(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応容器、二酸化炭素固定剤投入手段、および気液混合手段を含み、
前記二酸化炭素固定剤投入手段は、前記反応容器に、二酸化炭素固定剤を投入可能であり、
前記反応容器は、反応室、および電解室を含み、
前記反応室は、前記二酸化炭素固定剤を収容可能であり、
前記気液混合手段は、前記反応室に収容された前記二酸化炭素固定剤に、二酸化炭素を含む気体を混合可能であり、且つ、前記反応室内に挿入され、挿入端部が、撥水剤、および電気的に陰性の材料の少なくとも一方によりコーティングされており、
前記電解室は、陽極室、および陰極室を含み、
前記反応室から前記電解室、および前記電解室から前記反応室に、それぞれ送液可能であり、
前記反応室において、前記二酸化炭素固定剤と二酸化炭素とを反応させ、
前記反応室から前記電解室に、前記反応後の前記二酸化炭素固定剤を送液可能であり、
前記電解室において、前記反応後の前記二酸化炭素固定剤を電気分解し、
前記電気分解後の前記二酸化炭素固定剤を、前記電解室から前記反応室に送液可能であり、
前記反応室において、前記電気分解後の前記二酸化炭素固定剤を、前記二酸化炭素固定剤として再利用可能であり、
前記電解室において、太陽光発電により発電された電力を利用して、前記電気分解可能である、
二酸化炭素の固定装置。
【請求項２】
さらに、太陽光発電装置を含み、
前記電解室において、さらに、前記太陽光発電装置により発電された電力を利用して、前記電気分解可能である、請求項１記載の二酸化炭素の固定装置。
【請求項３】
さらに、水素燃料電池を含み、
前記電解室において発生した水素を、前記水素燃料電池に供給可能であり、
前記電解室において、さらに、前記水素燃料電池の電力を利用して、前記電気分解可能である、請求項１または２記載の二酸化炭素の固定装置。
【請求項４】
さらに、蓄電池を含み、
前記太陽光発電により発電された電力を前記蓄電池に供給可能であり、
前記電解室において、さらに、前記蓄電池の電力を利用して、前記電気分解可能である、請求項１から３のいずれか一項に記載の二酸化炭素の固定装置。
【請求項５】
さらに、切替部を含み、
前記切替部は、前記電解室において利用する電力の切替えを行い、
前記切替えが、前記太陽光発電により発電された電力、水素燃料電池の電力、蓄電池の電力からなる群から選択される１つまたは２〜３つの組合せのいずれかへの切替えである、請求項３または４記載の二酸化炭素の固定装置。
【請求項６】
前記気液混合手段は、前記反応室内に挿入され、挿入端部において複数の孔が設けられており、前記複数の孔から、前記反応室内の前記二酸化炭素固定剤中に、前記気体を放出可能である、請求項１から５のいずれか一項に記載の二酸化炭素の固定装置。
【請求項７】
前記気液混合手段は、液体循環流路、およびポンプを含み、
前記液体循環流路は、液体吸込端部および液体放出端部を含み、
前記液体吸込端部は、前記電解室内に挿入されており、
前記液体放出端部は、前記反応室内に挿入されており、
前記ポンプにより、前記二酸化炭素固定剤を前記液体吸込端部から吸込み、前記吸込んだ二酸化炭素固定剤を、前記液体放出端部から放出可能である、
請求項１から６のいずれか一項に記載の二酸化炭素の固定装置。
【請求項８】
前記液体循環流路が、さらに、気液混合部材を含み、
前記気液混合部材は、前記液体循環流路を流れる液体に前記気体を混合可能である、
請求項７記載の二酸化炭素の固定装置。
【請求項９】
前記反応容器が、第１反応容器、および第２反応容器を含み、
前記第１反応容器が、前記反応室を含み、
前記第２反応容器が、前記電解室を含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の二酸化炭素の固定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二酸化炭素の固定方法、固定化二酸化炭素の製造方法、および二酸化炭素の固定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
二酸化炭素の固定方法として、例えば、特許文献１には、水酸化ナトリウム水溶液に二酸化炭素を含む燃焼排ガスを反応させることにより、炭酸ナトリウムを生成させる方法が記載されている。しかし、新たな、二酸化炭素の固定方法が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２６３４３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、本発明は、新たな、二酸化炭素の固定方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成するために、本発明の二酸化炭素の固定方法（第１の二酸化炭素の固定方法）は、
接触工程、および電気分解工程を含み、前記接触工程は、水酸化ナトリウムを含み、さらに、第２族元素の塩化物、および２価の金属元素の塩化物の少なくとも一方を含む混合液と、二酸化炭素を含む気体とを接触させ、前記混合液における前記水酸化ナトリウムの濃度が、０．２Ｎ以下であり、前記電気分解工程は、前記接触後の前記混合液を電気分解することにより、電気分解後混合液とし、前記接触工程において、前記電気分解後混合液を、前記混合液として再利用し、前記電気分解工程において、太陽光発電により発電された電力を利用して前記電気分解を行う。
【０００６】
本発明の二酸化炭素の固定方法（第２の二酸化炭素の固定方法）は、
第１の接触工程、希釈工程、第２の接触工程、および電気分解工程を含み、
前記第１の接触工程は、水酸化ナトリウムを含む溶液と、二酸化炭素を含む気体とを接触させ、
前記希釈工程は、前記第１の接触工程後、前記溶液における水酸化ナトリウムの濃度を０．２Ｎ以下に希釈し、
前記第２の接触工程は、前記第１の接触工程後、前記溶液に、第２族元素の塩化物、および２価の金属元素の塩化物の少なくとも一方を添加し、
前記電気分解工程は、前記第２の接触工程後、前記水酸化ナトリウムを含む溶液と前記第２族元素の塩化物、および２価の金属元素の塩化物の少なくとも一方との混合液を電気分解し、
前記第１の接触工程において、前記電気分解後の前記混合液を、前記水酸化ナトリウムを含む溶液として再利用し、
前記電気分解工程において、太陽光発電により発電された電力を利用して前記電気分解を行う。
【０００７】
本発明の固定化二酸化炭素の製造方法は、
二酸化炭素を固定化する固定化工程を含み、
前記固定化工程が、前記本発明の二酸化炭素の固定方法により実施される。
【０００８】
本発明の二酸化炭素の固定装置は、
反応容器、二酸化炭素固定剤投入手段、および気液混合手段を含み、
前記二酸化炭素固定剤投入手段は、前記反応容器に、前記二酸化炭素固定剤を投入可能であり、
前記反応容器は、反応室、および電解室を含み、
前記反応室は、二酸化炭素固定剤を収容可能であり、
前記気液混合手段は、前記反応室に収容された前記二酸化炭素固定剤に、二酸化炭素を含む気体を混合可能であり、且つ、前記反応室内に挿入され、挿入端部が、撥水剤、および電気的に陰性の材料の少なくとも一方によりコーティングされており、
前記電解室は、陽極室、および陰極室を含み、
前記反応室から前記電解室、および前記電解室から前記反応室に、それぞれ送液可能であり、
前記反応室において、前記二酸化炭素固定剤と二酸化炭素とを反応させ、
前記反応室から前記電解室に、前記反応後の前記二酸化炭素固定剤を送液可能であり、
前記電解室において、前記反応後の前記二酸化炭素固定剤を電気分解し、
前記電気分解後の前記二酸化炭素固定剤を、前記電解室から前記反応室に送液可能であり、
前記反応室において、前記電気分解後の前記二酸化炭素固定剤を、前記二酸化炭素固定剤として再利用可能であり、
前記電解室において、太陽光発電により発電された電力を利用して前記電気分解可能である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、新たな、二酸化炭素の固定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施形態２の二酸化炭素の固定装置の一例を示す模式断面図である。
【図２】図２は、変形例１の二酸化炭素の固定装置の一例を示す模式断面図である。
【図３】図３は、変形例２の二酸化炭素の固定装置の一例を示す模式断面図である。
【図４】図４は、実施形態３の二酸化炭素の固定装置の一例を示す模式断面図である。
【図５】図５は、実施形態４の二酸化炭素の固定装置の一例を示す模式断面図である。
【図６】図６は、実施例１における、電気分解装置を示す図である。
【図７】図７は、実施例１における、二酸化炭素との接触後における、電気分解後の塩化ナトリウム溶液と塩化カルシウム溶液との混合液の写真である。
【図８】図８は、実施例２における、電気分解装置を示す図である。
【図９】図９は、実施例２における、二酸化炭素との接触により、混合液において生じた沈殿の重さを示すグラフである。
【図１０】図１０は、実施例２における、接触後の容器内の二酸化炭素濃度を示すグラフである。
【図１１】図１１は、実施例２における、接触後の容器内の二酸化炭素濃度を示すグラフである。
【図１２】図１２は、実施例３における、エアストーンに固着した炭酸カルシウムの重さを示すグラフである。
【図１３】図１３は、実施例４における、接触後のエアストーンの写真である。
【図１４】図１４は、実施例４における、エアストーンに固着した炭酸カルシウムの重さを示すグラフである。
【図１５】図１５は、参考例１における、二酸化炭素との接触前および接触後における、水酸化ナトリウムと塩化カルシウムとを含む混合液の写真である。
【図１６】図１６は、参考例１における、二酸化炭素との接触により、混合液において生じた沈殿の重さを示すグラフである。
【図１７】図１７は、参考例１における、二酸化炭素との接触により、混合液において生じた沈殿の重さを示すグラフである。
【図１８】図１８は、参考例２における、水酸化ナトリウムと塩化カルシウムとを含む混合液の写真である。
【図１９】図１９は、参考例３における、接触後の容器内の二酸化炭素濃度を示すグラフである。
【図２０】図２０は、参考例３における、八角柱プラスチックボトルの形状を示す図である。
【図２１】図２１は、参考例３における、接触後の容器内の二酸化炭素濃度を示すグラフである。
【図２２】図２２は、参考例３における、接触後の容器内の二酸化炭素濃度を示すグラフである。
【図２３】図２３は、参考例４における、噴霧による接触を行っている様子を示す図である。
【図２４】図２４は、参考例４における、接触後の容器内の二酸化炭素濃度を示すグラフである。
【図２５】図２５は、参考例４における、接触手段を示す図である。
【図２６】図２６は、参考例４における、接触後の容器内の二酸化炭素濃度を示すグラフである。
【図２７】図２７は、参考例５における、二酸化炭素との接触により、混合液において生じた沈殿の重さを示すグラフである。
【図２８】図２８は、参考例５における、二酸化炭素との接触により、混合液において生じた沈殿の重さを示すグラフである。
【図２９】図２９は、参考例６における、二酸化炭素との接触により、混合液において生じた沈殿の重さを示すグラフである。
【図３０】図３０は、参考例７における、二酸化炭素との接触により、混合液において生じた沈殿の重さを示すグラフである。
【図３１】図３１は、参考例３における、振とうによる接触を行っている様子を示す図である。
【図３２】図３２は、参考例３における、接触後の容器内の二酸化炭素濃度を示すグラフである。
【図３３】図３３は、参考例８における、バブリングによる接触を行っている様子を示す図である。
【図３４】図３４は、参考例８における、二酸化炭素との接触により、混合液において生じた沈殿の重さを示すグラフである。
【図３５】図３５は、参考例８における、パイプの形態を説明する概略図である。
【図３６】図３６は、参考例８における、接触後の容器内の二酸化炭素濃度を示すグラフである。
【図３７】図３７は、参考例８における、接触後の容器内の二酸化炭素濃度を示すグラフである。
【図３８】図３８は、参考例８における、接触後の容器内の二酸化炭素濃度を示すグラフである。
【図３９】図３９は、参考例８における、接触後の容器内の二酸化炭素濃度を示すグラフである。
【図４０】図４０は、参考例９における、接触後の容器内の二酸化炭素濃度を示すグラフである。
【図４１】図４１は、参考例９における、バブリングによる接触を行っている様子を示す図である。
【図４２】図４２は、参考例９における、接触後の容器内の二酸化炭素濃度を示すグラフである。
【図４３】図４３は、参考例９における、接触後の容器内の二酸化炭素濃度を示すグラフである。
【図４４】図４４は、参考例１０における、二酸化炭素との接触により、混合液において生じた沈殿の重さを示すグラフである。
【図４５】図４５は、参考例１０における、接触後の容器内の二酸化炭素濃度を示すグラフである。
【図４６】図４６は、参考例１１における、二酸化炭素との接触により、混合液において生じた沈殿の重さを示すグラフである。
【図４７】図４７は、参考例１２における、二酸化炭素の固定装置を示す模式図である。
【図４８】図４８は、太陽光発電装置を含む二酸化炭素の固定装置の一例を示す概略図である。
【図４９】図４９は、太陽光発電装置および水素燃料電池を含む二酸化炭素の固定装置の一例を示す概略図である。
【図５０】図５０は、太陽光発電装置、水素燃料電池および蓄電池を含む二酸化炭素の固定装置の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の二酸化炭素の固定方法は、例えば、さらに、発電工程を含み、前記発電工程は、太陽光発電を行い、前記電気分解工程において、前記発電工程により発電された電力を利用して前記電気分解を行う。
【００１２】
本発明の二酸化炭素の固定方法は、例えば、さらに、第１の蓄電工程を含み、前記第１の蓄電工程は、前記電気分解工程において発生した水素を水素燃料電池に供給し、前記電気分解工程において、さらに、前記第１の蓄電工程により水素が供給された前記水素燃料電池の電力を利用して、前記電気分解を行う。
【００１３】
本発明の二酸化炭素の固定方法は、例えば、さらに、第２の蓄電工程を含み、前記第２の蓄電工程は、前記太陽光発電により発電された電力を蓄電池に供給し、前記電気分解工程において、さらに、前記第２の蓄電工程により電力が供給された前記蓄電池の電力を利用して、前記電気分解を行う。
【００１４】
本発明の二酸化炭素の固定方法は、例えば、さらに、切替工程を含み、前記切替工程は、前記電気分解工程において利用する電力の切替えを行い、前記切替えが、前記太陽光発電により発電された電力、前記水素燃料電池の電力、前記蓄電池の電力からなる群から選択される１つまたは２〜３つの組合せのいずれかへの切替えである。
【００１５】
本発明の二酸化炭素の固定方法は、例えば、前記第２族元素の塩化物、および２価の金属元素の塩化物の少なくとも一方が、塩化カルシウムである。
【００１６】
本発明の二酸化炭素の固定方法は、例えば、前記接触工程において、前記気体を前記混合液中に送入することにより、前記混合液と前記気体とを接触させる。
【００１７】
本発明の二酸化炭素の固定方法は、例えば、さらに、濃度調整工程を含み、前記濃度調整工程は、前記混合液のｐＨを検出し、検出された前記ｐＨに基づき、前記混合液における水酸化ナトリウムの濃度を０．２Ｎ以下に維持する。
【００１８】
本発明の二酸化炭素の固定方法は、例えば、前記混合液における前記水酸化ナトリウムの濃度が、０．０５Ｎ以上である。
【００１９】
本発明の二酸化炭素の固定方法は、例えば、前記第２族元素の塩化物、および２価の金属元素の塩化物の少なくとも一方が、塩化カルシウムであり、前記混合液における前記塩化カルシウムの濃度が、０．０５ｍｏｌ／Ｌ以上である。
【００２０】
本発明の二酸化炭素の固定方法は、例えば、前記混合液の温度が、７０℃以上である。
【００２１】
本発明の二酸化炭素の固定装置は、例えば、さらに、太陽光発電装置を含み、前記電解室において、前記太陽光発電装置により発電された電力を利用して前記電気分解可能である。
【００２２】
本発明の二酸化炭素の固定装置は、例えば、さらに、水素燃料電池を含み、前記電解室において発生した水素を、前記水素燃料電池に供給可能であり、前記電解室において、さらに、前記水素燃料電池の電力を利用して、前記電気分解可能である。
【００２３】
本発明の二酸化炭素の固定装置は、例えば、さらに、蓄電池を含み、前記太陽光発電により発電された電力を前記蓄電池に供給可能であり、前記電解室において、さらに、前記蓄電池の電力を利用して、前記電気分解可能である。
【００２４】
本発明の二酸化炭素の固定装置は、例えば、さらに、切替部を含み、前記切替部は、前記電解室において利用する電力の切替えを行い、前記切替えが、前記太陽光発電により発電された電力、前記水素燃料電池の電力、前記蓄電池の電力からなる群から選択される１つまたは２〜３つの組合せのいずれかへの切替えである。
【００２５】
本発明の二酸化炭素の固定装置は、例えば、前記気液混合手段は、前記反応室内に挿入され、挿入端部において複数の孔が設けられており、前記複数の孔から、前記反応室内の前記二酸化炭素固定剤中に、前記気体を放出可能である。
【００２６】
本発明の二酸化炭素の固定装置は、例えば、前記気液混合手段は、液体循環流路、およびポンプを含み、前記液体循環流路は、液体吸込端部および液体放出端部を含み、前記液体吸込端部は、前記電解室内に挿入されており、前記液体放出端部は、前記反応室内に挿入されており、前記ポンプにより、前記二酸化炭素固定剤を前記液体吸込端部から吸込み、前記吸込んだ二酸化炭素固定剤を、前記液体放出端部から放出可能である。
【００２７】
本発明の二酸化炭素の固定装置は、例えば、前記液体循環流路が、さらに、気液混合部材を含み、前記気液混合部材は、前記液体循環流路を流れる液体に前記気体を混合可能である。
【００２８】
本発明の二酸化炭素の固定装置は、例えば、前記反応容器が、第１反応容器、および第２反応容器を含み、前記第１反応容器が、前記反応室を含み、前記第２反応容器が、前記電解室を含む。
【００２９】
本発明において、「二酸化炭素の固定（固定化ともいう。）」は、例えば、二酸化炭素を含む気体から、二酸化炭素を除去することにより、前記気体中の二酸化炭素濃度を低減させることをいう。
【００３０】
本発明の実施形態について説明する。なお、本発明は、以下の実施形態には限定されない。なお、以下の各図において、同一部分には、同一符号を付している。また、各実施形態の説明は、特に言及がない限り、互いの説明を援用できる。さらに、各実施形態の構成は、特に言及がない限り、組合せ可能である。本明細書で使用する用語は、特に言及しない限り、当該技術分野で通常用いられる意味で用いることができる。
【００３１】
［実施形態１］
（二酸化炭素の固定方法）
本発明の二酸化炭素の固定方法は、接触工程、および電気分解工程を含み、前記接触工程は、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、および水酸化カリウム（ＫＯＨ）の少なくとも一方を含み、さらに、第２族元素（アルカリ土類金属）の塩化物、および２価の金属元素の塩化物の少なくとも一方を含む混合液と、二酸化炭素（ＣＯ２）を含む気体とを接触させ、前記電気分解工程は、前記接触後の前記混合液を電気分解することにより、電気分解後混合液とし、前記接触工程において、前記電気分解後混合液を、前記混合液として再利用する。本発明の二酸化炭素の固定方法において、その他の構成及び条件は、特に制限されない。
【００３２】
前記第２族元素は、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ラジウムがあげられ、中でも、例えば、カルシウム、マグネシウム、ストロンチウム、バリウムがあげられる。前記第２族元素の塩化物は、例えば、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化ストロンチウム、塩化バリウムがあげられる。
【００３３】
前記２価の金属元素は、特に制限されず、例えば、亜鉛があげられる。前記２価の金属元素の塩化物は、例えば、塩化亜鉛があげられる。
【００３４】
以下の説明において、前記混合液が、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、および水酸化カリウム（ＫＯＨ）の少なくとも一方として、水酸化ナトリウムを含み、前記第２族元素（アルカリ土類金属）の塩化物として、塩化カルシウムを含む場合を例にあげて、説明を行う。ただし、本発明は、これには制限されない。
【００３５】
以下に、まず、前記接触工程について説明する。前記接触工程は、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を含み、さらに、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）を含む混合液と、二酸化炭素（ＣＯ２）を含む気体とを接触させる。前記接触工程において、その他の構成及び条件は、特に制限されない。
【００３６】
なお、本発明の二酸化炭素の固定方法において、後述するように、前記電気分解工程は、前記接触後の前記混合液を電気分解することにより、電気分解後混合液とする。そして、前記接触工程において、前記電気分解後混合液を、前記混合液として再利用する。
【００３７】
本発明の二酸化炭素の固定方法によれば、前記接触工程を含むことにより、水酸化ナトリウムおよび塩化カルシウムと、二酸化炭素とを反応させ、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）を生じさせることで、二酸化炭素を固定することができる。本発明によれば、例えば、固体の状態で、二酸化炭素を固定することができる。これにより、例えば、より安定性の高い状態で、二酸化炭素を固定することができる。また、例えば、取扱いが容易になる。
【００３８】
前記二酸化炭素を含む気体は、特に制限されず、例えば、燃焼排ガス、室内空気、および大気等があげられる。
【００３９】
前記二酸化炭素を含む気体における二酸化炭素の濃度は、特に制限されず、例えば、0〜100％である。なお、後述するように、本発明によれば、低濃度の二酸化炭素であっても、固定することができる。また、100％の二酸化炭素のバブリングにより、前記混合液において、白色沈殿が形成されることから、本発明は、高濃度の二酸化炭素固定においても、効果を得ることができる。
【００４０】
前記二酸化炭素を含む気体の温度は、特に制限されず、例えば、０℃以下の低温、大気中の気温や室温の一般的な温度、１００℃未満、および１２０〜２００℃の高温でもよい。なお、前記気体の温度は、水の蒸発を防ぐ観点から、低温であってもよい。ただし、本発明は、例えば、前記二酸化炭素を含む気体が高熱であっても、適用することができる。
【００４１】
前記二酸化炭素を含む気体は、例えば、二酸化炭素以外の物質を含んでいてもよい。前記二酸化炭素以外の物質は、特に制限されず、例えば、ＳＯｘ、ＮＯｘ、Ｏ２、ダスト等があげられる。なお、本発明において、前記混合液は、例えば、基本的に、アルカリ性であることから、前記混合液と酸性の前記物質等とにおいて、中和反応が起こると考えられる。ただし、本発明はこれには制限されない。
【００４２】
前記混合液は、前述のように、水酸化ナトリウム、および塩化カルシウムを含む。前記混合液の作製方法は、特に制限されず、例えば、低濃度混合があげられる。前記低濃度は、例えば、前記混合前の水酸化ナトリウムの濃度として、5Ｎ未満があげられる。前記低濃度混合によれば、例えば、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）の沈殿の形成を防ぐことができる。前記混合液の作製方法は、具体的には、例えば、0.1Ｎの水酸化ナトリウム溶液、および0.1ｍｏｌ／Ｌの塩化カルシウム溶液を、容器内にそれぞれ入れた後、混合することにより作製することができる。
【００４３】
前記混合液において、前記水酸化ナトリウムの濃度は、特に制限されず、例えば、0.01Ｎ以上、および0.05Ｎ以上、ならびに、0.2Ｎ以下、0.2Ｎ未満、および0.1Ｎ以下である。なお、前記濃度の単位「Ｎ」は、規定度を示し、水酸化ナトリウムの場合、0.01Ｎは、0.01ｍｏｌ／Ｌである。前記水酸化ナトリウムの濃度が、0.01Ｎ以上、および0.05Ｎ以上であることにより、例えば、より多くの二酸化炭素を固定できる。また、前記水酸化ナトリウムの濃度が、0.2Ｎ未満、および0.1Ｎ以下であることにより、例えば、より多くの二酸化炭素を固定できる。
【００４４】
なお、後述する実施例において示すように、前記水酸化ナトリウムの濃度が、0.2Ｎ以上では、前記接触において、塩化カルシウムと高濃度の水酸化ナトリウムとの反応により、水酸化カルシウムの沈殿が生じることで、前記接触による炭酸カルシウムの合成量が減少すると考えられる。
【００４５】
このため、例えば、本発明の二酸化炭素の固定方法は、さらに、濃度調整工程を含み、前記濃度調整工程は、前記混合液のｐＨを検出し、検出された前記ｐＨに基づき、前記混合液における水酸化ナトリウムの濃度を０．２Ｎ以下に維持してもよい。前記ｐＨの検出は、既知のｐＨ検出手段を用いて実施できる。前記濃度調整工程において、前記検出されたｐＨと水酸化ナトリウムの濃度との対応づけは、例えば、予め測定した値を参照して行うことができる。前記予め測定した値は、例えば、滴定曲線を用いて取得することができる。具体的には、一例として、実際に滴定を行ったところ、水酸化ナトリウムの濃度が0.15Ｎの場合、ｐＨ13.00であり、0.20Ｎの場合、ｐＨ13.17であり、0.25Ｎの場合、ｐＨ13.26であり、0.30Ｎの場合、ｐＨ13.32であった。したがって、前記滴定の結果に基づけば、前記濃度調整工程において、例えば、前記ｐＨが、13.17以下である場合、水酸化ナトリウムの濃度が０．２Ｎ以下であると判断することができる。ただし、これには制限されない。前記混合液における水酸化ナトリウムの濃度の調整は、前記混合液に水酸化ナトリウム溶液、および蒸留水を投入する等により実施できる。前記水酸化ナトリウム溶液は、例えば、後述する、前記電気分解工程後の電気分解後混合液でもよい。
【００４６】
一方、このことは、言い換えると、本発明の二酸化炭素の固定方法によれば、前記混合液において、高濃度の水酸化ナトリウムが含まれる場合でも、塩化カルシウムと前記高濃度の水酸化ナトリウムとの反応により、水酸化カルシウムの沈殿が生じることで、前記混合液における水酸化ナトリウムの濃度を低下させることが可能であることを意味する。したがって、本発明の二酸化炭素の固定方法によれば、例えば、高熱による、高濃度（例えば、0.2Ｎ以上）の水酸化ナトリウムが発生した場合でも、その濃度を低下させることができ、有害な気体の発生を抑制することができる。
【００４７】
前記混合液において、前記塩化カルシウムの濃度は、特に制限されず、例えば、0.005ｍｏｌ／Ｌ以上、および0.05ｍｏｌ／Ｌ以上、ならびに、0.5ｍｏｌ／Ｌ以下、0.5ｍｏｌ／Ｌ未満、および0.1ｍｏｌ／Ｌ以下である。前記塩化カルシウムの濃度が、前記範囲内であることにより、例えば、より多くの二酸化炭素を固定できる。
【００４８】
前記混合液の温度は、特に制限されず、例えば、３０〜１００℃、７０℃以上、７０℃〜８０℃、７０℃である。なお、本発明によれば、前述のように、例えば、高熱による、高濃度（例えば、0.2Ｎ以上）の水酸化ナトリウムが発生した場合でも、その濃度を低下させることができる。このため、本発明は、例えば、前記混合液が高熱であっても、適用することができる。
【００４９】
前記混合液のｐＨは、特に制限されず、例えば、0.05Ｎの水酸化ナトリウムと0.05ｍｏｌ／Ｌの塩化カルシウムとを含む前記混合液のｐＨは、約１２である。なお、前記濃度調整工程を含む場合、前記ｐＨは、前述の通りである。
【００５０】
前記接触工程において、前記混合液と、前記二酸化炭素を含む気体とを接触させる方法は、特に制限されず、例えば、前記混合液中に前記気体を送入することにより接触させる、前記混合液を静置または前記混合液に流れを発生させた状態で接触させる、前記混合液を霧状にした状態で接触させる、前記気体を環流させた状態で接触させる等の方法があげられる。「前記混合液に流れを発生させた状態で接触させる」とは、例えば、前記混合液を振とうさせた状態で接触させてもよいし、容器内において、前記混合液を流すことにより接触させてもよい。前記混合液を流す場合、前記混合液を一方向に流してもよいし、環流させてもよい。また、後述するように、液体循環流路およびポンプを含む気液混合手段により接触させてもよい。
【００５１】
前記混合液中に前記気体を送入することにより、前記混合液と前記二酸化炭素を含む気体とを接触させる場合、前記気体を「送入」するとは、例えば、「バブリング」するということもできる。前記バブリングの条件は、特に制限されず、例えば、１０ｍＬの試験管に、３ｍＬの0.1Ｎの水酸化ナトリウム溶液と、３ｍＬの0.1ｍｏｌ／Ｌの前記塩化カルシウム溶液とを入れて混合し、前記混合液に、二酸化炭素（小池工業社製）を用いて、１０秒間（約２０ｃｍ３）、バブリングをすることができる。なお、前記バブリングは、例えば、パスツールピペットの先端から、二酸化炭素を噴出させることができる。また、例えば、水槽生物用のバブリング装置（製品名：ブクブク、コトブキ工芸株式会社製）を用いることができる。また、例えば、バブリング装置（製品名：Micro bubbler（F-1056-002）、フロント工業株式会社製）を用いることができる。前記バブリングを行う時間は、例えば、形成された沈殿が、さらなる反応により消失しない範囲で、適宜設定することができ、例えば、５秒〜６０秒間、５秒〜４０秒間、５秒〜３０秒間、および１〜２分間、ならびに、１．５時間、９時間、および１２時間等とすることができる。
【００５２】
前記接触工程において、前記混合液中に前記気体を送入することにより、前記気体を、バブルにして前記混合液中に送入することができる。前記バブルのサイズ（直径）は、例えば、前記気体を送入する送入口の大きさに応じて決まる。例えば、前記気体を、多孔質構造体から送入する場合、前記バブルのサイズは、前記多孔質構造体の細孔の大きさに応じて決まる。
【００５３】
前記バブル（泡、気泡）のサイズ、および個数濃度等は、適宜設定でき、特に制限されない。前記バブルのサイズは、例えば、センチメートル、ミリメートル、マイクロメートル、ナノメートルのオーダーにすることができる。前記バブルは、例えば、ファインバブルを含む。前記ファインバブルは、球相当直径が１００μｍ以下のバブルである。前記ファインバブルは、その内訳として、直径が１〜１００μｍのバブルであるマイクロバブル、および、直径が１μｍ以下のバブルであるウルトラファインバブル（ナノバブルともいう。）を含む。前記バブルを、ファインバブル等の小さいサイズに設定することにより、例えば、バブルの表面積をより大きくすることができ、前記接触工程における反応を促進することができる。前記バブルを、ファインバブルより大きいサイズに設定することにより、例えば、前記気体の送入に必要なガス圧を低減することができる。
【００５４】
前記バブルのサイズは、例えば、一般的な方法により測定できる。具体的には、例えば、前記バブルおよび所定のスケールを含む写真を撮影し、前記写真における前記バブルのサイズと前記スケールとを比較することにより、前記バブルのサイズを測定することができる。また、レーザ回折・散乱法、動的光散乱法、粒子軌跡解析法、共振式質量測定法、電気的検知帯法、動的画像解析法、および遮光法等の、粒子径分布測定手法を利用することができる。
【００５５】
前記接触工程において、前記混合液を静置させた状態で、前記混合液と前記気体とを接触させる場合、前記接触させる条件は、特に制限されず、例えば、容積２Ｌの一般的な形状のペットボトル（市販のもの）内を大気と平衡にした後、前記ペットボトルに、１０ｍＬの前記混合液を入れ、前記ペットボトルを、底面が下になるようにして立てて静置することができる。前記接触時間は、例えば、前記接触後、１５分、３０分、および６０分、ならびにオーバーナイトでの接触とすることができる。
【００５６】
前記接触工程において、「前記混合液に流れを発生させた状態で、前記混合液と前記気体とを接触させる」とは、例えば、前記混合液を振とうさせた状態で、前記混合液と前記気体とを接触させてもよいし、容器内において、前記混合液を流すことにより、前記混合液と前記気体とを接触させてもよいし、容器内の空間に、前記容器の上部（天井等）等から、前記混合液を添加する（例えば、シャワー状または霧状に添加する）ことにより、前記混合液と前記気体とを接触させてもよい。
【００５７】
前記接触工程において、前記混合液を振とうさせた状態で、前記混合液と前記気体とを接触させる場合、前記振とうの条件は、特に制限されず、例えば、１０ｍＬの前記混合液を入れた八角柱プラスチックボトル（市販のもの）を、シェイカー（BR-21UM、TAITEK製）を用いて、120ｒｐｍの条件で、振とうすることができる。また、前記振とうの条件は、例えば、５０ｍＬの前記混合液を入れた容積２Ｌの容器を、30秒間の振とうを１回として、１〜４回、成人男性の手で、激しく振とうすることができる。前記１〜４回の振とうは、例えば、それぞれ、前記接触直後、３０秒後、２分後、５分後、４時間後に行うことができる。
【００５８】
前記接触工程において、前記混合液を霧状にした状態で、前記混合液と前記気体とを接触させる場合、前記接触させる条件は、特に制限されず、例えば、前記気体を入れた容積２Ｌの容器に、約４ｍＬの前記混合液を、噴霧器（市販のもの）を用いて、５秒間隔で１０回噴霧することができる。前記霧状の前記混合液は、例えば、容器の上部から、前記容器内の空間に、シャワー状または霧状に添加してもよい。
【００５９】
前記接触工程は、例えば、第１の接触工程および第２の接触工程を含み、前記第１の接触工程は、水酸化ナトリウムを含む溶液と、二酸化炭素を含む気体とを接触させ、前記第２の接触工程は、前記第１の接触工程後、前記溶液に、塩化カルシウムを添加してもよい。
【００６０】
前記第１の接触工程は、水酸化ナトリウムを含む溶液と、二酸化炭素を含む気体とを接触させる。前記第１の接触工程により、水酸化ナトリウムと二酸化炭素との反応により、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）や炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）が生じ、二酸化炭素を固定（吸収）することができる。
【００６１】
前記第１の接触工程において、塩化カルシウムは未添加である。このため、本発明によれば、前記第１の接触工程において、例えば、高濃度（例えば、0.2Ｎ以上）の水酸化ナトリウムを用いた場合でも、塩化カルシウムとの反応により水酸化カルシウムが生じない。このため、続く前記第２の接触工程において、塩化カルシウムと高濃度の水酸化ナトリウムとの反応により水酸化カルシウムが生じることを防ぐことができ、より多くの二酸化炭素を固定できる。
【００６２】
前記第１の接触工程によれば、例えば、水酸化ナトリウムの濃度を、0.2Ｎ以下、0.2Ｎ未満、および0.1Ｎ以下にすることができる。これにより、例えば、前記第２の接触工程において、水酸化カルシウムの形成を抑制でき、より多くの二酸化炭素を固定できる。
【００６３】
前記第１の接触工程において、前記溶液と、二酸化炭素を含む気体とを接触させるための接触手段は、特に制限されず、前述の、前記混合液と、前記二酸化炭素を含む気体とを接触させる方法についての記載を援用することができる。
【００６４】
前記第２の接触工程は、前記第１の接触工程後、前記溶液に、塩化カルシウムを添加する。前記第２の接触工程により、前記第１の接触工程により生成した炭酸水素ナトリウムや炭酸ナトリウムと塩化カルシウムとを反応させることにより、炭酸カルシウムを生じさせ、二酸化炭素を固定することができる。
【００６５】
前記第２の接触工程において、前記二酸化炭素を含む気体との接触を終了させてもよい。また、前記二酸化炭素を含む気体と接触させながら、前記第２の接触工程を行ってもよい。
【００６６】
前記第２の接触工程において、前記添加後の混合液における、前記塩化カルシウムの濃度は、特に制限されず、例えば、0.005ｍｏｌ／Ｌ以上、および0.05ｍｏｌ／Ｌ以上、ならびに、0.5ｍｏｌ／Ｌ以下、0.5ｍｏｌ／Ｌ未満、および0.1ｍｏｌ／Ｌ以下である。前記塩化カルシウムの濃度が、前記範囲内であることにより、例えば、より多くの二酸化炭素を固定できる。
【００６７】
前記第２の接触工程において、前記添加後の混合液のｐＨは、特に制限されず、例えば、0.05Ｎの水酸化ナトリウムと0.05ｍｏｌ／Ｌの塩化カルシウムとを含む前記混合液のｐＨは、約１２である。
【００６８】
本発明の二酸化炭素の固定方法は、例えば、さらに、希釈工程を含み、前記希釈工程は、前記第１の接触工程後、前記溶液を希釈してもよい。前記希釈する方法は、特に制限されず、例えば、蒸留水を添加することができる。前記希釈の割合は、適宜設定でき、例えば、１／１０に希釈することができる。前記希釈工程により、例えば、水酸化ナトリウムの濃度を、0.2Ｎ以下、0.2Ｎ未満、および0.1Ｎ以下にすることができる。
【００６９】
本発明の二酸化炭素の固定方法は、例えば、さらに、温度保持工程を含み、前記温度保持工程は、前記混合液の温度を高温となるように保持可能である。前記高温は、例えば、７０〜１００℃、７０℃〜８０℃、７０℃以上、７０℃である。前記温度保持工程は、一般的な加温装置等により実施できる。
【００７０】
本発明の二酸化炭素の固定方法は、例えば、さらに、冷却工程を含み、前記冷却工程は、前記接触工程後、前記混合液を冷却してもよい。前記冷却工程において、例えば、高温の前記混合液を、５℃〜常温に冷却することができる。前記高温は、例えば、前述の通りである。前記冷却工程は、一般的な冷却装置等により実施できる。
【００７１】
本発明の二酸化炭素の固定方法は、例えば、さらに、生成物回収工程を含み、前記生成物回収工程は、前記接触工程後、前記混合液中の反応生成物を回収してもよい。前記反応生成物は、例えば、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）である。前記生成物回収工程は、例えば、固体の炭酸カルシウムを回収することができる。前記生成物回収工程は、例えば、フィルター等により、濾過してもよい。前記フィルターは、特に制限されず、例えば、無漂白コーヒーフィルター（カナエ紙工株式会社製）があげられる。
【００７２】
なお、本発明者は、前記接触工程により生じた前記反応生成物が、反応容器や前記気液混合手段等に、固着する傾向があることを見出した。このため、前記生成物回収工程は、前記固着した前記反応生成物を混合液中に混在化させる混在化工程、および前記混在化させた反応生成物を分離する分離工程を含んでもよい。前記混在化工程は、例えば、前記反応生成物をかき取ってもよいし、前記反応生成物を薬剤（例えば、塩酸（ＨＣｌ））等により可溶化してもよい。
【００７３】
前記接触工程において、水酸化ナトリウム、および塩化カルシウムを含む混合液と、二酸化炭素を含む気体とを接触させるための接触手段は、後述する、固定化二酸化炭素の製造装置の記載を援用することができる。
【００７４】
つぎに、前記電気分解工程について説明する。前記電気分解工程は、前記接触後の前記混合液を電気分解することにより、電気分解後混合液とする。前記電気分解工程において、その他の構成及び条件は、特に制限されない。
【００７５】
本発明の二酸化炭素の固定方法によれば、前記電気分解工程を含むことにより、前記接触工程において生じた塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）を電気分解し、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を生成することができる。そして、水酸化ナトリウムを含む前記電気分解後混合液を、前記接触工程において再利用することにより、循環型の二酸化炭素の固定方法とすることができる。
【００７６】
前記電気分解工程は、前記接触工程において生じた塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）を電気分解できればよく、条件等は、特に制限されず、例えば、後述する実施例の記載を参照することができる。前記電気分解工程は、前記混合液に電圧をかけることで、陰極で還元反応、陽極で酸化反応を起こし、前記混合液中の塩化ナトリウムを化学分解することができる。そして、陽極付近において塩素（Ｃｌ２）が生じ、陰極付近において水素（Ｈ２）が生じ、前記電気分解後混合液中には水酸化ナトリウムが生成される。
【００７７】
前記電気分解工程は、例えば、太陽光発電により発電された電力を利用して前記電気分解を行ってもよい。
【００７８】
本発明の二酸化炭素の固定方法は、さらに、発電工程を含み、前記発電工程は、太陽光発電を行ってもよい。そして、前記電気分解工程において、前記発電工程により発電された電力を利用して前記電気分解を行ってもよい。
【００７９】
本発明の二酸化炭素の固定方法は、さらに、第１の蓄電工程を含み、前記第１の蓄電工程は、前記電気分解工程において発生した水素（Ｈ２）を水素燃料電池に供給してもよい。そして、前記電気分解工程において、前記第１の蓄電工程により水素が供給された前記水素燃料電池の電力を利用して、前記電気分解を行ってもよい。
【００８０】
本発明の二酸化炭素の固定方法は、さらに、第２の蓄電工程を含み、前記第２の蓄電工程は、前記太陽光発電により発電された電力を蓄電池に供給してもよい。そして、前記電気分解工程において、さらに、前記第２の蓄電工程により電力が供給された前記蓄電池の電力を利用して、前記電気分解を行ってもよい。「蓄電池」は、例えば、「二次電池」ともいう。
【００８１】
本発明の二酸化炭素の固定方法は、さらに、切替工程を含み、前記切替工程は、前記電気分解工程において利用する電力の切替えを行ってもよい。前記切替えは、前記太陽光発電により発電された電力、前記水素燃料電池の電力、前記蓄電池の電力からなる群から選択される１つまたは２〜３つの組合せのいずれかへの切替えである。前記切替えは、前記太陽光発電により発電された電力への切替え、前記水素燃料電池の電力への切替え、前記蓄電池の電力への切替え、前記太陽光発電により発電された電力および前記水素燃料電池の電力への切替え、前記水素燃料電池の電力および前記蓄電池の電力への切替え、前記太陽光発電により発電された電力および前記蓄電池の電力への切替え、ならびに、前記太陽光発電により発電された電力、前記水素燃料電池の電力および前記蓄電池の電力への切替え、のいずれかへの切替えである。
【００８２】
前記切替工程は、所定の条件に基づき、前記切替えを行うことができる。前記所定の条件は、例えば、照度、時間帯、および前記太陽光発電により発電された電力量等があげられる。これにより、例えば、照度が低い場合、時間帯が夜間である場合、および前記太陽光発電により発電された電力量が少ない場合等に、前記電気分解工程において、前記水素燃料電池の電力、および前記蓄電池の電力を利用して、前記電気分解を行うことができる。
【００８３】
太陽光発電により発電された電力、水素燃料電池に蓄電された電力、および前記蓄電池の電力は、例えば、前記電気分解以外の電力として用いられてもよい。具体的には、例えば、前記接触工程における前記気体の送入（バブリング）、ポンプの駆動、前記混合液の振とう、およびフィルターによる濾過等に用いられてもよい。また、後述する制御部による、二酸化炭素の固定装置の制御等に用いられてもよい。
【００８４】
実施形態２の説明にて後述するように、本発明の二酸化炭素の固定方法において、太陽光発電により発電された電力、および水素燃料電池に蓄電された電力を利用することにより、持続可能な開発目標(ＳＤＧｓ、Sustainable Development Goals)（2015年9月の国連サミットで採択された目標）を達成するための、二酸化炭素の総量削減に向けた国際的な取り組みにおいて、より優れた効果を発揮することができる。
【００８５】
前記電気分解工程において、前記接触後の前記混合液を電気分解することにより、電気分解後混合液とする電気分解手段は、後述する、二酸化炭素の固定装置の記載を援用することができる。なお、後述する、二酸化炭素の固定装置において、電解室が、隔壁により、陽極室および陰極室に分けられている場合を示す。ただし、これには制限されず、前記電気分解手段は、隔壁（隔膜）を用いない形態でもよい。具体的には、例えば、人体への影響を考慮したうえで、隔膜を用いずに、陰極に水銀を用いることも可能である。
【００８６】
そして、本発明の二酸化炭素の固定方法は、前述のように、前記接触工程において、前記電気分解後混合液を、前記混合液として再利用する。
【００８７】
前記接触工程において、前記電気分解後混合液を、前記混合液として再利用するための構成は、特に制限されず、後述する、固定化二酸化炭素の製造装置の記載を参照することができる。
【００８８】
前記接触工程、および、前記電気分解工程は、例えば、まず、前記接触工程を実施し、つぎに、前記電気分解工程を実施し、その後、前記接触工程において、前記電気分解後混合液を再利用してもよい。この場合、例えば、まず、１回目の前記接触工程において、水酸化ナトリウムを含み、さらに、塩化カルシウムを含む混合液と、二酸化炭素を含む気体とを接触させる。つぎに、前記電気分解工程において、前記接触後の前記混合液を電気分解することにより、電気分解後混合液とする。その後、２回目の前記接触工程において、前記電気分解後混合液を、前記混合液として再利用する。
【００８９】
本発明の二酸化炭素の固定方法は、例えば、さらに、前記接触工程の前に、塩化ナトリウム溶液を電気分解することにより、水酸化ナトリウムを生成する電気分解工程を含んでもよい。この場合、例えば、まず、前記塩化ナトリウムを電気分解する工程により、水酸化ナトリウムを生成し、その後、前記接触工程、および前記電気分解工程を、前述のようにして行うことができる。この場合、本発明の二酸化炭素の固定方法によれば、水酸化ナトリウムを用意することなく、二酸化炭素を固定し、炭酸カルシウム、水素、および塩素にすることができる。
【００９０】
前記各工程は、前記順番で行ってもよいし、並行して行ってもよい。前記各工程は、例えば、繰り返し行うことができる。
【００９１】
前記各工程において、例えば、次の工程に進むか否かの判定を行ってもよい。前記判定は、特に制限されず、例えば、前記二酸化炭素固定剤や気体中における、所定の物質（例えば、水酸化ナトリウム、二酸化炭素、水素、塩素）の濃度、ｐＨ、濁度、電圧、および水圧等の測定値、ならびに経過時間等に基づき、行うことができる。前記判定は、コンピュータにより行ってもよいし、作業者によるものでもよい。次の工程に進む場合、例えば、後述する、ポンプ５３、７０および８１、流量調整手段５４、６４および８２、陽極１２１Ａおよび陰極１２１Ｂ、二酸化炭素固定剤投入手段２０Ａ〜Ｃ、ならびに気体送入手段３０等を、コンピュータおよび作業者等により、操作することができる。
【００９２】
（固定化二酸化炭素の製造方法）
本発明の固定化二酸化炭素の製造方法は、前述のように、二酸化炭素を固定化する固定化工程を含み、前記固定化工程が、本発明の二酸化炭素の固定方法により実施される。本発明の固定化二酸化炭素の製造方法は、前記固定化工程を含むことが特徴であって、その他の工程および条件は、特に制限されない。本発明の二酸化炭素の固定方法は、前述の通りである。前記固定化工程の条件等は、特に制限されず、例えば、本発明の二酸化炭素の固定方法における記載と同様である。
【００９３】
［実施形態２］
（二酸化炭素の固定装置）
図１は、本実施形態の二酸化炭素の固定装置１を横方向から見た場合の一例を示す模式断面図である。なお、図１において、二酸化炭素の固定装置１の内部を透視的に図示している。図１に示すように、二酸化炭素の固定装置１は、反応容器１０、二酸化炭素固定剤投入手段２０Ａおよび２０Ｂ、ならびに気液混合手段として、気体送入手段３０を含む。また、二酸化炭素の固定装置１は、気体取出部４０Ａ〜Ｃ、および液体取出部５０を含む。図１において、反応容器１０に、後述する二酸化炭素固定剤が収容されている。また、気体送入手段３０から、反応室１１内の前記二酸化炭素固定剤中に、二酸化炭素を含む気体を送入している。さらに、電解室１２において、前記二酸化炭素固定剤の電気分解を行っており、これにより、陽極１２１Ａ、および陰極１２１Ｂから、それぞれ、気体の泡が発生している。
【００９４】
図１に示すように、反応容器１０は、反応室１１、および電解室１２を含む。電解室１２は、陽極室１２Ａ、および陰極室１２Ｂを含む。本実施形態において、陽極室１２Ａ、および陰極室１２Ｂは、隔壁１３Ａおよび隔壁１３Ｂにより分けられており、隔壁１３Ａと隔壁１３Ｂとの間が反応室１１になっている。また、陽極室１２Ａ、反応室１１、および陰極室１２Ｂは、隔壁１３Ａおよび隔壁１３Ｂの非設置部分において、接続している。これにより、反応室１１から陽極室１２Ａおよび陰極室１２Ｂに、ならびに、陽極室１２Ａおよび陰極室１２Ｂから反応室１１に、それぞれ送液可能である。なお、本実施形態の二酸化炭素の固定装置１において、電解室１２が、反応室１１を含むということもできる。
【００９５】
本実施形態の二酸化炭素の固定装置１は、前記構成であることにより、反応室１１において、前記二酸化炭素固定剤と二酸化炭素とを反応させ、反応室１１から電解室１２に、前記反応後の前記二酸化炭素固定剤を送液可能であり、電解室１２において、前記反応後の前記二酸化炭素固定剤を電気分解し、前記電気分解後の前記二酸化炭素固定剤を、電解室１２から反応室１１に送液可能であり、反応室１１において、前記電気分解後の前記二酸化炭素固定剤を、前記二酸化炭素固定剤として再利用可能である。
【００９６】
反応容器１０は、反応室１１において二酸化炭素固定剤を収容可能であり、電解室１２において前記反応後の前記二酸化炭素固定剤を電気分解可能であればよく、特に制限されない。反応容器１０の材質は、例えば、プラスチック、ガラス、セラミックス等があげられる。反応容器１０の材質、容量、大きさ、高さ、および形状等は、適宜設定できる。
【００９７】
前記二酸化炭素固定剤は、例えば、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、および水酸化カリウム（ＫＯＨ）の少なくとも一方を含む液体である。前記水酸化ナトリウム、および水酸化カリウムの少なくとも一方は、例えば、水酸化ナトリウムである。また、前記二酸化炭素固定剤は、例えば、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、および塩化カリウム（ＫＣｌ）の少なくとも一方を含む液体でもよい。この場合、電気分解により、それぞれ、水酸化ナトリウム、および水酸化カリウムを生成できる。
【００９８】
前記二酸化炭素固定剤は、第１固定剤として、水酸化ナトリウム、および水酸化カリウムの少なくとも一方を含み、さらに、第２固定剤として、第２族元素（アルカリ土類金属）の塩化物、および２価の金属元素の塩化物の少なくとも一方を含んでもよい。前記第２族元素の塩化物、および２価の金属元素の塩化物の少なくとも一方は、例えば、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）である。
【００９９】
電解室１２は、陽極室１２Ａ、および陰極室１２Ｂを含む。陽極室１２Ａ、および陰極室１２Ｂは、それぞれ、陽極１２１Ａ、および陰極１２１Ｂが設けられている。陽極１２１Ａ、および陰極１２１Ｂは、特に制限されず、例えば、白金コーテッドチタン網目電極（田中金属社製）を用いることができる。陽極１２１Ａ、および陰極１２１Ｂは、それぞれ、導線により、電源装置（図示せず）に接続されている。前記電源装置は、後述する、太陽光発電装置１００があげられる。また、例えば、整流器YG-1502D+（YAOGONG社製）、および直流電源装置、STP３０１０Ｈ、深セン天源電源株式会社製等を用いることができる。
【０１００】
電解室１２は、例えば、太陽光発電により発電された電力を利用して前記電気分解可能であってもよい。
【０１０１】
二酸化炭素の固定装置１は、図４８に示すように、さらに、太陽光発電装置１００を含んでもよい。そして、電解室１２において、太陽光発電装置１００により発電された電力を利用して前記電気分解可能であってもよい。太陽光発電装置１００は、特に制限されず、既知の太陽光発電装置を用いることができる。
【０１０２】
二酸化炭素の固定装置１は、図４９（Ａ）および（Ｂ）に示すように、さらに、水素燃料電池２００を含んでもよい。そして、電解室１２において発生した水素（Ｈ２）を、水素燃料電池２００に供給可能であり、電解室１２において、水素燃料電池２００の電力を利用して、前記電気分解可能であってもよい。水素燃料電池２００は、特に制限されず、既知の水素燃料電池を用いることができる。
【０１０３】
二酸化炭素の固定装置１が、太陽光発電装置１００および水素燃料電池２００を含むことにより、例えば、図４９（Ａ）に示すように、日中は、太陽光発電装置１００により発電された電力を利用して、電解室１２において前記電気分解を行い、且つ、前記電気分解により発生した水素を水素燃料電池２００に供給し、図４９（Ｂ）に示すように、夜間や太陽光が十分でない場合は、水素燃料電池２００に蓄電された電力を利用して、電解室１２において前記電気分解を行うことができる。
【０１０４】
二酸化炭素の固定装置１は、図５０（Ａ）および（Ｂ）に示すように、さらに、蓄電池３００を含んでもよい。そして、図５０（Ａ）に示すように、前記太陽光発電により発電された電力を蓄電池３００に供給可能であり、図５０（Ｂ）に示すように、電解室１２において、さらに、蓄電池３００の電力を利用して、前記電気分解可能であってもよい。蓄電池３００は、特に制限されず、既知の蓄電池を用いることができる。
【０１０５】
二酸化炭素の固定装置１が、太陽光発電装置１００および蓄電池３００を含むことにより、例えば、図５０（Ａ）に示すように、日中は、太陽光発電装置１００により発電された電力を利用して、電解室１２において前記電気分解を行い、且つ、前記太陽光発電により発電された電力を蓄電池３００に供給し、図５０（Ｂ）に示すように、夜間や太陽光が十分でない場合は、蓄電池３００に蓄電された電力を利用して、電解室１２において前記電気分解を行うことができる。
【０１０６】
二酸化炭素の固定装置１は、さらに、切替部（図示せず）を含んでもよい。後述する制御部が、例えば、前記切替部として機能することができる。そして、前記切替部は、電解室１２において利用する電力の切替えを行ってもよい。前記切替えは、前記太陽光発電により発電された電力、前記水素燃料電池の電力、前記蓄電池の電力からなる群から選択される１つまたは２〜３つの組合せのいずれかへの切替えである。前記切替えは、前記太陽光発電により発電された電力への切替え、前記水素燃料電池の電力への切替え、前記蓄電池の電力への切替え、前記太陽光発電により発電された電力および前記水素燃料電池の電力への切替え、前記水素燃料電池の電力および前記蓄電池の電力への切替え、前記太陽光発電により発電された電力および前記蓄電池の電力への切替え、ならびに、前記太陽光発電により発電された電力、前記水素燃料電池の電力および前記蓄電池の電力への切替え、のいずれかへの切替えである。前記切替部は、例えば、図４９（Ａ）および（Ｂ）、ならびに図５０（Ａ）および（Ｂ）のいずれの経路により電力を供給するかを切替えることができる。
【０１０７】
前記切替部は、所定の条件に基づき、前記切替えを行うことができる。前記所定の条件は、例えば、照度、時間帯、および前記太陽光発電により発電された電力量等があげられる。
【０１０８】
太陽光発電装置１００、水素燃料電池２００、蓄電池３００からの送電は、それぞれ、既知の電線等の手段により行うことができる。太陽光発電装置１００、水素燃料電池２００、蓄電池３００から、それぞれ、例えば、反応容器１０の電極室１２内に設けられた陽極１２１Ａ、および陰極１２１Ｂに、電力が供給される。
【０１０９】
二酸化炭素の固定装置１は、例えば、太陽光発電装置１００と、反応容器１０、二酸化炭素固定剤投入手段２０、および気体送入手段３０を含む装置と、水素燃料電池２００と、蓄電池３００とが、電気的に接続可能なシステムでもよいし、前記各部を含む、１つの二酸化炭素の固定装置でもよい。
【０１１０】
二酸化炭素の固定装置１は、例えば、さらに、二酸化炭素の固定装置１の全体の制御を担う制御部として、中央演算装置（ＣＰＵ等）を含んでもよい。
【０１１１】
太陽光発電により発電された電力、水素燃料電池に蓄電された電力、および蓄電池に蓄電された電力は、例えば、前記電気分解以外の電力として用いられてもよい。具体的には、例えば、気体送入手段３０からの前記気体の送入（バブリング）、後述するポンプ７０の駆動、前記混合液の振とう、フィルター５１による濾過、および、前記制御部による、二酸化炭素の固定装置の制御等に用いられてもよい。
【０１１２】
二酸化炭素の固定装置１が、太陽光発電により発電された電力を利用することにより、例えば、二酸化炭素の排出を伴う電力を使用せずに二酸化炭素の固定を行うことができるため、より効果的に二酸化炭素の低減を図ることができる。また、送電設備の無い場所であっても、二酸化炭素の固定を行うことができる。
【０１１３】
さらに、二酸化炭素の固定装置１が、太陽光発電により発電された電力、および水素燃料電池に蓄電された電力を利用することにより、前記太陽光発電により発電された電力を利用することによる効果に加えて、さらに、例えば、日中、太陽光発電装置１００により過剰に生産された電力についても、ピークカットにより無駄にすることなく、蓄電することができ、また、夜間等においても、二酸化炭素の固定を行うことができる。
【０１１４】
このように、二酸化炭素の固定装置１が、太陽光発電により発電された電力、および水素燃料電池に蓄電された電力を利用することにより、持続可能な開発目標(ＳＤＧｓ、Sustainable Development Goals)（2015年9月の国連サミットで採択された目標）を達成するための、二酸化炭素の総量削減に向けた国際的な取り組みにおいて、より優れた効果を発揮することができる。
【０１１５】
隔壁１３Ａおよび隔壁１３Ｂは、特に制限されず、例えば、プラスチック、セラミックス、およびガラス等があげられる。なお、本実施形態において、前述のように、隔壁１３Ａおよび隔壁１３Ｂは、非設置部分があり、前記非設置部分において、陽極室１２Ａ、反応室１１、および陰極室１２Ｂが接続している。ただし、これには制限されず、隔壁１３Ａおよび隔壁１３Ｂをイオン交換膜により形成する場合等においては、前記非設置部分を設けなくてもよい。
【０１１６】
二酸化炭素固定剤投入手段２０Ａおよび２０Ｂは、反応容器１０に、前記二酸化炭素固定剤を投入可能である。二酸化炭素固定剤投入手段２０Ａおよび２０Ｂは、パイプ、ホース等でもよい。また、二酸化炭素固定剤投入手段２０Ａおよび２０Ｂは、反応容器１０の開口であり、前記開口から、例えば、作業者等により、前記二酸化炭素固定剤を投入可能でもよい。
【０１１７】
本実施形態において、二酸化炭素固定剤投入手段２０Ａは、陽極室１２Ａの上部に設けられ、二酸化炭素固定剤投入手段２０Ｂは、陽極室１２Ａの下部に設けられている。ただし、これらには制限されない。また、二酸化炭素の固定装置１は、１つの二酸化炭素固定剤投入手段２０を含んでもよい。
【０１１８】
また、本実施形態において、二酸化炭素固定剤投入手段２０Ａおよび２０Ｂは、陽極室１２Ａ側に設けられている。ただし、これには制限されず、例えば、二酸化炭素固定剤投入手段２０Ａおよび２０Ｂは陰極室１２Ｂ側に設けられていてもよい。
【０１１９】
本実施形態の二酸化炭素の固定装置１において、一例として、二酸化炭素固定剤投入手段２０Ａから塩化ナトリウムを投入し、二酸化炭素固定剤投入手段２０Ｂから塩化カルシウムを投入することができる。ただし、これには制限されず、二酸化炭素固定剤投入手段２０Ａおよび２０Ｂは、前述の二酸化炭素固定剤の少なくともいずれかを投入することができればよい。また、後述するように、蒸留水等の水を投入可能でもよい。
【０１２０】
前述のように、本実施形態の二酸化炭素の固定装置１は、前記気液混合手段として、気体送入手段３０を含む。気体送入手段３０は、図１に示すように、反応室１１内に挿入され、挿入端部３１において複数の孔が設けられており、前記複数の孔から、反応室１１内の前記二酸化炭素固定剤中に、二酸化炭素を含む気体を送入可能である。これにより、前記二酸化炭素固定剤に、前記気体を混合することができる。
【０１２１】
気体送入手段３０の材質、長さ、太さ、および形状等は、適宜設定できる。気体送入手段３０は、例えば、パイプ、ホース等の管状構造があげられる。
【０１２２】
挿入端部３１は、例えば、プラスチック、セラミックス、金属、ガラス、および多孔質材料により形成できる。前記多孔質材料としては、例えば、エアストーンがあげられる。前記複数の孔の個数、大きさ、および形状は、特に制限されず、所望の反応速度、および前記気体のガス圧等に応じて、適宜設定できる。
【０１２３】
本実施形態において、挿入端部３１は、反応室１１の下部に設けられている。前記「下部」は、前記液面よりも下であり、例えば、第１反応容器１０内の空間の下半分の位置等があげられる。挿入端部３１が、例えば、より下部に設けられることで、挿入端部３１と液面との距離がより大きくなることで、挿入端部３１から送入された前記気体が液面に到達するまでの距離がより長くなり、反応量を増やすことができる。
【０１２４】
挿入端部３１は、例えば、撥水剤、および電気的に陰性の材料の少なくとも一方によりコーティングされている。前記撥水剤は、防水剤ということもできる。前記撥水剤は、炭酸イオン（ＣＯ３２−）を嫌う性質がある。前記電気的に陰性の材料は、例えば、マイナスチャージしたイオン交換樹脂があげられる。挿入端部３１の前記コーティングは、例えば、フッ素樹脂系防水スプレー（製品名  ロックタイト、品番DBS-422、ヘンケルジャパン株式会社製）を用いて、挿入端部３１に対して数回スプレーし、３０分ほど放置することができる。前記コーティングにより、挿入端部３１付近に反応生成物が固着することを防ぐことができ、前記反応生成物の固着による反応の抑制を防ぐことができる。なお、前記反応生成物の固着による反応の抑制は、二酸化炭素を含む気体と、塩化カルシウムを含まない水酸化ナトリウム溶液とを接触させる場合には、問題とはならない。一方、溶液中に水酸化ナトリウムと塩化カルシウムが共存する状態では、二酸化炭素を含む気体と前記溶液との接触により、二酸化炭素と水酸化物イオン（ＯＨ−）とが反応し、これにより生じた炭酸イオン（ＣＯ３２−）がさらにカルシウムイオン（Ｃａ２＋）と反応することにより、炭酸カルシウムが生じる。そして、これらの反応が速い反応であることから、挿入端部３１付近に前記反応生成物が固着すると考えられる。このような、前記反応生成物の固着は、本発明者が独自に見出した問題である。
【０１２５】
前記気液混合手段は、反応室１１に収容された前記二酸化炭素固定剤に、二酸化炭素を含む気体を混合可能であればよく、特に制限されない。前記気液混合手段のその他の例については、後述する。
【０１２６】
気体取出部４０Ａ〜Ｃは、それぞれ、陽極室１２Ａ、反応室１１、および陰極室１２Ｂから気体を取出すことができる。気体取出部４０Ａ〜Ｃは、パイプ、ホース等でもよいし、反応容器１０の開口でもよい。陽極室１２Ａ、および陰極室１２Ｂの気体取出部４０ＡおよびＢからは、例えば、それぞれ、塩素（Ｃｌ２）、および水素（Ｈ２）を取出すことができる。反応室１１の気体取出部４０Ｃからは、例えば、前記二酸化炭素固定剤との前記接触により、二酸化炭素が除去された前記二酸化炭素を含む気体が、排出される。
【０１２７】
液体取出部５０は、反応容器１０に含まれる反応後の前記二酸化炭素固定剤、および反応生成物等を取出すことができる。液体取出部５０は、図１に示すように、反応容器１０の底部における傾斜面であり、前記傾斜面の最下部に、パイプ、ホース等が接続されている。ただし、これには制限されず、液体取出部５０は、前記二酸化炭素固定剤、および反応生成物等を取出すことができればよい。前記生成物は、例えば、前述のように、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、および水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）があげられる。
【０１２８】
本実施形態において、液体取出部５０は、フィルター５１を含む。フィルター５１は、例えば、フィルタープレス方式と呼ばれる、濾布を積層させて圧力を掛けて濾す装置、および、濾過器の中に濾布またはカートリッジを入れて濾す装置等でもよい。フィルター５１は、例えば、１μｍ以上、および１μｍの濾過度のものを用いることができる。フィルター５１は、具体的には、例えば、無漂白コーヒーフィルター（カナエ紙工株式会社製）があげられる。炭酸カルシウムは、前述のように、固体であることから、例えば、液体取出部５０がフィルター５１を含むことで、固体の前記反応生成物を前記二酸化炭素固定剤から分離して取得することができる。
【０１２９】
（変形例１）
本変形例の二酸化炭素の固定装置１は、図２に示すように、前記気液混合手段として、液体循環流路６０、およびポンプ７０を含む。液体循環流路６０は、液体吸込端部６１および液体放出端部６２を含み、液体吸込端部６１は、陰極室１２Ｂに接続されており、液体放出端部６２は、反応室１１内に挿入されており、ポンプ７０により、前記二酸化炭素固定剤を液体吸込端部６１から吸込み、前記吸込んだ二酸化炭素固定剤を、液体放出端部６２から放出可能である。
【０１３０】
液体循環流路６０は、特に制限されず、例えば、パイプ、ホース等があげられる。
【０１３１】
本変形例において、液体循環流路６０は、さらに、気液混合部材として、アスピレーター６３を含み、アスピレーター６３により、液体循環流路６０を流れる液体に、二酸化炭素を含む気体を混合可能である。なお、本変形例において、アスピレーター６３が、液体放出端部６２を兼ねている。アスピレーター６３は、液体の噴流を利用して、前記液体に、前記気体を巻き込むことができる。アスピレーター６３は、例えば、前記気体を取込むためのホースを取付けたものでもよい。アスピレーター６３は、具体的には、例えば、アスピレーター（水流ポンプ）金属製（品番1-689-02、アズワン社製）、およびアスピレーター（水流ポンプ）金属製（品番1-689-04、アズワン社製）等があげられる。前記気液混合部材は、特に制限されず、例えば、ミキサー等でもよい。図２において、アスピレーター６３に接続したホースにより、外部から、二酸化炭素を含む気体を取込むことができる。そして、アスピレーター６３により、前記取込んだ気体を、前記吸込んだ二酸化炭素固定剤に混合することができる。
【０１３２】
本変形例において、液体循環流路６０は、流量調整手段６４を含む。流量調整手段６４は、特に制限されず、例えば、コック、バルブ等があげられる。
【０１３３】
本変形例において、液体吸込端部６１は、陰極室１２Ｂ側に設けられている。ただし、これには制限されず、例えば、液体吸込端部６１は、陽極室１２Ａ側に設けられていてもよい。
【０１３４】
液体吸込端部６１は、例えば、濾過手段を含んでもよい。前記濾過手段は、前記二酸化炭素固定剤に含まれる固体成分を除去可能である。前記濾過手段は、前記二酸化炭素固定剤に含まれる固体成分を除去可能であればよく、特に制限されない。前記濾過手段は、例えば、液体循環流路６０のパイプの径等に合わせて、市販のストレーナー等を適宜使用することができる。これにより、例えば、比較的大きな浮遊物や固化した沈殿物等の液体循環流路６０への流入を防止し、ポンプ７０の故障（インペラーの破損等）を防止することができる。
【０１３５】
前述のように、本変形例において、アスピレーター６３が、液体放出端部６２を兼ねている。ただし、これには制限されず、アスピレーター６３が、液体循環流路６０の途中に設けられていてもよい。この場合、液体放出端部６２は、例えば、プラスチック、セラミックス、金属、ガラス、および多孔質材料により形成できる。また、液体循環流路６０の端部でもよい。
【０１３６】
液体放出端部６２は、例えば、反応室１１の上部から、反応室１１内に、シャワー状または霧状に前記二酸化炭素固定剤を放出してもよい。前記シャワー状または霧状に放出する構成としては、一般的なスプレー等を用いることができる。
【０１３７】
本変形例において、液体放出端部６２は、反応室１１の上部に設けられている。前記「上部」は、前記液面よりも上であり、例えば、第１反応容器１０内の空間の上半分の位置等があげられる。ただし、これには制限されず、例えば、液体放出端部６２が、反応室１１の下部に設けられ、前記吸込んだ液体を、反応室１１に収容された前記二酸化炭素固定剤中に、放出可能でもよい。
【０１３８】
液体放出端部６２は、例えば、複数の孔が設けられており、前記複数の孔から、反応室１１内の前記二酸化炭素固定剤中に、前記二酸化炭素固定剤を放出可能でもよい。前記複数の孔の個数、大きさ、および形状は、特に制限されず、所望の反応速度、および前記放出される液体の圧力等に応じて、適宜設定できる。
【０１３９】
また、液体放出端部６２は、例えば、反応室１１に収容された前記二酸化炭素固定剤中に、前記気体を水平方向に噴射可能でもよい。これにより、例えば、前記噴射された二酸化炭素固定剤と反応室１１内の前記二酸化炭素固定剤との接触時間をより長くすることができる。
【０１４０】
ポンプ７０は、例えば、液体循環流路６０を流れる液体に圧力を加えることができる。ポンプ７０は、特に制限されず、一般的なものを使用することができる。
【０１４１】
なお、本変形例において、液体循環流路６０は、アスピレーター６３を含まなくてもよい。この場合、例えば、前記吸込んだ二酸化炭素固定剤を、液体放出端部６２から、反応室１１内に収容された前記二酸化炭素固定剤の液面に勢いよく噴出させることで、前記噴出された前記二酸化炭素固定剤に、第１反応容器１０内に存在する前記気体が巻き込まれるため、前記二酸化炭素固定剤と前記気体とを混合することができる。
【０１４２】
前記吸込んだ二酸化炭素固定剤を勢いよく噴出するための構成は、上記液体放出端部６２の構成に代えて、または加えて、例えば、ポンプ７０により加える圧力を高くする、液体放出端部６２の噴出口の大きさを小さくする等により、適宜設定することができる。
【０１４３】
また、この場合、二酸化炭素の固定装置１は、第１反応容器１０内に前記気体を取入れるための気体取入手段を含んでもよい。前記気体取入手段は、第１反応容器１０に設けられた開口でもよいし、パイプ、ホース等でもよい。前記気体取入手段は、例えば、前記気体を反応室１１内に取入れることができる。
【０１４４】
（変形例２）
本変形例の二酸化炭素の固定装置１は、図３（Ａ）に示すように、液体取出部５０が、さらに、液体放出部５２、ポンプ５３、流量調整手段５４を含む。液体放出部５２は、反応室１１内に挿入されており、ポンプ５３により、前記二酸化炭素固定剤を液体取出部５０から吸込み、前記吸込んだ二酸化炭素固定剤を、液体放出部５２から放出可能である。
【０１４５】
液体放出部５２は、前記吸込んだ二酸化炭素固定剤を放出可能であればよく、特に制限されない。液体放出部５２は、例えば、変形例１における、液体放出端部６２の記載を参照することができる。
【０１４６】
ポンプ５３、および流量調整手段５４は、それぞれ、例えば、変形例１における、ポンプ７０、および流量調整手段６４の記載を参照することができる。
【０１４７】
なお、本変形例の二酸化炭素の固定装置１は、図３（Ｂ）に示すように、液体取出部５０が、前記気液混合手段を兼ねてもよい。図３（Ｂ）において、二酸化炭素の固定装置１は、変形例１における前記気液混合手段である液体循環流路６０に代えて、液体取出部５０を含み、変形例１における液体放出端部６２に代えて、液体放出部５２を含む。
【０１４８】
本変形例の二酸化炭素の固定装置１によれば、まず、液体取出部５０により、反応容器１０に含まれる反応後の前記二酸化炭素固定剤、および反応生成物等を取出す。つぎに、フィルター５１により、前記二酸化炭素固定剤中の前記反応生成物等を分離する。つぎに、液体放出部５２により、前記反応生成物等が分離された前記二酸化炭素固定剤を、再度、容器１０に放出する。これにより、前記反応生成物等が分離された二酸化炭素固定剤を、再利用することができる。
【０１４９】
［実施形態３］
（二酸化炭素の固定装置）
図４は、本実施形態の二酸化炭素の固定装置２を横方向から見た場合の一例を示す模式断面図である。なお、図４において、二酸化炭素の固定装置２の内部を透視的に図示している。図４（Ａ）に示すように、二酸化炭素の固定装置２は、第１反応容器１０Ａ、および第２反応容器１０Ｂを含み、第１反応容器１０Ａが、反応室１１であり、第２反応容器１０Ｂが、電解室１２である。また、第１反応容器１０Ａから第２反応容器１０Ｂに、容器連通流路８０Ａにより送液可能であり、第２反応容器１０Ｂから第１反応容器１０Ａに、容器連通流路８０Ｂにより送液可能である。これらの点以外は、前記実施形態と同様である。
【０１５０】
図４（Ａ）に示すように、電解室１２は、陽極室１２Ａ、中間室１２Ｃ、および陰極室１２Ｂを含む。本実施形態において、陽極室１２Ａ、および陰極室１２Ｂは、隔壁１３Ａおよび隔壁１３Ｂにより分けられており、隔壁１３Ａと隔壁１３Ｂとの間が中間室１２Ｃになっている。また、陽極室１２Ａ、中間室１２Ｃ、および陰極室１２Ｂは、隔壁１３の非設置部分において接続している。
【０１５１】
本実施形態の二酸化炭素の固定装置２は、前記構成であることにより、反応室１１において、前記二酸化炭素固定剤と二酸化炭素とを反応させ、反応室１１から電解室１２に、容器連通流路８０Ａにより、前記反応後の前記二酸化炭素固定剤を送液可能であり、電解室１２において、前記反応後の前記二酸化炭素固定剤を電気分解し、前記電気分解後の前記二酸化炭素固定剤を、容器連通流路８０Ｂにより、電解室１２から反応室１１に送液可能であり、反応室１１において、前記電気分解後の前記二酸化炭素固定剤を、前記二酸化炭素固定剤として再利用可能である。
【０１５２】
第２反応容器１０Ｂにおいて、陽極室１２Ａ、中間室１２Ｃ、および陰極室１２Ｂは、特に制限されず、前述の、陽極室１２Ａ、および陰極室１２Ｂについての記載を参照できる。中間室１２Ｃは、電極が設けられていない点以外は、陽極室１２Ａ、および陰極室１２Ｂと同様である。
【０１５３】
容器連通流路８０Ａは、特に制限されず、パイプ、ホース等があげられる。容器連通流路８０Ａは、図４（Ａ）に示すように、ポンプ８１Ａ、および流量調整手段８２Ａを含んでもよい。ポンプ８１Ａ、および流量調整手段８２Ａは、前述の、ポンプ７０、および流量調整手段６４と同様である。
【０１５４】
本実施形態の二酸化炭素の固定装置２は、図４（Ａ）に示すように、第１反応容器１０Ａが、液体取出部５０を含む。液体取出部５０は、フィルター５１を含む。
【０１５５】
液体取出部５０は、例えば、実施形態２の変形例２に記載したように、さらに、液体放出部５２、ポンプ５３、流量調整手段５４を含み、液体放出部５２が、第２反応容器１０Ｂに接続されてもよい。これにより、前記反応生成物等が分離された前記二酸化炭素固定剤を、第２反応容器１０Ｂに放出し、再利用することができる。
【０１５６】
なお、この場合、液体取出部５０が、容器連通流路８０Ａを兼ねてもよい。すなわち、図４（Ａ）において、二酸化炭素の固定装置２が、容器連通流路８０Ａに代えて、液体取出部５０を含んでもよい。
【０１５７】
容器連通流路８０Ｂは、図４（Ａ）に示すように、ポンプ８１Ｂ、および流量調整手段８２Ｂを含んでもよい。ポンプ８１Ｂ、および流量調整手段８２Ｂは、前述の、ポンプ７０、および流量調整手段６４と同様である。
【０１５８】
つぎに、図４（Ｂ）に、本実施形態の二酸化炭素の固定装置２の別の形態を示す。この形態において、二酸化炭素の固定装置２は、容器連通流路８０Ｂが、前記気液混合手段を兼ねている。容器連通流路８０Ｂは、アスピレーター８３を含む。この点以外は、図４（Ａ）の形態と同様である。
【０１５９】
本形態において、容器連通流路８０Ｂは、液体循環流路６０の記載を参照することができる。
【０１６０】
容器連通流路８０Ｂは、気液混合部材として、アスピレーター８３を含み、アスピレーター８３により、容器連通流路８０Ｂを流れる液体に、二酸化炭素を含む気体を混合可能である。アスピレーター８３は、前述の、アスピレーター６３と同様である。
【０１６１】
本実施形態において、アスピレーター８３が、容器連通流路８０Ｂの液体放出端部を兼ねている。ただし、これには制限されず、アスピレーター８３が、容器連通流路８０Ｂの途中に設けられていてもよい。この場合、前記液体放出端部は、例えば、プラスチック、セラミックス、金属、ガラス、および多孔質材料により形成できる。また、容器連通流路８０Ｂの端部でもよい。
【０１６２】
容器連通流路８０Ｂの前記液体放出端部は、例えば、反応室１１の上部から、反応室１１内に、シャワー状または霧状に前記二酸化炭素固定剤を放出してもよい。前記シャワー状または霧状に放出する構成としては、一般的なスプレー等を用いることができる。
【０１６３】
前記二酸化炭素固定剤をシャワー状または霧状に放出することによる効果として、以下の点があげられる。前述のように、前記気体と前記二酸化炭素固定剤との接触において、塩化カルシウムと高濃度の水酸化ナトリウムとの反応により、水酸化カルシウムの沈殿が生じることで、前記接触による炭酸カルシウムの合成量が減少する可能性がある。これに対し、前記二酸化炭素固定剤をシャワー状または霧状に放出することで、まず、前記液体放出端部から放出される前記二酸化炭素固定剤に含まれる水酸化ナトリウムと反応室１１内の前記気体とが接触することにより反応し（前記第１の接触工程）、その後、前記反応による生成物（炭酸水素ナトリウムおよび炭酸ナトリウム）と反応室１１内の前記二酸化炭素固定剤に含まれる塩化カルシウムとが反応する。このため、塩化カルシウムと高濃度の水酸化ナトリウムとの反応により水酸化カルシウムが生じることを防ぐことができ、より多くの二酸化炭素を固定できる。
【０１６４】
本実施形態の二酸化炭素の固定装置２は、反応室１１および電解室１２にそれぞれ対応する第１反応容器１０Ａおよび第２反応容器１０Ｂを用いた、二槽式の固定装置である。このため、電解室１２において高濃度の水酸化ナトリウムが生じた場合においても、反応室１１への流量の調整や、前述のような、放出形態の調整等により、反応室１１における高濃度の水酸化ナトリウムと塩化カルシウムとの接触を防ぐことができる。このため、塩化カルシウムと高濃度の水酸化ナトリウムとの反応により水酸化カルシウムが生じることを防ぐことができる。以上から、本実施形態の二酸化炭素の固定装置２は、発電所等のように、高濃度の二酸化炭素が排出される場合に適していると考えられる。
【０１６５】
［実施形態４］
（二酸化炭素の固定装置）
図５は、本実施形態の二酸化炭素の固定装置３を横方向から見た場合の一例を示す模式断面図である。なお、図５において、二酸化炭素の固定装置３の内部を透視的に図示している。図５（Ａ）に示すように、二酸化炭素の固定装置３は、第１反応容器１０Ａ、および第２反応容器１０Ｂを含み、第１反応容器１０Ａが、第２反応室１１Ｂであり、第２反応容器１０Ｂが、電解室１２（陽極室１２Ａ、および陰極室１２Ｂ）ならびに第１反応室１１Ａを含む。第２反応容器１０Ｂにおいて、陽極室１２Ａと第１反応室１１Ａとは、前記非設置部分を設けずに、陽イオン交換膜である隔壁１３Ａにより分けられている。また、第２反応容器１０Ｂから第１反応容器１０Ａに、容器連通流路８０により送液可能である。第１反応容器１０Ａには、液体取出部５０が設けられている。液体取出部５０の液体放出部５２は、陽極室１２Ａ内に挿入されており、ポンプ５３により、液体取出部５０から前記二酸化炭素固定剤を吸込み、前記吸込んだ二酸化炭素固定剤を、液体放出部５２から放出可能である。また、陰極室１２Ｂは、二酸化炭素固定剤投入手段２０Ｃを含む。これらの点以外は、前記実施形態と同様である。
【０１６６】
陽イオン交換膜である隔壁１３Ａは、特に制限されず、具体的には、例えば、Nafion（登録商標）N324等があげられる。また、人体への影響を考慮したうえで、石綿（アスベスト）を用いることもできる。
【０１６７】
二酸化炭素固定剤投入手段２０Ｃは、前述の、二酸化炭素固定剤投入手段２０ＡおよびＢと同様である。二酸化炭素固定剤投入手段２０Ｃは、例えば、蒸留水を投入することができる。これにより、例えば、電気分解に必要な水を補給することができる。また、電気分解により第２反応容器１０Ｂ内に生成した水酸化ナトリウムの濃度を、調整することができる。
【０１６８】
本実施形態において、容器連通流路８０は、第２反応容器１０Ｂの陰極室１２Ｂから、第１反応容器１０Ａに送液可能である。これにより、例えば、塩素の混入を防止することができる。
【０１６９】
本実施形態の二酸化炭素の固定装置３は、前記構成であることにより、第１反応室１１Ａおよび第２反応室１１Ｂにおいて、前記二酸化炭素固定剤と二酸化炭素とを反応させ、第２反応室１１Ｂから電解室１２に、液体取出部５０により、前記反応後の前記二酸化炭素固定剤を送液可能であり、電解室１２において、前記反応後の前記二酸化炭素固定剤を電気分解し、前記電気分解後の前記二酸化炭素固定剤を、電解室１２から第１反応室１１Ａに送液可能であり、第１反応室１１Ａおよび第２反応室１１Ｂにおいて、前記電気分解後の前記二酸化炭素固定剤を、前記二酸化炭素固定剤として再利用可能である。
【０１７０】
また、本実施形態の二酸化炭素の固定装置３は、前記構成であることにより、第１反応室１１Ａにおいて、水酸化ナトリウムを含む溶液と、二酸化炭素を含む気体とを接触させ（前記第１の接触工程）、前記第１の接触工程後、第２反応室１１Ｂにおいて、前記溶液に、塩化カルシウムを添加することができる（前記第２の接触工程）。前記第１の接触工程、および前記第２の接触工程は、前述の通りである。
【０１７１】
本実施形態の二酸化炭素の固定装置３によれば、例えば、第１反応室１１Ａにおいて、前記第１の接触工程によっては、前記反応生成物である炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）が生じない。このため、前記接触工程により生じた前記反応生成物が、反応容器（第２反応容器１０Ｂ）や前記気液混合手段（気体送入手段３０）等に固着する、という前記問題を防ぐことができる。
【０１７２】
また、本実施形態の二酸化炭素の固定装置３によれば、前述のように、陽極室１２Ａと第１反応室１１Ａとが、前記非設置部分を設けずに、陽イオン交換膜である隔壁１３Ａにより分けられている。このため、陽極室１２Ａ側で生じた塩化物イオン（Ｃｌ−）が第１反応室１１Ａ側に移動することを防ぐことができる。これにより、例えば、前記塩化物イオンと前記電気分解により生じた水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）とが反応してＮａＣｌＯが生じ第１反応室１１Ａにおける水酸化ナトリウム濃度が低下する、という問題を防ぐことができる。また、例えば、陽極室１２Ａ側で生成した塩素（Ｃｌ２）と第１反応室１１Ａの前記二酸化炭素を含む気体とが混合することを防ぐことができる。
【０１７３】
つぎに、図５（Ｂ）に、本実施形態の二酸化炭素の固定装置３の別の形態を示す。図５（Ｂ）に示すように、二酸化炭素の固定装置３は、前記気液混合手段として、液体循環流路６０、およびポンプ７０を含む。液体循環流路６０は、液体吸込端部６１、アスピレーターである液体放出端部６２、および流量調整手段６４を含み、液体吸込端部６１は、陰極室１２Ｂに接続されており、液体放出端部６２は、第１反応室１１Ａ内に挿入されており、ポンプ７０により、前記二酸化炭素固定剤を液体吸込端部６１から吸込み、前記吸込んだ二酸化炭素固定剤を、液体放出端部６２から放出可能である。この点以外は、図５（Ａ）の形態と同様である。
【０１７４】
つぎに、本実施形態の二酸化炭素の固定装置３を用いて、前記二酸化炭素の固定方法を実施する場合について、説明する。
【０１７５】
まず、後述の工程（Ｓ１０１）に先立って、前記二酸化炭素固定剤として、第２反応容器１０Ｂの二酸化炭素固定剤投入手段２０Ｂから、塩化ナトリウムを含む溶液を投入し、二酸化炭素固定剤投入手段２０Ｃから、水を注入する（ＳＴＡＲＴ）。そして、前記溶液について、電源装置に接続した陽極１２１Ａ、および陰極１２１Ｂにより、電気分解を行うことにより、水酸化ナトリウム溶液を生成する（Ｓ１００）。
【０１７６】
つぎに、気体送入手段３０から、第２反応容器１０Ｂの第１反応室１１Ａ内の前記二酸化炭素固定剤中に、二酸化炭素を含む気体を送入する（Ｓ１０１；前記第１の接触工程）。
【０１７７】
つぎに、前記第１の接触工程による反応後の前記二酸化炭素固定剤を、第２反応容器１０Ｂから第１反応容器１０Ａに、容器連通流路８０により送液する（Ｓ１０２）。前記第１の接触工程による反応後の前記二酸化炭素固定剤は、例えば、炭酸水素ナトリウムおよび炭酸ナトリウムを含む溶液である。
【０１７８】
つぎに、第１反応容器１０Ａの二酸化炭素固定剤投入手段２０Ａから、前記二酸化炭素固定剤における前記第２固定剤として、塩化カルシウムを添加する（Ｓ１０３；前記第２の接触工程）。
【０１７９】
つぎに、ポンプ５３により、液体取出部５０から、前記第２の接触工程による反応後の前記二酸化炭素固定剤を吸込み、前記吸込んだ二酸化炭素固定剤を、陽極室１２Ａ内に挿入された液体放出部５２から放出する（Ｓ１０４）。前記第２の接触工程による反応後の前記二酸化炭素固定剤は、例えば、塩化ナトリウムを含む溶液である。
【０１８０】
なお、前記工程（Ｓ１０４）において、フィルター５１により、固体の前記反応生成物を前記二酸化炭素固定剤から分離することができる。前記固体の前記反応生成物は、例えば、炭酸カルシウムである。
【０１８１】
つぎに、液体放出部５２から放出された前記塩化ナトリウムを含む溶液について、前記工程（Ｓ１００）と同様にして、電気分解を行うことにより、水酸化ナトリウム溶液を生成する（Ｓ１０５）。
【０１８２】
そして、前記工程（Ｓ１０５）後、前記工程（Ｓ１０１）以降の工程を、繰り返し行うことができる。前記各工程は、前記順番で行ってもよいし、並行して行ってもよい。
【０１８３】
以上により、水酸化ナトリウムおよび塩化カルシウムと、二酸化炭素とを反応させ、炭酸カルシウムを生じさせることで、二酸化炭素を固定することができる。また、前記反応により生じる塩化ナトリウムの電気分解を行うことにより、前記各工程による反応を、繰り返し行うことができる。
【実施例】
【０１８４】
つぎに、本発明の実施例について説明する。ただし、本発明は、下記実施例により制限されない。市販の試薬は、特に示さない限り、それらのプロトコルに基づいて使用した。
【０１８５】
［実施例１］
塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）溶液を電気分解した後、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）を添加することにより、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）が形成されることを確認した。
【０１８６】
電気分解装置を、以下のようにして作製した。図６に示すように、容器として、容積５００ｍｌのプラスチック製のタッパウェアー（市販のもの、大きさ：１２ｘ９ｘ５ｃｍ）を用いた。前記容器の蓋に、空気孔（直径７ｍｍ程度）、陰極板への導線孔（直径７ｍｍ程度）、および陽極板への導入孔（直径１．７ｃｍ程度）を、１箇所ずつ形成した。前記陽極板、および前記陰極板として、それぞれ、５ｘ５ｃｍの白金コーテッドチタン網目電極（田中金属社製）を用いた。２Ｌのペットボトル（市販のもの）を切断し、前記ペットボトルの口部が含まれる部材を作製した。前記陽極板の導線を、前記部材の前記口部に通した。前記導線に、前記陽極板を接続し、前記陽極板が前記部材に囲まれた状態にした。また、前記部材の前記口部を、前記容器における前記陽極板への導入孔に嵌入させて設置し、前記陽極板から発生する塩素（Ｃｌ２）を前記容器の外部に放出させるようにした。これにより、前記容器内の気体への塩素の混入を防止した。前記陽極板の導線、および前記陰極板の導線を、それぞれ、電源装置（整流器YG-1502D+（YAOGONG社製））に接続した。
【０１８７】
塩化ナトリウム（和光純薬工業社製）を、蒸留水で希釈し、１０％の塩化ナトリウム溶液を作製した。また、塩化カルシウム（和光純薬工業社製）を、蒸留水に溶解し、0.1ｍｏｌ／Ｌの塩化カルシウム溶液を作製した。
【０１８８】
２００ｍＬの１０％の前記塩化ナトリウム溶液を、前記電気分解装置の前記容器に入れ、前記電源装置を用いて、約８Ｖ、１．５Ａの条件で、約１時間通電した。前記通電において、１００Ｖの交流を直流に変換して使用した。前記通電前、および前記通電後に、前記溶液のｐＨを測定した。
【０１８９】
この結果、前記通電前、および前記通電後における、前記溶液のｐＨは、それぞれ、７．５、および１１．０であった。このことから、前記通電により、塩化ナトリウムが電気分解され、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）が生成したことが示された。
【０１９０】
さらに、前記通電後、前記容器内における前記陰極板の近くの前記溶液を採取した。１０ｍＬの試験管に、１ｍｌの前記採取した溶液と、１ｍｌの0.1ｍｏｌ／Ｌの前記塩化カルシウム溶液とを入れ、混合した。また、コントロールとして、前記通電を行わずに、１ｍｌの１０％の前記塩化ナトリウム溶液と0.1ｍｏｌ／Ｌの前記塩化カルシウム溶液とを、同様にして混合した。前記混合後の混合液における沈殿形成の有無を、目視で確認した。
【０１９１】
この結果を、図７に示す。図７は、前記混合液の写真であり、左が、コントロール、右が、前記通電後を示す。図７に示すように、前記通電を行った結果、前記混合液において、白色沈殿が形成された。一方、前記通電を行わなかった場合、前記混合液において、沈殿は形成されなかった。前記形成された白色沈殿は、前記電気分解で生成した水酸化ナトリウムが、空気中の二酸化炭素（ＣＯ２）と反応（吸収）することにより、炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）が生成され、この炭酸ナトリウムが、塩化カルシウムと反応したことにより生じた、炭酸カルシウムであると考えられる。
【０１９２】
以上のように、塩化ナトリウム溶液を電気分解した後、塩化カルシウムを添加することにより、炭酸カルシウムが形成されることを確認できた。
【０１９３】
［実施例２］
条件を変えて、塩化ナトリウム溶液を電気分解した後、塩化カルシウムを添加することにより、炭酸カルシウムが形成されることを確認した。
【０１９４】
電気分解装置を、以下のようにして作製した。図８に示すように、容器として、容積1.85Ｌのプラスチックボックス（市販のもの）を用いた。前記容器の蓋に、空気孔（直径数ｍｍ程度）、陰極板への導線孔（直径２ｃｍ程度）、および陽極板への導入孔（直径２ｃｍ程度）を、１箇所ずつ形成した。前記陽極板、および前記陰極板は、前記実施例１と同様のものを用いた。また、前記実施例１と同様にして、前記部材を２つ作製し、前記部材に、それぞれ、前記陽極板、および前記陰極板を取付け、前記容器の導入孔にそれぞれ設置した。前記陽極板、および前記陰極板を、電源装置（直流電源装置、STP３０１０Ｈ、深セン天源電源株式会社製）に接続した。さらに、図８に示すように、前記容器に、バブリング装置のホースを挿入するための小孔を設け、水槽生物用のバブリング装置（製品名：ブクブク（セットに含まれるエアポンプ、ホース、およびエアストーンを組立てたもの）、コトブキ工芸株式会社製）を設置し、バブリングを行えるようにした。
【０１９５】
実施例１と同様にして、１０％の塩化ナトリウム溶液、および0.1ｍｏｌ／Ｌの塩化カルシウム溶液を作製した。
【０１９６】
７００ｍＬの１０％の前記塩化ナトリウム溶液を、前記電気分解装置の前記容器に入れ、前記電源装置を用いて、２２時間通電することにより、電気分解を行った。前記電気分解の条件は、通電開始時点で９．６５Ｖ、０．９Ａ、および通電から２２時間後の時点で９．８０Ｖ、１．５Ａであった。前記通電後、前記溶液を電気分解液として採取した。０．２５ｍｌの前記電気分解液に、０．７５ｍｌの蒸留水を加えて希釈し、さらに、１ｍｌの0.1ｍｏｌ／Ｌの前記塩化カルシウム溶液を加え、混合液とした。前記混合液に、二酸化炭素（ＣＯ２100％、小池工業社製）をバブリングすることにより、接触させた。前記バブリングは、パスツールピペットの先端から、二酸化炭素を噴出させた。前記バブリングの条件は、４０ｍｌ、１０秒間とした。前記接触後、前記混合液を３，０００ｒｐｍ、１０分間の条件で遠心し、沈殿物を分離させた。その後、前記試験管の上澄みをアスピレーターで除去した。そして、前記接触前および後に、前記試験管の重量を測定し、前記接触前および後における前記重量の差を、沈殿量として算出した。なお、前記接触前および後における前記試験管を目視で確認したところ、前記接触前の混合液は、無色透明であり、前記接触後の前記混合液は、白濁していた。
【０１９７】
この結果を、図９に示す。図９は、前記二酸化炭素との接触により、前記混合液において生じた沈殿の重さを示すグラフである。図９において、縦軸は、試験管あたりの前記沈殿の重さ（ｇ）を示す。なお、前記沈殿の重さの値は、合計６サンプルの測定値の平均値とした。図９に示すように、前記電気分解後の混合液に二酸化炭素を接触させた結果、前記沈殿が生じた。
【０１９８】
つぎに、参考実験として、以下の実験を行った。前記容器として、後述する参考例８に記載のパイプを用いた。２００ｍｌの前記電気分解液（前記通電後の前記塩化ナトリウム溶液）を、前記パイプに入れ、前記電気分解液に、前記バブリング装置を用いて、同様にして、空気をバブリングすることにより接触させた。前記接触後、前記パイプの上部空間（高さ約14ｃｍ）における気体について、二酸化炭素モニター（RI-85、RIKEN KEIKI製）を用いて、二酸化炭素濃度を測定した。また、前記空気の二酸化炭素濃度を、同様にして測定した。
【０１９９】
この結果を、図１０に示す。図１０は、前記接触後の前記パイプ内の二酸化炭素濃度を示すグラフである。図１０において、縦軸は、二酸化炭素濃度（ＰＰＭ）を示し、横軸は、左から、前記空気（Air）、および前記接触後の前記パイプの上部空間における気体（Electrolyzed Water）を示す。なお、前記二酸化炭素濃度の値は、合計３サンプルの測定値の平均値とした。図１０に示すように、前記接触により、前記パイプ内の二酸化炭素濃度が大きく減少し、ゼロになった。
【０２００】
つぎに、前記空気に代えて、前記空気に前記二酸化炭素を混合することにより二酸化炭素濃度を12〜18％にした混合空気を用いた以外は同様にして、実験を行った。
【０２０１】
この結果を、図１１に示す。図１１は、前記接触後の前記パイプ内の二酸化炭素濃度を示すグラフである。図１１において、縦軸は、二酸化炭素濃度（％）を示し、横軸は、左から、前記混合空気（CO2）、および前記接触後の前記パイプの上部空間における気体（Electrolyzed Water）を示す。なお、前記二酸化炭素濃度の値は、合計５サンプルの測定値の平均値とした。図１１に示すように、前記混合空気の二酸化炭素濃度の平均値が１５％であったのに対し、前記接触により、前記パイプ内の二酸化炭素濃度の平均値が４％に減少した。
【０２０２】
さらに、条件を変えて、以下の実験を行った。１Ｌの１０％の前記塩化ナトリウム溶液を、前記電気分解装置の前記容器に入れ、前記電源装置を用いて、２０時間通電することにより、電気分解を行った。前記電気分解の条件は、通電開始時点で９．６４Ｖ、０．９２Ａ、および通電から２０時間後の時点で９．６２Ｖ、１．２Ａであった。その後、前記容器内の前記電気分解液に、前記バブリング装置を用いて、空気をバブリングすることにより接触させた。
【０２０３】
この結果、前記空気の二酸化炭素濃度が４５８ＰＰＭであったのに対し、前記接触により、前記パイプ内の二酸化炭素濃度が８０ＰＰＭに減少した。前記接触後の前記二酸化炭素濃度がゼロにならなかった理由としては、水酸化ナトリウムの濃度が低かった、および、前記電気分解液の液面の高さが前記パイプを用いた場合と比較して低かった等が考えられる。
【０２０４】
以上のように、条件を変えて、塩化ナトリウム溶液を電気分解した後、塩化カルシウムを添加することにより、炭酸カルシウムが形成されることを確認できた。
【０２０５】
［実施例３］
気液混合手段の挿入端部を、撥水剤でコーティングすることにより、前記挿入端部への反応生成物の固着を抑制できることを確認した。
【０２０６】
実施例２に記載の前記バブリング装置のセットに含まれる前記エアストーンに対し、フッ素樹脂系防水スプレー（製品名  ロックタイト、品番DBS-422、ヘンケルジャパン株式会社製）を用いて、数回スプレーした後、約３０分静置することにより、コーティング処理を行った。その後、前記バブリング装置（以下、「処理済みのバブリング装置」ともいう）を組立てた。コントロールとして、未処理の前記エアストーンを用いて、同様にして、前記バブリング装置（以下、「コントロールのバブリング装置」ともいう）を組立てた。
【０２０７】
等量の0.1Ｎの前記水酸化ナトリウム溶液と、0.1ｍｏｌ／Ｌの前記塩化カルシウム溶液とを混合し、混合液を作製した。前記水酸化ナトリウム溶液は、１Ｎの水酸化ナトリウム溶液（和光純薬工業社製）を、蒸留水で希釈することにより作製した。
【０２０８】
容器として、容積1.85Ｌのプラスチックボックス（市販のもの）を用いた。前記容器に、１Ｌの前記混合液を入れ、さらに、前記処理済みのバブリング装置、および前記コントロールのバブリング装置をそれぞれ用いて、２４時間、空気をバブリングすることにより接触させた。
【０２０９】
前記接触後、前記エアストーンを、約１分間、空気中で作動させ、前記エアストーンの内部空間に含まれる水分を除去した。さらに、前記エアストーンを前記チューブから取外し、１日以上室温下で静置し、前記エアストーンの内部空間に残されている水分を完全に除去した。その後、前記エアストーンの重量を測定し、前記接触後の前記エアストーンの重量から、前記接触前の前記エアストーンの重量を減算することにより、反応生成物である炭酸カルシウムの固着量を算出した。なお、反応生成物のうち、塩化ナトリウムは、本実験における濃度においては沈殿を形成しないことを、別に確認した。
【０２１０】
この結果を、図１２に示す。図１２は、前記エアストーンに固着した炭酸カルシウムの重さを示すグラフである。図１２において、縦軸は、前記エアストーンあたりの炭酸カルシウムの重量（ｇ）を示し、横軸は、左から、コントロール（Control）、および前記処理済み（フッ素樹脂加工）を示す。なお、前記炭酸カルシウムの重量の値は、合計４サンプルの測定値の平均値とした。図１２に示すように、コーティング処理を行ったエアストーンは、コントロールと比較して、固着量が大きく減少していた。
【０２１１】
以上のように、気液混合手段の挿入端部を、撥水剤でコーティングすることにより、前記挿入端部への反応生成物の固着を抑制できることを確認できた。
【０２１２】
［実施例４］
気液混合手段の挿入端部を、撥水剤によりコーティングすることにより、より長時間の接触後においても、前記挿入端部への反応生成物の固着を抑制できることを確認した。また、混合液中の反応生成物を濾別した。
【０２１３】
前記エアストーンとして、エアストーン（直径3ｃｍ、製品名  Air ball M size、Pet one社製）を用いた以外は実施例３と同様にして、前記エアストーンのコーティング処理を行った。その後、実施例３と同様にして、前記バブリング装置、およびコントロールのバブリング装置を組立てた。
【０２１４】
実施例３と同様にして、0.05Ｎの水酸化ナトリウム、および0.05ｍｏｌ／Ｌの塩化カルシウムを含む混合液を作製した。
【０２１５】
実施例３と同様にして、前記容器に、１Ｌの前記混合液を入れ、前記処理済みのバブリング装置、および前記コントロールのバブリング装置をそれぞれ用いて、２４時間、空気をバブリングすることにより接触させた。その後、前記混合液を、新しい液に交換し、さらに、２４時間、空気をバブリングすることにより接触させた。なお、前記接触後、肉眼により、前記容器の壁面、底部、ならびに、前記エアストーンの表面のデコボコ内および内部空間等に、反応生成物である炭酸カルシウムが固着していることを確認することができた。一方、前記混合液においては、明らかな白濁は認められなかった。
【０２１６】
前記接触後、前記エアストーンを、約２分間、空気中で作動させ、前記エアストーンの内部空間に含まれる水分を除去した。さらに、前記エアストーンを前記チューブから取外し、１〜１２日間、室温下で静置し、前記エアストーンの内部空間に残されている水分を完全に除去した。その後、前記エアストーンの重量を測定し、前記接触後の前記エアストーンの重量から、前記接触前の前記エアストーンの重量を減算することにより、反応生成物である炭酸カルシウムの固着量を算出した。
【０２１７】
この結果を、図１３および図１４に示す。図１３は、前記接触後の前記エアストーンの写真である。図１３において、左は、コントロール、右は、前記処理済みの前記エアストーンを示す。図１３に示すように、コーティング処理を行ったエアストーンは、コントロールと比較して、固着量が減少していた。
【０２１８】
図１４は、前記エアストーンに固着した炭酸カルシウムの重さを示すグラフである。図１４において、縦軸は、前記エアストーンあたりの炭酸カルシウムの重量（ｇ）を示し、横軸は、左から、コントロール（未処理）、および前記処理済み（処理）を示す。なお、前記炭酸カルシウムの重量の値は、合計３サンプルの測定値の平均値とした。図１４に示すように、コーティング処理を行ったエアストーンは、コントロールと比較して、固着量が減少していた。
【０２１９】
つぎに、前記接触後の前記混合液について、反応生成物の濾別を行った。フィルターとして、無漂白コーヒーフィルター（カナエ紙工株式会社製）を用い、一般的な形状の漏斗に設置した。
【０２２０】
前記接触後の前記混合液を含む前記容器に対し、作業者により前記容器内をかきとることにより、前記混合液中に、前記固着した反応生成物が含まれるようにした。そして、全量（１Ｌ）の前記混合液を、数分かけて、前記フィルターに通した。
【０２２１】
この結果、全量の前記混合液を、目詰まりすることなく、前記フィルターに通すことができた。そして、前記フィルター上において、前記反応生成物の残渣が存在することを、肉眼で確認することができた。
【０２２２】
以上のように、気液混合手段の挿入端部を、撥水剤によりコーティングすることにより、より長時間の接触後においても、前記挿入端部への反応生成物の固着を抑制できることを確認できた。また、混合液中の反応生成物を濾別できた。
【０２２３】
［参考例１］
容器内において、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、および塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）を含む混合液と、二酸化炭素（ＣＯ２）を含む気体とを、前記気体を前記混合液中にバブリングすることにより接触させることにより、二酸化炭素を固定できることを確認した。
【０２２４】
１Ｎの水酸化ナトリウム溶液（和光純薬工業社製）を、それぞれ、0.01、0.02、0.1、0.2、および0.4Ｎとなるように蒸留水で希釈し、前記各濃度の水酸化ナトリウム溶液を作製した。また、１ｍｏｌ／Ｌの塩化カルシウム溶液（和光純薬工業社製）を、それぞれ、0.01、0.02、0.1、0.2、および1（無希釈）ｍｏｌ／Ｌとなるように蒸留水で希釈し、前記各濃度の塩化カルシウム溶液を作製した。
【０２２５】
１０ｍＬの試験管に、３ｍＬの前記各濃度の水酸化ナトリウム溶液と、３ｍＬの0.1ｍｏｌ／Ｌの前記塩化カルシウム溶液とを入れて混合し、前記混合液に、二酸化炭素（ＣＯ２100％、小池工業社製）をバブリングすることにより、接触させた。前記バブリングは、パスツールピペットの先端から、二酸化炭素を噴出させた。前記バブリングの条件は、１０秒間（約２０ｃｍ３）とした。前記接触後、前記混合液を３，０００ｒｐｍ、１０分間の条件で遠心した。そして、前記接触前および後に、前記試験管の重量を測定し、前記接触前および後における前記重量の差を、沈殿量として算出した。なお、後述するように、前記二酸化炭素との接触を行うよりも前に沈殿が生じた場合は、前記沈殿を除去した後、前記接触を行った。
【０２２６】
この結果を、図１５および図１６に示す。図１５は、前記二酸化炭素との接触前および接触後における、0.05Ｎの水酸化ナトリウムと0.05ｍｏｌ／Ｌの塩化カルシウムとを含む混合液の写真であり、図中、左が、前記接触前、右が、前記接触後の試験管の様子を示す。図１５に示すように、二酸化炭素を接触させることにより、前記混合液において、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）の白色沈殿が生じた。なお、前記混合液において、１０秒間の前記バブリングが終了するよりも前に、白濁が生じていた。
【０２２７】
図１６は、前記二酸化炭素との接触により、前記混合液において生じた沈殿の重さを示すグラフである。図１６において、縦軸は、試験管あたりの前記沈殿の重さ（ｇ）を示し、横軸は、前記混合液における水酸化ナトリウム濃度（Ｎ）を示す。なお、前記沈殿の重さの値は、前記各混合液のサンプルについて、合計５サンプルの測定値の平均値とした。図１６に示すように、水酸化ナトリウム濃度が0.01Ｎ以上において、二酸化炭素を接触させた結果、前記沈殿が生じた。そして、前記濃度が0.05Ｎにおいて、前記沈殿の量が大きく増加し、0.1Ｎにおいて、前記沈殿の量が最大であった。一方、前記濃度が0.2Ｎにおいて、前記0.1Ｎにおける値と比較して、前記沈殿の量が減少した。前記濃度が0.05〜0.2Ｎ、および0.05〜0.1Ｎにおいて、より多くの二酸化炭素を固定できることが確認できた。
【０２２８】
なお、水酸化ナトリウム濃度が0.2Ｎの場合、二酸化炭素との前記接触前において、前記混合液中に白色沈殿の形成がみられた。この白色沈殿は、塩化カルシウムと高濃度の水酸化ナトリウムとの反応により生じた、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）であると考えられる。このため、前記濃度が0.2Ｎにおいて、前記沈殿の量が減少した理由としては、塩化カルシウムと高濃度の水酸化ナトリウムとの反応により水酸化カルシウムが生じたことで、前記接触による炭酸カルシウムの合成量が減少したためと考えられる。
【０２２９】
つぎに、３ｍＬの0.1Ｎの前記水酸化ナトリウム溶液と、３ｍＬの前記各濃度の前記塩化カルシウム溶液とを入れて混合し、前記混合液を作製した以外は同様にして、前記接触を行った。
【０２３０】
この結果を、図１７に示す。図１７は、前記二酸化炭素との接触により、前記混合液において生じた沈殿の重さを示すグラフである。図１７において、縦軸は、試験管あたりの前記沈殿の重さ（ｇ）を示し、横軸は、前記混合液における塩化カルシウム濃度（ｍｏｌ／Ｌ）を示す。なお、前記沈殿の重さの値は、前記各混合液のサンプルについて、合計５サンプルの測定値の平均値とした。図１７に示すように、全ての塩化カルシウム濃度において、二酸化炭素を接触させた結果、前記沈殿が生じた。そして、前記濃度が0.05ｍｏｌ／Ｌにおいて、前記沈殿の量が大きく増加し、0.1ｍｏｌ／Ｌにおいて、前記沈殿の量が最大であった。前記塩化カルシウム濃度が0.05〜0.5ｍｏｌ／Ｌにおいて、より多くの二酸化炭素を固定できることが確認できた。
【０２３１】
なお、前記塩化カルシウム濃度が0.2〜0.5ｍｏｌ／Ｌの場合、二酸化炭素との前記接触前において、前記混合液中に白色沈殿の形成がみられた。そして、この白色沈殿は、前記接触において、二酸化炭素を添加することにより、消失した。一方、前記塩化カルシウム濃度が、0.1ｍｏｌ／Ｌおよび0.05ｍｏｌ／Ｌの場合、前記混合液中に沈殿の形成がみられ、且つ、前記接触を行っても、前記沈殿は消失しなかった。
【０２３２】
以上のように、容器内において、水酸化ナトリウム、および塩化カルシウムを含む混合液と、二酸化炭素を含む気体とを、前記気体を前記混合液中にバブリングすることにより接触させることにより、二酸化炭素を固定できることが確認できた。
【０２３３】
［参考例２］
水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を含む溶液と、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）を含む溶液とを混合し、水酸化ナトリウムの濃度が沈殿形成の有無に関係することを確認した。
【０２３４】
１０ｍＬの試験管に、３ｍＬの水酸化ナトリウム溶液を入れた後、３ｍＬの塩化カルシウム溶液を添加し、混合液を作製した。前記混合液において、水酸化ナトリウム濃度は、0.2Ｎ、および0.25Ｎ、塩化カルシウム濃度は、0.05ｍｏｌ／Ｌとした。前記混合後、前記試験管の写真を撮影した。
【０２３５】
この結果を図１８に示す。図１８は、水酸化ナトリウムと塩化カルシウムとを含む混合液の写真であり、図中、左の４本の試験管が、0.2Ｎの水酸化ナトリウムを用いた場合、右の４本の試験管が、0.25Ｎの水酸化ナトリウムを用いた場合を示す。図１８に示すように、0.25Ｎの水酸化ナトリウムを用いた場合、実験を行った４本すべての前記混合液において、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）の生成による白濁が確認された。一方、0.2Ｎの水酸化ナトリウムを用いた場合、実験を行った４本中１本の試験管において、前記混合液にわずかに白濁が生じたが、残りの３本の前記混合液においては、白濁は確認されなかった。
【０２３６】
以上から、水酸化ナトリウムを含む溶液と、塩化カルシウムを含む溶液とを混合し、水酸化ナトリウムの濃度が沈殿形成の有無に関係することが確認できた。
【０２３７】
［参考例３］
容器内において、水酸化ナトリウム、および塩化カルシウムを含む混合液と、二酸化炭素を含む気体とを、前記混合液を静置または振とうさせた状態で接触させることにより、二酸化炭素を固定できることを確認した。
【０２３８】
等量の0.1Ｎの前記水酸化ナトリウム溶液と、0.1ｍｏｌ／Ｌの前記塩化カルシウム溶液とを混合し、混合液を作製した。容積２Ｌの一般的な形状のペットボトル（市販のもの）内を大気と平衡にした後、前記ペットボトルに、１０ｍＬの前記混合液を入れた。前記ペットボトルを、底面が下になるようにして立てて静置し、前記混合液と二酸化炭素とを接触させた。前記接触後、０分（前記接触直後）、１５分、３０分、および６０分後、ならびにオーバーナイトでの接触後に、二酸化炭素モニター（RI-85、RIKEN KEIKI製）を用いて、前記ペットボトル内の二酸化炭素濃度を測定した。
【０２３９】
この結果を、図１９に示す。図１９は、前記接触後の前記ペットボトル内の二酸化炭素濃度を示すグラフである。図１９において、縦軸は、二酸化炭素濃度（ＰＰＭ）を示し、横軸は、前記接触後の経過時間（分）を示す。なお、前記二酸化炭素濃度の値は、前記接触後、０分（前記接触直後）、１５分、３０分、および６０分後については、合計４サンプルの測定値の平均値とした。なお、前記オーバーナイトでの接触後においては、合計６サンプルの測定値が、いずれも０ＰＰＭであった。図１９に示すように、前記接触により、前記接触後の経過時間に応じて、前記ペットボトル内の二酸化炭素濃度が減少した。また、前記オーバーナイトでの接触後、前記二酸化炭素濃度の値が、０ＰＰＭとなったことから、本発明によれば、低濃度の二酸化炭素であっても、固定できることがわかった。
【０２４０】
つぎに、前記ペットボトルに代えて、図２０に示す形状の八角柱プラスチックボトルを用いた点、および、前記八角柱プラスチックボトルを、側面が下になるようにして横倒しにして静置した、または、前記八角柱プラスチックボトルを前記横倒しにした状態で振とうした点以外は同様にして、５分間、前記接触を行った。図２０（Ａ）は、前記八角柱プラスチックボトルを側面から見た図であり、（Ｂ）は、前記八角柱プラスチックボトルを底面から見た図である。前記振とうは、シェイカー（BR-21UM、TAITEK製）を用いて、120ｒｐｍの条件で振とうした。
【０２４１】
この結果を、図２１に示す。図２１は、前記接触後の前記八角柱プラスチックボトル内の二酸化炭素濃度を示すグラフである。図２１において、縦軸は、二酸化炭素濃度（ＰＰＭ）を示し、横軸は、左から、前記接触直後（０分）、前記静置による接触後、前記振とうによる接触後を示す。なお、前記二酸化炭素濃度の値は、合計４サンプルの測定値の平均値とした。図２１に示すように、前記振とうによる接触により、前記接触直後と比較して、前記八角柱プラスチックボトル内の二酸化炭素濃度が減少した。特に、前記振とうによる接触により、前記接触直後と比較して、前記八角柱プラスチックボトル内の二酸化炭素濃度が１／６程度まで大きく減少しており、より多くの二酸化炭素を固定できることが確認できた。
【０２４２】
なお、前述のように、前記振とうによる接触により、前記静置による接触を行った場合と比較して、前記二酸化炭素濃度がより大きく減少した。この理由としては、前記振とうにより、前記混合液の表面積が増加し、より多くの前記二酸化炭素を含む気体と接触できるようになったためと考えられる。また、前記八角柱プラスチックボトルは、一般的な形状のペットボトルとの比較において、底部がより平面的であり、且つ短寸であるため、より前記混合液の表面積が増加したと考えられる。
【０２４３】
つぎに、前記振とうの条件を変えて、前記接触を行った。前記八角柱プラスチックボトルに代えて、容積２Ｌの前記一般的な形状のペットボトルを用いた。前記接触の12時間前に、前記ペットボトルのふたを開け、前記ぺットボトルの口部にパスツールピぺットの先端を挿入し、前記先端から二酸化炭素を注入した。そして、前記ペットボトルに、５０ｍＬの前記混合液を入れた後、30秒間の振とうを１回として、１〜６回、成人男性の手で、激しく振とうした。なお、前記１回目の前記振とうによる接触は、前記接触直後に行い、前記２〜６回目の前記振とうによる接触は、それぞれ、前記接触直後から２分経過後、５分経過後、15分経過後、30分経過後、および60分経過後に行った。そして、前記１〜６回の前記接触後に、それぞれ、二酸化炭素検出器（XP-3140、COSMO製）を用いて、二酸化炭素濃度を測定した。
【０２４４】
また、前記６回目の接触後、さらに、５０ｍＬの前記混合液を加え、30秒間激しく振とうした後、二酸化炭素の濃度を測定した。その後、さらに、24時間静置した後、二酸化炭素の濃度を測定した。また、前記24時間静置後、さらに、５０ｍＬの前記混合液を加え、30秒間激しく振とうした後、二酸化炭素の濃度を測定した。
【０２４５】
この結果を、図２２に示す。図２２は、前記接触後の前記ペットボトル内の二酸化炭素濃度を示すグラフである。図２２において、縦軸は、二酸化炭素濃度（％）を示し、横軸は、左から、前記接触直後（０分）、１回目の前記振とうによる接触後（３０秒）、２回目の前記振とうによる接触後（２分）、３回目の前記振とうによる接触後（５分）、４回目の前記振とうによる接触後（１５分）、５回目の前記振とう後（３０分）、６回目の前記振とう後（６０分）、混合液追加後、24時間静置後、混合液再追加後を示す。なお、前記二酸化炭素濃度の値は、合計５サンプルの測定値の平均値とした。図２２に示すように、１回目の前記接触後（３０秒）において、前記接触直後（０分）と比較して、二酸化炭素の濃度は大きく減少した。その後、２〜６回目の前記接触後において、二酸化炭素の濃度は緩やかに減少した。一方、前記混合液の追加により、急激な更なる二酸化炭素濃度の減少を引き起こした。前記混合液の再追加においても、二酸化炭素濃度の顕著な減少が見られた。このように、高濃度の二酸化炭素濃度の状態であっても、前記混合液を再度添加することにより、二酸化炭素濃度の減少を引き起こすことが確認された。
【０２４６】
さらに、前記振とうの条件を変えて、前記接触を行った。前記ペットボトルに代えて、図３１に示す、容積1.85Ｌのプラスチックボックス（市販のもの）を用いた。なお、図３１において、前記プラスチックボックスの内部を透視的に図示している。前記プラスチックボックスに、５００ｍＬの0.1Ｎの前記水酸化ナトリウム溶液と、５００ｍＬの0.1ｍｏｌ／Ｌの前記塩化カルシウム溶液とを入れた後、ハンドミキサー（HM-20,６０W、TOSHIBA製）を用いて、フル回転（数字３、「あわだてる−卵白をきめこまかくあわだてる」モード）させることにより、前記接触を行った。そして、前記プラスチックボックス内の二酸化炭素濃度を、前記二酸化炭素モニターを用いて測定した。前記接触開始から約２分後に、二酸化炭素濃度がほぼ一定になったことを確認し、前記接触を終了した。前記接触終了時の二酸化炭素濃度の測定値を取得した。また、コントロールとして、前記プラスチックボックス外の空気の二酸化炭素濃度を測定した。
【０２４７】
この結果を、図３２に示す。図３２は、前記接触後の前記プラスチックボックス内の二酸化炭素濃度を示すグラフである。図３２において、縦軸は、二酸化炭素濃度（ＰＰＭ）を示し、横軸は、左から、コントロール、および前記接触終了時を示す。なお、前記二酸化炭素濃度の値は、合計３サンプルの測定値の平均値とした。図３２に示すように、前記接触後において、コントロールと比較して、二酸化炭素の濃度は大きく減少した。
【０２４８】
以上のように、容器内において、水酸化ナトリウム、および塩化カルシウムを含む混合液と、二酸化炭素を含む気体とを、前記混合液を静置または振とうさせた状態で接触させることにより、二酸化炭素を固定できることが確認できた。
【０２４９】
［参考例４］
容器内において、水酸化ナトリウム、および塩化カルシウムを含む混合液と、二酸化炭素を含む気体とを、前記混合液を霧状にした状態で接触させることにより、二酸化炭素を固定できることを確認した。
【０２５０】
参考例３と同様にして、前記水酸化ナトリウムと前記塩化カルシウムとを含む混合液を作製した。前記容積２Ｌの一般的な形状のペットボトルを用い、参考例３と同様にして、前記ペットボトル内を大気と平衡にした。その後、前記ペットボトルに、約４ｍＬの前記混合液を、噴霧器（市販のもの）を用いて、５秒間隔で１０回噴霧することにより、前記混合液と二酸化炭素とを接触させた。前記接触は、図２３に示すように、前記ペットボトルを、側面が下になるようにして横向きにして使用し、水平方向に前記噴霧を行った。前記接触後直ちに、参考例３と同様にして、前記ペットボトル内の二酸化炭素濃度を測定した。
【０２５１】
この結果を、図２４に示す。図２４は、前記接触後の前記ペットボトル内の二酸化炭素濃度を示すグラフである。図２４において、縦軸は、二酸化炭素濃度（ＰＰＭ）を示し、横軸は、左から、前記接触直後（０分）、前記噴霧による接触後を示す。なお、前記二酸化炭素濃度の値は、合計４サンプルの測定値の平均値とした。図２４に示すように、前記噴霧による接触により、前記接触直後と比較して、前記ペットボトル内の二酸化炭素濃度が１／６程度まで大きく減少した。
【０２５２】
このように、前記噴霧による接触により、短時間で、前記二酸化炭素濃度が大きく減少した。この理由としては、前記混合液を霧状にした状態で接触させることにより、前記混合液の表面積が大きく増加し、より多くの前記二酸化炭素を含む気体と接触できるようになったためと考えられる。
【０２５３】
つぎに、前記噴霧の条件を変えて、前記接触を行った。前記接触を行うための接触手段は、以下のようにして作製した。図２５に示すように、牛乳パックである箱（市販のもの）２個をＬ字型に連結し、下部の前記箱の側面の２箇所に、部分的に切取ることにより孔を開け、前記孔からシリコンチューブを挿入することにより、空気注入部、および二酸化炭素注入部をそれぞれ設けた。また、下部の前記箱の上面に、同様にして孔を開け、前記噴霧器から、前記箱の内部に前記混合液を噴霧できるようにした。上部および下部の前記箱の連結部は、それぞれ、大きな切り口を開けることで、下部の箱から上部の箱に二酸化炭素が上昇できるようにした。前記連結部には、４重のガーゼ（市販のもの）により、ガーゼ層を設けた。上部の前記箱の上面は、開放させた。また、上部の前記箱の側面に、同様にして孔を開け、二酸化炭素濃度検出器（XP-3140、COSMO製）のノズルを設置した。
【０２５４】
前記空気注入部からの空気の流量を、約１００ｃｍ３／秒、前記二酸化炭素注入部からの二酸化炭素の流量を、１０ｃｍ３／秒として、二酸化炭素濃度の測定値が一定になるまで、注入を行った。その後、前記噴霧器から、前記混合液を、１０回連続で噴霧した。前記混合液の噴霧量は、１０回で合計約４ｍLであった。前記噴霧後、約20秒後に、二酸化炭素濃度の測定値が最低値となった。
【０２５５】
この結果を、図２６に示す。図２６は、前記接触後約20秒後に、前記二酸化炭素の測定値が最低値となった時の、前記箱内の二酸化炭素濃度を示すグラフである。図２６において、縦軸は、二酸化炭素濃度（％）を示し、横軸は、左から、前記接触前、前記噴霧による接触後を示す。なお、前記二酸化炭素濃度の値は、合計１０サンプルの測定値の平均値とした。図２６に示すように、前記噴霧による接触により、前記接触前と比較して、前記箱内の二酸化炭素濃度が減少した。
【０２５６】
このように、前記接触手段が開放系である場合においても、前記混合液により、二酸化炭素を吸収できることが確認できた。さらに、噴霧した前記混合液の量が、約４ｍＬという少量であったことから、前記混合液の量が少量であっても、高濃度の二酸化炭素濃度を十分に下げることができることがわかった。このことから、本発明の反応系は、反応効率が極めて優れているといえる。
【０２５７】
以上のように、容器内において、水酸化ナトリウム、および塩化カルシウムを含む混合液と、二酸化炭素を含む気体とを、前記混合液を霧状にした状態で接触させることにより、二酸化炭素を固定できることが確認できた。
【０２５８】
［参考例５］
水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を含む溶液と、二酸化炭素（ＣＯ２）を含む気体とを接触させる第１の接触工程、および前記第１の接触工程後、前記溶液に、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）を添加する第２の接触工程により、二酸化炭素を固定できることを確認した。
【０２５９】
水酸化ナトリウムを含む溶液として、１Ｎの水酸化ナトリウム溶液（和光純薬工業社製）を用いた。また、１ｍｏｌ／Ｌの塩化カルシウム溶液（和光純薬工業社製）を、蒸留水で希釈し、0.1ｍｏｌ／Ｌの塩化カルシウム溶液を作製した。
【０２６０】
１０ｍＬの試験管に、５ｍｌの１Ｎの前記水酸化ナトリウム溶液を入れ、前記溶液に、二酸化炭素（ＣＯ２100％、小池工業社製）をバブリングすることにより、接触させた（第１の接触工程）。前記バブリングは、パスツールピペットの先端から、二酸化炭素を噴出させた。前記バブリングの条件は、２ｃｍ３／秒、４０秒間とした。前記バブリングにおけるバブルのサイズを、スケールと比較することにより目視で測定した結果、ミリメートル〜センチメートルのオーダーであった。
【０２６１】
つぎに、前記第１の接触後の前記溶液を、所定の濃度（0.1Nおよび0.05N）となるように蒸留水で希釈した。１０ｍＬの試験管に、３ｍＬの前記希釈後の前記溶液を入れ、前記溶液に、３ｍｌの0.1ｍｏｌ／Ｌの前記塩化カルシウム溶液を添加した（第２の接触工程）。前記接触後、前記添加後の混合液を３，０００ｒｐｍ、１０分間の条件で遠心した。そして、前記接触前および後に、前記試験管の重量を測定し、前記接触前および後における前記重量の差を、沈殿量として算出した。
【０２６２】
また、二酸化炭素の吸収に対する水酸化ナトリウムの濃度効果をみるため、以下の実験を行った。１Ｎの前記水酸化ナトリウム溶液を、前記所定の濃度（0.1Nおよび0.05N）となるように、蒸留水で希釈した。１０ｍＬの試験管に、３ｍｌの前記所定の濃度の水酸化ナトリウム溶液を入れ、前記溶液に、二酸化炭素をバブリングすることにより、接触させた（第１の接触工程）。前記バブリングの条件は、２ｃｍ３／秒、２０秒間とした。そして、前記溶液に、３ｍｌの0.1mol/Lの前記塩化カルシウム溶液を添加した（第２の接触工程）。前記添加後、同様にして、沈殿量を算出した。
【０２６３】
これらの結果を、図２７に示す。図２７は、前記二酸化炭素との接触により、前記混合液において生じた沈殿の重さを示すグラフである。図２７において、縦軸は、試験管あたりの前記沈殿の重さ（ｇ）を示し、横軸は、各実験条件を示し、左のグラフは、前記第１工程を１Ｎの前記水酸化ナトリウム溶液を用いて行った結果（「High Concentration」）を示し、右のグラフは、前記第１工程を前記希釈後の前記水酸化ナトリウム溶液を用いて行った結果（「Low Concentration」）を示す。なお、前記沈殿の重さの値は、４サンプルの測定値の平均値とした。図２７に示すように、前記第１の接触工程および前記第２の接触工程を行った結果、前記第１の接触工程をいずれの濃度で行った場合も、前記沈殿が生じた。また、前記第１の接触工程を高濃度で行った場合、前記沈殿の量がより多かった。
【０２６４】
さらに、前記第１工程で生成した炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ３）および炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）が、前記第２工程において塩化カルシウムと反応し、沈殿を生じることを確認した。
【０２６５】
前述と同様にして、0.5ｍｏｌ／Ｌの塩化カルシウム溶液を作製した。１０ｍＬの試験管に、１ｍｌの１Ｎの炭酸水素ナトリウム溶液（和光純薬工業社製）、１ｍｌの蒸留水、２ｍｌの0.5ｍｏｌ／Ｌの前記塩化カルシウム溶液を入れ、ボルテックスミキサーを用いて混合した。その後、生成した沈殿について、前述と同様にして、沈殿量を算出した。
【０２６６】
また、同様にして、２ｍｌの0.5ｍｏｌ／Ｌの炭酸ナトリウム溶液（和光純薬工業製）、２ｍｌの0.5ｍｏｌ／Ｌの前記塩化カルシウム溶液を混合し、生成した沈殿について、沈殿量を算出した。
【０２６７】
この結果を、図２８に示す。図２８は、前記二酸化炭素との接触により、前記混合液において生じた沈殿の重さを示すグラフである。図２８において、縦軸は、試験管あたりの前記沈殿の重さ（ｇ）を示し、横軸は、各実験条件を示す。なお、前記沈殿の重さの値は、前記各サンプルについて、合計４サンプルの測定値の平均値とした。図２８に示すように、前記炭酸水素ナトリウム溶液および前記炭酸ナトリウム溶液は、それぞれ、前記塩化カルシウム溶液との反応により、沈殿を生じた。
【０２６８】
以上から、水酸化ナトリウムを含む溶液と、二酸化炭素を含む気体とを接触させる第１の接触工程、および前記第１の接触工程後、前記溶液に、塩化カルシウムを添加し、さらに、前記添加後の混合液と、前記二酸化炭素を含む気体とを接触させる第２の接触工程により、二酸化炭素を固定できることが確認できた。また、前記第１工程で生成した炭酸水素ナトリウムおよび炭酸ナトリウムが、前記第２工程において塩化カルシウムと反応し、沈殿を生じることが確認できた。
【０２６９】
［参考例６］
前記水酸化ナトリウム溶液および前記塩化カルシウム溶液の濃度を変えても、二酸化炭素を固定できることを確認した。
【０２７０】
参考例５と同様にして、１Ｎの水酸化ナトリウム溶液を用いた。さらに、前記水酸化ナトリウムを含む溶液として、５Ｎの水酸化ナトリウム溶液（和光純薬工業社製）を用いた。また、参考例５と同様にして、0.1ｍｏｌ／Ｌおよび0.5ｍｏｌ／Ｌの前記塩化カルシウム溶液を作製した。
【０２７１】
１Ｎおよび５Ｎの前記水酸化ナトリウム溶液、ならびに、0.1ｍｏｌ／Ｌおよび0.5ｍｏｌ／Ｌの前記塩化カルシウム溶液を用いて、参考例５と同様にして、前記第１の接触工程、および前記第２の接触工程を行った。ただし、５Ｎの前記水酸化ナトリウム溶液を用いた場合のみ、前記第１の接触工程における前記バブリング時間を、２０秒間に代えて、５０秒間とした。そして、参考例５と同様にして、沈殿量を算出した。
【０２７２】
この結果を、図２９に示す。図２９は、前記二酸化炭素との接触により、前記混合液において生じた沈殿の重さを示すグラフである。図２９において、縦軸は、試験管あたりの前記沈殿の重さ（ｇ）を示し、横軸は、各実験条件を示し、左のグラフは、前記第１工程を１Ｎの前記水酸化ナトリウム溶液を用いて行った結果を示し、右のグラフは、前記第１工程を５Ｎの前記水酸化ナトリウム溶液を用いて行った結果を示し、それぞれにおいて、左は、0.1ｍｏｌ／Ｌ前記塩化カルシウム溶液を用いて行った結果、右は、0.5ｍｏｌ／Ｌの前記塩化カルシウム溶液を用いて行った結果を示す。なお、前記沈殿の重さの値は、前記各サンプルについて、合計５サンプルの測定値の平均値とした。図２９に示すように、前記水酸化ナトリウム溶液および前記塩化カルシウム溶液をいずれの濃度にした場合も、前記沈殿が生じた。前記水酸化ナトリウム溶液の濃度を、１Ｎおよび５Ｎにした結果、両者間でほぼ同じ値が得られた。前記塩化カルシウム溶液の濃度を、0.1ｍｏｌ／Ｌおよび0.5ｍｏｌ／Ｌにした結果、0.5ｍｏｌ／Ｌでは、0.1ｍｏｌ／Ｌにした場合と比較して、いずれの前記水酸化ナトリウム溶液の濃度においても、前記沈殿量が約半分の値であった。0.1ｍｏｌ／Ｌの前記塩化カルシウム溶液を用いることにより、より多くの二酸化炭素を固定できることが確認できた。
【０２７３】
以上から、前記水酸化ナトリウム溶液および前記塩化カルシウム溶液の濃度を変えても、二酸化炭素を固定できることが確認できた。
【０２７４】
［参考例７］
前記第１の接触工程における二酸化炭素を含む気体との接触時間を変えても、二酸化炭素を固定できることを確認した。また、前記第１の接触工程および前記第２の接触工程を行わずに、水酸化ナトリウムおよび塩化カルシウムを含む混合液と、二酸化炭素を含む気体とを接触させ、結果を比較した。
【０２７５】
参考例５と同様にして、１Ｎの水酸化ナトリウム溶液を用いた。また、0.1ｍｏｌ／Ｌの前記塩化カルシウム溶液を作製した。
【０２７６】
前記バブリングの条件を、５、１０、２０、３０、６０秒間とした以外は参考例５と同様にして、前記第１の接触工程を行った。
【０２７７】
つぎに、前記第１の接触後の前記溶液に、濃度が約0.1N（初濃度を基準にした概算値）となるように、９ｍＬの蒸留水を加えて希釈した。１０ｍＬの試験管に、３ｍＬの前記希釈後の前記溶液を入れ、前記溶液に、３ｍｌの0.1ｍｏｌ／Ｌの前記塩化カルシウム溶液を添加した（第２の接触工程）。前記接触後、参考例５と同様にして、前記混合液を遠心した。そして、参考例５と同様にして、沈殿量を算出した。
【０２７８】
また、比較例として、以下の実験を行った。１Ｎの前記水酸化ナトリウム溶液を、0.1Nとなるように、蒸留水で希釈した。１０ｍＬの試験管に、３ｍｌの0.1Nの前記水酸化ナトリウム溶液と、３ｍｌの0.1Nの前記塩化カルシウム溶液とを入れて混合し、前記混合液に、前述と同様にして、二酸化炭素をバブリングすることにより、接触させた。前記添加後、同様にして、沈殿量を算出した。
【０２７９】
これらの結果を、図３０に示す。図３０は、前記二酸化炭素との接触により、前記混合液において生じた沈殿の重さを示すグラフである。図３０において、縦軸は、試験管あたりの前記沈殿の重さ（ｇ）を示し、横軸は、バブリング時間を示し、それぞれ、左のグラフは、前記第１の接触工程および前記第２の接触工程を行った結果を示し、右のグラフは、比較例の結果を示す。なお、前記沈殿の重さの値は、合計３回の測定値の平均値とした。図３０に示すように、前記第１の接触工程および前記第２の接触工程を行った結果、いずれのバブリング時間においても、前記沈殿が生じた。５秒〜３０秒間のバブリングにおいて、ほぼ同程度の沈殿量が得られた。６０秒間のバブリングを行っても、やや減少したものの、十分な量の沈殿量が得られた。前記比較例の場合、５秒〜１０秒間のバブリングにおいて、前記沈殿が生じたが、前記第１の接触工程および前記第２の接触工程を行った結果と比較して、沈殿量は半分以下であった。さらに、２０秒以上のバブリングを行うと、沈殿量は大きく減少した。
【０２８０】
以上から、前記第１の接触工程における二酸化炭素を含む気体との接触時間を変えても、二酸化炭素を固定できることを確認できた。また、前記第１の接触工程および前記第２の接触工程を行った場合、前記第１の接触工程および前記第２の接触工程を行わずに、水酸化ナトリウムおよび塩化カルシウムを含む混合液と、二酸化炭素を含む気体とを接触させた場合と比較して、より効率よく二酸化炭素を固定できることが分かった。
【０２８１】
［参考例８］
水酸化ナトリウム、および塩化カルシウムを含む混合液と、二酸化炭素を含む気体とを、前記気体を前記混合液中にバブリングすることにより接触させることにより、二酸化炭素を固定できることを確認した。
【０２８２】
参考例６と同様にして、0.05Ｎの前記水酸化ナトリウムと0.05ｍｏｌ／Ｌの前記塩化カルシウムとを含む混合液を作製した。５００ｍｌの前記混合液を、プラスチックボトル（市販のもの、幅7.5ｃｍ、奥行7.5ｃｍ、高さ12ｃｍ）に入れ、図３３に示すように、前記混合液に、水槽生物用のバブリング装置（製品名：ブクブク（セットに含まれるエアポンプ、ホース、およびエアストーンを組立てたもの）、コトブキ工芸株式会社製）を用いて、空気をバブリングすることにより接触させた。なお、図３３において、前記プラスチックボトルの内部を透視的に図示している。前記バブリングは、２０ｃｍ３／秒の条件で、９時間、および１２時間行った。前記バブリングにおけるバブルのサイズを、スケールと比較することにより目視で測定した結果、マイクロメートル〜ミリメートルのオーダーであった。前記接触後、５ｍＬの前記混合液を取得し、３，０００ｒｐｍ、１０分間の条件で遠心した後、沈殿物を秤量した。また、前記空気に代えて、前記空気に前記二酸化炭素を混合することにより二酸化炭素濃度を15％にした混合空気を用い、前記バブリングを1.5時間行った以外は同様にして、実験を行った。
【０２８３】
この結果を、図３４に示す。図３４は、前記二酸化炭素との接触により、前記混合液において生じた沈殿の重さを示すグラフである。図３４において、縦軸は、前記沈殿の重さ（ｇ）を示し、横軸は、各実験条件を示す。なお、前記沈殿の重さの値は、前記各混合液のサンプルについて、合計４サンプルの測定値の平均値とした。図３４に示すように、前記空気、および前記混合空気のバブリングにより、沈殿が生じた。前記空気のバブリングにおいて、時間経過に応じて、沈殿量が増加していた。
【０２８４】
つぎに、容器の形態を変えて、実験を行った。前記容器として、前記プラスチックボトルに代えて、直径40ｍｍ、高さ50ｃｍの塩化ビニル製のパイプ（市販のもの）を用いた。前記パイプは、底部となる一端にパイプキャップ（市販のもの）を取付けた。図３５は、前記パイプの形態を説明する概略図である。なお、図３５において、前記パイプの内部を透視的に図示している。また、参考例５と同様にして、0.1Ｎの前記水酸化ナトリウム溶液および0.1ｍｏｌ／Ｌの前記塩化カルシウム溶液を作製した。２５０ｍｌの前記水酸化ナトリウム溶液および２５０ｍｌの前記塩化カルシウム溶液を、前記パイプに入れ、前記混合液に、前述と同様にして、約１分間、空気をバブリングすることにより接触させた。前記接触後、前記パイプの上部空間（高さ約14ｃｍ）における気体について、参考例６と同様にして、二酸化炭素濃度を測定した。また、前記空気の二酸化炭素濃度を、同様にして測定した。
【０２８５】
この結果を、図３６に示す。図３６は、前記接触後の前記パイプ内の二酸化炭素濃度を示すグラフである。図３６において、縦軸は、二酸化炭素濃度（ＰＰＭ）を示し、横軸は、左から、前記空気（Air）、および前記パイプの上部空間における気体（Inner Pipe）を示す。なお、前記二酸化炭素濃度の値は、合計９サンプルの測定値の平均値とした。図３６に示すように、前記接触により、前記パイプ内の二酸化炭素濃度が大きく減少した。
【０２８６】
つぎに、前記空気に代えて、前記空気に前記二酸化炭素を混合することにより二酸化炭素濃度を10％にした混合空気を用いた以外は同様にして、実験を行った。
【０２８７】
この結果を、図３７に示す。図３７は、前記接触後の前記パイプ内の二酸化炭素濃度を示すグラフである。図３７において、縦軸は、二酸化炭素濃度（％）を示し、横軸は、左から、各実験条件を示す。なお、前記二酸化炭素濃度の値は、合計３サンプルの測定値の平均値とした。図３７に示すように、前記接触により、前記パイプ内の二酸化炭素濃度が減少した。
【０２８８】
つぎに、前記混合液の量を変えて、実験を行った。参考例６と同様にして、0.05Ｎの前記水酸化ナトリウムと0.05ｍｏｌ／Ｌの前記塩化カルシウムとを含む混合液を作製した。前記パイプに、１００、２００、３００、４００、および５００ｍｌの前記混合液を入れ、前記混合液に、前述と同様にして、１〜２分間、空気をバブリングすることにより接触させた。なお、前記各条件において、前記パイプの底面からの前記混合液の液面の高さは、それぞれ、７、１４、２２、２９、３６ｃｍであった。前記接触後、前記パイプの上部空間（前記パイプの上端から約10ｃｍの位置）における気体について、参考例６と同様にして、二酸化炭素濃度を測定した。また、前記空気の二酸化炭素濃度を、同様にして測定した。
【０２８９】
この結果を、図３８に示す。図３８は、前記接触後の前記パイプ内の二酸化炭素濃度を示すグラフである。図３８において、縦軸は、二酸化炭素濃度（ＰＰＭ）を示し、横軸は、左から、前記空気（Control）、および前記液面の高さを示す。なお、前記二酸化炭素濃度の値は、合計３サンプルの測定値の平均値とした。図３８に示すように、前記接触により、前記液面の高さが、７ｃｍであっても、前記パイプ内の二酸化炭素濃度が大きく減少した。また、前記液面の高さ（前記混合液の量）が大きくなるに従って、二酸化炭素濃度はより減少した。
【０２９０】
つぎに、前記接触の形態を変えて、実験を行った。参考例６と同様にして、0.05Ｎの前記水酸化ナトリウムと0.05ｍｏｌ／Ｌの前記塩化カルシウムとを含む混合液を作製した。前記パイプに、５００ｍｌの前記混合液を入れ、前述と同様にして、１〜２分間、空気をバブリングすることにより接触させた。一方、前記接触において、前記バブリング装置の前記ホースの先端に接続した前記エアストーンを取り外して、前記ホース（直径約５ｍｍ、シリコン製）から直接空気をバブリングすることにより接触させた以外は同様にして、実験を行った。前記バブリングにおけるバブルのサイズを、スケールと比較することにより目視で測定した結果、ミリメートル〜センチメートルのオーダーであった。前記接触後、前述と同様にして、二酸化炭素濃度を測定した。また、前記空気の二酸化炭素濃度を、同様にして測定した。
【０２９１】
この結果を、図３９に示す。図３９は、前記接触後の前記パイプ内の二酸化炭素濃度を示すグラフである。図３９において、縦軸は、二酸化炭素濃度（ＰＰＭ）を示し、横軸は、左から、前記空気（Control）、前記エアストーンからバブリングした場合（Ball）、および前記ホースからバブリングした場合（Tube）を示す。なお、前記二酸化炭素濃度の値は、合計４サンプルの測定値の平均値とした。図３９に示すように、前記エアストーンからバブリングすることにより、前記パイプ内の二酸化炭素濃度が大きく減少した（４．２７％まで減少）。一方、前記ホースからバブリングした場合、二酸化炭素濃度は減少した（６９．４９％まで減少）が、前記エアストーンからバブリングした場合と比較して、減少量は少なかった。このことから、前記バブリングにおけるバブルのサイズが小さいことが、二酸化炭素の吸収において重要であることがわかった。
【０２９２】
以上のように、水酸化ナトリウム、および塩化カルシウムを含む混合液と、二酸化炭素を含む気体とを、前記気体を前記混合液中にバブリングすることにより接触させることにより、二酸化炭素を固定できることを確認できた。
【０２９３】
［参考例９］
水酸化ナトリウムを含む溶液と二酸化炭素を含む気体とを接触させることにより、二酸化炭素を吸収できることを確認した。
【０２９４】
参考例５と同様にして、0.05Ｎの前記水酸化ナトリウム溶液を作製した。前記容積２Ｌの一般的な形状のペットボトルを用い、参考例６と同様にして、前記ペットボトル内を大気と平衡にした。その後、前記ペットボトルに、10ｍＬの前記水酸化ナトリウム溶液を入れ、静置することにより、前記溶液と大気中の二酸化炭素とを接触させた。前記接触後、０分（接触直後）、１５分、３０分、６０分後に、参考例６と同様にして、前記ペットボトル内の二酸化炭素濃度を測定した。
【０２９５】
この結果を、図４０に示す。図４０は、前記接触後の前記ペットボトル内の二酸化炭素濃度を示すグラフである。図４０において、縦軸は、二酸化炭素濃度（ＰＰＭ）を示し、横軸は、前記接触後の経過時間（分）を示す。なお、前記二酸化炭素濃度の値は、合計３サンプルの測定値の平均値とした。図４０に示すように、前記接触により、前記接触直後と比較して、１５分、３０分、６０分後に、前記ペットボトル内の二酸化炭素濃度が減少した。
【０２９６】
つぎに、前記接触の形態を変えて、前記接触を行った。前記ペットボトルに代えて、図４１に示す、容積２Ｌのプラスチックボックス（市販のもの）を用いた。なお、図４１において、前記プラスチックボックスの内部を透視的に図示している。前記プラスチックボックスに、５００ｍＬの0.1Ｎの前記水酸化ナトリウム溶液を入れた後、図４１に示すように、前記プラスチックボックスの上面をプラスチック製のプレートで覆った。前記溶液に、バブリング装置（製品名：Micro bubbler（F-1056-002）、フロント工業株式会社製）を用いて、空気をバブリングすることにより接触させた。前記バブリングは、２０ｃｍ３／秒の条件で行った。前記バブリングにおけるバブルのサイズを、スケールと比較することにより目視で測定した結果、マイクロメートル〜ミリメートルのオーダーであった。そして、前記接触開始直後（０分）、５分後、１０分後、および１５分後に、前記プラスチックボックス内の上部空間の二酸化炭素濃度を、前記二酸化炭素モニターを用いて測定した。
【０２９７】
この結果を、図４２に示す。図４２は、前記接触後の前記プラスチックボックス内の二酸化炭素濃度を示すグラフである。図４２において、縦軸は、二酸化炭素濃度（ＰＰＭ）を示し、横軸は、左から、前記接触開始直後（0 time）、５分後（5 min）、１０分後（10 min）、および１５分後（15 min）を示す。図４２に示すように、前記接触開始から５分後には、前記プラスチックボックス内の二酸化炭素濃度が大きく減少した。その後、前記接触後の経過時間に応じて、二酸化炭素濃度は徐々に減少した。
【０２９８】
つぎに、容器の形態を変えて、実験を行った。前記容器として、前記プラスチックボトルに代えて、参考例８に記載の前記パイプを用いた。前記パイプに、２００ｍｌの0.1Ｎの前記水酸化ナトリウム溶液を入れ、前記溶液に、前述と同様にして、二酸化炭素濃度を10％にした前記混合空気をバブリングすることにより接触させた。そして、前記接触開始から５分後まで継続して、前記パイプ内の上部空間の二酸化炭素濃度を、前記二酸化炭素モニターを用いて測定した。また、１Ｎの前記水酸化ナトリウム溶液を用いた以外は同様にして、２分後まで二酸化炭素濃度を測定した。
【０２９９】
この結果を、図４３に示す。図４３は、前記接触開始から２分後の前記パイプ内の二酸化炭素濃度を示すグラフである。図４３において、縦軸は、二酸化炭素濃度（ＰＰＭ）を示し、横軸は、前記水酸化ナトリウム溶液の濃度を示す。図４３に示すように、0.1Ｎの前記水酸化ナトリウム溶液を用いた場合、前記パイプ内の二酸化炭素濃度が、前記接触開始直後から急速に減少し、２分後において、前記接触開始直後の値と比較して、７．５％まで減少した。その後、前記接触開始から５分後まで、前記濃度はほぼ一定の値であった。また、１Ｎの前記水酸化ナトリウム溶液を用いた場合、同様に、前記パイプ内の二酸化炭素濃度が、前記接触開始直後から急速に減少し、２分後において、「０」になった。
【０３００】
以上のように、水酸化ナトリウムを含む溶液と二酸化炭素を含む気体とを接触させることにより、二酸化炭素を吸収できることを確認できた。
【０３０１】
［参考例１０］
水酸化ナトリウムを含み、さらに、第２族元素の塩化物、および２価の金属元素の塩化物を含む混合液と、二酸化炭素を含む気体とを接触させることにより、二酸化炭素を固定できることを確認した。
【０３０２】
第２族元素の塩化物、および２価の金属元素の塩化物として、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２、和光純薬工業社製）、塩化亜鉛（ＺｎＣｌ２、和光純薬工業社製）、塩化ストロンチウム（ＳｒＣｌ２、和光純薬工業社製）、塩化バリウム（ＢａＣｌ２、和光純薬工業社製）を用いた。前記塩化物を、それぞれ、蒸留水で希釈し、0.1ｍｏｌ／Ｌの各金属塩化物溶液を作製した。また、参考例５と同様にして、0.1Ｎの前記水酸化ナトリウム溶液を作製した。
【０３０３】
２ｍＬの前記各金属塩化物溶液と、１ｍＬの前記水酸化ナトリウム溶液を混合した。前記混合液に、参考例５と同様にして、二酸化炭素をバブリングすることにより、接触させた。前記混合後、および前記二酸化炭素との接触後、参考例５と同様にして、沈殿量を算出した。
【０３０４】
この結果を、図４４に示す。図４４は、前記二酸化炭素との接触により、前記混合液において生じた沈殿の重さを示すグラフである。図４４において、縦軸は、試験管あたりの前記沈殿の重さ（ｇ）を示し、横軸は、前記混合液に含まれる各金属塩化物を示し、それぞれ、左のグラフが前記混合後、右のグラフが前記二酸化炭素との接触後を示す。なお、前記沈殿の重さの値は、前記各混合液のサンプルについて、合計４サンプルの測定値の平均値とした。図４４に示すように、前記塩化マグネシウム溶液および前記塩化亜鉛溶液を用いた場合、前記混合後、沈殿量が大きく増加し、前記二酸化炭素との接触後、沈殿量が減少した。また、前記塩化ストロンチウム溶液および前記塩化バリウム溶液を用いた場合、前記混合後、沈殿量が増加し、前記二酸化炭素との接触後、沈殿量がさらに増加した。
【０３０５】
つぎに、前記第２族元素の塩化物、および前記２価の金属元素の塩化物を用いて、前記接触後の二酸化炭素濃度を測定した。
【０３０６】
前記容器として、参考例８に記載の前記パイプを使用した。５０ｍｌの０．１Ｎの前記水酸化ナトリウム溶液および５０ｍｌの0.1ｍｏｌ／Ｌの各金属塩化物溶液を、前記パイプに入れ、前記混合液に、前記参考例８と同様にして、空気をバブリングすることにより接触させた。前記接触後、前記パイプの上部空間（高さ約14ｃｍ）における気体について、参考例６と同様にして、二酸化炭素濃度を測定した。前記測定において、前記接触から２〜３分後に、二酸化炭素濃度の値がほぼ一定になったことを確認し、この値を測定値とした。また、コントロールとして、前記空気の二酸化炭素濃度を、同様にして測定した。
【０３０７】
この結果を、図４５に示す。図４５は、前記接触後の前記パイプ内の二酸化炭素濃度を示すグラフである。図４５において、縦軸は、二酸化炭素濃度（ＰＰＭ）を示し、横軸は、各金属塩化物を示す。なお、前記二酸化炭素濃度の値は、合計３サンプルの測定値の平均値とした。図４５に示すように、前記接触により、いずれの金属塩化物を用いた場合においても、コントロールの値と比較して、前記パイプ内の二酸化炭素濃度が減少した。特に、前記塩化ストロンチウム溶液および前記塩化バリウム溶液を用いた場合、前記二酸化炭素濃度が大きく減少した。
【０３０８】
以上のように、水酸化ナトリウムを含み、さらに、第２族元素の塩化物、および２価の金属元素の塩化物を含む混合液と、二酸化炭素を含む気体とを接触させることにより、二酸化炭素を固定できることを確認できた。
【０３０９】
［参考例１１］
水酸化ナトリウム、および塩化カルシウムを含む混合液と、二酸化炭素を含む気体とを、所定の温度条件下で接触させることにより、二酸化炭素を固定できることを確認した。
【０３１０】
参考例６と同様にして、0.05Ｎの前記水酸化ナトリウムと0.05ｍｏｌ／Ｌの前記塩化カルシウムとを含む混合液を作製した。１０ｍＬの試験管に、３ｍＬの前記各濃度の水酸化ナトリウム溶液と、３ｍＬの0.1ｍｏｌ／Ｌの前記塩化カルシウム溶液とを入れて混合し、前記混合液に、参考例５と同様にして、二酸化炭素をバブリングすることにより接触させた。前記バブリングは、２ｃｍ３／秒の条件で、１０秒間行った。前記接触において、前記混合液の温度を、Unithermo Shaker NTS-120, EYLEA, (Tokyo Rikakikai Co., Ltd.)を用いて、それぞれ、５℃、２０℃、３０℃、４０℃、５０℃、６０℃、７０℃、８０℃に保持した。前記接触後、参考例５と同様にして、沈殿量を算出した。
【０３１１】
この結果を、図４６に示す。図４６は、前記二酸化炭素との接触により、前記混合液において生じた沈殿の重さを示すグラフである。図４６において、縦軸は、試験管あたりの前記沈殿の重さ（ｇ）を示し、横軸は、温度を示す。なお、前記沈殿の重さの値は、前記温度ごとに、実験を３〜５回行い、各実験において４〜８サンプルの測定値を取得し、これらの測定値の平均値とした。図４６に示すように、いずれの温度条件下においても、前記二酸化炭素との接触後、沈殿が生成した。前記沈殿量は、前記混合液の温度が５℃から６０℃の間では、ほぼ一定の値であり、７０℃において大きく増加した。前記混合液の温度が８０℃においても、５℃から６０℃の間における前記一定の値よりも大きい値が得られた。
【０３１２】
以上のように、水酸化ナトリウム、および塩化カルシウムを含む混合液と、二酸化炭素を含む気体とを、所定の温度条件下で接触させることにより、二酸化炭素を固定できることを確認できた。特に、前記二酸化炭素の固定が、高温での処理に適していることを確認できた。
【０３１３】
［参考例１２］
本発明の二酸化炭素の固定装置を用いて、二酸化炭素を固定できることを確認した。
【０３１４】
図４７に示す二酸化炭素の固定装置を、以下のようにして作製した。第１反応容器１０として、大きさ（高さ７３ｃｍ、奥行き４１ｃｍ、幅５１ｃｍ）、容量約７６Ｌのプラスチック製の容器を用いた。第１反応容器１０を、金属製のラック（市販のもの）に設置した。液体循環流路３０として、ホース（市販のもの）、およびパイプ（市販のもの）を用い、前記ホースおよび前記パイプを、それぞれ、ポンプ４０（Iwaki Magnet Pump MD-100R-5M）に接続した。ポンプ４０は、前記ラックの上部の空間（収容部５０）に設置した。前記パイプの液体吸込端部３１０には、ストレーナー（市販のもの）を接続し、前記ホースの液体放出端部３２０には、アスピレーター（品番1-689-04、アズワン社製）を接続し、それぞれ、第１反応容器１０内に設置した。また、前記アスピレーターには、気体取込み用のホースＸを接続し、ホースＸの他端を、前記ラックの天井に設けた穴から外部に通した。これにより、前記外部から取込んだ大気が、前記アスピレーターにより液体循環流路３０内の液体に取込まれ、液体放出端部３２０から噴出されるようにした。
【０３１５】
また、第１反応容器１０の上部空間の側面部に、液面から７ｃｍの位置となるように穴（直径６ｃｍ）（図示せず）を設け、前記穴に塩化ビニル製のパイプを通し、前記上部空間の気体を第１反応容器１０外に放出させた。そして、前記放出させた気体中の二酸化炭素濃度を、二酸化炭素モニター（GX-6000、RIKEN KEIKI製）により測定した。
【０３１６】
第１反応容器１０に、４０Ｌの水を入れた後、２Ｌの１Ｎの水酸化ナトリウム溶液を、作業者により投入した。前記投入後すぐに、ポンプ４０を作動させ、ポンプ４０により、前記溶液を液体吸込端部３１０から吸込み、前記吸込んだ前記溶液を液体放出端部３２０から放出させた。その後すぐに、２Ｌの１ｍｏｌ／Ｌの塩化カルシウムを含む溶液を、作業者により投入した。前記投入後、気体の出入りを防ぐため、第１反応容器１０の蓋を閉じた。前記塩化カルシウムを含む溶液の投入時点を０分とし、経過時間を測定した。
【０３１７】
この結果、前記投入時点（０分）において、前記二酸化炭素濃度は４００ＰＰＭであった。そして、前記投入直後から、前記二酸化炭素濃度は急激に低下し、前記投入から２０秒後における前記二酸化炭素濃度は２８０ＰＰＭ、３０秒後における前記二酸化炭素濃度は２６０ＰＰＭ、４０秒後における前記二酸化炭素濃度は２２０ＰＰＭ、５０秒後における前記二酸化炭素濃度は２００ＰＰＭ、６０秒後における前記二酸化炭素濃度は１８０ＰＰＭ、１分２０秒後における前記二酸化炭素濃度は１６０ＰＰＭ、１分４０秒後における前記二酸化炭素濃度は１４０ＰＰＭ、２分後における前記二酸化炭素濃度は１００ＰＰＭ、２分２０秒後における前記二酸化炭素濃度は８０ＰＰＭ、２分４０秒後における前記二酸化炭素濃度は６０ＰＰＭ、３分後における前記二酸化炭素濃度は４０ＰＰＭ、３分２０秒後における前記二酸化炭素濃度は２０ＰＰＭであった。そして、前記投入から３分４５秒後に、前記二酸化炭素濃度は０ＰＰＭになった。その後、前記投入から１０分後まで測定を行ったところ、いずれの経過時間においても、前記二酸化炭素濃度は０ＰＰＭであった。
【０３１８】
以上のように、本発明の二酸化炭素の固定装置を用いて、二酸化炭素を固定できることを確認できた。
【０３１９】
以上、実施形態および実施例を参照して本発明を説明したが、本発明は、上記実施形態および実施例に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。
【産業上の利用可能性】
【０３２０】
以上のように、本発明によれば、新たな、二酸化炭素の固定方法を提供することができる。このため、本発明は、二酸化炭素を含む燃焼排ガスの処理等において、極めて有用といえる。また、本発明は、例えば、火力発電所に好適に適用することができる。
【符号の説明】
【０３２１】
１、２、３        二酸化炭素の固定装置
１０              反応容器
１０Ａ            第１反応容器
１０Ｂ            第２反応容器
１１              反応室
１１Ａ            第１反応室
１１Ｂ            第２反応室
１２              電解室
１２Ａ            陽極室
１２Ｂ            陰極室
１２Ｃ            中間室
１２１Ａ          陽極
１２１Ｂ          陰極
１３Ａ、Ｂ        隔壁
２０Ａ、Ｂ、Ｃ    二酸化炭素固定剤投入手段
３０              気体送入手段
３１              挿入端部
４０Ａ、Ｂ、Ｃ    気体取出部
５０              液体取出部
５１              フィルター
５２              液体放出部
５３              ポンプ
５４              流量調整手段
６０              液体循環流路
６１              液体吸込端部
６２              液体放出端部
６３              アスピレーター
６４              流量調整手段
７０              ポンプ
８０、８０Ａ、Ｂ  容器連通流路
８１、８１Ａ、Ｂ  ポンプ
８２、８２Ａ、Ｂ  流量調整手段
８３              アスピレーター
【要約】      （修正有）【課題】新たな、二酸化炭素の固定装置を提供する。【解決手段】反応容器１０、二酸化炭素固定剤投入手段２０Ａ、２０Ｂおよび気液混合手段３０を含み、二酸化炭素固定剤投入手段２０Ａ、２０Ｂは、反応容器１０に、二酸化炭素固定剤を投入可能であり、反応容器１０は、反応室１１、および電解室１２を含み、反応室１１は、二酸化炭素固定剤を収容可能であり、気液混合手段３０は、反応室１１に収容された前記二酸化炭素固定剤に、二酸化炭素を含む気体を混合可能である。【選択図】図１【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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