素を吸収もしくは減少させたことを意味する。
【００２８】
実施例５
実施例４で使用したサンプル２を使用した。５．０％の二酸化炭素および９５．０％の窒素を含む混合ガスを用意した。このガスは自動車の排気ガスを真似たものである。５５５ｍｌの容積の容器を使用した。この実施例において３個の容器を用意した。第一の容器はサンプル２を０．６ｇ含む。第二の容器はサンプル２を１．２ｇ含む。第三の容器はサンプル２を入れず、９９．９９％の窒素をいれてコントロールとして使用した。容器の内部を混合ガスで置換した。容器内の圧力は最初１０１３ｈＰａであり、定期的に２４時間測定した。このテストは２０℃で行った。 
【００２９】
図５は最初の９１分間の結果を示す。理論的には、差「−５０ｈＰａ」が最大であると考えられる。８０分の時点で、両方の容器は飽和状態になり、最大値の８０％に到達した。封入から約２０分間に、コントロールとしての第三の容器は図３に示すように、内圧が上昇した。本願発明者はコントロールの圧力が上昇した理由は分からない。何らかのガスが発生したのかもしれない。しかしながら、本願発明者はサンプル２は９９．９９％の窒素ガスの雰囲気では如何なるガスをも吸収できないと考える。   
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は本発明の二酸化炭素吸収装置の断面図である。
【図２】図２は本発明の装置を自動車の排気管の端部に取り付けた様子を示す図である。
【図３】図３は自動車の排気管の端部に取り付けた本発明の拡大図である。
【図４】図４は本発明の材料が二酸化炭素を吸収することを示す結果を示す図である。
【図５】図５は本発明の材料が二酸化炭素を吸収することを示す結果を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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