(57)【要約】【課題】大量排出される二酸化炭素を、簡易な装置を使用して簡便な方法で分解して大気への放出を抑制すると共に、炭素の再利用を可能とした。【解決手段】クラスター状の二酸化炭素を人工石収容部３ａ、３ｂに通過させ、第１の人工石群１５ａ、１５ｂから放射される電磁波によってクラスターの一部又は全部を解砕し、前記解砕した二酸化炭素を前記細分化処理剤１６ａ、１６ｂで処理して分子細分化し、炭素成分を多孔質活性炭１１ａ、１１ｂに吸着させる一方、炭素−酸素結合が切断されて酸素成分は外部に放出される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クラスター状の二酸化炭素を電磁波を放射する第１の人工石群中に通過させ、前記電磁波を放射してクラスターを解砕した後、該解砕された二酸化炭素を細分化処理剤で分子細分化し、該分子細分化された二酸化炭素の炭素成分を微細孔を有する多孔質活性炭に吸着させる一方、酸素成分を外部に放出することを特徴とする二酸化炭素の処理方法。
【請求項２】
前記第１の人工石群を加熱することを特徴とする請求項１記載の二酸化炭素の処理方法。
【請求項３】
前記細分化処理液と前記多孔性活性炭とを含有した処理水溶液を調製すると共に、前記処理水溶液中に電磁波を放射する第２の人工石群を混在させ、前記第１の人工石群で解砕されなかった残余の二酸化炭素を前記第２の人工石群からの電磁波で解砕可能とすることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の二酸化炭素の処理方法。
【請求項４】
二酸化炭素を分子細分化する細分化処理剤と微細孔を有する多孔質活性炭とを含有した処理槽を設け、
ガス供給管が前記処理槽に接続されると共に、電磁波を放射する第１の人工石群を収容した人工石収容部が前記ガス供給管に介装され、
クラスター状の二酸化炭素が、前記人工石収容部を通過して前記電磁波によって解砕され、前記解砕された二酸化炭素が前記ガス供給管を介して前記処理槽に供給され、前記処理槽に含有された前記細分化処理剤で分子細分化され、さらに炭素成分が前記多孔質活性炭に吸着されると共に、酸素成分が外部に放出されることを特徴とする二酸化炭素処理装置。
【請求項５】
第２の人工石群からなる人工石層が、前記処理槽中に形成されていることを特徴とする請求項４記載の二酸化炭素処理装置。
【請求項６】
複数の前記処理槽が直列接続されていることを特徴とする請求項４又は請求項５記載の二酸化炭素処理装置。
【請求項７】
第１の人工石群を収容した人工石収容部が、前記複数の各処理槽の間に介装されていることを特徴とする請求項６記載の二酸化炭素処理装置。
【請求項８】
前記人工石収容部に加熱手段が付設されていることを特徴とする請求項４乃至請求項７のいずれかに記載の二酸化炭素処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地球温暖化の原因となっている二酸化炭素の処理方法、及び二酸化炭素処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球規模での環境悪化が問題視されている。特に、化石燃料を燃焼して生成される二酸化炭素の大量排出は、地球の温暖化を引き起こし、地球上の生物体系の変化や海面の上昇、気象変動等、地球規模での深刻な環境問題を招いている。
【０００３】
したがって、大量排出される二酸化炭素をどのようにして効率的に処理するかは極めて重要な技術的課題であり、近年、その研究開発が盛んに行われている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、炭酸塩と２，３−ジアミノプロピオン酸又はヒスチジンとを溶媒に溶かした溶液からなる二酸化炭素の吸収剤が提案されている。
【０００５】
この特許文献１では、上述した二酸化炭素の吸収剤を、ＣＯ２／Ｎ２分離液膜あるいは化学吸収法のＣＯ２吸収剤として使用することにより、混合ガス中のＣＯ２を効率良く回収しようとしている。
【０００６】
また、特許文献２には、二酸化炭素を含むガスを、所定のアルカノールアミン類と、所定のピペラジン類とをモル比にして１：９〜９：１で含む水溶液に接触させて、該水溶液に二酸化炭素を吸収させる工程、及び、上記水溶液を加熱して、二酸化炭素を脱離して回収する工程とを含む二酸化炭素の回収方法が提案されている。
【０００７】
特許文献２では、上記方法を使用することにより、ガス中のＣＯ２を吸収及び脱離させて高純度のＣＯ２を回収している。
【０００８】
さらに、特許文献３では、金属または低原子価の金属を含む物質の微粒子または微粒子の凝集体と水と二酸化炭素とを接触させ、反応させることによって、高原子価金属の炭酸塩を含む物質を生成させるようにした二酸化炭素の固定化方法が提案されている。
【０００９】
特許文献３では、金属の微粒子と水と二酸化炭素との反応によって、水素の発生と共に二酸化炭素を金属の炭酸塩として固定化することができ、これにより特別な吸収材料を要することなく、二酸化炭素を吸収・固定することができる。
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−２２９２１９号公報
【特許文献２】特開２００６−２４０９６６号公報
【特許文献３】特開２００７−７５７７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１は、二酸化炭素を吸収剤で吸収させているものの、二酸化炭素の排出量が膨大であることを考慮すると、大量の吸収剤が必要となり、コスト高を招く。
【００１２】
また、特許文献２では、排出される二酸化炭素を回収するのみで、回収した二酸化炭素をどのように処理するかが課題となる。
【００１３】
さらに、特許文献３では、二酸化炭素を金属の炭酸塩として固定化しているものの、そのためには原料として金属が必要である上、特許文献１と略同様、生成された炭酸塩をどのように処理するかが課題となる。
【００１４】
本発明はこのような事情に鑑みなされてものであって、大量排出される二酸化炭素を、簡易な装置を使用して簡便な方法で分解し、大気への放出を抑制すると共に、炭素の再利用を可能とした二酸化炭素の処理方法、及び二酸化炭素処理装置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】
【００１５】
上記目的を達成するために本発明に係る二酸化炭素の処理方法は、クラスター状の二酸化炭素を電磁波を放射する第１の人工石群中に通過させ、前記電磁波を放射してクラスターを解砕した後、該解砕された二酸化炭素を細分化処理剤で分子細分化し、該分子細分化された二酸化炭素の炭素成分を微細孔を有する多孔質活性炭に吸着させる一方、酸素成分を外部に放出することを特徴としている。
【００１６】
また、本発明の二酸化炭素の処理方法は、前記第１の人工石群を加熱することを特徴としている。
【００１７】
また、本発明の二酸化炭素の処理方法は、前記細分化処理液と前記多孔性活性炭とを含有した処理水溶液を調製すると共に、前記処理水溶液中に電磁波を放射する第２の人工石群を混在させ、前記第１の人工石群で解砕されなかった残余の二酸化炭素を前記第２の人工石群からの電磁波で解砕可能とすることを特徴としている。
【００１８】
また、本発明に係る二酸化炭素処理装置は、二酸化炭素を分子細分化する細分化処理剤と微細孔を有する多孔質活性炭とを含有した処理槽を設け、ガス供給管が前記処理槽に接続されると共に、電磁波を放射する第１の人工石群を収容した人工石収容部が前記ガス供給管に介装され、クラスター状の二酸化炭素が、前記人工石収容部を通過して前記電磁波によって解砕され、前記解砕された二酸化炭素が前記ガス供給管を介して前記処理槽に供給され、前記処理槽に含有された前記細分化処理剤で分子細分化され、さらに炭素成分が前記多孔質活性炭に吸着されると共に、酸素成分が外部に放出されることを特徴としている。
【００１９】
また、本発明の二酸化炭素処理装置は、前記処理槽中に第２の人工石群からなる人工石層が形成されていることを特徴としている。
【００２０】
また、本発明の二酸化炭素処理装置は、複数の前記処理槽が直列接続されていることを特徴としている。
【００２１】
また、本発明の二酸化炭素処理装置は、第１の人工石群を収容した人工石収容部が、前記複数の各処理槽の間に介装されていることを特徴としている。
【００２２】
また、本発明の二酸化炭素処理装置は、前記人工石収容部に加熱手段が付設されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２３】
上記二酸化炭素の処理方法及び二酸化炭素処理装置によれば、クラスター状の二酸化炭素を第１の人工石群中に通過させ、前記クラスターに電磁波を放射して該クラスターを解砕した後、該解砕された二酸化炭素を細分化処理剤で分子細分化し、該分子細分化された二酸化炭素の炭素成分を微細孔を有する多孔質活性炭に吸着させる一方、酸素成分を外部に放出するので、大量生成される二酸化炭素の大気への排出を簡便な方法でかつ簡単な装置で容易に抑制することが可能となり、地球温暖化の防止に貢献することができる。しかも、多孔質活性炭に吸着した炭素成分は燃料として再利用することができ、省資源化にも寄与することができる。
【００２４】
また、第１の人工石群を収容する人工石収容部に加熱手段を付設し、前記第１の人工石群を加熱することにより、第１の人工石群から放射される電磁波が増量され、これによりクラスター状の二酸化炭素の解砕を促進することができる。
【００２５】
また、前記細分化処理液と前記多孔性活性炭とを含有した処理水溶液を調製して処理槽に貯留し、さらに処理水溶液中に電磁波を放射する第２の人工石群を混在させて人工石層を形成することにより、たとえ第１の人工石群からの電磁波で解砕されず、クラスター状を保持した二酸化炭素が処理槽（処理水溶液）に供給された場合であっても、処理槽内でクラスターを解砕することが可能となる。そして、処理槽内で解砕された二酸化炭素も細分化処理剤で分子細分化された後、炭素成分は多孔質活性炭に吸着され、酸素成分は大気に放出されるので、より効果的に地球温暖化に貢献し、省資源に寄与することができる。
【００２６】
また、複数の前記処理槽が直列接続され、さらには、第１の人工石群を収容した人工石収容部が、前記複数の各処理槽の間に介装されることにより、二酸化炭素が大量に生成される場合にも対処することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づき詳説する。
【００２８】
図１は本発明に係る二酸化炭素処理装置の一実施の形態を示すシステム構成図である。
【００２９】
この二酸化炭素処理装置は、二酸化炭素を処理する容量：１〜２ｍ３の２個の処理槽１ａ、１ｂがガス供給管２ａ、２ｂを介して直列接続されている。また、ガス供給管２ａ、２ｂには第１の人工石群１５ａ、１５ｂを収容した人口石収容部３ａ、３ｂが介装されると共に、該人工石収容部３ａ、３ｂにはヒータ（加熱手段）４ａ、４ｂが付設されている。
【００３０】
処理槽１ａ、１ｂの底部には循環パイプ６ａ、６ｂが接続されている。この循環パイプ６ａ、６ｂには循環ポンプ７ａ、７ｂが介装されると共に、Ｕ字状に折曲されてガス供給管２ａ、２ｂに挿入され、かつ、先端には噴射ノズル８ａ、８ｂが取り付けられて循環パイプ６ａ、６ｂを通過する循環水が処理槽１ａ、１ｂに噴流するように構成されている。尚、９は被処理物質となる二酸化炭素供給源である。
【００３１】
第１の人工石群１５ａ、１５ｂは、大小様々な大きさの多数の人工石からなり、自然界に存在するケイ素、鉄、アルミニウム、カルシウム、二酸化チタン等の毒性を有さない無害の各種成分元素で構成され、テラヘルツ帯域の電磁波を常温で放射し、放射量は加熱により増量する。
【００３２】
そして、処理槽１ａ、１ｂには細分化処理剤１６ａ、１６ｂと多孔質活性炭１１ａ、１１ｂとを含有した処理水溶液１０ａ、１０ｂが貯留されている。また、処理槽１ａ、１ｂの略中間部にはメッシュ状の邪魔板１２ａ、１２ｂが配されると共に、該邪魔板１２ａ、１２ｂ上には、第２の人工石群１３ａ、１３ｂが載置され人工石層１４ａ、１４ｂを形成している。
【００３３】
この第２の人工石群１３ａ、１３ｂも、第１の人工石群１５ａ、１５ｂと同様、様々な大きさと組成成分を有する多数の人工石で構成され、テラヘルツ帯域の電磁波を常温で放射する。
【００３４】
尚、処理槽１ａ、１ｂ内の組成成分比は、例えば、純水が約９５重量％、純水を除く他成分（細分化処理剤、多孔質活性炭、及び人工石）が約５重量％となるように配合されている。
【００３５】
前記細分化処理剤１６ａ、１６ｂは、例えば、エチルアルコールやイソプロピルアルコール等のカルビノール類と９８％以上の純度を有する精製水とを含有し、カルビノール類の含有量が３５〜４５重量％となるように調製されている。本実施の形態では、前記カルビノール類を含有した水溶液を噴霧状態下、所定温度（例えば、１０℃以下）で混合撹拌し、これにより水分子クラスターを細分化処理し、カルビノール類に融合させて安定化させている。そして、上記細分化処理剤１６ａ、１６ｂは、自ら有する界面活性作用と浸透作用により、被処理物質である二酸化炭素の表面から内部に容易且つ迅速に浸透し、二酸化炭素を構成する各分子と接触し、接触した分子を切断し、二酸化炭素分子を、例えば２ｎｍ程度の分子サイズに細分化する。
【００３６】
また、前記多孔質活性炭１１ａ、１１ｂは、例えば、やし殻等を炭化して燻炭を生成し、燻炭を真空状態で所定時間熱処理して形成されており、炭素化率が９０％以上、比表面積が１０００ｍ２／ｇ以上、ｐＨが９．０〜１１．０の高炭素質を有している。多孔質活性炭１１ａ、１１ｂの表面には、約３ｎｍの多数の微細孔が形成され、様々なフラーレン形状、例えば、サッカーボール型、カーボンナノチューブ型、バッキーオニオン型、ホーン型等を有している。そして、この細分化された二酸化炭素の分子は、多孔質活性炭１１ａ内に炭素成分を吸着すると共に、炭素−酸素結合が切断され、酸素成分は外部に放出される。
【００３７】
次に、上記二酸化炭素処理装置を使用した二酸化炭素の処理方法を詳述する。
【００３８】
人工石収容部３ａでは、ヒータ４ａによって第１の人工石群１５ａが加熱されている。そして、ガス供給管２ａを通過する二酸化炭素供給源９からのクラスター状の二酸化炭素は、人工石収容部３ａ内の第１の人工石群１５ａから放射される電磁波によって一部又は全部が解砕され、処置槽１ａに供給される。
【００３９】
そして、クラスターが解砕された二酸化炭素の分子内部には、細分化処理剤１６ａが浸透し、二酸化炭素を構成する各分子と接触し、接触した分子を切断し、例えば２ｎｍ程度の分子サイズに二酸化炭素を細分化する。そして、この細分化された二酸化炭素は、フラーレン形状の多孔質活性炭１１ａ内に侵入し、炭素成分を吸着すると共に、炭素−酸素結合を切断し、酸素成分は外部に放出される。そして、多孔質活性炭１１ａに吸着した炭素は、燃料に再利用される。
【００４０】
一方、クラスター状を保持して状態で処理槽１ａに供給された二酸化炭素は、人工石層１４ａの第２の人口石群１３ａによる電磁波放射によって、クラスターの一部又は全部が解砕される。そして、解砕された二酸化炭素の分子は、上述と同様、細分化処理剤１６ａ及び多孔質活性炭１１ａの作用により、炭素成分は多孔質活性炭１１ａ内に炭素を吸着すると共に、酸素成分を外部に放出する。そして、多孔質活性炭１１ａに吸着した炭素は、燃料に再利用される。
【００４１】
また、第２の人工石群１３ａからの電磁波の放射によってもクラスターが解砕されなかった残余の二酸化炭素は、ガス供給管２ｂに搬送され、人口石収容部３ｂを経て処理槽１ｂに供給され、上述と同様の処理がなされる。
【００４２】
このように本実施の形態では、クラスター状の二酸化炭素を人工石収容部３ａに通過させて電磁波放射によって解砕させ、前記解砕した二酸化炭素を前記細分化処理剤１６ａ、１６ｂで処理して分子細分化し、炭素成分を多孔質活性炭１１ａ、１１ｂに吸着させる一方、酸素成分を外部に放出しているので、化石燃料を燃焼して大量に生成される二酸化炭素の大気への放出を効果的に抑制することができ、地球温暖化防止に寄与すると共に、炭素を燃料として再利用することも可能であり、省資源化にも貢献することができる。
【００４３】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。上記実施の形態では、処理槽を２段に直列接続しているが、必要に応じ３段以上の多段接続としてもよいし、処理槽が１個の場合であっても所期の目的を達成することは可能である。
【００４４】
また、処理槽内に人工石層を設けず、クラスター状を保持して処理槽内に供給された二酸化炭素については、全て後段の処理槽で処理するようにしてもよい。  また、処理槽１ａと処理槽１ｂとの間に介装された人口石収容部３ｂは、必要に応じて省略することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係る二酸化炭素処理装置の一実施の形態を示すシステム構成図である。
【符号の説明】
【００４６】
１ａ、１ｂ  処理槽
２ａ、２ｂ  ガス供給管
４ａ、４ｂ  ヒータ（加熱手段）
１０ａ、１０ｂ  処理溶液
１１ａ、１１ｂ  多孔質活性炭
１３ａ、１３ｂ  第２の人口石群
１４ａ、１４ｂ  人工石層
１５ａ、１５ｂ  第１の人口石群
１６ａ、１６ｂ  細分化処理剤
【図１】
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