(57)【要約】【課題】本発明は、二酸化炭素を別の物質に変性させる新規な二酸化炭素処理方法を提供することを目的とする。【解決手段】二酸化炭素をアルカリ性水溶液に接触させることによって、前記アルカリ性水溶液中に二酸化炭素を溶存させる二酸化炭素吸収工程と、二酸化炭素を溶存させた前記アルカリ性水溶液を電気分解する電気分解工程と、を実行する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化炭素を変性させる二酸化炭素処理方法であって、
アルカリ性水溶液中に二酸化炭素を溶存させる二酸化炭素吸収工程と、
前記二酸化炭素吸収工程の実行中又は実行後に、前記アルカリ性水溶液を電気分解する電気分解工程と、
を実行することを特徴とする二酸化炭素処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載の二酸化炭素処理方法において、
前記アルカリ性水溶液として、アミン系化合物を溶質とする水溶液を用いる二酸化炭素処理方法。
【請求項３】
請求項１に記載の二酸化炭素処理方法において、
前記アルカリ性水溶液として、ケイ酸塩を溶質とする水溶液を用いる二酸化炭素処理方法。
【請求項４】
請求項１に記載の二酸化炭素処理方法において、
前記アルカリ性水溶液として、アミン系化合物及びケイ酸塩を溶質とする水溶液を用いる二酸化炭素処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二酸化炭素を別の物質に変性させる二酸化炭素処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地球温暖化現象は、様々な要因が重なって引き起こされている現象であるが、人間の産業活動に伴って大気中に排出された二酸化炭素（ＣＯ２）などの温室効果ガスを大きな要因とする説が主流となっている。そのため、二酸化炭素の排出量の削減が国際的な課題とされている。又、排出された二酸化炭素を回収する手段についても研究が進められている。
【０００３】
二酸化炭素を回収する手段としては、例えば、アルカリ性の水溶液に二酸化炭素を接触させて、前記水溶液中に二酸化炭素を溶存させる方法（化学吸着法）が開発されている。そして、この化学吸着法では、二酸化炭素を溶存させた水溶液を加熱処理することによって二酸化炭素を選択的に回収し、液化炭酸ガスの状態で地下に埋設するものとされている。
【０００４】
しかしながら、前記化学吸着法では、二酸化炭素を溶存させた水溶液から二酸化炭素を分離する際に消費される熱エネルギーが大きく、処理コストが高くなる。そのため、最近では、二酸化炭素をモノエタノールアミンの水溶液中に溶存させた後、前記水溶液中に水酸化カルシウムなどのカルシウム塩を添加することによって炭酸カルシウムを生成させ、もって、前記水溶液中に二酸化炭素を固定化する方法も開発されている（例えば、下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２‐１３１６９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
即ち、前記特許文献１に記載の方法（二酸化炭素の固定化方法）は、二酸化炭素を炭酸カルシウムの形態で水溶液中に固定化するものである。しかしながら、炭酸カルシウムは実質的な発熱量を有するものではない。そのため、前記特許文献１に記載の方法によって得られた処理物は、炭酸カルシウムを抽出してセメントとして再利用するくらいしか利用価値がない。
【０００７】
本発明は、前記技術的課題を解決するために開発されたものであって、二酸化炭素を別の物質に変性させる新規な二酸化炭素処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記技術的課題を解決する本発明の二酸化炭素処理方法は、二酸化炭素を別の物質に変性させる二酸化炭素処理方法であって、アルカリ性水溶液中に二酸化炭素を溶存させる二酸化炭素吸収工程と、前記二酸化炭素吸収工程の実行中又は実行後に、前記アルカリ性水溶液を電気分解する電気分解工程と、を実行することを特徴とする（以下、「本発明方法」と称する。）。
【０００９】
本発明方法においては、前記アルカリ性水溶液として、アミン系化合物を溶質とする水溶液を用いることが好ましい態様となる。
【００１０】
本発明方法においては、前記アルカリ性水溶液として、ケイ酸塩を溶質とする水溶液を用いることが好ましい態様となる。
【００１１】
本発明方法においては、前記アルカリ性水溶液として、アミン系化合物とケイ酸塩とを溶質とする水溶液を用いることが好ましい態様となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、二酸化炭素を別の物質に変性させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１（ａ）は、本発明方法における二酸化炭素吸収工程の実行を示す模式図であり、図１（ｂ）は、本発明方法における電気分解工程の実行を示す模式図である。
【図２】図２は、実施例１に係る本発明方法の実行結果を示すグラフである。
【図３】図３は、実施例２に係る本発明方法の実行結果を示すグラフである。
【図４】図４は、実施例３に係る本発明方法の実行結果を示すグラフである。
【図５】図５は、比較例の実行結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を説明するが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。
＜本発明方法＞
本発明方法では、二酸化炭素吸収工程と、電気分解工程と、を実行する。
【００１５】
‐二酸化炭素吸収工程‐
前記二酸化炭素吸収工程では、アルカリ性水溶液中に二酸化炭素を溶存させる。
アルカリ性水溶液に二酸化炭素を含むガスを吹き込むことによって、前記ガス中の二酸化炭素を前記アルカリ性水溶液中に溶存させることは既に公知の手段となっている。例えば、ＲＮＨ２の化学式（Ｒ：アルキル基又はアルカノール基）からなるアミン系化合物を溶質とするアルカリ性水溶液中に二酸化炭素を導入すると、まず、アミン系化合物と二酸化炭素との結合形成反応（ＲＮＨ２＋ＣＯ２→ＲＮＨ２ＣＯ２）が起こり、続くプロトン脱離反応（ＲＮＨ２ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ→ＲＮＨＣＯ２−＋Ｈ３Ｏ＋）によって、前記アルカリ性水溶液中に二酸化炭素が溶存する。二酸化炭素の溶存に伴い、前記アルカリ性水溶液のｐＨは、中性付近にシフトする。
【００１６】
本発明処理方法において、前記アルカリ性水溶液は、特に限定されるものではないが、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムなどの強塩基を溶質とする水溶液よりも取り扱い上の安全性が高い、アミン系化合物又はケイ酸塩などの弱塩基を溶質とする水溶液を用いることが好ましい。又、前記アルカリ性水溶液の塩基性は、ｐＨ１０〜１４の範囲内に調整することが好ましい。
【００１７】
前記アミン系化合物としては、例えば、アンモニアの水素基がアルキル基やアルカノール基によって置換されたアルキルアミン（モノアルキルアミン、ジアルキルアミン、トリアルキルアミン）や、アルカノールアミン（モノアルカノールアミン、ジアルカノールアミン、トリアルカノールアミン）を挙げることができる。一方、前記ケイ酸塩としては、例えば、ケイ酸ナトリウムやケイ酸カリウム等を挙げることができる。
【００１８】
なお、前記アルカリ性水溶液として、アミン系化合物とケイ酸塩とを溶質とする水溶液を用いれば、二酸化炭素の溶存量が向上することが確認されている。この場合、アミン系化合物とケイ酸塩との配合割合は、特に限定されないが、アミン系化合物１００重量部に対し、ケイ酸塩１〜１０重量部（好ましくは、２〜５重量部）とすることが好ましい。
【００１９】
‐電気分解工程‐
前記電気分解工程では、二酸化炭素を溶存させた前記アルカリ性水溶液を電気分解（前記アルカリ性水溶液に二つの電極（陽極と陰極）を接触させ、電極間に電圧をかける）する。なお、前記電気分解工程は、前記二酸化炭素吸収工程の実行中に行っても良いし、前記二酸化炭素吸収工程の実行後に行っても良い。
【００２０】
二酸化炭素を溶存させた前記アルカリ性水溶液を前記電気分解工程に供すると、前記アルカリ性水溶液中に溶存している二酸化炭素の一部が、発熱量を有する別の物質（例えば、メタン（ＣＨ４）等）に変性していることが確認されている。但し、現段階において、この二酸化炭素の変性のメカニズムの詳細は明らかになっていない。
【００２１】
本発明方法において、前記電気分解工程の実行時における電極間電圧は特に限定されない。電極間電圧を高くしたり、電気分解に供する時間を長くしたりすれば、前記アルカリ性水溶液中に溶存されている二酸化炭素の変性が促進される傾向が確認されている。本発明方法においては、電極間電圧を５Ｖ以上（好ましくは５〜２０Ｖ）とすることが好ましい。
【００２２】
又、前記電気分解工程において用いる電極の種類についても特に限定されない。前記電極としては、例えば、炭素電極やステンレス電極等の公知の電極を好適に用いることができる。更に、前記電気分解工程を実行する際の溶液抵抗を低減させるために、前記アルカリ性水溶液中に電解質（支持電解質）を溶解させることが好ましい。
【００２３】
＜実施例＞
‐アルカリ性水溶液‐
下記表１に実施例１〜３に係るアルカリ性水溶液の処方（２５℃の温度条件）を示す。なお、表中「ＥＡ」は、アルカノールアミン原液（トリエタノールアミン９１．７％、ジエタノールアミン７．７％、水０．６％）を意味し、「ＣＧ」は、ケイ酸塩原液（三号ケイ酸ナトリウム３３．２７％、水６６．６６％、ジエチレングリコールジエチルエーテル０．０７％）を意味する。なお、本実施例においては、更に、各アルカリ性水溶液に対し、それぞれ１ｇの電解質（塩化ナトリウム）を溶解させた。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
‐二酸化炭素吸収工程‐
高濃度二酸化炭素ガス（９９．９％）をアルミニウムバッグＢ１に封入し、図１（ａ）に示すように、チュービングポンプＰを用いて各実施例に係るアルカリ性水溶液１に導入（バブリング）した。又、アルカリ性水溶液１に溶け込まなかった二酸化炭素ガスは、ドレインチューブＤを通じて排出させた。なお、二酸化炭素ガスの導入は、１３．０ｍｌ／分の導入量で９０分間行った。
【００２６】
‐電気分解工程‐
次いで、前記アルミニウムバッグＢ１を別のアルミニウムバッグＢ２と交換し、前記二酸化炭素吸収工程を継続しながら電気分解工程を行った。図１（ｂ）に示すように、前記電気分解工程は、二本の電極（ＰＰ、ＮＰ）の各端部をアルカリ性水溶液に浸し、２０分の間、電極間電圧６Ｖを印加することによって行った。この際、前記ドレインチューブＤにガス捕集用バッグＧを取り付け、前記ドレインチューブＤを介して発生したガスを補修した。
【００２７】
‐分析‐
ガスクロマトグラフィー（ＧＣ‐ＴＣＤ）を用い、本発明方法の実行によって得られたガスを下記表２に示す条件にて分析した。
【００２８】
【表２】
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【００２９】
その分析結果を図２〜４のグラフに示す。又、比較例として、実施例３に係るアルカリ性水溶液を用い、前記電気分解工程において印加電圧をかけず行った場合に得られたガスについての分析結果を図５のグラフに示す。
【００３０】
図２〜５に示したグラフを見ればわかるように、本発明処理方法により得られたガスについてのグラフ（図２〜図４）には、電気分解を行わなかった場合に得られたガスについてのグラフ（図５）には現れなかったピーク（Ｉ〜Ｖ）の存在が確認された。これらのピークを同定したところ、下記表２に示す結果が得られた。
【００３１】
【表３】
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【００３２】
これより、本発明方法の実行の結果、二酸化炭素が別の物質に変性していることが認められた。
【００３３】
ところで、前記各実施例では、アルカリ性水溶液として弱塩基を溶質とする水溶液を用いたが、水酸化ナトリウム等の強塩基を用いて行った場合にあっても同様の結果が得られることが確認されている。
【００３４】
又、前記各実施例では、電極として炭素電極を用いたが、ステンレス電極やその他の電極を用いて行った場合にあっても同様の結果が得られることが確認されている。
【００３５】
なお、本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施例はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、二酸化炭素を変性させる手段として好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００３７】
１  アルカリ性水溶液
【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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