(57)【要約】二酸化炭素（ＣＯ２）の排出は、地球温暖化現象および海洋酸性化現象の主因であることが特定されている。ＣＯ２は、燃焼の副産物であり、操作上の問題、経済上の問題および環境上の問題を引き起こす。二酸化炭素（ＣＯ２）を捕捉する方法が提供される。本発明の局面は、アルカリ土類金属を含有する水から、保存時に安定な二酸化炭素捕捉生成物を析出させる工程と、（例えば、生成物を処分場所に置くことによって、または製造された組成物の要素として生成物を使用することによって）この生成物を処分する工程とを含む。さらに、本発明の方法を実施するためのシステムも提供される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒトが産生する気体状ＣＯ２供給源から、ＣＯ２を含有する安定な析出物を生成する工程を含み、この析出物生成工程が、前記気体状ＣＯ２供給源のＣＯ２の一部分またはすべてが溶解した水溶液からプロトンを除去するプロセスを利用したものであり、前記プロトンを除去するプロセスで発生したＣＯ２が、前記析出物の生成によって気体状ＣＯ２供給源から除去されたＣＯ２の７０％未満である、プロセス。
【請求項２】
前記プロトンを除去するプロセスが、塩基を使用することなくプロトンを除去するプロセスを含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記プロトンを除去するプロセスが、水酸化物を使用することなくプロトンを除去するプロセスを含む、請求項２に記載のプロセス。
【請求項４】
前記プロトンを除去するプロセスが、塩基を使用してプロトンを除去するプロセスを含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項５】
前記プロトンを除去するプロセスが、水酸化物を使用してプロトンを除去するプロセスを含む、請求項４に記載のプロセス。
【請求項６】
前記プロトンを除去するプロセスが、塩基を使用することなくプロトンを除去するプロセスを含む第１のプロセスと、塩基を使用してプロトンを除去する第２のプロセスとを含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項７】
水溶液から、ＣＯ２の一部分または実質的にすべてを安定な固体析出物の形態で析出させる工程を含み、前記析出によって、１回の析出工程で５ｇ／Ｌ以上の収量の安定な固体が得られる、産業的供給源から気体状ＣＯ２を捕捉する方法。
【請求項８】
前記析出によって、１回の析出工程で１０ｇ／Ｌ以上の収量の安定な固体が得られる、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記析出によって、１回の析出工程で２０ｇ／Ｌ以上の収量の安定な固体が得られる、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記析出によって、１回の析出工程で５０ｇ／Ｌ以上の収量の安定な固体が得られる、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記方法によって、前記産業的供給源から５％以上の二酸化炭素が除去される、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
前記方法によって、前記産業的供給源から１０％以上の二酸化炭素が除去される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記方法によって、前記産業的供給源から２５％以上の二酸化炭素が除去される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記産業的供給源が、ＮＯｘ、ＳＯｘ、ＶＯＣ、水銀および微粒子のうち１つ以上を含み、前記方法によって、ＮＯｘ、ＳＯｘ、ＶＯＣ、水銀および微粒子のうち１つ以上を、保存時に安定な二酸化炭素捕捉析出生成物に固定化する、請求項７に記載の方法。
【請求項１５】
発電所のエネルギーの５０％未満を消費するプロセスで、発電所で作られるＣＯ２の３０％以上を捕捉する工程を含み、エネルギー消費率は、再生可能なエネルギーの使用を基準とせず、エネルギー製造プロセスでの副生成物の使用を基準とすることなく決定される、発電所で作られるＣＯ２を捕捉する方法。
【請求項１６】
前記方法が、発電所のエネルギーの５０％未満を消費するプロセスで、発電所で作られるＣＯ２の４０％以上を捕捉する工程を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記方法が、発電所のエネルギーの５０％未満を消費するプロセスで、発電所で作られるＣＯ２の６０％以上を捕捉する工程を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記方法が、発電所のエネルギーの５０％未満を消費するプロセスで、発電所で作られるＣＯ２の７０％以上を捕捉する工程を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記方法が、発電所のエネルギーの５０％未満を消費するプロセスで、発電所で作られるＣＯ２の８０％以上を捕捉する工程を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記発電所が、ＮＯｘ、ＳＯｘ、ＶＯＣ、水銀および微粒子のうち１つ以上を生成し、前記方法によって、ＮＯｘ、ＳＯｘ、ＶＯＣ、水銀および微粒子のうち１つ以上を、保存時に安定な二酸化炭素捕捉析出生成物に固定化する、請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
アルカリ土類金属イオンを含有する水を、炭酸塩化合物が析出する条件に供し、ヒトが作成した保存時に安定な二酸化炭素捕捉析出生成物を生成する工程と、
前記保存時に安定な二酸化炭素捕捉析出生成物を処分し、二酸化炭素を捕捉する工程とを含む、二酸化炭素を捕捉する方法。
【請求項２２】
前記方法が、前記アルカリ土類金属イオンを含有する水と、二酸化炭素供給源とを接触させる工程をさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記二酸化炭素供給源が、二酸化炭素を含有する気体流である、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記アルカリ土類金属イオンを含有する水が、前記二酸化炭素を含有する気体流と接触するときに中性または酸性である、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記アルカリ土類金属イオンを含有する水が、前記二酸化炭素を含有する気体流と接触するときに塩基性であり、前記水のｐＨが、前記保存時に安定な二酸化炭素捕捉生成物を析出させるには不十分である、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記水のｐＨが、前記二酸化炭素を含有する気体流と接触させている間は、実質的に一定値に維持される、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記水のｐＨが、前記二酸化炭素を含有する気体流と接触させている間は、前記水に塩基を加えることによって実質的に一定値に維持される、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記水のｐＨが、電気化学的に実質的に一定値に維持される、請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
前記方法が、前記水と、前記二酸化炭素を含有する気体流とを接触させた後、前記水のｐＨを、前記保存時に安定な二酸化炭素捕捉生成物を析出させる値まで上昇させる工程を含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項３０】
前記方法が、前記水のｐＨを１０以上まで上昇させる工程を含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記水のｐＨが、前記水に塩基を加えることによって上昇する、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記水のｐＨが、電気化学的プロトコルを用いることによって上昇する、請求項３０に記載の方法。
【請求項３３】
前記電気化学的プロトコルによって塩素ガスが発生しない、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記電気化学的プロトコルによって酸素ガスが発生しない、請求項３２に記載の方法。
【請求項３５】
前記電気化学的プロトコルによってガスが発生しない、請求項３２に記載の方法。
【請求項３６】
前記電気化学的プロトコルが、２Ｖ以下で操作するプロトコルである、請求項３２に記載の方法。
【請求項３７】
前記電気化学的プロトコルが、１Ｖ以下で操作するプロトコルである、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記電気化学的プロトコルが、０．２Ｖ以下で操作するプロトコルである、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記析出条件によって、水１Ｌ毎あたり、前記保存時に安定な二酸化炭素捕捉生成物が５ｇ以上生成する、請求項２１に記載の方法。
【請求項４０】
前記析出条件によって、水１Ｌ毎あたり、前記保存時に安定な二酸化炭素捕捉生成物が１０ｇ以上生成する、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記析出条件によって、水１Ｌ毎あたり、前記保存時に安定な二酸化炭素捕捉生成物が５０ｇ以上生成する、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記析出条件によって、水１Ｌ毎あたり、前記保存時に安定な二酸化炭素捕捉生成物が１００ｇ以上生成する、請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記析出条件によって、水１Ｌ毎あたり、前記保存時に安定な二酸化炭素捕捉生成物が２００ｇ以上生成する、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記保存時に安定な二酸化炭素捕捉生成物が、１％〜５０％（ｗ／ｗ）の炭素を含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項４５】
前記保存時に安定な二酸化炭素捕捉生成物が、６％〜１１％（ｗ／ｗ）の炭素を含む、請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
前記保存時に安定な二酸化炭素捕捉生成物が、７％〜１０％（ｗ／ｗ）の炭素を含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記保存時に安定な二酸化炭素捕捉生成物中に存在する炭素の１０〜１００％が、前記二酸化炭素を含有する気体流に由来するものである、請求項４４に記載の方法。
【請求項４８】
前記保存時に安定な二酸化炭素捕捉生成物中に存在する炭素の５０〜１００％が、前記二酸化炭素を含有する気体流に由来するものである、請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
前記保存時に安定な二酸化炭素捕捉生成物中に存在する炭素の９０〜１００％が、前記二酸化炭素を含有する気体流に由来するものである、請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
前記保存時に安定な二酸化炭素捕捉生成物中に存在する炭素の９５〜１００％が、前記二酸化炭素を含有する気体流に由来するものである、請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
前記保存時に安定な二酸化炭素捕捉生成物が、炭酸塩を含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項５２】
前記炭酸塩が、炭酸マグネシウムおよび炭酸カルシウムである、請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
前記生成物中の炭酸マグネシウムと炭酸カルシウムとの重量比が、２〜３／１で変化する、請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
前記気体流が、工場から出た産業廃棄物の気体流である、請求項２３に記載の方法。
【請求項５５】
前記産業廃棄物の気体流が、発電所、鋳造所、セメントプラント、精錬所および溶鉱炉の一つにより生成された廃棄物の気体流である、請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
前記産業廃棄物の気体流が、化石燃料の燃焼により発生する、発電所の燃焼排ガスである、請求項５５に記載の方法。
【請求項５７】
前記方法が、前記燃焼排ガスから、付随するエネルギー必要量は５０％以下で、二酸化炭素を５％以上除去する、請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
前記方法が、前記燃焼排ガスから、付随するエネルギー必要量は３０％以下で、二酸化炭素を１０％以上除去する、請求項５７に記載の方法。
【請求項５９】
前記方法が、前記燃焼排ガスから、付随するエネルギー必要量は２５％以下で、二酸化炭素を２５％以上除去する、請求項５８に記載の方法。
【請求項６０】
前記産業廃棄物の気体流が、ＮＯｘ、ＳＯｘ、ＶＯＣ、水銀および微粒子の１つ以上を含み、前記方法によって、ＮＯｘ、ＳＯｘ、ＶＯＣ、水銀および微粒子の１つ以上を、保存時に安定な二酸化炭素捕捉析出生成物に固定化する、請求項５６に記載の方法。
【請求項６１】
前記アルカリ土類金属イオンを含有する水が、カルシウムおよびマグネシウムを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項６２】
前記水が塩水である、請求項６１に記載の方法。
【請求項６３】
前記水が淡水である、請求項６１に記載の方法。
【請求項６４】
前記方法が、前駆体である水と、カルシウムイオンおよびマグネシウムイオンのうち少なくとも１つの供給源とを接触させることによって、前記アルカリ土類金属イオンを含有する水を生成する工程を含む、請求項６１に記載の方法。
【請求項６５】
前記処分する工程が、前記生成物を処分場所に配置する工程を含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項６６】
前記処分する工程が、製造される組成物の一成分として前記生成物を使用する工程を含む、請求項６１に記載の方法。
【請求項６７】
前記製造される組成物が、建築材料である、請求項６６に記載の方法。
【請求項６８】
前記建築材料が、コンクリートの成分である、請求項６７に記載の方法。
【請求項６９】
前記コンクリートの成分が、セメント、骨材および補助的なセメント系材料から選択される、請求項６８に記載の方法。
【請求項７０】
前記建築材料が、あらかじめ成型された建築材料である、請求項６７に記載の方法。
【請求項７１】
前記製造される組成物が、非セメント系組成物である、請求項６６に記載の方法。
【請求項７２】
気体状ＣＯ２供給源から、合成ＣＯ２を含有する安定な析出物を生成する工程を含み、この析出物生成工程が、前記気体状ＣＯ２供給源に含まれるＣＯ２の一部分またはすべてが溶解した水溶液からプロトンを除去するプロセスを利用したものであり、前記プロトンを除去するプロセスで生成したＣＯ２が、前記析出物の生成によって気体状ＣＯ２供給源から除去されたＣＯ２の７０％未満である、プロセス。
【請求項７３】
前記気体状ＣＯ２供給源が、産業プロセスで発生したガスを含む、請求項７２に記載のプロセス。
【請求項７４】
前記気体状ＣＯ２供給源が、大気中の空気を含む、請求項７２に記載のプロセス。
【請求項７５】
ＣＯ２を含む気体を発電所に供給する工程と、
前記発電所内で前記気体を処理する工程と、
前記発電所から気体を放出させる工程とを含み、前記発電所から放出された気体が、前記発電所に供給された気体よりもＣＯ２含有量が低い、方法。
【請求項７６】
（ａ）二酸化炭素を含有する産業廃棄物の気体流の供給源と、
（ｂ）アルカリ土類金属イオンを含有する水の供給源と、
（ｃ）二酸化炭素の供給源と前記水とを接触させる投入要素と、
（ｄ）前記水を炭酸塩化合物が析出する条件に供し、保存時に安定な二酸化炭素捕捉析出生成物を得る反応器と
を備える、二酸化炭素を捕捉するシステム。
【請求項７７】
前記二酸化炭素を含有する産業廃棄物の気体流の供給源が、発電所、鋳造所、セメントプラント、精錬所および溶鉱炉から選択される工場に接続した気体運搬装置である、請求項７６に記載のシステム。
【請求項７８】
前記産業廃棄物の気体流が燃焼排ガスである、請求項７７に記載のシステム。
【請求項７９】
（ａ）アルカリ土類金属イオンを含有する水の供給源と、
（ｂ）産業廃棄物の気体流の入口からの廃棄物の気体流と前記水とを接触させる投入要素と、
（ｃ）前記水を炭酸塩化合物が析出する条件に供し、保存時に安定な二酸化炭素捕捉析出生成物を生成する反応器と
を備え、システムの廃棄物の気体流の入口と流体連結している、廃棄物の気体流の出口を備える、工場。
【請求項８０】
前記廃棄物の気体流の出口が煙道である、請求項７９に記載の工場。
【請求項８１】
前記工場が発電所である、請求項７９に記載の工場。
【請求項８２】
前記工場がセメントプラントである、請求項７９に記載の工場。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連する出願への相互参照
米国特許法§１１９（ｅ）のもと、本願は、２００７年１２月２８日に出願された米国仮特許出願第６１／０１７，４０５号、２００８年５月２９日に出願された米国仮特許出願第６１／０５７，１７３号、２００８年６月１７日に出願された米国仮特許出願第６１／０７３，３１９号、２００８年７月２２日に出願された米国仮特許出願第６１／０８２，７６６号、２００８年８月１２日に出願された米国仮特許出願第６１／０８８，３４０号、２００８年８月１３日に出願された米国仮特許出願第６１／０８８，３４７号、２００８年９月３０日に出願された米国仮特許出願第６１／１０１，６２６号、および２００８年１２月１１日に出願された米国仮特許出願第６１／１２１，８７２号に対する優先権を主張し、そして米国特許法§１２０のもと、本願は、２００８年１２月２３日に出願された「Ｌｏｗ−Ｅｎｅｒｇｙ  Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ  Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ」と題するＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ０８／８８２４２号、および２００８年１２月２３日に出願された「Ｌｏｗ−Ｅｎｅｒｇｙ  Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｐｒｏｔｏｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ」と題するＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ０８／８８２４６号に対する優先権を主張する。これらの出願の開示は、参考として本明細書中に援用される。
【背景技術】
【０００２】
（序論）
二酸化炭素（ＣＯ２）の排出は、地球温暖化現象および海洋酸性化現象の主因であることが特定されている。ＣＯ２は、燃焼の副産物であり、操作上の問題、経済上の問題および環境上の問題を引き起こす。大気中のＣＯ２および他の温室ガスの濃度が高まると、大気中に熱がこもりやすくなり、表面温度が上昇し、気候の変化が激しくなると予想される。さらに、ＣＯ２は、海のｐＨが８．２から８．０に下がったことにも関係がある。ＣＯ２の監視結果から、大気中のＣＯ２は、１９５０年代には約２８０ｐｐｍであったが、今日では約３８０ｐｐｍにまで上昇していることがわかっており、今後１０年で４００ｐｐｍを超えると予想される。気候の変化による影響は、経済的に高くつくと考えられ、環境的にも危険な状態である。気候の変化に伴う潜在的なリスクを減らすには、大気中のＣＯ２を捕捉することが必要である。
【０００３】
多くの種類の工場（例えば、セメント精錬所、製鋼所および発電所）は、種々の炭素系燃料（例えば、化石燃料および合成ガス）を燃焼させる。使用される化石燃料としては、石炭、天然ガス、油、使用済タイヤ、都市廃棄物、石油コークスおよびバイオ燃料が挙げられる。燃料は、タールサンド、オイルシェール、石炭液化油、石炭のガス化、および合成ガスを経て製造されるバイオ燃料からも誘導される。種々の燃料の排ガスに含まれるＣＯ２の濃度は、数％からほぼ純粋なＣＯ２の状態までさまざまである。セメントプラントは、主要なＣＯ２放出源であり、ＣＯ２放出は、化石燃料の燃焼と、石灰石、シェールおよび他の成分をポルトランドセメントに変性させる焼成時に放出されるＣＯ２との両方に由来する。同様に、炭素系燃料を燃焼させて発電する発電所も、主要なＣＯ２放出源である。多くの工場は、廃熱に加え、ＮＯｘ、ＳＯｘ、ＶＯＣｘ、微粒子および水銀を含むいくつかの他の汚染物質を製造する。さらに、多くの工場は、セメント製造プラントからのセメントキルンダストや、または石炭燃料発電所からの灰のような物質を製造することもあり、これらの物質は、危険物質の埋立処分地へと処分されなければならない場合もある。
【０００４】
燃焼排ガスからＣＯ２を分離し、燃焼排ガスを含み、ＣＯ２を保存するために提案された方法としては、地層への保存、深海への注入、および海で発酵させ、植物プランクトンに食べさせることが挙げられる。これらの方法は、その能力および持続時間の限界、費用および環境に与える結果について大部分が未解決のままであり、その有用性が妨げられることもある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
二酸化炭素（ＣＯ２）を捕捉する方法が提供される。本発明の局面は、アルカリ土類金属を含有する水から、保存時に安定な二酸化炭素捕捉生成物を析出させる工程と、（例えば、生成物を処分場所に置くことによって、または製造物品（例えば、建築材料）の要素として生成物を使用することによって）この生成物を処分する工程とを含む。さらに、本発明の方法を実施するためのシステムも提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、本発明の一実施形態にかかる、ＣＯ２捕捉方法の模式図を提供する。
【図２】図２は、本発明の別の実施形態にかかる、ＣＯ２捕捉方法の模式図を提供する。
【図３】図３は、本発明の一実施形態にかかる、ＣＯ２捕捉システムを組み込んだ発電所の模式図を提供する。
【図４】図４は、ポルトランドセメントプラントの模式図を提供する。
【図５】図５は、本発明の一実施形態にかかる、析出プラントを併設したセメントプラントの模式図を提供する。
【図６】図６は、本発明の一実施形態にかかる、採掘した石灰石原料を必要としないセメントプラントの模式図を提供する。
【図７Ａ】図７Ａは、溶液から電気化学的にプロトンを除去する二電極式装置の一実施形態の図を提供する。
【図７Ｂ】図７Ｂは、溶液から電気化学的にプロトンを除去する二電極式装置の一実施形態の図を提供する。
【図８】図８は、水酸化物を電気化学的に製造する低電圧装置の一実施形態の図を提供する。
【図９】図９は、水酸化物を電気化学的に製造する低電圧装置の別の実施形態の図を提供する。
【図１０】図１０は、水酸化物を電気化学的に製造する低電圧装置の別の実施形態の図を提供する。
【図１１】図１１は、本発明の一実施形態にかかる、システムの模式図を提供する。
【図１２Ａ】図１２Ａは、本発明の一実施形態にかかる、システムの模式図を提供する。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、本発明の一実施形態にかかる、システムの模式図を提供する。
【図１２Ｃ】図１２Ｃは、本発明の一実施形態にかかる、システムの模式図を提供する。
【図１３Ａ】図１３Ａは、本発明の析出物の写真を提供する。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、本発明の析出物の写真を提供する。
【図１４】図１４は、本発明のアモルファス析出物の写真を提供する。
【図１５】図１５は、以下の実験の章で報告したＣＯ２吸収実験の結果の図を提供する。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
（関連する化学反応）
本発明の方法およびシステムは、以下の化学反応によってまとめられるプロセスを利用している。
（１）炭素を含有する燃料源を液相、気相または固相で燃焼させると、気体状二酸化炭素が発生する。
【０００８】
【化１】
2012513944.tif 000003
（２）二酸化炭素の供給源と、水の供給源とを接触させると、二酸化炭素が溶媒和し、二酸化炭素水溶液が得られる。
【０００９】
【化２】
2012513944.tif 000004
（３）二酸化炭素を水に溶解させると、炭酸水溶液との平衡関係が成立する。
【００１０】
【化３】
2012513944.tif 000005
（４）炭酸は、二段階で解離する弱酸であり、平衡のバランスは、一つには溶液ｐＨによって決定され、一般的に、炭酸水素イオンが生成しやすいのは８〜９より低いｐＨであり、炭酸イオンが生成しやすいのは９〜１０より高いｐＨである。第２の工程では、アルカリ性を高めるために、水酸化物供給源を加えてもよい。
【００１１】
【化４】
2012513944.tif 000006
ＩＩＡ族の元素金属カチオンと、炭酸アニオンとを反応させると、金属炭酸塩の析出物が生成する。
【００１２】
【化５】
2012513944.tif 000007
式中、Ｘは、炭酸基と化学的に結合可能な任意の元素または元素の組み合わせであるか、またはその複合したものであり、ｍおよびｎは、化学量論量の正の整数である。
【００１３】
（詳細な説明）
二酸化炭素（ＣＯ２）を捕捉する方法が提供される。この方法の局面は、アルカリ土類金属を含有する水から、保存時に安定な二酸化炭素捕捉生成物を析出させる工程と、（例えば、生成物を処分場所に置くことによって、または製造物品（例えば、建築材料）の要素として生成物を使用することによって）この生成物を処分する工程とを含む。さらに、本発明の方法を実施するためのシステムも提供される。
【００１４】
本発明を詳細に記載する前に、本発明が、記載された特定の実施形態に限定されるものではなく、したがって、もちろん異なり得ることが理解されるべきである。さらに、本明細書で使用する専門用語は、特定の実施形態を記載するためだけの目的で使用されるものであり、限定することを意図したものではないことも理解されるべきである。なぜなら、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲のみによって限定されるからである。
【００１５】
数値範囲が与えられている場合、本文中に別の意味であると明確に記載されていない限り、その範囲の上限値と下限値との間にある値、およびこの範囲に含まれる他の記載されている値またはその間にある値も、下限値の単位の１０分の１の桁まで、本発明の範囲内に含まれることが理解される。上述の狭い方の範囲の上限値および下限値は、上述の元々の範囲の限界値から特定的に排除されているという条件で、独立して、その狭い方の範囲に含まれ、本発明の範囲内にも含まれる。上述の範囲に、限界値の片方または両方が含まれる場合、その限界値の片方または両方を除く範囲も、本発明に含まれる。
【００１６】
特定の範囲は、本明細書では、数値の前に用語「約」をつけることによって表される。用語「約」は、本明細書では、その後ろにある正確な数字を文字通り補助し、その数字に近い数字または近似値であるということとを意味するために用いられる。ある数字が、特定の引用された数字に近い数字であるか、または近似値であるかを決定する場合、その近い数字または近似値であり引用されていない数字は、それが記載されている文脈において、特定の引用された数字と実質的に等価な数字であってもよい。
【００１７】
他の意味であると定義されていない限り、本明細書で使用されるあらゆる技術用語および科学用語は、本発明が属する分野の当業者が一般的に理解する意味と同じ意味を有する。本明細書に記載の方法および物質と類似または等価の任意の方法および物質を、本発明を実施または試験する際に使用してもよいが、代表的な方法および物質の例をここに記載する。
【００１８】
本明細書で引用したすべての刊行物および特許は、それぞれの個々の刊行物または特許が、具体的かつ個々に参照によって組み込まれているかのように、参照によって本明細書に組み込まれ、引用した刊行物と組み合わせて本方法および／または本物質を開示し、記載するために、本明細書に参照によって組み込まれる。任意の刊行物の引用は、出願日より前の開示内容であり、本発明が、従来技術の観点で、上述の刊行物に先行するものではないということを認めると解釈すべきではない。さらに、提供した刊行物の日付は、実際の発行日とは異なっている可能性があり、個々に確認することが必要な場合もある。
【００１９】
本明細書および添付の特許請求の範囲で使用する場合、単数形である「１つの（ａ）」「１つの（ａｎ）」および「その（ｔｈｅ）」は、本文中で別の意味であることが明確に記載されていない限り、複数形も示すことを注記しておく。特許請求の範囲は、任意の要素を排除するように記述されていてもよいことも注記しておく。したがって、この記述は、「〜のみ（ｓｏｌｅｌｙ）」、「〜のみ（ｏｎｌｙ）」などのような排他的な用語を、特許請求の範囲の要素の引用と組み合わせて使用するための、または「ネガティブな」限定を使用するための先行詞の役割をはたすことを意図している。
【００２０】
当業者が本開示内容を読めば明らかなように、本明細書に記載し、図示した個々の実施形態は、本発明の範囲または精神から逸脱することなく、他のいくつかの実施形態の任意の特徴とは簡単に分けることができる個々の要素および特徴を有するか、または他のいくつかの実施形態の任意の特徴と組み合わせることができる個々の要素および特徴を有する。任意の引用した方法は、引用した順序で実施してもよいし、論理的に可能ならば、任意の他の順序で実施してもよい。
【００２１】
本発明をさらに記載するが、まずは、本発明の実施形態にかかるＣＯ２捕捉方法を詳細に記載する。次に、本発明の方法の種々の実施形態を実施するのに使用するシステムについて記載する。
【００２２】
（ＣＯ２捕捉方法）
上にまとめたとおり、本発明は、ＣＯ２の捕捉方法を提供する。「ＣＯ２捕捉」とは、環境（例えば、地球上の大気または工場で発生する廃棄物の気体流）から所定量のＣＯ２を除去するか、分離し、ＣＯ２の一部または全部が、除去後の環境には存在しないようにすることを意味する。本発明のＣＯ２の捕捉方法は、ＣＯ２を捕捉し、所定量のＣＯ２から、保存時に安定な二酸化炭素捕捉生成物を製造し、その生成物の製造材料であるＣＯ２をその生成物中に捕捉することである。保存時に安定なＣＯ２捕捉生成物は、所定量のＣＯ２を、保存時に安定な状態（例えば、地上での保存または水中での保存に安定な状態）に組み込み、ＣＯ２が大気中に気体として存在しないか、または気体として利用可能ではない、保存時に安定な組成物である。このように、本発明の方法のＣＯ２捕捉によって、ＣＯ２ガスが大気中に入り込んでしまうことを防ぎ、ＣＯ２が大気の一部分になってしまわないような様式でＣＯ２を長期間保存することができる。
【００２３】
本発明の方法の実施形態は、ネガティブカーボンフットプリント（ｎｅｇａｔｉｖｅ  ｃａｒｂｏｎ  ｆｏｏｔｐｒｉｎｔ）法である。「ネガティブカーボンフットプリント」とは、本発明の方法を実施して捕捉されたＣＯ２の重量（例えば、ＣＯ２から炭酸塩への変換による）が、本方法を実施して発生したＣＯ２の量（例えば、電力製造、塩基製造などによる）よりも大きいことを意味する。いくつかの場合、本方法を実施して捕捉されたＣＯ２の重量は、本方法を実施して発生したＣＯ２の量を１〜１００％超え、例えば、５〜１００％（１０〜９５％、１０〜９０％、１０〜８０％、１０〜７０％、１０〜６０％、１０〜５０％、１０〜４０％、１０〜３０％、１０〜２０％、２０〜９５％、２０〜９０％、２０〜８０％、２０〜７０％、２０〜６０％、２０〜５０％、２０〜４０％、２０〜３０％、３０〜９５％、３０〜９０％、３０〜８０％、３０〜７０％、３０〜６０％、３０〜５０％、３０〜４０％、４０〜９５％、４０〜９０％、４０〜８０％、４０〜７０％、４０〜６０％、４０〜５０％、５０〜９５％、５０〜９０％、５０〜８０％、５０〜７０％、５０〜６０％、６０〜９５％、６０〜９０％、６０〜８０％、６０〜７０％、７０〜９５％、７０〜９０％、７０〜８０％、８０〜９５％、８０〜９０％および９０〜９５％を含む）超える。いくつかの場合、本方法を実施して捕捉されたＣＯ２の重量は、本方法を実施して発生したＣＯ２の量を５％以上、１０％以上、１５％以上、２０％以上、３０％以上、４０％以上、５０％以上、６０％以上、７０％以上、８０％以上、９０％以上、９５％以上超える。
【００２４】
上にまとめたとおり、本発明の方法は、二酸化炭素が「保存時に安定な形態」で捕捉されるように、保存時に安定な二酸化炭素捕捉析出生成物を製造する。「保存時に安定な形態」とは、長期間（例えば、１年以上、５年以上、１０年以上、２５年以上、５０年以上、１００年以上、２５０年以上、１０００年以上、１０，０００年以上、１，０００，０００年以上、または１００，０００，０００年以上、または１，０００，０００，０００年以上）にわたって、もし変性するとしても顕著に変性せずに、露出した状態（例えば、大気中にさらされた状態、水中環境など）で、例えば、地上または水中に保存可能な物質の形態を意味する。保存時に安定な形態だと、地上に保存されている間に、通常の雨水のｐＨで、もし変性したとしてもほとんど変性しないため、生成物から発生するＣＯ２ガスの量という観点で変性量を測定すると、その値は、５％／年を超えず、特定の実施形態では、１％／年または０．００１％／年を超えない。地上での保存時に安定な形態は、種々の異なる環境条件下での保存時に安定である（例えば、−１００℃〜６００℃の温度範囲、０％〜１００％の湿度範囲、条件が、穏やかな場合、風が吹く場合、または嵐が起こる場合）。いくつかの場合、保存時に安定な生成物は、建築材料のような製造物品の要素（例えば、セメント成分またはコンクリート成分）として使用される。これらの実施形態では、生成物は、製造物品（例えば、建築材料）に使用しても、生成物からＣＯ２が放出されないため、保存時に安定なＣＯ２捕捉生成物のままである。特定の実施形態では、ポルトランドセメントと組み合わせた場合、析出物の炭酸塩化合物は、ＣＯ２を放出することなく溶解し、ポルトランドセメントの化合物と混合することがある。
【００２５】
本発明の方法で製造される保存時に安定な二酸化炭素捕捉生成物中に存在する炭素の量は、異なり得る。いくつかの場合、析出した生成物中に存在する炭素の量（以下に詳細に記載するプロトコル、例えば、１３Ｃ同位体元素分析のような同位体元素分析を用いて決定）は、１％〜１５％（ｗ／ｗ）（例えば、５〜１５％（ｗ／ｗ））であり、５〜１４％（ｗ／ｗ）、５〜１３％（ｗ／ｗ）、６〜１４％（ｗ／ｗ）、６〜１２％（ｗ／ｗ）、および７〜１２％（ｗ／ｗ）の範囲を含む。析出生成物を製造するために使用される方法が、水と、ＣＯ２供給源（例えば、以下に詳細に記載するもの）とを接触させる工程を含む場合、実質的な炭素量は、ＣＯ２供給源中に元々存在する炭素の量（以下に詳細に記載するプロトコルで決定）であってもよい。実質的な量とは、保存時に安定な二酸化炭素捕捉生成物中に存在する炭素の１０〜１００％、例えば、５０〜１００％（９０〜１００％の量を含む）が、二酸化炭素供給源（例えば、二酸化炭素を含有する気体流）に由来するものであることを意味し、いくつかの場合、二酸化炭素供給源に対して追跡可能な、生成物中に存在する炭素の量は、５０％以上、６０％以上、７０％以上、８０％以上、９０％以上、９５％以上、９９％以上である（１００％を含む）。
【００２６】
特定の実施形態では、ＣＯ２捕捉生成物は、製造したＣＯ２捕捉生成物（例えば、建築環境で使用する材料（例えば、セメントまたは骨材））１０００トンあたり、ＣＯ２を約５０トン以上（例えば、１００トン以上）、（１５０トン以上（例えば約２００トン以上、例えば約２５０トン以上）、約３００トン以上（例えば、約３５０トン以上）、約４００トン以上（例えば、約４５０トン以上、例えば、約５００トン以上）、約５５０トン以上（例えば、約６００トン以上）、６５０トン以上（例えば、約７００トン以上）を含む）保存してもよい。したがって、特定の実施形態では、ＣＯ２捕捉生成物は、ＣＯ２を約５％以上、例えば、約１０％以上含む（約２５％以上（例えば約５０％以上、例えば約７５％以上）、約９０％以上の範囲を含む）。
【００２７】
本発明の方法で製造される保存時に安定なＣＯ２捕捉生成物は、炭酸塩化合物を含んでもよく、炭酸塩化合物は、淡水と組み合わせたときに溶解し、最初の析出生成物の組成に含まれる化合物よりも、淡水中で安定な異なる鉱物を生じる。（最初の析出生成物の組成に含まれる化合物は、淡水と組み合わせたときに溶解し、異なる成分を生じてもよいが、このような反応で顕著な量のＣＯ２ガスを放出しないか、またはいくつかの場合には、まったく放出しない）。最初の析出生成物の組成に含まれる化合物は、淡水中よりも塩水中で安定な化合物であり得、塩水で準安定な化合物であると考えてもよい。生成物中の炭酸塩の量は、電量滴定で記載されるプロトコルを用いて、電量分析で決定される場合、４０％以上、例えば７０％以上である（８０％以上を含む）。
【００２８】
保存時に安定な析出生成物は、１個以上の異なる炭酸塩化合物を含んでもよく、例えば、２個以上の異なる炭酸塩化合物、例えば、３個以上の異なる炭酸塩化合物、５個以上の異なる炭酸塩化合物を含んでもよい（区別できないアモルファス炭酸塩化合物を含む）。本発明の析出生成物の炭酸塩化合物は、分子式Ｘｍ（ＣＯ３）ｎを有する化合物であってもよく、ここで、Ｘは、炭酸基と化学結合可能な任意の元素、または元素の組み合わせ、またはその複合したものであり、Ｘは、特定の実施形態では、アルカリ土類金属（元素の周期律表のＩＩＡ族の元素）であり、アルカリ金属（元素の周期律表のＩＡ族の元素）ではなく、ｍおよびｎは、化学両論量の正の整数である。上述の炭酸塩化合物は、Ｘｍ（ＣＯ３）ｎ・Ｈ２Ｏの分子式を有していてもよく、分子式中に１個以上の構造水が存在する。
【００２９】
炭酸塩化合物は、アモルファスであってもよいし、結晶であってもよい。炭酸塩化合物の組成に含まれる特定の鉱物プロフィール（すなわち、異なる種類の異なる炭酸塩鉱物の正体、およびそれぞれの量）は、さまざまであってもよく、炭酸塩化合物を誘導する際に使用する水供給源の特定の性質、ならびに炭酸塩化合物を誘導するために使用する特定の条件に依存する。
【００３０】
上述のように、本発明のいくつかの実施形態では、本組成物の炭酸塩化合物は、淡水中よりも塩水中で安定な準安定炭酸塩化合物であり、任意のｐＨの淡水と接触すると、溶解し、他の淡水に安定な鉱物になって再び析出する。特定の実施形態では、炭酸塩化合物は、小さな粒子状で存在し、例えば、粒径は、走査型電子顕微鏡法で測定した場合、０．１ミクロン〜１００ミクロン、例えば、１〜１００ミクロン、または１０〜１００ミクロン、または５０〜１００ミクロンであり、いくつかの実施形態では、０．５〜１０ミクロンである。いくつかの実施形態では、粒径は、二峰性の分布または多峰性の分布を示す。特定の実施形態では、粒子は、高い表面積を有し、Ｂｒａｕｎｅｒ，Ｅｍｍｉｔ，＆  Ｔｅｌｌｅｒ（ＢＥＴ）表面積分析で決定した場合、例えば、０．５〜１００ｍ２／ｇｍ、０．５〜５０ｍ２／ｇｍ、例えば、０．５〜２．０ｍ２／ｇｍである。いくつかの実施形態では、本発明の方法で製造したＣＯ２捕捉生成物は、棒状の結晶を含んでもよいし、アモルファス固体を含んでもよい。棒状の結晶は、構造的にはさまざまであってもよく、特定の実施形態では、長さと直径との比率が、５００対１、例えば、１０対１である。特定の実施形態では、結晶の長さは、０．５μｍ〜５００μｍ、例えば、５μｍ〜１００μｍである。さらに他の実施形態では、実質的に完全にアモルファスな固体が製造される。
【００３１】
析出生成物に含まれる炭酸塩化合物は、多くの異なるカチオンを含んでもよく、限定されないが、カルシウム、マグネシウム、ナトリウム、カリウム、硫黄、ホウ素、ケイ素、ストロンチウム、およびこれらの組み合わせが挙げられる。中でも興味深いのは、二価金属カチオンの炭酸塩化合物であり、例えば、炭酸カルシウム化合物および炭酸マグネシウム化合物である。興味深い特定の炭酸塩化合物としては、限定されないが、炭酸カルシウム鉱物、炭酸マグネシウム鉱物および炭酸カルシウムマグネシウム鉱物が挙げられる。興味深い炭酸カルシウム鉱物としては、限定されないが、カルサイト（ＣａＣＯ３）、アラゴナイト（ＣａＣＯ３）、バテライト（ＣａＣＯ３）、イカアイト（ＣａＣＯ３・６Ｈ２Ｏ）、およびアモルファス炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３・ｎＨ２Ｏ）が挙げられる。興味深い炭酸マグネシウム鉱物としては、限定されないが、マグネサイト（ＭｇＣＯ３）、バーリントン石（ＭｇＣＯ３・２Ｈ２Ｏ）、ネスケホナイト（ＭｇＣＯ３・３Ｈ２Ｏ）、ランホルダイト（ＭｇＣＯ３・５Ｈ２Ｏ）、ハイドロマグネサイト、およびアモルファス炭酸マグネシウムカルシウム（ＭｇＣＯ３・ｎＨ２Ｏ）が挙げられる。興味深い炭酸カルシウムマグネシウム鉱物としては、限定されないが、ドロマイト（ＣａＭｇＣＯ３）、ハンチッテ（ｈｕｎｔｉｔｔｅ）（ＣａＭｇ（ＣＯ３）４）およびセルギーバイト（Ｃａ２Ｍｇ１１（ＣＯ３）１３・Ｈ２Ｏ）が挙げられる。生成物に含まれる炭素化合物は、１つ以上の水和水を含んでいてもよく、無水物であってもよい。
【００３２】
いくつかの場合、析出物に含まれる炭酸マグネシウム化合物の重量は、析出物に含まれる炭酸カルシウム化合物の量より多い。例えば、析出物に含まれる炭酸マグネシウム化合物の重量は、析出物に含まれる炭酸カルシウム化合物の重量よりも、５％以上、例えば、１０％以上、１５％以上、２０％以上、２５％以上、３０％以上多い。いくつかの場合、析出物に含まれる炭酸マグネシウム化合物と炭酸カルシウム化合物との重量比は、１．５〜５対１、例えば、２〜４対１である（２〜３対１を含む）。
【００３３】
いくつかの場合、析出生成物は、水酸化物（例えば、二価金属イオンの水酸化物、例えば、水酸化カルシウムおよび／または水酸化マグネシウム）を含んでもよい。興味深い主な水酸化カルシウム鉱物は、ポルトランダイトＣａ（ＯＨ）２、およびそのアモルファス形態の水和類似体である。興味深い主な水酸化マグネシウム鉱物は、ブルサイトＭｇ（ＯＨ）２、およびそのアモルファス形態の水和類似体である。
【００３４】
析出生成物が、アルカリ土類金属イオンを含有する水供給源から誘導されるため、析出生成物は、析出に使用する水供給源中に存在し、水供給源由来の組成物を特定する１つ以上の成分を含み、これらの特定成分およびその量は、本明細書では、まとめて水供給源の特定因子と呼ぶ。例えば、水供給源が海水である場合、炭酸塩化合物の組成中に存在し得る特定化合物としては、限定されないが、塩化物、ナトリウム、硫黄、カリウム、臭化物、ケイ素、ストロンチウムなどが挙げられる。任意のこのような供給源を特定する要素または「マーカー」要素は、一般に少量存在し、例えば、２０，０００ｐｐｍ以下、例えば、２０００ｐｐｍ以下の量で存在する。特定の実施形態では、「マーカー」化合物は、ストロンチウムであり、アラゴナイト格子中に組み込まれた析出物中に存在してもよいし、１０，０００ｐｐｍ以下、特定の実施形態では、３〜１０，０００ｐｐｍ、例えば、５〜５０００ｐｐｍの量（５〜１０００ｐｐｍ、例えば、５〜５００ｐｐｍ、（５〜１００ｐｐｍを含む））で存在してもよい。興味深い別の「マーカー」化合物は、マグネシウムであり、炭酸塩化合物のカルシウムを２０％ｍｏｌｅまで置き換えたものであってもよい。組成物に含まれる水供給源の特定因子は、特定の水供給源（例えば、水から誘導された炭酸塩組成物を製造するのに使用する塩水）によって異なり得る。特定の実施形態では、析出物に含まれる炭酸カルシウム含有量は、２５％（ｗ／ｗ）以上、例えば、４０％（ｗ／ｗ）以上（５０％（ｗ／ｗ）以上、例えば、６０％（ｗ／ｗ）を含む）である。特定の実施形態では、炭酸塩化合物の組成は、析出に使用した水供給源によって影響を受け、水供給源を反映したカルシウム／マグネシウム比を有する。特定の実施形態では、カルシウム／マグネシウムのモル比は、Ｃａ／Ｍｇが１０／１〜１／５、例えば、Ｃａ／Ｍｇが５／１〜１／３である。特定の実施形態では、炭酸塩組成物は、水供給源を特定する炭酸塩：水酸化化合物比率を有することを特徴とし、特定の実施形態では、この比率は、１００対１、例えば、１０対１（１対１を含む）である。
【００３５】
本発明の方法において、アルカリ土類金属イオンを含有する水を、炭酸塩化合物が析出する条件に供し、保存時に安定な二酸化炭素捕捉析出生成物を得る。アルカリ土類金属イオンを含有する水は、実施される特定の捕捉方法によって変わってもよい。興味深い水の一種は、塩水である。用語「塩水」は、淡水以外の多くの異なる種類の水性流体を指す従来の意味で使用される。ここで、用語「塩水」は、汽水、海水および食塩水（人工の塩水、例えば、地熱発電所の排水、脱塩排水など、および天然の塩水、例えば、地球上の水面に見られる表面部分の塩水、地面より下にある深海の塩水）、および淡水よりも高い塩分濃度を有する他の塩水を含む。用語「塩水」は、塩で飽和した水、または塩でほぼ飽和した水を指し、５０ｐｐｔ（１０００分の１部）以上の塩分濃度を有する。汽水は、淡水よりも塩分が多いが、海水ほどは塩分が多くなく、塩分濃度が０．５〜３５ｐｐｔの水である。海水は、海辺または海洋の水であり、塩分濃度は３５〜５０ｐｐｔである。本発明のセメントの炭酸塩鉱物の組成物を誘導するのに使用する塩水の供給源は、天然に存在する供給源であってもよく、例えば、海辺、海洋、湖、沼地、河口、潟、深海の塩水、アルカリ性の湖、内海などであってもよく、または人工の供給源であってもよい。
【００３６】
本発明の方法で使用可能な別の種類の水は、淡水である。比較的鉱物含有量の低い供給源から、鉱物を多く含む供給源までを含む、任意の適切な淡水供給源を使用してもよい。興味深い淡水供給源としては、鉱物を多く含む淡水供給源が挙げられる。鉱物を多く含む、興味深い淡水供給源は、天然に存在するものであってもよく、例えば、硬水または湖の水または内海の水（例えば、アルカリ性の湖の水または内海の水（例えば、トルコのバン湖））であってもよく、プロトンを除去するため、および／またはｐＨを変化させるためのアルカリ性供給源、および／またはＣＯ２で析出する鉱物供給源を提供してもよく、このような湖は、本明細書の他の箇所でさらに記載される。鉱物を多く含む、興味深い淡水供給源は、人工のものであってもよく、例えば、軟水から、鉱物を多く含む水を作成してもよい。例えば、鉱物をあまり含まない（軟）水を、所望のイオン供給源（例えば、カルシウムイオン供給源および／またはマグネシウムイオン供給源）と接触させ、本発明の方法で使用するのに適した鉱物を多く含む水を製造してもよい。
【００３７】
上述のように、本発明の方法で使用するアルカリ土類金属を含有する水は、天然に存在する供給源から得られた水であってもよい。あるいは、上述の水は、最初の水から、例えば、水に１つ以上の鉱物を加えることによって調製したものであってもよい。このように、いくつかの方法は、最初の水に、１つ以上の二価金属イオン（例えば、マグネシウム、カルシウムなど）の供給源を加えることによって、最初の水からアルカリ土類金属を含有する水を調製する工程を含む。マグネシウムイオン供給源としては、限定されないが、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウムなどが挙げられる。カルシウムイオン供給源としては、限定されないが、水酸化カルシウム、酸化カルシウムなどが挙げられる。このようなイオンの天然に存在する供給源および人工の供給源を使用してもよい。このようなイオンの天然に存在する特定の供給源としては、限定されないが、苦鉄質鉱物、例えば、カンラン石、蛇紋石、カンラン岩、タルクなどが挙げられる。析出させる前に、補助的なマグネシウム（Ｍｇ）イオンを供給源である水（例えば、海水）に加えることによって、析出物の収率が上がり、析出物の組成に影響を与え、鉱物（例えば、限定されないが、カンラン石、蛇紋石およびＭｇ（ＯＨ）２（ブルーサイト）が挙げられる）を利用することによってＣＯ２捕捉率を高めるための手段が提供される。特定のＭｇイオン供給源は、天然に存在する供給源であってもよいし、人工の供給源であってもよく、Ｍｇ鉱物に関して純粋であってもよいし、不純物を含んでいてもよく、例えば、目的のＭｇ鉱物および他の鉱物および成分で構成される組成物であってもよい。
【００３８】
本発明のいくつかの方法では、水（例えば、塩水または鉱物を多く含む水）を、水を析出条件下に供する前には、ＣＯ２供給源と接触させない。この方法では、水は、本発明の方法を実践する前に、水がさらされていた環境から得られた、それと関連するある量のＣＯ２を、例えば炭酸水素イオンの形態で含む。水を本発明の析出条件下に供すると、ＣＯ２が貯蔵時に安定な析出物へと変換し、ＣＯ２が捕捉される。本発明のプロセスに供した水を、その天然の環境（例えば、大気）に再びさらすと、水によって大気からさらなるＣＯ２が取り込まれ、大気中からさらにＣＯ２が除去され、対応する量のＣＯ２が貯蔵時に安定な生成物中に取り込まれ、この状態で、鉱物を多く含む淡水供給源を、例えば、以下に詳細に記載するように、ＣＯ２供給源と接触させてもよい。この方法の実施形態は、地球上の大気から直接ＣＯ２ガスを捕捉する方法であると考えてもよい。この方法の実施形態は、大気中からＣＯ２を除去するのに効率的である。例えば、本方法の実施形態は、塩水１ガロンあたり、塩水から０．０２５Ｍ以上の率（例えば、０．０５Ｍ以上、０．１Ｍ以上を含む率）でＣＯ２を除去するような構成になっている。
【００３９】
産業廃棄物の気体は、比較的濃縮されたＣＯ２供給源を与えるが、本発明の方法およびシステムを、あまり濃縮されていない供給源（例えば、燃料排ガスよりもＣＯ２濃度がかなり低い大気中の空気）からＣＯ２を除去するのにも適用可能であることを当業者は理解する。したがって、いくつかの実施形態では、本発明の方法およびシステムは、本明細書に概要を説明した手順を用い、安定な析出物を製造することによって、大気中の空気に含まれるＣＯ２濃度を減らすことを含む。この場合、大気中のＣＯ２濃度は、１０％以上、２０％以上、３０％以上、４０％以上、５０％以上、６０％以上、７０％以上、８０％以上、９０％以上、９５％以上、９９％以上、９９．９％以上または９９．９９％減少してもよい。このような大気中のＣＯ２の減少は、本明細書に記載の収率で達成することができるか、または低収率で達成することができ、１回の析出工程または一連の析出工程で達成することができる。
【００４０】
いくつかの実施形態では、ＣＯ２供給源を、この方法のいくつかの時間点（例えば、水を本発明の析出条件に供する前、供している、またはさらには供した後）で、アルカリ土類金属を含有する水と接触させる。これらの実施形態で、アルカリ土類金属イオンを含有する水と接触させるＣＯ２供給源は、任意の簡便なＣＯ２供給源であってよい。ＣＯ２供給源は、液体、固体（例えば、ドライアイス）、超臨界流体、または気体状ＣＯ２供給源であってよい。
【００４１】
特定の実施形態では、ＣＯ２供給源は、気体状ＣＯ２供給源である。この気体状ＣＯ２供給源は、特定の場合、工場からの廃棄物である。これらの実施形態で、工場の性質は、さまざまであってもよく、興味深い工場としては、発電所、化学加工プラント、機械加工プラント、精錬所、セメントプラント、製鉄所、および燃料燃焼または他の処理工程（例えば、セメントプラントによる焼成）の副産物としてＣＯ２を製造する他の工場が挙げられる。廃棄物とは、工場の有効なプロセスの副産物として製造される気体流（または類似の流れ）を意味する。気体流は、実質的に純粋なＣＯ２であってもよく、またはＣＯ２と、１つ以上のさらなる気体とを含む複数成分の気体流であってもよい。本方法の実施形態でＣＯ２供給源として使用可能な複数成分の気体流（ＣＯ２を含む）は、例えば、合成ガス、シフト反応した合成ガス（ｓｈｉｆｔｅｄ  ｓｙｎｇａｓ）、天然ガスおよび水素などの還元性のガスと、コンディション流（ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ  ｓｔｒｅａｍｓ）、例えば、燃焼から生じた燃焼排ガスなどの酸化性のガスの両方を含む。本発明にしたがって処理可能な、興味深い特定の複数成分の気体流としては、酸素を含有する燃焼工場の燃焼排ガス、ターボチャージャー付ボイラー生成ガス、石炭のガス化生成ガス、シフト反応した石炭のガス化生成ガス、嫌気性消化生成ガス、坑口天然ガス流、改質天然ガスまたはメタン水和物などが挙げられる。
【００４２】
ＣＯ２を捕捉するために、種々の異なる廃棄物の気体流を、本発明の方法にしたがって処置してもよい。特定の実施形態では、興味深い廃棄物の気体流には、ＣＯ２が、２００ｐｐｍ〜１，０００，０００ｐｐｍ（例えば、２００，０００ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍ）の量で存在する（２００，０００ｐｐｍ〜２０００ｐｐｍ、例えば、１３０，０００ｐｐｍ〜２０００ｐｐｍを含む）。廃棄物流は、１つ以上のさらなる成分、例えば、水、ＮＯｘ（酸化窒素；ＮＯおよびＮＯ２）、ＳＯｘ（酸化硫黄；ＳＯ、ＳＯ２およびＳＯ３）、ＶＯＣ（揮発性有機化合物）、水銀および微粒子（粒子状物質、固体粒子または液体が気体に懸濁したもの）を含んでいてもよい。
【００４３】
廃棄物流は、種々の異なる種類の工場から製造されてもよい。特定の実施形態で興味深いのは、化石燃料、例えば、石炭、油、天然ガス、および天然に存在する有機燃料堆積物の人工燃料生成物（例えば、限定されないが、タールサンド、重油、オイルシェールなど）を燃焼させる工場によって製造される廃棄物流である。特定の実施形態では、発電所は、微粉石炭発電所、超臨界石炭発電所、大量焼却石炭発電所、流動床石炭発電所、気体または油の燃焼ボイラーおよびスチームタービン発電所、気体または油燃焼型ボイラー単純サイクルガスタービン発電所、および気体または油の燃焼ボイラー複合型サイクルガスタービン発電所である。特定の実施形態で興味深いのは、合成ガス（すなわち、有機物質、例えば、石炭、バイオマスなどをガス化することによって得られる気体）を燃焼させる発電所から製造された廃棄物流であり、特定の実施形態では、このようなプラントは、ガス化複合発電（ＩＧＣＣ）プラントである。特定の実施形態で興味深いのは、熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）プラントによって製造される廃棄物流である。
【００４４】
本発明のいくつかの実施形態では、発電所から生じる燃焼排ガスに含まれるＣＯ２の実質的に１００％が、安定な鉱物として捕捉され、この捕捉は、１回の析出工程で行われてもよく、複数回の析出工程で行われてもよく、ＣＯ２を捕捉する他のプロセスをさらに含んでもよく、例えば、燃焼排ガスに含まれるＣＯ２濃度が下がるにつれ、燃焼排ガスに元々含まれていたＣＯ２のすべてを除去するのにエネルギーを消費することができない、よりエネルギー大量消費型のプロセスが、燃焼排ガスに含まれる最終的なＣＯ２を除去するのに現実的である場合がある。したがって、いくつかの実施形態では、発電所に入る気体（通常は大気中の空気）のＣＯ２濃度が、本発明のプロセスおよびシステムによって処理されたプラントを出る燃焼排ガスに含まれるＣＯ２濃度よりも大きい場合がある。したがって、いくつかの実施形態では、本発明の方法およびシステムは、ＣＯ２を含む気体（例えば、大気中の空気）を発電所に供給する工程と、例えば、化石燃料を燃焼させることによってＯ２を消費し、ＣＯ２を製造することによって発電所内で気体を処理し、排気ガスを処理してＣＯ２を除去する工程と、発電所から気体を放出させる工程とを含み、発電所から放出された気体は、発電所に供給された気体よりもＣＯ２含有量が低い。いくつかの実施形態では、発電所から放出された気体は、発電所に入る気体より少なくとも１０％少ないＣＯ２を含有するか、または少なくとも２０％少ないＣＯ２、または少なくとも３０％少ないＣＯ２、または少なくとも４０％少ないＣＯ２、または少なくとも５０％少ないＣＯ２、または少なくとも６０％少ないＣＯ２、または少なくとも７０％少ないＣＯ２、または少なくとも８０％少ないＣＯ２、または少なくとも９０％少ないＣＯ２、または少なくとも９５％少ないＣＯ２、または少なくとも９９％少ないＣＯ２、または少なくとも９９．５％少ないＣＯ２、または少なくとも９９．９％少ないＣＯ２を含み、いくつかの実施形態では、発電所に入る気体は、大気中の空気であり、発電所から出る気体は、処理済の燃焼排ガスである。
【００４５】
興味深い廃棄物流としては、セメントプラントで製造される廃棄物流も挙げることができる。その廃棄物流を本発明の方法で使用可能なセメントプラントとしては、湿式法および乾式法のプラントが挙げられ、プラントは、シャフトキルンまたはロータリーキルンを使用してもよく、前焼成機を備えていてもよい。これらの種類の工場は、それぞれ１種類の燃料を燃焼させてもよく、または２種類以上の燃料を順次または同時に燃焼させてもよい。
【００４６】
興味深い廃棄物流は、工場の排気ガス（例えば、燃焼排ガス）である。「燃焼排ガス」とは、化石燃料またはバイオマス燃料を燃焼させて得られ、煙突（工場の煙道としても知られる）に導かれる燃焼産物から得られる気体を意味する。燃料を燃焼させて作られるＣＯ２に加え、他の産業的な処理（例えば、セメントプラントでの鉱物の焼成）の結果、ＣＯ２が放出される場合もある。燃焼排ガスの組成は、異なり得る。特定の実施形態では、燃焼排ガスに含まれるＣＯ２の量は、３５０ｐｐｍ〜４００，０００ｐｐｍ（例えば、２０００ｐｐｍ〜２００，０００ｐｐｍ）であってもよい（２０００ｐｐｍ〜１８０，０００ｐｐｍを含む）。他の成分（例えば、水、ＮＯｘ、ＳＯｘ、ＶＯＣ、水銀および微粒子）も、燃焼排ガス中に存在してもよい。燃焼排ガスの温度は、例えば、０℃〜２０００℃（例えば、６０℃〜７０００℃）である（１００℃〜４００℃を含む）。
【００４７】
本発明の方法で使用する廃棄物の気体流は、工場から析出プラントに廃棄物の気体流を運ぶ任意の簡便な様式で、工場から析出箇所へと提供されてもよい。特定の実施形態では、廃棄物流は、工場のある場所（例えば、工場の煙道）から、１つ以上の析出場所まで延びる気体コンベヤー（例えば、ダクト）で提供される。廃棄物の気体流の供給源は、廃棄物の気体流供給源が、析出場所から１マイル以上、例えば１０マイル以上（１００マイル以上を含む）の位置にあるように、析出箇所に対して離れた位置にあってもよい。例えば、廃棄物の気体流は、遠く離れた工場から、ＣＯ２ガス運搬システム（例えばパイプライン）を経て、析出場所に移されてもよい。工場から発生したＣＯ２を含有する気体は、析出場所（すなわち、炭酸塩化合物析出プラント）に到達する前に、処理されていても、処理されていなくてもよい（例えば、他の成分などを除去してもよい）。さらなる他の場合、廃棄物の気体流供給源は、析出場所と近い位置にあり、このような場合には、析出場所が、廃棄物の気体流供給源と一体化している場合を含んでもよい（例えば、炭酸塩化合物析出反応器を組み込んだ発電所）。
【００４８】
所望の場合、工場から出た廃棄物の気体流全部ではなく、一部分を析出反応で使用してもよい。これらの実施形態では、廃棄物の気体流のうち、析出で使用する一部分は、７５％以下、例えば、６０％以下であってもよい（５０％以下を含む）。さらに他の実施形態では、工場で製造された廃棄物の気体流のうち、実質的にすべて、例えば、工場で製造された燃焼排ガスの実質的にすべてを析出に使用する。これらの実施形態では、供給源によって発生した廃棄物の気体流（例えば、燃焼排ガス）の８０％以上、例えば、９０％以上（９５％以上を含む）、１００％までを、析出中に使用してもよい。
【００４９】
上述のように、廃棄物の気体流は、工場の煙道または類似の構造から得られるものであってもよい。これらの実施形態では、気体がラインを通って煙道を出ていき、析出システムの適切な位置に搬送されるように、ライン（例えばダクト）を煙道に接続する（以下に詳細に記載する）。廃棄物の気体流を使用する析出システムの一部分の特定の形状に依存し、廃棄物の気体流が得られる供給源の位置は、例えば、適切な温度または所望の温度を有する廃棄物流を提供するように、異なり得る。このように、廃棄物の気体流の温度が０℃〜１８００℃（例えば、６０℃〜７００℃）であることが望ましい特定の実施形態では、燃焼排ガスは、所望の温度を提供するボイラーまたはガスタービンの出口、キルン、または発電所または煙突の任意の場所で得られてもよい。所望の場合、燃焼排ガスは、凝結および関連する厄介な状態を避けるために、露点よりも高い温度（例えば、１２５℃）に維持される。露点よりも高い温度に維持することができない場合、凝結による悪影響を減らすために対策を講じてもよい。例えば、ダクトが劣化しないように、ステンレス鋼のダクト、フルオロカーボン（例えば、ポリ（テトラフルオロエチレン））で覆われたダクトを使用したり、水で希釈したり、ｐＨを制御するなどである。
【００５０】
効率を高めるために、廃棄物の気体流を出す工場に、析出システムを併設してもよい。「併設」とは、工場と析出システムとの距離が、１０〜５００ヤード、例えば、２５〜４００ヤードであることを意味する（３０〜３５０ヤードを含む）。所望の場合、析出プラントおよび工場は、温度損失をできるだけ少なくし、凝結を避け、ダクトの費用をできるだけ少なくするために、互いに対して構成されていてもよい（例えば、析出プラントは、工場から４０ヤード以内に位置する）。
【００５１】
さらに、特定の実施形態で興味深いのは、産業的な機能（例えば、発電、セメント製造など）と、本発明の析出システムとを備える、完全に一体化したプラントである。このような一体化したプラントでは、従来の工場および析出システム（以下に記載するもの）を改変し、所望の一体化プラントを提供する。改変としては、限定されないが、煙突、ポンプ、制御装置、計測装置、監視装置の調整、プラントエネルギーの使用（例えば、析出成分の一部を動かすための蒸気タービンエネルギー、例えば、機械によるプレス、ポンプ、圧縮機）、空気から空気熱交換機へ移動する蒸気または熱から得られる、セメントプラントおよび／または発電所から出る熱の使用が挙げられる。
【００５２】
ＣＯ２供給源と接触する水のｐＨは、異なり得る。いくつかの場合、ＣＯ２供給源と接触する水のｐＨは、酸性である（例えば、ｐＨは、７未満、例えば、６．５以下、６以下、５．５以下、５以下、４．５以下、４以下である）。さらに他の実施形態では、水のｐＨは、中性からわずかに塩基性であってもよく、このことは、水のｐＨが７〜９、例えば、７〜８．５（７．５〜８．５を含む）の範囲であってもよいことを意味する。
【００５３】
いくつかの場合、水（例えば、アルカリ土類金属イオンを含有する水（アルカリ性溶液または天然の塩を含むアルカリ性水）は、ＣＯ２供給源（例えば、二酸化炭素を含有する気体流）と接触するときに塩基性である。この場合、水のｐＨは、塩基性ではあるが、保存時に安定な二酸化炭素捕捉生成物を析出させるのには不十分である。このように、ｐＨは、９．５以下であってもよく、例えば、９．３以下（９以下を含む）であってもよい。
【００５４】
いくつかの場合、上述のｐＨは、二酸化炭素を含有する気体流と接触させている間は、実質的に一定値に維持されるか、またはｐＨは、塩基の消費またはプロトンを除去する他の手段を最小限にしつつ、ＣＯ２の吸収を最大にするように操作されてもよい。例えば、特定のｐＨで開始し、ＣＯ２が導入され続けるように、徐々にｐＨを上げていってもよい。ｐＨが実質的に一定値に維持される実施形態では、「実質的に一定値」とは、二酸化炭素供給源と接触する何らかの段階で、ｐＨ変化の大きさが０．７５以下、例えば、０．５０以下であることを意味する（０．２５以下、例えば、０．１０以下を含む）。ｐＨは、実質的に一定値に維持されてもよいか、または任意の好都合なアプローチによって、水酸化物の析出は防止するが、ＣＯ２の吸収を最大にするように操作されてもよい。いくつかの場合、ｐＨは、実質的に一定のｐＨ値を与える様式で、水に十分な量の塩基を加えることによって、実質的に一定値に維持されるか、または析出物を生じずにＣＯ２の吸収を最大にするように操作されてもよい。限定されないが、酸化物および水酸化物（例えば、水酸化マグネシウム）を含む、任意の好都合な塩基または塩基の組み合わせを加えてもよい。適切な塩基のさらなる例を以下にまとめている。さらに他の場合、ｐＨは、水のｐＨが実質的に一定値に電気化学的に維持されるように、電気化学的プロトコル（例えば、以下に記載するプロトコル）によって、実質的に一定値に維持されるか、またはＣＯ２の吸収を最大にするように操作される。驚くべきことに、実施例ＩＶに示すとおり、海水に塩基を加え、単純に散布することによって（プロトンの除去）、約２０％のＣＯ２を含む気体に含まれるＣＯ２を、５０％より多く吸収可能であることがわかっている。
【００５５】
いくつかの実施形態では、本発明の方法およびシステムは、ＣＯ２の気体供給源、例えば、産業的なＣＯ２の供給源（例えば、発電所から出た燃焼排ガスまたはセメントプラントから出た排気ガス）の５％以上、１０％以上、１５％以上、２０％以上、２５％以上、３０％以上、３５％以上、４０％以上、４５％以上、５０％以上、５５％以上、６０％以上、６５％以上、７０％以上、７５％以上、８０％以上、８５％以上、９０％以上、９５％以上または９９％以上を吸収可能である。いくつかの実施形態では、本発明の方法およびシステムは、ＣＯ２の気体供給源、例えば、産業的なＣＯ２の供給源（例えば、発電所から出た燃焼排ガスまたはセメントプラントから出た排気ガス）の５０％以上を吸収可能である。
【００５６】
初期の水にＣＯ２を投入することに加え、例えば、上述のように、本方法のいくつかの実施形態は、水中のカルシウムに対するマグネシウムの比率を３以上、例えば、４以上、例えば、５以上、例えば、６以上、例えば、７以上にするのに十分な様式で、マグネシウムイオン供給源を初期の水に加えることを含む。特定の実施形態では、マグネシウムイオンとカルシウムイオンとの所望の比率は、３対１０であり、例えば、４対８である。任意の好都合なマグネシウムイオン供給源を水に加え、所望のマグネシウムイオン対カルシウムイオンの比率を得てもよく、興味深い特定のマグネシウムイオン供給源としては、限定されないが、Ｍｇ（ＯＨ）２、蛇紋石、カンラン石、苦鉄質鉱物および超苦鉄質鉱物が挙げられる。水に加えられるマグネシウムイオン供給源の量は、例えば、特定のマグネシウムイオン供給源、およびＣＯ２を加えられた水を製造する初期の水に依存して、異なり得る。特定の実施形態では、水に加えられるマグネシウムイオンの量は、０．０１〜１００．０ｇ／Ｌ（例えば、１〜１００ｇ／Ｌ）であり、５〜１００ｇ／水１Ｌ（例えば、５〜８０ｇ／水１Ｌ）、５〜５０ｇ／水１Ｌである。特定の実施形態では、水に加えられるマグネシウムイオンの量は、Ｍｅｔｒｏｈｍ  Ｔｉｔｒａｔｏｒ（Ｍｅｔｒｏｈｍ  ＡＧ、スイス）で、製造業者の指示にしたがって決定した場合、硬度が、約０．０６ｇ／Ｌ以上（例えば、約０．０８ｇ／Ｌ以上、約０．１ｇ／Ｌ以上を含む）の水を製造するのに十分な量である。マグネシウムイオンの供給源を、任意の好都合なプロトコル（例えば、撹拌、混合など）を用いて、水と組み合わせてもよい。
【００５７】
マグネシウム供給源、カルシウム供給源、またはマグネシウムとカルシウムを組み合わせた供給源を水に加える実施形態では、供給源は、固体形態（例えば、大きくて、固い、溶液にするのが困難な結晶性粒子または凝集物の形態であることが多い）であってもよい。例えば、ブルサイトＭｇ（ＯＨ）２は、本発明の実施形態で有用な多くの鉱物（例えば、蛇紋石、カンラン石および他のケイ酸マグネシウム鉱物）、およびセメント廃棄物などのような形態であってもよい。任意の適切な方法は、このような供給源からマグネシウムのような二価カチオンを、炭酸塩との反応に適した形態で水溶液に導入し、二価カチオンの炭酸塩を形成するために使用されてもよい。粒径を小さくして表面積を大きくすることは、そのような方法の一つであり、ボール研磨およびジェットミルのような当該技術分野で周知の手段で行うことができる。ジェットミルには、基質の結晶構造のほとんどを破壊し、溶解度を高めるというさらなる利点がある。音響化学も興味深いものであり、激しい超音波処理を利用し、所望の量（例えば、１０６倍以上）に反応速度を高めてもよい。粒子を、粒径を小さくしたものでもそうでないものでもよいが、水溶液を促進する条件にさらすことができ（例えば、ＨＣｌ、Ｈ２ＳＯ４などのような酸にさらすことができ）、いくつかの実施形態では、弱酸または塩基を使用してもよい。例えば、米国特許出願番号第２００５／００２２８４７号、同第２００４／０２１３７０５号、同第２００５／００１８９１０号、同第２００８／００３１８０１号および同第２００７／０２１７９８１号、欧州特許第ＥＰ１３７９４６９号および第ＥＰ１５５４０３１号、およびＰＣＴ出願公開番号第ＷＯ  ０７／０１６２７１号および第ＷＯ  ０８／０６１３０５号を参照（これらの内容全体を、本明細書に参照によって組み込む）。
【００５８】
いくつかの実施形態では、本発明の方法およびシステムは、鉱物供給源として蛇紋石を利用する。蛇紋石は、天然に豊富に存在する鉱物であり、一般的に、式Ｘ２−３Ｓｉ２Ｏ５（ＯＨ）４で記載されてもよく、式中、Ｘは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｆｅ２＋、Ｆｅ３＋、Ｎｉ、Ａｌ、ＺｎおよびＭｎから選択され、蛇紋石材料は、主に酸化マグネシウムおよびシリカからなる異種の混合物である。本発明のいくつかの実施形態では、蛇紋石は、マグネシウム供給源として使用されるだけではなく、水酸化物供給源としても使用される。したがって、本発明のいくつかの実施形態では、水酸化物は、水からプロトンを除去し、および／または蛇紋石を溶解させることによってｐＨを調整するために与えられる。これらの実施形態では、酸の溶解は、溶解を促進するのに理想的なものではなく、例えば、ジェットミルおよび／または超音波処理のような他の手段を使用する。バッチプロセスまたは連続プロセスで、蛇紋石または他の鉱物を溶解するのにかかる時間は重要ではなく、一旦プロセスが所望の規模で開始し、適切な溶解度になるまで十分な時間が経過したら、溶解した材料の連続した流れを無期限に維持してもよいことが理解されるであろう。したがって、所望のレベルまで溶解されるのに、数日間、数週間、数か月間または数年間かかったとしても、一旦、プロセスが所望の溶解が起こる最初の時点に到達したら、それを無期限に維持してもよい。所望の溶解が起こる時点の前に、他のプロセスを使用し、マグネシウムおよび／または水酸化物の一部またはすべてをプロセスに与えてもよい。蛇紋石は、鉄の供給源でもあり、鉄成分が望ましいことが多いセメントなどに使用する析出物の有用な成分である。
【００５９】
本発明で有用なケイ酸系鉱物の他の例としては、限定されないが、カンラン石、天然のケイ酸マグネシウム−鉄（（Ｍｇ，Ｆｅ）２ＳｉＯ４）（一般的に、式Ｘ２（ＳｉＯ４）ｎとも記載され、Ｘは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｆｅ２＋、Ｆｅ３＋、Ｎｉ、Ａｌ、ＺｎおよびＭｎから選択され、ｎ＝２または３である）およびケイ酸カルシウム（例えば、珪灰石）である。これらの鉱物を個々に使用してもよく、または互いに組み合わせて使用してもよい。さらに、この材料は、天然に存在するものであってもよく、または製造されたものであってもよい。産業的な副産物の例としては、限定されないが、廃棄物セメントおよびカルシウムが豊富なフライアッシュが挙げられる。
【００６０】
電気化学プロセスを使用し、プロトンを除去し、および／または塩基を製造する実施形態では、酸の流れ（例えば、ＨＣｌ流）も発生することも多く、この流れを単独で、または任意の他の酸の好都合な供給源、またはこれらの組み合わせを使用し、例えば、マグネシウムを含む鉱物（例えば、カンラン石または蛇紋石）またはカルシウム供給源（例えば、セメント廃棄物）の溶解を促進してもよい。超音波処理法によって溶解をさらに高めてもよく、極限の温度および圧力を有する局所的なポケットを作り、反応速度を１００倍から１００万倍を超える大きさまで高めることができる。このような方法は、当該技術分野で既知である。
【００６１】
いくつかの実施形態では、本発明の方法では、大量のマグネシウム、いくつかの場合、カルシウムを、水に加えることができ、本発明のいくつかの実施形態では、１回の析出工程で、水１単位あたりで生成可能な析出物の量を増やすことができ、水（例えば、海水または他の塩水供給源）中の産業的な供給源から、ＣＯ２を溶解する方法と組み合わせた場合、炭酸塩を含有する析出物の収率を驚くほど高めることができる。いくつかの実施形態では、本発明の方法は、ＣＯ２の気体供給源からＣＯ２が溶解した水で析出工程を行うことによって、気体状供給源、例えば、産業的なＣＯ２の気体供給源（例えば、発電所から出た燃焼排ガス、またはセメントプラントから出た排気ガス）からＣＯ２を除去する方法を含み、析出工程で、１回の析出工程で１０ｇ／Ｌ以上、１５ｇ／Ｌ以上、２０ｇ／Ｌ以上、２５ｇ／Ｌ以上、３０ｇ／Ｌ以上、４０ｇ／Ｌ以上、５０ｇ／Ｌ以上、６０ｇ／Ｌ以上、７０ｇ／Ｌ以上、８０ｇ／Ｌ以上、９０ｇ／Ｌ以上、１００ｇ／Ｌ以上、１２５ｇ／Ｌ以上、または１５０ｇ／Ｌ以上の量で析出物を得る。いくつかの実施形態では、析出物は、炭酸マグネシウムを含み、いくつかの実施形態では、析出物は、炭酸カルシウムを含み、いくつかの実施形態では、析出物は、マグネシウムおよびカルシウム、および／または炭酸マグネシウム／炭酸カルシウムを含む。いくつかの実施形態では、１回の析出工程で製造した析出物材料のマグネシウム対カルシウムの比率は、少なくとも０．５：１、または少なくとも１：１、または少なくとも２：１、または少なくとも３：１、または少なくとも４：１、または少なくとも５：１、または少なくとも６：１、または少なくとも７：１、または少なくとも８：１、または少なくとも９：１、または少なくとも１０：１である。いくつかの実施形態では、１回の析出工程で製造した析出物材料のマグネシウム対カルシウムの比率は、少なくとも２：１である。いくつかの実施形態では、１回の析出工程で製造した析出物材料のマグネシウム対カルシウムの比率は、少なくとも４：１である。いくつかの実施形態では、１回の析出工程で製造した析出物材料のマグネシウム対カルシウムの比率は、少なくとも６：１である。いくつかの実施形態では、析出物は、炭酸カルシウムおよび炭酸マグネシウムを含有し、炭酸塩の炭素の少なくとも一部分が、元々の化石燃料に由来する成分を含む。
【００６２】
上にまとめたように、本発明の方法は、保存時に安定な二酸化炭素捕捉析出生成物を製造するのに十分な析出条件に水（上述のように、ＣＯ２を加えていても、加えていなくてもよい）を供することを含む。好都合な任意の析出条件を使用してもよく、この条件によって、所望の捕捉生成物が得られる。
【００６３】
興味深い析出条件は、水の物理的環境を調整し、所望の析出生成物を得る条件を含む。例えば、水の温度を、所望の生成物の析出が起こるのに適した温度まで上げてもよい。この実施形態では、水の温度を、５〜７０℃（例えば、２０〜５０℃）まで上げてもよい（２５〜４５℃を含む）。このように、所与の一連の析出条件は、０〜１００℃の温度を有していてもよく、特定の実施形態では、所望の析出物が得られるように温度を上げてもよい。水の温度は、任意の好都合なプロトコルによって上げてもよい。いくつかの場合、二酸化炭素をほとんど放出しない供給源または二酸化炭素をまったく放出しない供給源（例えば、太陽光エネルギー供給源、風力エネルギー供給源、水力発電のエネルギー供給源、地熱エネルギー供給源）から生じるエネルギーを用い、最大５００℃である燃焼用ガスの廃棄熱から生じるエネルギーを用い、温度を上げる。
【００６４】
所与の析出プロセス中に、水のｐＨは、７〜１４の範囲であってもよいが、いくつかの場合、所望の析出生成物を得るために、水のｐＨをアルカリ性レベルまで上昇させる。これらの実施形態では、上述のように、所望のＣＯ２捕捉生成物を析出させるのに十分な値までｐＨを上昇させる。このように、ｐＨを、９．５以上（例えば、１０以上）まで上昇させてもよい（１０．５以上を含む）。所望の場合、析出中に、ＣＯ２発生が停止しない最低限の値までｐＨを上昇させてもよい。例えば、ｐＨを１０以上まで上昇させてもよく、例えば、１１以上まで上昇させてもよい。特定の実施形態では、ｐＨを７〜１１（例えば、８〜１１）、９〜１１（例えば、１０〜１１）に上昇させる。この工程では、一定のアルカリ性値でｐＨを維持するようにｐＨを上昇させ、所望のアルカリ性を維持してもよいし、所望の場合、２種類以上の異なるアルカリ性値の間でｐＨを移動させてもよいし、周期的に変化させてもよい。
【００６５】
水のｐＨは、任意の好都合なアプローチで上昇させてもよい。興味深いアプローチとしては、限定されないが、ｐＨ上昇剤の使用、電気化学的アプローチ、アルカリ性湖のような天然のアルカリ性水を使用することなどが挙げられる。いくつかの場合、ｐＨ上昇剤を使用してもよく、ｐＨ上昇剤の例としては、酸化物（例えば、酸化カルシウム、酸化マグネシウムなど）、水酸化物（例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムおよび水酸化マグネシウム）、炭酸塩（例えば、炭酸ナトリウム）などが挙げられる。水に加えるｐＨ上昇剤の量は、ｐＨ上昇剤の特定の性質および改質したい水の容積に依存し、水のｐＨを所望のｐＨ値まで上昇させるのに十分な量である。
【００６６】
いくつかの実施形態では、ｐＨを上昇させるＣＯ２の溶解工程および／または析出工程中に、プロトンを除去する薬剤の供給源は、天然に存在する供給源であってもよい。例えば、いくつかの実施形態では、プロトンを除去する薬剤は、上述のように、水溶液に溶解させた蛇紋石を含んでもよい。他の実施形態では、プロトンを除去する薬剤は、天然の非常に強いアルカリ性の水を含んでもよい。このような水は、周知であり、大量のアルカリ性の供給源であり、例えば、トルコのバン湖は、平均ｐＨが９．７〜９．８である。それに加え、フライアッシュ、スラッグ、セメント廃棄物および他の産業廃棄物は、プロトンの少なくとも一部分を除去するのに十分なアルカリ性を与えることができ、および／または析出させるのに十分なｐＨ変化をもたらすことができる。
【００６７】
この方法に加え、またはこの方法の代わりとして、プロトンを水から除去してもよい。例えば、ＣＯ２を溶解している間、および／または析出工程中に、電気化学的アプローチを用い、水酸化物を製造することなくプロトンを除去してもよく（例えば、ＣＯ２を溶解させて得られるプロトンが、電気化学プロセスで除去されるプロトン量と同じであるか、この量よりも多い）、または、水酸化物を製造しつつ、プロトンを除去してもよい。例えば、反応器に水供給源を保持する電極（カソードおよびアノード）を提供し、所望の場合、電極を、選択的な障壁（例えば膜）で分離してもよい。所望の場合、加水分解生成物の副産物（例えば、Ｈ２、ナトリウム金属など）を集め、所望の場合には他の目的に利用してもよい。興味深いさらなる電気化学的アプローチとしては、限定されないが、米国特許仮出願第６１／０８１，２９９号および第６１／０９１，７２９号に記載されている方法が挙げられ、これらの開示内容は、本明細書に参照によって組み込まれる。
【００６８】
いくつかの場合、例えば、ＣＯ２を溶解している間、および析出工程で、低電圧の電気化学的プロトコルを使用し、水からプロトンを除去する。「低電圧」とは、使用する電気化学的プロトコルが、平均電圧２Ｖ、１．９Ｖ、１．８Ｖ、１．７Ｖまたは１．６Ｖ以下、例えば、１．５Ｖ、１．４Ｖ、１．３Ｖ、１．２Ｖ、１．１Ｖ以下、例えば、１Ｖ以下で操作される（０．９Ｖ以下、０．８Ｖ以下、０．７Ｖ以下、０．６Ｖ以下、０．５Ｖ以下、０．４Ｖ以下、０．３Ｖ以下、０．２Ｖ以下または０．１Ｖ以下を含む）。興味深いのは、塩素ガスを発生しない電気化学的プロトコルである。さらに、酸素ガスを発生しない電気化学的プロトコルも興味深い。さらに、水素ガスを発生しない電気化学的プロトコルも興味深い。いくつかの場合、電気化学的プロトコルは、いかなる気体状副産物も生成しないプロトコルである。
【００６９】
本発明の実施形態で使用可能な２種類の電気化学プロセスおよびシステムを以下に記載する。まず、カソードおよびアノードの両方の機能を有する水素移動膜を利用する（すなわち、二電極（ｂｉｅｌｅｃｔｒｏｄｅ））。第２に、１つ以上のイオン選択膜を利用する（水酸化物を製造するための低電圧システム）。これらのプロセスおよびシステムは、ＰＣＴ出願番号第ＰＣＴ／ＵＳ０８／８８２４２号、名称「Ｌｏｗ−Ｅｎｅｒｇｙ  Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ  Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ」、２００８年１２月２３日出願、およびＰＣＴ出願番号第ＰＣＴ／ＵＳ０８／８８２４６号、名称「Ｌｏｗ−Ｅｎｅｒｇｙ  Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｐｒｏｔｏｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ」、２００８年１２月２３日出願にさらに記載されており、開示内容は、本明細書に参照によって組み込まれる。
【００７０】
（二電極法およびシステム）
種々の実施形態では、本方法および本システムは、電解セルに水素移動膜を配置することによって、脱プロトン化した溶液の低エネルギー供給源を提供する。第１の電極に、水素移動膜に対して正のバイアス電圧を印加し、第２の電極に、水素移動膜に対して負のバイアス電圧を印加し、水素移動膜および第１の電極に第１の電解質を接触させ、第１の電極で酸素ガスまたは塩素ガスを発生させずに脱プロトン化する。
【００７１】
一実施形態では、本方法は、導電性水素移動膜を配置して、第１の電解質と第２の電解質とを分離し、第１の電解質を第１の電極と接触させ、第２の電解質を第２の電極と接触させる工程と、第１の電極に、水素移動膜に対して正のバイアス電圧を印加し、第２の電極に、水素移動膜に対して負のバイアス電圧を印加し、電極中の電流を確立する工程とを含む。
【００７２】
別の実施形態では、本方法は、水素移動膜を利用し、第１の電解質と第２の電解質とを分離する工程、第１の電解質と接触している第１の電極に、水素移動膜に対して正のバイアス電圧を印加する工程と、第２の電解質と接触している第２の電極に、水素移動膜に対して負のバイアス電圧を印加し、第１の電解質からプロトンを除去し、第２の電解質に導入する工程とを含む。
【００７３】
別の実施形態では、本システムは、第１の電解質と接触している第１の電極と、第２の電解質と接触している第２の電極と、第１の電解質と第２の電解質を分離する水素移動膜と、第１の電極に、水素移動膜に対して正のバイアス電圧を印加し、第２の電極に、水素移動膜に対して負のバイアス電圧を印加する操作が可能な電圧制御器とを含む。
【００７４】
別の実施形態では、本システムは、第１の電解質と接触している第１の電極を含む第１の電解セルと、第２の電解質と接触している第２の電極を含む第２の電解セルと、第１の電解質と第２の電解質を分離するように配置された水素移動膜と、第１の電解質に正イオンを供給するように配置された第１の管と、第２の電解質に負イオンを供給するように配置された第２の管と、第１の電極に、水素移動膜に対して正のバイアス電圧を印加し、第２の電極に、水素移動膜に対して負のバイアス電圧を印加する操作が可能な電圧制御器とを含む。
【００７５】
別の実施形態では、本方法は、水素移動膜を利用し、第１の電解質から第２の電解質に水素イオンを移動しつつ、第１の電解質と、ＣＯ２とを接触させることによって、第１の電解質から炭酸イオンを豊富に含む溶液を作成する工程を含む。この方法によれば、電圧制御器は、第１の電極に、水素移動膜に対して正のバイアス電圧を印加し、第２の電極に、水素移動膜に対して負のバイアス電圧を印加することによって、電極を流れる電流を確立するように操作することができる。
【００７６】
本システムおよび本方法によって、第１の電極で塩素ガスまたは酸素ガスが発生することなく、第１の電極と接触している第１の電解質からプロトンを除去しつつ、第２の電極と接触している別の溶液にプロトンを導入する（すなわち、いくつかの実施形態では、第１の電解質のｐＨは上昇し、他の溶液のｐＨが低下する）。一実施形態では、プロトンが除去された溶液は、Ｈ＋濃度が低下し、このことは、ＯＨ−濃度の上昇に対応し、本明細書でさらに記載しているように、カルシウム金属およびマグネシウム金属の塩が溶解した溶液から、カルシウムおよびマグネシウムの炭酸塩および炭酸水素塩を析出させることによって、ＣＯ２を捕捉するのに有用である。さらに、Ｈ＋濃度を高めた溶液は、本明細書においてアルカリ溶液を調製するのに有用であり、および／または他の産業的な用途に有用である。
【００７７】
本明細書に記載の二電極は、ある電解溶液から別の電解溶液にＨ＋を移動させる、電気化学的システムおよび方法に関するものである。したがって、電解水溶液からＨ＋を移動させることによって、ある溶液のＨ＋濃度が低下することがある。すなわち、この溶液の塩基性が高まり、他の溶液のＨ＋濃度が上昇する。すなわち、この溶液の酸性が高まる。あるいは、ある溶液が、プロトン供給源またはプロトンシンク（ｐｒｏｔｏｎ  ｓｉｎｋ）を含有する場合、ｐＨは変化しなくてもよく、またはゆっくりと変化してもよく、またはプロトンを除去するか、または加えることによって予想される方向とは反対方向にｐＨが変化してもよい。
【００７８】
種々の実施形態では、本方法および本装置は、塩基性溶液と酸性溶液を製造する。種々の実施形態では、本明細書でさらに記載しているように、塩基性溶液は、ＣＯ２を捕捉するのに有用であり、酸性溶液は、カルシウムおよびマグネシウムを含む鉱物を溶解させ、ＣＯ２を捕捉するカルシウムイオンおよびマグネシウムイオンを得るのに有用である。種々の実施形態では、水素移動材料（例えば、パラジウム）は、溶液を分離し、水素移動媒体の役割をはたす。さらに、種々の実施形態では、水素移動材料は、二電極構造のアノードとカソードとの間にある中央の電極として機能する。
【００７９】
図７Ａ〜７Ｂは、本システムの種々の実施形態を示す。これらの実施形態は、本方法または本装置を単に説明するためのものであり、いかなる様式でも限定するものではない。このシステムは、本明細書に記載するようなバッチプロセスにも連続プロセスにも適用可能である。図７Ａを参照すると、一実施形態では、システムは、第１の電解質７０４に接触している第１の電極７０２と、第２の電解質７０８に接触している第２の電極７０６と、第１の電解質７０４と第２の電解質７０８を分離する水素移動膜７７０と、第１の電極７０２に、水素移動膜７７０に対して正のバイアス電圧を印加し、第２の電極７０６に、水素移動膜に対して負のバイアス電圧を印加する操作が可能な電圧制御器７２４Ａおよび７２４Ｂとを含む。種々の実施形態では、電圧制御器は、例えば、第１の電極で酸素ガスまたは塩素ガスが発生しないような電圧に設定する。
【００８０】
図７Ａに記載の実施形態では、第１の電極７０２および第１の電解質７０４は、第１の電解チャンバまたは電解セル７７２の中にあり、第２の電極７０６および第２の電解質７０８は、第２の電解チャンバまたは電解セル７１４の中にある。第１の電解セル７１２および第２の電解セル７１４は、水素移動膜７１０を配置することによって、第１の電解質７０４と第２の電解質７０８とを分離するように規定されている。種々の実施形態では、第１の電解セル７１２および第２の電解セル７１４は、保存容器７１６（例えば、タンク、容器、チャンバ、袋または管）を備えている。図７Ａ〜７Ｂに記載したように、水素移動膜７１０は、電解質７０４、７０８またはこれらの一部分の間の完全な障壁７１８を構築していてもよい。水素移動膜７１０が、障壁７１８の一部分のみを構成している実施形態では、障壁の残りは、絶縁材料を含む。
【００８１】
種々の実施形態では、水素移動材料７１０は、貴金属、遷移金属、白金族の金属、周期律表のＩＶＢ族、ＶＢ族、ＶＩＢ族またはＶＩＩＩ族の金属、これらの金属のアロイ、これらの金属の酸化物、またはこれらの組み合わせを含む。他の例示的な材料としては、パラジウム、白金、イリジウム、ロジウム、ルテニウム、チタン、ジルコニウム、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、パラジウム−銀アロイ、パラジウム−銅アロイ、またはこれらの１つ以上の金属を含むアモルファスアロイが挙げられる。種々の実施形態では、水素移動膜は、チタンおよびバナジウム系の非多孔性材料を含むか、または周期律表の１族、２族、３族の軽い元素（例えば、Ｌｉ、Ｍｇ、ＢおよびＡｌ）の水素化物を含む。他の実施形態では、非導電性材料または導電性が低い材料は、必要な場合、水素移動膜として機能するような導電性を有するように製造することができる（例えば、スパッタリング蒸着によって塗布される薄い金属コーティング）。種々の実施形態では、水素保存材料７１０は、支持された膜またはホイルを含む。いくつかの実施形態では、水素保存材料７１０は、パラジウムを含む。
【００８２】
操作中、第１の電極７０２は、第１の電解溶液７０４中で少なくとも部分的に並べられ、互いに接触しており、同様に、第２の電極７０６は、第２の電解溶液７０８中に少なくとも部分的に並べられ、互いに接触している。
【００８３】
種々の実施形態では、第１の電解セル７１２に入っている電解溶液は、淡水または塩水（海水、塩水または汽水性淡水）のような導電性水溶液を含む。同様に、第２のセル７１４では、電解質は、本明細書に記載するように、淡水または塩水（海水、塩水または汽水性淡水）のような導電性水溶液を含む。いずれかのセルで、電解溶液は、天然の供給源から得てもよく、または人工的に作成してもよく、または本明細書のプロセスおよび／または装置で操作するように改質された天然の供給源を、組み合わせてもよい。
【００８４】
図７Ａ〜７Ｂに記載の実施形態では、第１の電解溶液７０４は、例えば、塩水を選択的に脱イオン化することによって得られるカチオンを豊富に含む。同様に、電解溶液７０８は、例えば、塩水を選択的に脱イオン化することによって得られるアニオンを豊富に含む。図７Ａに記載したように、第１の電解溶液７０４に正のイオン（例えば、ナトリウムイオン）を加え、本明細書に記載したように、第１の電極７０２および第２の電極７０６にバイアス電極を適切に印加することによって、第１の溶液からプロトンが除去され、プロトンが補給されないか、または除去速度よりも補給速度が遅い場合、このシステムは、脱プロトン化された第１の電解質７０４を与える。さらに、第１の電極７０２から発生するカチオンと、第１の電解セル溶液７０４の他のイオンとが混合しないように、第１の電極７０２を多孔性材料７２０で包み、これらの電極のカチオンは、第２の電極７０６のまわりに回収したカチオンが集まり、第２の電極７０６でカチオンが優先的にめっきされるようにシステムの電圧を調整することによって、第２の電解セル内にある第２の電極７０６で回収することができる。図７Ａに示されている電極材料はスズであるが、任意の適切な材料を使用してもよいことも理解される。同様に、第２の電解質７０８に塩化物イオンを導入することによって、プロトン濃度が高まり、第２の電解セル７１４で酸溶液（例えば、塩酸）が得られる。任意の適切なカチオン種およびアニオン種を使用してもよく、種の選択は、システムを操作するのに必要な要求事項、第２の電解質７０８で望ましい酸などによって変わることが理解されるであろう。いくつかの実施形態では、図７Ａに示すように、カチオンはナトリウムイオンであり、アニオンは塩化物イオンである。
【００８５】
種々の実施形態では、第１の電極７０２は、アノードを備え、第２の電極７０６は、カソードを備えている。種々の実施形態では、第１の電極７０２は、鉄、スズ、マグネシウム、カルシウムまたはこれらの組み合わせ、および鉱物を含む犠牲アノードを備えている。他の例示的な材料としては、例えば、苦鉄質鉱物、例えば、カンラン石または蛇紋石のような、カチオンを与える鉱物が挙げられる。第１の電極７０２の一部として鉱物が使用され、カチオン供給源として機能する場合、鉱物は、化学的に不活性な導電性担体（例えば、ステンレス鋼または白金）に配置される。任意の適切な鉱物を使用してもよく、鉱物の選択は、放出するのが望ましい１種以上のカチオン、アベイラビリティ、費用などによる。
【００８６】
本システムは、第１の電極７０２に、水素移動膜７１０に対して正のバイアス電圧を印加する構成になっており、第２の電極７０６に、水素移動膜７１０に対して負のバイアス電圧を印加する構成になっている電圧制御器および／または電力供給７２４Ａ、７２４Ｂも備えている。種々の実施形態では、電力供給は、図７〜８に示すように、２個の別個の電力供給７２４Ａ、７２４Ｂを含み、片方は、第１の電極に、膜に対して正のバイアス電圧を印加する構成になっており、他方は、第２の電極に、水素移動膜７１０に対して正のバイアス電圧を印加する構成になっている。
【００８７】
操作時に、電力供給７２４Ａ、７２４Ｂは、電気化学反応を促進し、理論によって束縛されることを意図するわけではないが、第１の電解溶液７０４に含まれる水素イオンが、水素原子へと還元され、第１の電解質７０２と接触している水素移動膜７１０の表面に吸着する。吸着した水素の少なくとも一部分が、水素移動膜７１０本体に吸収され、水素移動膜７１０の表面から、水素イオンとして、水素移動膜７１０と接触している第２の電解質７０８に脱着する。機構にかかわらず、電気化学反応の結果、第１の電解質７０４からプロトンが除去され、第２の電解質７０８にプロトンが導入される。第１の電極７０２が、酸化可能な材料（例えば鉄）を含む実施形態では、電極７０２が酸化され、鉄イオン（例えば、Ｆｅ＋２および／またはＦｅ＋３）が第１の電解溶液７０４に放出され、第１の電解質７０４中の水素イオンの還元を調節する。
【００８８】
本システムでは、電極７０２、７０６の電圧は、第１の電極７０２で気体が発生しないように、水素移動膜７１０に対してバイアスがかかっている。したがって、第１の電解質７０４は水を含み、第１の電極７０２で、酸素は発生しない。同様に、第１の電解質は、塩化物イオン（例えば、塩水を含む電解質）を含み、第１の電極で、塩素ガスは発生しない。
【００８９】
第１の電解質７０４から第２の電解質７０８へのプロトン移動の機構について、いかなる理論によって束縛されるわけでもないが、第１の電解質７０４中に存在する水素イオンが、水素原子へと還元され、第１の電解質と接触している水素移動膜７１０の表面に吸着すると考えられる。このシステムでは、電力供給７２４Ｂは、第２の電解質７０８と接触している膜７１０の反対側の表面で別の反応を促進し、水素移動膜７１０本体に吸収された水素が水素イオンへと酸化され、水素イオンとして第２の電解質溶液に放出される。水素原子が水素イオンへと酸化される反応を調節するために、例えば、第２の電解溶液７０８中でカチオンを還元することによって、第２の電極７０６に電子を取り込む。例えば、第２の電解溶液７０８が海水を含む場合、加えられる電圧に依存して、ナトリウムイオン、カルシウムイオン、マグネシウムイオンおよび他のイオンのいくつかまたはすべてを、第２の電極７０６で還元し、コーティングを形成させることができる。
【００９０】
種々の実施形態では、図７Ａ〜７Ｂに示されるように、このシステムは、ＣＯ２供給源７２６を備え、ＣＯ２供給源７２６は、第１のセル７１２に並べられた気体注入システム７２８と接続している。気体注入システムは、第１の電解溶液７０４内のＣＯ２供給源によって供給されるＣＯ２を含む気体を混合する。例示的なＣＯ２供給源は、本明細書に記載されており、発電所で化石燃料を燃焼させて得られる燃焼排ガス、または産業的なプロセス（例えば、セメント製造または鋼製造）から生じる排気ガスが挙げられる。種々の実施形態では、気体注入システム７２８は、スパージャーまたは注入ノズルを備えていてもよいが、当該技術分野で既知のＣＯ２を水溶液に導入する任意の適切な機構および装置を使用してもよい。
【００９１】
図７Ａおよび７Ｂを参照すると、代替的な実施形態で、このシステムは、第１の電解質７０４に正イオン溶液を供給するように配置された管７３０Ａと、第２の電解質７０８に正イオン溶液を供給するように配置された管７３０Ｂとを備えている。種々の実施形態では、管７３０Ａ、７３０Ｂは、バッチフローまたは連続フローに適用可能である。図７Ａおよび７Ｂに示されるように、このシステムは、第１の電解質７０４と接触している第１の電極７０２を含む第１の電解セル７１２と、第２の電解質７０８と接触している第２の電極７０６を含む第２の電解セル７１４と、第１の電解質と第２の電解質を分離するように配置された水素移動膜７１０と、第１の電解質に正イオンを供給するように配置された第１の管７３０Ａと、第２の電解質に負イオンを供給するように配置された第２の管７３０Ｂと、第１の電極７０２に、水素移動膜７１０に対して正のバイアス電圧を印加し、第２の電極７０６に、水素移動膜に対して負のバイアス電圧を印加することによって、電極を流れる電流７０２，７０６を確立するように操作が可能な電圧制御器７２４Ａ、７２４Ｂとを備えている。
【００９２】
当業者に理解されるように、プロトンは、電解溶液７０４から除去され、電解溶液７０８に導入される。いくつかの実施形態では、電解溶液７０４は、図７Ａおよび７Ｂに示されるようなプロトン供給源をさらに備えている。いくつかの実施形態では、ＣＯ２ガスは、電解溶液７０４に導入され、周知の化学によって、水と反応して炭酸を形成し、炭酸が解離して、炭酸水素イオンとプロトンを形成し、炭酸水素イオンがさらに解離し、炭酸イオンと別のプロトンを形成してもよい。
【００９３】
したがって、例えば、ＣＯ２が導入されるいくつかの実施形態では、プロトンは両方で除去され、電解溶液７０４に導入され、正味の結果（正味の除去、変化なし、または正味のプロトン導入）は、電気化学プロセスおよび導入（例えば、ＣＯ２導入）による、相対的なプロトン除去率に依存する。同様に、電解溶液７０８では、プロトンを除去するプロセス（例えば、塩基性物質の解離）が存在する場合、電解溶液７０８での正味の結果は、プロトンを導入してもよく、変化がなくてもよく、プロトンを除去してもよい。
【００９４】
いくつかの実施形態では、電解溶液７０４中のプロトンを正味除去し（カチオンの導入と組み合わせ）、および／または電解溶液７０８中のプロトンを正味導入する（アニオン（例えば塩化物イオン）の導入と組み合わせ）。したがって、いくつかの実施形態では、カチオン性水酸化物（例えば、水酸化ナトリウム）が、第１の電解溶液７０４および／または水素アニオン溶液で形成され、例えば、塩酸が、第２の溶液７０８中で形成される。カチオン性水酸化物（例えば、水酸化ナトリウム）または水素アニオン性溶液（例えば、塩酸）のいずれか、または両方を採取し、他の場所（例えば、上述の二酸化炭素の捕捉）および他の産業的な用途で使用する。
【００９５】
溶液からプロトンを除去するのに使用する、電極にかかる電圧は、低くてもよい。種々の実施形態では、電極にかかる電圧は、約０．１以下、０．２以下、約０．３以下、約０．４以下、約０．５以下、約０．６以下、約０．７以下、約０．８以下、約０．９以下、約１．０以下、約１．１以下、約１．２以下、約１．３以下、約１．４以下、約１．５以下、約１．６以下、約１．７以下、約１．８以下、約１．９以下、約２．０以下、約２．１以下、または約２．２Ｖ以下であってもよい。いくつかの実施形態では、電極にかかる電圧は、約２．０Ｖ以下である。いくつかの実施形態では、電極にかかる電圧は、約１．５Ｖ以下である。いくつかの実施形態では、電極にかかる電圧は、約１．０Ｖ以下である。いくつかの実施形態では、電極にかかる電圧は、約０．８Ｖ以下である。いくつかの実施形態では、電極にかかる電圧は、約０．６Ｖ以下である。いくつかの実施形態では、電極にかかる電圧は、約０．４Ｖ以下である。
【００９６】
本システムによって達成される例示的な結果を、以下の表１にまとめている。
【００９７】
【表１】
2012513944.tif 000008
（水酸化物を製造するための低電圧システム）
水溶液からプロトンを除去／水酸化物を製造する第２の一連の方法およびシステムは、電気化学セル中でイオン交換膜を利用する、イオン溶液を電気化学的に調製する低エネルギープロセスに関する。一実施形態では、このシステムは、イオン交換膜が、第１の電解質と電解質とを分離している電気化学的システムと、アノードに接触している第１の電解質と、カソードに接触している第２の電解質とを備える。このシステムでは、アノードおよびカソードに電圧を印加すると、カソードで水酸化物イオンが生成し、アノードでは気体は発生しない。
【００９８】
別の実施形態では、このシステムは、第１の電解質と接触しているアノードと、第１の電解質と第３の電解質とを分離しているアニオン交換膜とを含む第１の電解セル；およびカソードと接触している第２の電解質と、第１の電解質と第３の電解質とを分離しているアニオン交換膜とを含む第２の電解セルを含む電気化学的システムを含み、アノードおよびカソードに電圧を印加すると、カソードで水酸化物イオンが生成し、アノードでは気体は発生しない。
【００９９】
一実施形態では、本方法は、アノードと接触している第１の電解質と、カソードと接触している第２の電解質との間にイオン交換膜を配置する工程と、アノードおよびカソードに電圧を印加することによって、イオンがイオン交換膜を通って移動し、アノードで気体を発生させることなく、カソードで水酸化物イオンを形成する。
【０１００】
別の実施形態では、本方法は、アニオン交換膜とカチオン交換膜との間に第３の電解質を配置し、第１の電解質がアニオン交換膜とアノードとの間にあり、第２の電解質が、カチオン交換膜とカソードとの間にある工程と、アノードおよびカソードに電圧を印加することによって、イオンがイオン交換膜を通って移動し、アノードで気体を発生させることなく、イオンをカチオン交換膜およびアニオン交換膜を通って移動させる工程とを含む。
【０１０１】
本方法および本システムによって、ある溶液由来のイオン種を、本明細書に記載のように、二酸化炭素を捕捉するのに使用する水酸化ナトリウム溶液を調製する工程を含む、低電圧電気化学様式で、別の溶液に移し、種々の用途のアニオン性溶液を与える。一実施形態では、ＯＨ−を含む溶液が塩水から得られ、本明細書に記載されるように、アルカリ土類金属イオンを含む塩溶液から、カルシウムおよびマグネシウムの炭酸塩および炭酸水素塩を析出させることによって、ＣＯ２の捕捉に使用される。
【０１０２】
種々の実施形態では、本方法および本システムは、１つ以上のイオン交換膜を利用し、水酸化ナトリウム水溶液を作成するための低電圧電気化学システムおよび方法に関し、アノードでは気体は発生せず、ヒドロキシルイオンがカソードで生成する。したがって、いくつかの実施形態では、酸素ガスまたは塩素ガスを発生させることなく、電気化学プロセスによって形成される水酸化物イオンが形成される。いくつかの実施形態では、水酸化物イオンは、電気化学プロセスで生成し、アノードおよびカソードに印加する電圧は、２．８Ｖ以下、２．７Ｖ以下、２．５Ｖ以下、２．４Ｖ以下、２．３Ｖ以下、２．２Ｖ以下、２．１Ｖ以下、２．０Ｖ以下、１．９Ｖ以下、１．８Ｖ以下、１．７Ｖ以下、１．６Ｖ以下、１．５Ｖ以下、１．４Ｖ以下、１．３Ｖ以下、１．２Ｖ以下、１．１Ｖ以下、１．０Ｖ以下、０．９Ｖ以下、０．８Ｖ以下、０．７Ｖ以下、０．６Ｖ以下、０．５Ｖ以下、０．４Ｖ以下、０．３Ｖ以下、０．２Ｖ以下または０．１Ｖ以下である。種々の実施形態では、イオン性膜を利用し、アノードと接触している塩水と、カソードと接触している溶液（例えば、塩化ナトリウム）とを分離する。カソードおよびアノードに低い電圧を印加すると、例えば、カソード周辺で水酸化ナトリウム溶液が形成され、同時に、アノード周辺で、塩酸を含む酸性溶液が形成される。種々の実施形態では、アノードで、塩素または酸素のような気体は発生しない。
【０１０３】
種々の実施形態では、水酸化ナトリウム溶液は、本明細書で記載するように、ＣＯ２を捕捉するのに使用することができ、酸性溶液は、これも本明細書で記載するように、鉱物中に含まれるカルシウムおよびマグネシウムを溶解させ、ＣＯ２を捕捉するためのカルシウムイオンおよびマグネシウムイオンを得るのに使用することができる。
【０１０４】
図８〜１０を見ると、種々の実施形態では、このシステムは、本明細書に記載するようなバッチプロセスにも連続プロセスにも適用可能である。図８〜９を参照すると、一実施形態では、このシステムは、イオン交換膜（８０２、８２４）が、第１の電解質（８０４）と第２の電解質（８０６）とを分離するように配置されている電気化学セルを備えており、第１の電解質は、アノード（８０８）と接触しており、第２の電解質は、カソード（８１０）と接触している。図８に示されるとおり、アニオン交換膜（８０２）が使用されており、図９では、カチオン交換膜（８２４）が使用されている。
【０１０５】
種々の実施形態では、図８および９に示されるとおり、第１の電解質（８０４）は、海水、淡水、塩水、汽水などを含む塩水溶液を含み、第２の電解質は、実質的に塩化ナトリウムを含有する溶液を含む。種々の実施形態では、第２の電解質（８０６）は、海水または濃い塩化ナトリウム溶液を含んでもよい。種々の実施形態では、アニオン交換膜（８０２）およびカチオン交換膜（８２４）は、約１００℃までの水溶液中で、酸性溶液および／または塩基性溶液を操作温度で使用するのに適した、従来のイオン交換膜を含む。図８および図９に示されるとおり、第１の電解質および第２の電解質は、アノードおよびカソードと接触し、電圧制御器または電流制御器（８１２）を備える電気回路が完成する。電流／電圧制御器は、所望の場合、システムのカソードおよびアノードへの電流または電圧を増減させるために適用することができる。
【０１０６】
図８および図９を参照すると、種々の実施形態では、電気化学セルは、第１の電解質（８０４）をシステムに入れ、アノード（８０８）と接触している第１の電解質の入口（８１４）を備えている。同様に、このセルは、第２の電解質（８０６）をシステムに入れ、カソード（８１０）と接触している第２の電解質入口（８１６）を備えている。さらに、このセルは、第１の電解質をセルから出す出口（８１８）と、第２の電解質をセルから出す出口（８２０）とを備えている。当業者に理解されるように、入口および出口は、バッチフロー、半バッチフローまたは連続フローを含む種々のフロープロトコルに適用することができる。代替の実施形態では、このシステムは、気体をアノードに向かわせるダクト（８２２）を備えており、種々の実施形態では、気体は、カソード（８１０）で形成された水素を含む。
【０１０７】
アニオン膜（８０２）を利用している図８を参照すると、カソード（８１０）およびアノード（８０８）に低い電圧を印加すると、カソード（８１０）で水酸化物イオンが生成し、アノード（８０８）では、気体は発生しない。さらに、第２の電解質（８０６）が塩化ナトリウムを含む場合、塩化物イオンは、第２の電解質（８０６）から、アニオン交換膜（８０２）を通って第１の電解質（８０４）に移動し、アノード（８０８）でプロトンが生成し、カソード（８１０）で水素ガスが生成する。上述のように、アノード（８０８）で、気体（例えば、酸素または塩素）は発生しない。
【０１０８】
カチオン膜（８２４）を利用している図９を参照すると、カソード（８１０）およびアノード（８０８）に低い電圧を印加すると、カソード（８１０）で水酸化物イオンが生成し、アノード（８０８）では、気体は発生しない。種々の実施形態では、カチオン交換膜（８２４）は、約１００℃までの水溶液中で、酸性溶液および／または塩基性溶液を操作温度で使用するのに適した、従来のイオン交換膜を含む。図９に示されているとおり、第１の電解質および第２の電解質は、アノードおよびカソードと接触し、電圧制御器または電流制御器（８１２）を備える電気回路が完成する。電流／電圧制御器は、所望の場合、システムのカソードおよびアノードへの電流または電圧を増減させるために適用することができる。第２の電解質（８０６）が塩化ナトリウムを含む、図９に示されるシステムでは、ナトリウムイオンは、第１の電解質（８０４）から、カチオン交換膜（８２４）を通って第２の電解質（８０６）に移動し、アノード（８０８）でプロトンが生成し、カソード（８１０）で水素ガスが生成する。上述のように、アノード（８０８）で、気体（例えば、酸素または塩素）は発生しない。
【０１０９】
当業者には理解可能なことであり、また、図８を参照すると、第２の電解質（８０６）では、アノード（８１０）で水酸化物イオンが生成し、第２の電解質からの塩化物イオンの移動とともに、第２の電解質（８０６）の流れに入り、第２の電解質（８０６）で、水酸化ナトリウム水溶液が生成する。同時に、システムに印加される電圧と、システムを流れる第２の電解質（８０６）の流速に依存して、第２の電解質のｐＨを調節する。一実施形態では、アノードおよびカソードに、約０．１Ｖ以下、０．２Ｖ以下、０．３Ｖ以下、０．４Ｖ以下、０．５Ｖ以下、０．６Ｖ以下、０．７Ｖ以下、０．８Ｖ以下、０．９Ｖ以下、１．０Ｖ以下、１．１Ｖ以下、１．２Ｖ以下、１．３Ｖ以下、０１．４Ｖ以下、１．５Ｖ以下、１．６Ｖ以下、１．７Ｖ以下、１．８Ｖ以下、１．９Ｖ以下または２．０Ｖ以下の電圧が印加され、第２の電解溶液のｐＨが上昇する。別の実施形態では、約０．１〜２．０Ｖの電圧がアノードおよびカソードに印加されると、第２の電解質のｐＨが上昇する。さらに別の実施形態では、約０．１〜１．０Ｖの電圧がアノードおよびカソードに印加されると、第２の電解溶液のｐＨが上昇する。０．１〜０．８Ｖ、０．１〜０．７Ｖ、０．１〜０．６Ｖ、０．１〜０．５Ｖ、０．１〜０．４Ｖ、および０．１〜０．３Ｖの電圧が電極に印加される場合にも、同様の結果が得られる。本システムによって得られた結果の例を、表２にまとめている。
【０１１０】
【表２】
2012513944.tif 000009
この例では、アノードにもカソードにも白金が含まれており、第１の電解質にも第２の電解質にも塩化ナトリウム溶液が含まれている。
【０１１１】
同様に、図９を参照すると、第２の電解質（８０６）では、アノード（８１０）で発生した水酸化物イオンが、第１の電解質から第２の電解質へのナトリウムイオンの移動とともに、溶液中に入るため、第２の電解質（８０６）での水酸化ナトリウムの水溶液生成量が増える。システムに印加される電圧と、システムを流れる第２の電解質の流速に依存して、第２の電解質のｐＨを調節する。一実施形態では、アノードおよびカソードに、約０．１Ｖ以下、０．２Ｖ以下、０．３Ｖ以下、０．４Ｖ以下、０．５Ｖ以下、０．６Ｖ以下、０．７Ｖ以下、０．８Ｖ以下、０．９Ｖ以下、１．０Ｖ以下、１．１Ｖ以下、１．２Ｖ以下、１．３Ｖ以下、０１．４Ｖ以下、１．５Ｖ以下、１．６Ｖ以下、１．７Ｖ以下、１．８Ｖ以下、１．９Ｖ以下または２．０Ｖ以下の電圧が印加され、第２の電解溶液のｐＨが上昇する。別の実施形態では、約０．１〜２．０Ｖの電圧がアノードおよびカソードに印加されると、第２の電解質のｐＨが上昇する。さらに別の実施形態では、約０．１〜１．０Ｖの電圧がアノードおよびカソードに印加されると、第２の電解溶液のｐＨが上昇する。０．１〜０．８Ｖ、０．１〜０．７Ｖ、０．１〜０．６Ｖ、０．１〜０．５Ｖ、０．１〜０．４Ｖ、および０．１〜０．３Ｖの電圧が電極に印加される場合にも、同様の結果が得られる。一実施形態では、約０．６Ｖ以下の電圧がアノードおよびカソードに印加され、別の実施形態では、約０．１〜０．６Ｖ以下の電圧がアノードおよびカソードに印加され、さらに別の実施形態では、約０．１〜１Ｖ以下の電圧がアノードおよびカソードに印加される。
【０１１２】
種々の実施形態では、図８〜１０を参照して、カソード（８１０）で生成した水素ガスは、アノード（８０８）に向かい、任意の理論によって束縛されないが、この水素ガスが、アノードで吸着および／または吸収され、アノードでプロトンが生成すると考えられる。したがって、理解されるように、図８に記載しているアノードでのプロトン形成と、例えば、塩化物イオンが第１の電解質（８０４）に移動すると、または図１０でのナトリウムイオンが第１の電解質から移動すると、第１の電解質（８０４）で、例えば塩酸溶液を含む酸性溶液が得られる。
【０１１３】
別の実施形態では、図１０に示されるとおり、本発明のシステムは、第１の電解質（８０４）と接触しているアノード（８０８）と、第１の電解質と第３の電解質（８３０）とを分離するように配置されているアニオン交換膜（８０２）と、カソード（８８０）と接触している第２の電解質（８０６）を含む第２の電解セルと、第１の電解質と第３の電解質とを分離するカチオン交換膜（８２４）とを備え、アノードおよびカソードに電圧を印加すると、アノードで気体が発生することなく、カソードで水素イオンが生成する。図８および図９のシステムと同様に、図１０のシステムも、バッチプロセスおよび連続プロセスに適用することができる。
【０１１４】
種々の実施形態では、図１０に示されるように、第１の電解質（８０４）および第２の電解質（８０６）は、海水、淡水、塩水、汽水などを含む塩水溶液を含み、第２の電解質は、実質的に塩化ナトリウムを含有する溶液を含む。種々の実施形態では、第１の電解質（８０４）および第２の電解質（８０６）は、海水を含んでいてもよい。図１０に示される実施形態では、第２の電解質（８３０）は、実質的に塩化ナトリウム溶液を含む。
【０１１５】
種々の実施形態では、アニオン交換膜（８０２）は、約１００℃までの水溶液中で、酸性溶液および／または塩基性溶液を操作温度で使用するのに適した、従来のイオン交換膜を含む。同様に、カチオン交換膜（８２４）は、約１００℃までの水溶液中で、酸性溶液および／または塩基性溶液を操作温度で使用するのに適した、従来のイオン交換膜を含む。
【０１１６】
図１０で示されるとおり、種々の実施形態では、第１の電解質（８０４）は、アノード（８０８）と接触しており、第２の電解質（８０６）は、カソード（８１０）と接触している。第３の電解質（８３０）は、アニオン交換膜およびカチオン交換膜と接触し、電圧制御器または電流制御器（８１２）を備える電気回路が完成する。電流／電圧制御器は、所望の場合、システムのカソードおよびアノードへの電流または電圧を増減させるために適用することができる。
【０１１７】
図１０を参照すると、種々の実施形態では、電気化学セルは、第１の電解質（８０４）をシステムに入れるように適用可能な第１の電解質入口（８１４）と、第２の電解質（８０６）をシステムに入れるように適用可能な第２の電解質入口（８１６）と、第３の電解質をシステムに入れるように適用可能な第３の入口（８２６）とを備えている。さらに、このセルは、第１の電解質をセルから出す出口（８１８）と、第２の電解質をセルから出す出口（８２０）と、第３の電解質をセルから出す出口（８２８）とを備えている。当業者に理解されるように、入口および出口は、バッチフロー、半バッチフローまたは連続フローを含む種々のフロープロトコルに適用することができる。代替の実施形態では、このシステムは、気体をアノードに向かわせるダクト（８２２）を備えており、種々の実施形態では、気体は、カソード（８１０）で形成された水素を含む。
【０１１８】
図１０を参照すると、カソード（８１０）およびアノード（８０８）に低い電圧を印加すると、カソード（８１０）で水酸化物イオンが生成し、アノード（８０８）では、気体は発生しない。さらに、第３の電解質（８３０）は、塩化ナトリウムを含み、塩化物イオンは、第３の電解質（８３０）から、アニオン交換膜（８０２）を通って第１の電解質（８０４）に移動し、ナトリウムイオンは、第３の電解質（８３０）から第２の電解質（８０６）に移動し、アノードでプロトンが生成し、カソードで水素ガスが生成する。上述のように、アノード（８０８）で、気体（例えば、酸素または塩素）は発生しない。
【０１１９】
当業者には理解可能なことであり、また、図１０を参照すると、第２の電解質（８０６）では、カノード（８１０）で水酸化物イオンが生成し、第２の電解質からの塩化物イオンの移動とともに、第２の電解質（８０６）の流れに入り、第２の電解質（８０６）で、水酸化ナトリウム水溶液の生成量が増加する。システムに印加される電圧と、システムを流れる第２の電解質（８０６）の流速に依存して、第２の電解質のｐＨを調節する。一実施形態では、アノードおよびカソードに、約０．１Ｖ以下、０．２Ｖ以下、０．３Ｖ以下、０．４Ｖ以下、０．５Ｖ以下、０．６Ｖ以下、０．７Ｖ以下、０．８Ｖ以下、０．９Ｖ以下、１．０Ｖ以下、１．１Ｖ以下、１．２Ｖ以下、１．３Ｖ以下、０１．４Ｖ以下、１．５Ｖ以下、１．６Ｖ以下、１．７Ｖ以下、１．８Ｖ以下、１．９Ｖ以下または２．０Ｖ以下の電圧が印加され、第２の電解溶液のｐＨが上昇する。別の実施形態では、約０．１〜２．０Ｖの電圧がアノードおよびカソードに印加されると、第２の電解質のｐＨが上昇する。さらに別の実施形態では、約０．１〜１．０Ｖの電圧がアノードおよびカソードに印加されると、第２の電解溶液のｐＨが上昇する。０．１〜０．８Ｖ、０．１〜０．７Ｖ、０．１〜０．６Ｖ、０．１〜０．５Ｖ、０．１〜０．４Ｖ、および０．１〜０．３Ｖの電圧が電極に印加される場合にも、同様の結果が得られる。一実施形態では、約０．６Ｖ以下の電圧がアノードおよびカソードに印加され、別の実施形態では、約０．１〜０．６Ｖ以下の電圧がアノードおよびカソードに印加され、さらに別の実施形態では、約０．１〜１Ｖ以下の電圧がアノードおよびカソードに印加される。
【０１２０】
同様に、図１０を参照すると、第１の電解質（８０４）では、アノード（８０８）でプロトンが生成し、第３の電解質から第１の電解質への塩化物イオンの移動とともに、溶液に入り、第１の電解質（８０４）での酸性溶液の生成量が増加する。システムに印加される電圧と、システムを流れる第２の電解質の流速に依存して、第２の電解質のｐＨを調節する。一実施形態では、アノードおよびカソードに、約０．１Ｖ以下、０．２Ｖ以下、０．３Ｖ以下、０．４Ｖ以下、０．５Ｖ以下、０．６Ｖ以下、０．７Ｖ以下、０．８Ｖ以下、０．９Ｖ以下、１．０Ｖ以下、１．１Ｖ以下、１．２Ｖ以下、１．３Ｖ以下、０１．４Ｖ以下、１．５Ｖ以下、１．６Ｖ以下、１．７Ｖ以下、１．８Ｖ以下、１．９Ｖ以下または２．０Ｖ以下の電圧が印加され、第２の電解溶液のｐＨが上昇する。別の実施形態では、約０．１〜２．０Ｖの電圧がアノードおよびカソードに印加されると、第２の電解質のｐＨが上昇する。さらに別の実施形態では、約０．１〜１．０Ｖの電圧がアノードおよびカソードに印加されると、第２の電解溶液のｐＨが上昇する。０．１〜０．８Ｖ、０．１〜０．７Ｖ、０．１〜０．６Ｖ、０．１〜０．５Ｖ、０．１〜０．４Ｖ、および０．１〜０．３Ｖの電圧が電極に印加される場合にも、同様の結果が得られる。一実施形態では、約０．６Ｖ以下の電圧がアノードおよびカソードに印加され、別の実施形態では、約０．１〜０．６Ｖ以下の電圧がアノードおよびカソードに印加され、さらに別の実施形態では、表２に示すように、約０．１〜１Ｖ以下の電圧がアノードおよびカソードに印加される。
【０１２１】
図１０に示すとおり、カソード（８１０）で生成した水素ガスは、アノード（８０８）に向かい、任意の理論によって束縛されないが、この水素ガスが、アノードで吸着および／または吸収され、第１の電解質（８０４）に入ると考えられる。さらに、種々の実施形態では、図８〜１０に示されるように、アノード（８８０）では、酸素または塩素のような気体は、発生しない。したがって、理解されるように、プロトンが生成し、塩素が第１の電解質に移動すると、第１の電解質（８０４）で塩酸が得られる。
【０１２２】
図８〜９を参照して記載しているように、アノード（８１０）で水酸化物イオンが生成し、第２の電解質からの塩化物イオンの移動とともに第２の電解質（８０６）に入り、第２の電解質（８０６）で水酸化ナトリウムの水溶液が生成する。その結果、システムに印加される電圧と、システムを流れる第２の電解質（８０６）の流速に依存して、第２の電解質のｐＨを調節する。アノードおよびカソードに、約０．１Ｖ以下、０．２Ｖ以下、０．３Ｖ以下、０．４Ｖ以下、０．５Ｖ以下、０．６Ｖ以下、０．７Ｖ以下、０．８Ｖ以下、０．９Ｖ以下、１．０Ｖ以下、１．１Ｖ以下、１．２Ｖ以下、１．３Ｖ以下、０１．４Ｖ以下、１．５Ｖ以下、１．６Ｖ以下、１．７Ｖ以下、１．８Ｖ以下、１．９Ｖ以下または２．０Ｖ以下の電圧が印加され、第２の電解溶液のｐＨが上昇する。別の実施形態では、約０．１〜２．０Ｖの電圧がアノードおよびカソードに印加されると、第２の電解質のｐＨが上昇する。さらに別の実施形態では、約０．１〜１．０Ｖの電圧がアノードおよびカソードに印加されると、第２の電解溶液のｐＨが上昇する。０．１〜０．８Ｖ、０．１〜０．７Ｖ、０．１〜０．６Ｖ、０．１〜０．５Ｖ、０．１〜０．４Ｖ、および０．１〜０．３Ｖの電圧が電極に印加される場合にも、同様の結果が得られる。一実施形態では、約０．６Ｖ以下の電圧がアノードおよびカソードに印加されると、第２の電解質のｐＨが上昇する。別の実施形態では、約０．１〜０．６Ｖの電圧がアノードおよびカソードに印加されると、第２の電解質のｐＨが上昇する。さらに別の実施形態では、約０．１〜１．０Ｖの電圧がアノードおよびカソードに印加されると、第２の電解溶液のｐＨが上昇する。
【０１２３】
場合により、上述のように、第１の電解溶液（８０４）に気体を吹き込むことによって、ＣＯ２を含む気体が第２の電解溶液に溶解する。任意の工程では、本明細書に記載するように、得られた第２の電解溶液を使用し、カルシウムまたはマグネシウムの炭酸塩または炭酸水素塩のような炭酸塩化合物および／または炭酸水素化合物が析出する。析出した炭酸塩化合物は、本明細書に記載したとおり、セメントよび建築材料として使用することができる。
【０１２４】
別の任意の工程では、酸性化した第２の電解溶液（８０４）を使用し、本明細書に記載するような炭酸塩および炭酸水素塩を析出させるための溶液として、カルシウムおよび／またはマグネシウムを豊富に含む材料（例えば、蛇紋石またはカンラン石を含む苦鉄質鉱物）を溶解する。種々の実施形態では、得られた溶液を、第２の電解溶液として使用することができる。同様に、第２の電解質８０６で塩酸が生成する実施形態では、第２の電解溶液の代わりに、または第２の電解溶液に加えて、塩酸を使用することができる。
【０１２５】
上述の実施形態は、酸性流として、炭酸水素イオンおよび炭酸イオン、またはこれらの組み合わせを豊富に含む電解溶液を製造する。酸性流は、種々の化学プロセスへ適用することもできる。例えば、この酸性流は、蛇紋石またはカンラン石のようなカルシウムおよび／またはマグネシウムを豊富に含む材料を溶解し、容器８１６で使用する電解溶液を作成することができる。このような電解溶液に、炭酸水素塩を加えてもよく、本明細書に記載のように、炭酸塩化合物を析出させるのに十分な塩基性にしてもよい。
【０１２６】
いくつかの実施形態では、水酸化物を同時に製造することなく、溶液からプロトンを除去し、ＣＯ２吸収を促進するために、第１の電気化学プロセスを使用し、プロトンをさらに除去し、平衡を炭酸が増える方向に移動させ、炭酸塩を析出させるために、第２の電気化学プロセスを使用してもよい。この２つのプロセスは、異なる電圧装置を有していてもよく、例えば、第１のプロセスは、第２のプロセスよりも低い電圧が必要であり、これによって、プロセス全体で使用する合計電圧を最小化してもよい。例えば、第１のプロセスは、上述の二電極プロセスであり、１．０Ｖ以下、または０．９Ｖ以下、または０．８Ｖ以下、または０．７Ｖ以下、または０．６Ｖ以下、または０．５Ｖ以下、または０．４Ｖ以下、または０．３Ｖ以下、または０．２Ｖ以下、または０．１Ｖ以下で操作し、第２のプロセスは、上述の低電圧の水酸化物製造プロセスであってもよく、１．５Ｖ以下、または１．４Ｖ以下、または１．３Ｖ以下、または１．２Ｖ以下、または１．１Ｖ以下、１．０Ｖ以下、または０．９Ｖ以下、または０．８Ｖ以下、または０．７Ｖ以下、または０．６Ｖ以下、または０．５Ｖ以下、または０．４Ｖ以下、または０．３Ｖ以下、または０．２Ｖ以下、または０．１Ｖ以下で操作する。例えば、いくつかの実施形態では、第１のプロセスは、０．６Ｖ以下で操作する二電極プロセスであり、第２のプロセスは、１．２Ｖ以下で操作する低電圧の水酸化物製造プロセスである。
【０１２７】
さらに、興味深いのは、米国特許出願番号第２００６０１８５９８５号および第２００８０２４８３５０号に記載の電気化学アプローチ、およびＰＣＴ出願公開番号第ＷＯ  ２００８／０１８９２８号に記載の電気化学アプローチであり、これらの開示内容は、参照によって本明細書に組み込まれる。
【０１２８】
化学量論から、ＣＯ２供給源からＣＯ２を捕捉するために、炭酸塩を析出させて製造するには、ＣＯ２を水に溶解したときに得られる最初の炭酸から２個のプロトンを除去することが必要である（上の式１〜５を参照）。１個目のプロトンを除去すると炭酸水素塩が得られ、２個目のプロトンを除去すると炭酸塩が得られ、これらは、二価のカチオンの炭酸塩（例えば、炭酸マグネシウムまたは炭酸カルシウム）として析出してもよい。２個のプロトンを除去するには、エネルギーを必要とするいくつかのプロセスまたはプロセスの組み合わせが必要である。例えば、水酸化ナトリウムを加えてプロトンが除去される場合、再生可能な水酸化ナトリウム供給源は、典型的には、塩素アルカリプロセスであり、このプロセスは、少なくとも２．８Ｖの電圧と、水酸化ナトリウム１モルあたり決まった量の電子が必要な電気化学プロセスである。このエネルギー必要量は、カーボンフットプリント（ｃａｒｂｏｎ  ｆｏｏｔｐｒｉｎｔ）という用語で表現され、このプロセスを行うためのエネルギーを提供するために製造される炭素の量である。
【０１２９】
プロトンを除去する所与のプロセスについて、カーボンフットプリントをあらわす好都合な様式は、ＣＯ２供給源から除去されたＣＯ２の割合である。すなわち、プロトンを除去するのに必要なエネルギーは、このエネルギーを製造する一般的な発電方法でのＣＯ２放出量という観点であらわされてもよく、これは、ＣＯ２供給源から除去されたＣＯ２としてあらわされてもよい。簡便のために、また本発明のこの局面での定義として、このプロセスで「製造されたＣＯ２」は、２個のプロトンを除去するのに十分なエネルギーを提供する、従来の石炭／蒸気発電所で製造されるＣＯ２であると考える。最近数年間で、このような発電所で、エネルギー発電量の合計ＭＷｈ量あたり、製造したＣＯ２量（トン）で利用可能な公共のデータがある。例えば、「ｈｔｔｐ：／／ｃａｒｍａ．」と「ｏｒｇ／ａｐｉ／」を組み合わせたアドレスのウェブサイトを参照。定義のために、典型的な石炭燃焼発電所と密接に対応した、１トン／ＭＷｈの値を使用する。ＷＡ  Ｐａｒｉｓｈプラントは、２０００年に１８，２００，０００ＭＷｈのエネルギーを製造し、約１９，５００，０００トンのＣＯ２を製造し、現在では、２１，３００，００ＭＷｈのエネルギーを製造し、２０，９００，０００トンのＣＯ２を製造し、平均して、本明細書で使用する１トン／ＭＷｈの定義に非常に近い。この数値を使用し、気体流からＣＯ２を除去するのに十分なプロトンを除去するために必要なＣＯ２製造量を算出し、除去されるＣＯ２量と比較することができる。例えば、２．８Ｖで操作し、塩基を得る塩素アルカリプロセスを利用し、炭素／蒸気発電所からＣＯ２を捕捉する為に使用されるプロセスで、塩素アルカリプロセスによって塩基を作成し、２個のプロトンを除去するためのエネルギーを供給するための、発電所で製造されたＣＯ２の量は、１トン／１ＭＷｈ比を用い、２個のプロトンを除去し、安定な形態でＣＯ２を析出させることによって捕捉されたＣＯ２の量の２００％を超える。本発明のこの局面で「製造されたＣＯ２」のさらなる定義として、例えば、プロトンを除去するプロセスの副産物を再利用すること（例えば、塩素アルカリの場合、燃焼セルでのプロセスで生成する水素の使用、または直接燃焼してエネルギーを製造すること）による、「製造されたＣＯ２」の合計量には、エネルギー負荷の減少量の理論値または実際の算出値は含まれない。これに加え、再生可能なエネルギー供給源を発電所に供給することによって補給される理論的な電力量または実際の供給量は、考慮されない。例えば、ほとんど二酸化炭素を製造しないか、またはまったく製造しないエネルギー供給源（例えば、風、太陽、潮、水力など）は、考慮されない。プロトンを除去するプロセスが、水酸化物または他の塩基（天然に存在する塩基または貯蔵された塩基）を使用することを含む場合、製造されたＣＯ２の量は、塩基が製造されるプロセス（例えば、標準的な塩素アルカリプロセス、または塩基が製造される他のプロセスのような、産業的に塩基が製造されるプロセス、および天然の塩基製造の理論的な最良モデルである、天然の塩基を使用するプロセス）を基準として化学量論的に算出可能な量である。
【０１３０】
上述の「製造されたＣＯ２」の定義を用い、いくつかの実施形態では、本発明は、人工の気体状ＣＯ２供給源から、ＣＯ２を含有する安定な析出物を生成する工程を含み、析出物の生成は、気体状ＣＯ２供給源の一部またはすべてが溶解した水溶液からプロトンを除去する工程を利用したものであり、プロトンを除去するプロセスで発生したＣＯ２が、析出物生成によって気体状ＣＯ２供給源から除去されたＣＯ２の１００％、９０％、８０％、７０％、６５％、６０％、５５％、５０％、４５％、４０％、３５％、３０％、２５％、２０％、１５％、１０％または５％％である。いくつかの実施形態では、本発明は、ヒトが産生する気体状ＣＯ２供給源から、ＣＯ２を含有する安定な析出物を生成する工程を含み、この析出物生成工程が、気体状ＣＯ２供給源に含まれるＣＯ２の一部分またはすべてが溶解した水溶液からプロトンを除去するプロセスを利用したものであり、プロトンを除去するプロセスで発生したＣＯ２は、析出物生成によって気体状ＣＯ２供給源から除去されたＣＯ２の７０％未満である。いくつかの実施形態では、本発明は、ヒトが産生する気体状ＣＯ２供給源から、ＣＯ２を含有する安定な析出物を生成する工程を含み、この析出物生成工程が、気体状ＣＯ２供給源に含まれるＣＯ２の一部分またはすべてが溶解した水溶液からプロトンを除去するプロセスを利用したものであり、プロトンを除去するプロセスで発生したＣＯ２は、析出物生成によって気体状ＣＯ２供給源から除去されたＣＯ２の５０％未満である。いくつかの実施形態では、本発明は、ヒトが産生する気体状ＣＯ２供給源から、ＣＯ２を含有する安定な析出物を生成する工程を含み、この析出物生成工程が、気体状ＣＯ２供給源に含まれるＣＯ２の一部分またはすべてが溶解した水溶液からプロトンを除去するプロセスを利用したものであり、プロトンを除去するプロセスで発生したＣＯ２は、析出物生成によって気体状ＣＯ２供給源から除去されたＣＯ２の３０％未満である。いくつかの実施形態では、プロトンを除去するプロセスは、塩基（例えば、水酸化物）を製造することなく、プロトンを除去するプロセス（例えば、本明細書に記載の電気化学プロセス）である。いくつかの実施形態では、プロトンを除去するプロセスは、塩基（例えば、水酸化物）を製造することによって、プロトンを除去するプロセス（例えば、本明細書に記載の電気化学プロセス）である。いくつかの実施形態では、このプロセスは、塩基（例えば、水酸化物）を製造することなく、プロトンを除去するプロセス（例えば、本明細書に記載の電気化学プロセス）と、プロトンを除去するプロセスは、塩基（例えば、水酸化物）を製造することによって、プロトンを除去するプロセス（例えば、本明細書に記載の電気化学プロセス）とを組み合わせたものである。いくつかの実施形態では、プロトンを除去するプロセスは、プロトンを直接除去する電気化学プロセス（例えば、プロトンの直接除去）または間接的に除去する電気化学プロセス（例えば、水酸化物の製造）を含む。いくつかの実施形態では、第１のプロセス（例えば、電気化学プロセス）でプロトンを直接除去し、第２のプロセス（例えば、電気化学プロセス）で、プロトンを間接的に除去する（例えば、水酸化物の製造による）、プロセス（例えば、電気化学プロセス）の組み合わせを使用する。
【０１３１】
いくつかの場合、ＣＯ２を投入した後の所望の生成物の析出物（例えば、上述のもの）は、二価金属イオンの供給源を加えることなく起こる。このように、水をＣＯ２と混合した後に、水を二価金属イオン供給源（例えば、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、海の塩などのような１つ以上の二価金属イオン）と接触させない。
【０１３２】
本発明の一実施形態では、炭酸塩析出プロセスを利用し、溶液から炭酸カルシウム材料を選択的に析出させ、ＣＯ２をさらに加えることによって、所望のマグネシウム対カルシウム比を得てもよい。いくつかの実施形態では、さらなるＭｇイオンを加え、最後の炭酸塩析出工程を行う。この実施形態は、脱塩化した塩水のような濃縮水を利用するのにも有用であり、この場合、カチオン含有量は、さらなるＭｇイオンの添加が困難なほど十分に高い。この実施形態は、２個の異なる生成物（主成分は炭酸カルシウム材料であり、炭酸マグネシウムが埋め込まれた材料）が製造されることが望ましい、任意の濃度の溶液でも有用である。
【０１３３】
所与の析出反応から得られる生成物の収量は、使用する特定の水の種類（この水に、二価金属イオンが加えられているか、加えられていないかによらない）使用する特定の析出プロトコルなどを含む、多くの因子によって変わってもよい。いくつかの場合、生成物を析出させるのに使用される析出プロトコルは、高収率析出プロトコルである。これらの場合、１回の析出反応（例えば、すでに詳細に記載したように、ｐＨ値を９．５以上、例えば、１０以上に上げ、水を析出条件下に１回供することを意味する）で製造した保存時に安定な二酸化炭素捕捉生成物の量は、水１Ｌあたり、５ｇ以上、例えば、１０ｇ以上、１５ｇ以上、２０ｇ以上、２５ｇ以上、３０ｇ以上、３５ｇ以上、４０ｇ以上、４５ｇ以上、５０ｇ以上、６０ｇ以上、７０ｇ以上、８０ｇ以上、９０ｇ以上、１００ｇ以上、１２０ｇ以上、１４０ｇ以上、１６０ｇ以上、１８０ｇ以上、２００ｇ以上である。いくつかの場合、水１Ｌあたり、製造した生成物の量は、５〜２００ｇ、例えば、１０〜１００ｇである（２０〜１００ｇを含む）。水に含まれる二価金属イオンの含有量が、水を析出条件下に供する前に追加されたものではない場合（例えば、水が海水であり、この海水に、１種以上の二価金属イオン供給源を補給していない場合）、生成物の収率は、水１Ｌあたり、５〜２０ｇ、例えば、５〜１０ｇ、例えば、６〜８ｇである。水に二価金属イオン（例えば、マグネシウムイオンおよび／またはカルシウムイオン）供給源を追加した他の場合、生成物の収率は、１倍以上、２倍以上、３倍以上、５倍以上、１０倍以上、２０倍以上であり、その結果、このプロセスの収率は、いくつかの実施形態では、析出条件下に供した水１Ｌあたり、１０〜２００、例えば、５０〜２００である（１００〜２００ｇを含む）。
【０１３４】
特定の実施形態では、複数工程のプロセスを使用する。これらの実施形態では、炭酸塩析出プロセスを使用し、溶液から炭酸カルシウム材料を選択的に析出させ、ＣＯ２をさらに加え、炭酸塩を析出させてもよい。ＣＯ２をさらに加え、炭酸塩を析出させる工程は、いくつかの場合、２回、３回、４回、５回、６回、７回、８回、９回、１０回、またはそれ以上の回数繰り返してもよく、それぞれのサイクルでさらなる量の炭酸材料が析出する。いくつかの場合には、最終的なｐＨは、約８〜１０、例えば、約９〜１０である（約９．５〜１０、例えば、約９．６〜９．８を含む）。
【０１３５】
特定の実施形態では、２個以上の反応器を使用し、本明細書に記載の方法を実施してもよい。これらの実施形態では、この方法は、第１の反応器と第２の反応器とを含んでもよい。これらの場合、第１の反応器は、上に記載したように、最初の水をマグネシウムイオン供給源と接触させ、最初の水にＣＯ２を投入するためのものである。水を攪拌し、マグネシウムイオン供給源の溶解を促進し、初期の水とＣＯ２とを接触しやすくしてもよい。いくつかの場合には、ＣＯ２を投入した水を第２の反応器に移す前に、ＣＯ２を投入した水の攪拌を停止させ、溶解していない固体を重力によって沈降させてもよい。次いで、ＣＯ２を投入した水を、第１の反応器から第２の反応器に移す。ＣＯ２を投入した水を第２の反応器に移した後、本明細書に記載のように、炭酸塩析出工程を行ってもよい。
特定の実施形態では、上述のように、２個以上の反応器を使用する複数工程のプロセスを使用し、本明細書に記載の方法を実施してもよい。これらの実施形態では、第１の反応器は、上に記載したように、最初の水をマグネシウムイオン供給源と接触させ、最初の水にＣＯ２を投入するためのものである。次いで、炭酸塩析出反応のために、ＣＯ２を投入した水を、第１の反応器から第２の反応器に移す。特定の実施形態では、ＣＯ２をさらに加え、炭酸塩を析出させる１つ以上のさらなる工程を、上述のように第２の反応器で行ってもよい。
【０１３６】
特定の実施形態では、特定の形態の炭酸塩化合物析出物を生成しやすい析出条件を使用することができる。例えば、結晶性の炭酸塩化合物析出物よりも、アモルファスの炭酸塩化合物析出物を生成しやすい析出条件を使用することができる。この場合、上述のように、最初の水をマグネシウムイオン供給源と接触させ、ＣＯ２を加える工程に加え、析出促進剤を加えてもよい。この場合、析出促進剤は、核生成には十分であるが、結晶が生成し、成長するには不十分な低いｐＨで、炭酸塩化合物析出物の生成を促進する。析出促進剤の例としては、限定されないが、硫酸アルミニウム（Ａｌ２ＳＯ４）３が挙げられる。特定の実施形態では、添加する析出促進剤の量は、約１ｐｐｍ〜約１０００ｐｐｍ、例えば、約１ｐｐｍ〜約５００である（約１０ｐｐｍ〜約２００ｐｐｍ、例えば、約２５ｐｐｍ〜約７５ｐｐｍを含む）。さらに、炭酸塩化合物析出物生成中は、ＣＯ２を加え、次いで炭酸塩を析出させることによって、水のｐＨを約６〜８、例えば、約７〜８に維持してもよい。
【０１３７】
あるいは、さらに他の実施形態では、アモルファスの炭酸塩化合物析出物よりも、結晶性の炭酸塩化合物析出物を生成しやすい析出条件を使用することができる。
【０１３８】
本発明の特定の実施形態で使用する特定の析出プロトコルに関する詳細は、本明細書の図面の記載を参照して、以下に記載する。
【０１３９】
水から析出生成物を製造した後、析出生成物と母液（すなわち、析出生成物を製造するのに使用した液体の残り）とを含む組成物を製造する。この組成物は、析出物と母液とのスラリーであってもよい。
【０１４０】
上にまとめたとおり、二酸化炭素を捕捉する際に、析出した生成物を、製造後にいくつかの様式で処分する。句「〜を処分する」は、生成物を保存場所に置くか、または別の製品（すなわち、製造物品または人工物品）で使用するために利用することを意味し、他の生成物の予想寿命の間は少なくとも、他の生成物中に保存される。いくつかの場合、この処分工程は、長期間保存する場所にスラリー組成物を動かす工程を含む。保存場所は、地面より高い位置にあってもよいし、地面より低い位置にあってもよいし、海面下の位置にあってもよい。これらの実施形態では、スラリーを保存場所に置いた後、スラリーの母液成分を、例えば、エバポレーション、分散などによって、析出物から自然に分離させてもよい。
【０１４１】
所望の場合、得られた析出生成物を、得られた母液から分離してもよい。析出物の分離は、任意の好都合なアプローチを用いて達成することができる。例えば、分離は、析出生成物を乾燥させ、乾燥した析出生成物を得ることによって達成してもよい。興味深い乾燥プロトコルとしては、母液から析出物を濾過し、濾液を得て、濾液を風乾するプロトコルが挙げられる。濾液を風乾する場合、風乾は、所望の場合、−７０〜１２０℃の範囲の温度で行ってもよい。いくつかの例では、乾燥は、スラリーを乾燥場所（例えば、採鉱堀）に置く工程と、析出物の液体成分を蒸発させ、所望の乾燥した生成物を残す工程とを含んでもよい。さらに、興味深いのは、凍結して乾燥させる（すなわち、凍結乾燥）プロセスである。このプロセスでは、析出物を凍結させ、周囲の圧力を下げ、物質中に含まれる凍結水が、凍結した析出相から直接気体に昇華するのに直接十分な熱を加える。興味深いさらに別の乾燥プロトコルは、スプレードライであり、このプロトコルでは、熱した気体を流しながら、析出物を含有する液体を供給して乾燥し、例えば、液体供給物を主要な乾燥チャンバにアトマイザで入れ、熱した気体を、アトマイザの方向と同方向または逆方向に流す。
【０１４２】
析出した生成物を母液と分離する場合、以下に詳細に記載するように、得られた析出物を種々の異なる様式で処分してもよい。例えば、以下に詳細に記載するように、この析出物を、建築材料の要素として使用してもよい。あるいは、この析出物を、長期間保存場所（当該技術分野で、カーボンバンク（ｃａｒｂｏｎ  ｂａｎｋ）と呼ばれることもある）に置いてもよく、この場所は、地面より高い位置にあってもよいし、地面より低い位置にあってもよいし、海面下の位置にあってもよい。興味深い処分プロトコルに関する詳細を、以下に記載する。
【０１４３】
所望の場合、得られた母液を加工してもよい。例えば、母液を、水供給源（例えば、海）に戻してもよく、または別の場所に移動してもよい。特定の実施形態では、母液を、例えば、上に記載のＣＯ２供給源と接触させ、ＣＯ２をさらに捕捉してもよい。例えば、母液を海に戻す場合、母液を、母液に存在する炭酸塩濃度を増やすのに十分な様式で、気体状ＣＯ２供給源と接触させてもよい。上に記載したような任意の好都合なプロトコルを用い、接触させてもよい。特定の実施形態では、母液のｐＨは、アルカリ性ｐＨであり、ｐＨを５〜９、例えば、６〜８．５まで下げるのに十分な様式で、ＣＯ２供給源と接触させてもよい。
【０１４４】
本発明の方法を、地上または海（例えば、適切な水が存在し、所定の場所に移動可能な場所、またはアルカリ土類金属を含有する水を有する海、または天然に存在するか、または人工の他の場所）で行ってもよい。特定の実施形態では、上述の方法を実施するシステムを使用し、このシステムは、以下に詳細に記載するものを含む。
【０１４５】
本明細書の一部で、本発明の方法の種々の局面についてすでにまとめている。本発明の特定の図面の観点から、本発明の特定の実施形態をさらに詳細に記載する。
【０１４６】
図１は、システムに実装可能な、二酸化炭素捕捉プロセスの模式的なフロー図を提供する。このシステムは、独立したプラントとして存在してもよいし、別の種類のプラント（例えば、発電プラント、セメント製造プラントなど）と一体化する部品として存在してもよい。図１では、水１０は、例えば、パイプラインまたは他の好都合な様式で析出反応器２０に運ばれ、炭酸塩鉱物析出条件に供される。図１に示されるプロセスで使用する水は、１つ以上のアルカリ金属（例えば、カルシウム、マグネシウムなど）を含む水であり、上にまとめたように、アルカリ土類金属イオンを含有する水と考えてもよい。本発明の特定の実施形態では、興味深い水は、５０ｐｐｍ〜２０，０００ｐｐｍ、例えば、２００ｐｐｍ〜５０００ｐｐｍ（４００ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍを含む）のカルシウムを含む水である。マグネシウムを５０ｐｐｍ〜４０，０００ｐｐｍ、例えば、１００ｐｐｍ〜１０，０００ｐｐｍ（５００ｐｐｍ〜２５００ｐｐｍを含む）含む水も、興味深い。本発明の実施形態では、アルカリ土類金属イオンを含有する水は、塩水である。上にまとめたように、興味深い塩水としては、淡水以外の多くの異なる種類の水性流体、例えば、汽水、海水および食塩水（人工の塩水、例えば、地熱発電所の排水、脱塩排水など、および天然の塩水、例えば、地球上の水面に見られる表面部分の塩水、地下の塩水）、および淡水よりも大きな塩分濃度を有する他の塩水が挙げられる。塩水は、塩で飽和した水、または塩でほぼ飽和した水を指し、５０ｐｐｔ（１０００分の１部）以上の塩分濃度を有する。汽水は、淡水よりも塩分が多いが、海水ほどは塩分が多くなく、塩分濃度が０．５〜３５ｐｐｔの水である。海水は、海辺または海洋の水であり、塩分濃度は３５〜５０ｐｐｔである。淡水は、溶解している塩が５ｐｐｔ未満の塩分濃度を有する水である。興味深い塩水は、所望の場合、天然に存在する供給源、例えば、海辺、海洋、湖、沼地、河口、潟などから得てもよく、または人工の供給源から得てもよい。
【０１４７】
上にまとめたように、興味深い水としては、淡水も含まれる。特定の実施形態では、本発明で使用される水は、鉱物（例えば、カルシウムおよび／マグネシウム）を多く含む淡水供給源であってもよい。いくつかの実施形態では、淡水（例えば、カルシウムを多く含む水）を、炭酸由来の二酸化炭素を加えたために酸性になった溶液中で、ケイ酸マグネシウム鉱物（例えば、カンラン石または蛇紋石）と組み合わせ、ケイ酸マグネシウムを溶解させ、カルシウムマグネシウムシリケートカーボネート化合物を得てもよい。特定の実施形態では、水供給源は、金属イオン、例えば、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウムなどが加えられた淡水であってもよい。任意の好都合なプロトコルを用い、金属イオンを、例えば、固体、水溶液、懸濁物などとして淡水に加えてもよい。
【０１４８】
特定の実施形態では、廃棄物の気体流を与える工場から、水を得てもよい。例えば、水冷した工場（例えば、海水で冷却した工場）で、工場で使用した水を析出システムに送り、析出反応の水として使用してもよい。所望の場合、析出反応器に入れる前に、水を冷却してもよい。このようなアプローチを、例えば、ワンススルー方式の冷却システムで使用してもよい。例えば、都市用水または農業用水の供給を、工場のワンススルー方式の冷却システムに使用してもよい。工場からの水を、析出プロトコルで使用してもよく、胚珠は、硬度が下がり、純度は上がる。所望の場合、このようなシステムをセキュリティ計測器を具備する（例えば、毒物混入（例えば、毒が入れられたこと）を検出する）ように改変してもよく、政府の機関（例えば、国土安全保障機関（Ｈｏｍｅｌａｎｄ  Ｓｅｃｕｒｉｔｙ）または他の機関）と連動するように改変してもよい。さらなる毒物混入またはテロへの対策に、このような実施形態を使用してもよい。
【０１４９】
図１に示すように、工場から出た廃棄物の気体流３０を、析出工程２０で水と接触させ、ＣＯ２が投入された水を得る。ＣＯ２が投入された水とは、ＣＯ２ガスと水とを接触させ、ＣＯ２分子が水分子と混合し、例えば炭酸、炭酸水素塩および炭酸イオンを生成する水のことを意味する。この工程で水を投入すると、例えば、炭酸、炭酸水素塩および炭酸イオンの形態で水に含まれる「ＣＯ２含有量」が高くなり、同時に、水と接触する廃棄物流に含まれるＣＯ２の量が減少する。ＣＯ２が投入された水は、酸性であり、いくつかの実施形態では、ｐＨが、６．０以下、例えば、４．０以下である（３．０以下を含む）。特定の実施形態では、水に投入するのに使用される気体に含まれるＣＯ２の量は、この工程の結果、８５％以上、例えば９９％以上減少し、その結果、この方法は、水と接触する廃棄物の気体流にもともと存在していたＣＯ２の５０％以上、例えば、７５％以上、例えば、８５％以上が除去される（９９％以上を含む）。興味深い接触プロトコルとしては、限定されないが、直接接触させるプロトコル（例えば、所定量の水に気体を吹き込むこと、同方向に接触させる手段（すなわち、一定方向に流れる気相と液相を接触させること）、逆方向の手段（すなわち、反対方向に流れる気相と液相を接触させること）などが挙げられる。気体流を、水供給源と垂直に接触させてもよいし、水平に接触させてもよいし、または他の同じ角度で接触させてもよい。ＣＯ２を、アルカリ土類金属イオンを含有する水の表面より下、表面より上、表面で水供給源と接触させてもよい。注入器、バブラー、流体用Ｖｅｎｔｕｒｉ反応器、スパージャー、ガスフィルター、スプレー、トレイ、触媒量のバブルカラム反応器、ドラフトチューブ型反応器または充填型カラム反応器などを使用し、好都合なように接触させてもよい。所望の場合、２つ以上の異なるＣＯ２投入反応器（例えば、カラムまたは他の種類の形状の反応器）を、３個以上、４個以上など連続して使用してもよい。特定の実施形態では、反応溶液を振とうまたは攪拌する種々の手段（例えば、機械的な攪拌、電磁気による攪拌、スピナー、シェーカー、バイブレーター、ブロワー、超音波処理）を使用し、ＣＯ２と水供給源との接触量を高める。
【０１５０】
上でまとめたように、工場３０から出た気体を、水に投入する前に加工してもよい。例えば、気体を酸化条件で処理し、所望の場合、例えば、ＣＯをＣＯ２に変換し、ＮＯをＮＯ２に変換し、ＳＯ２をＳＯ３に変換してもよい。
【０１５１】
工程２０で、析出工程２０で保存時に安定な生成物を析出させる。興味深い析出条件は、水の物理的環境を調整し、所望の析出生成物を得る条件を含む。例えば、水の温度を、所望の生成物の析出が起こるのに適した温度まで上げてもよい。この実施形態では、水の温度を、５〜７０℃（例えば、２０〜５０℃）まで上げてもよい（２５〜４５℃を含む）。このように、所与の一連の析出条件は、０〜１００℃の温度を有していてもよく、特定の実施形態では、所望の析出物が得られるように温度を上げてもよい。特定の実施形態では、二酸化炭素をほとんど放出しない供給源または二酸化炭素をまったく放出しない供給源（例えば、太陽光エネルギー供給源、風エネルギー供給源、水力発電のエネルギー供給源、地熱エネルギー供給源）から生じるエネルギーを用い、燃焼用ガスの廃棄熱から生じるエネルギーを用い、温度を上げる。特定の実施形態では、廃棄物の気体流を有する工場から出た過剰の熱および／または処理熱を使用し、熱い気体または蒸気のいずれかで析出させている間、水の温度を上げておく。特定の実施形態では、水と廃棄物の気体流との接触によって、水温を所望の温度まで上げてもよく、他の実施形態では、所望の温度にするために、水を冷やす必要があってもよい。
【０１５２】
通常の海水では、溶解したＣＯ２の９３％が、炭酸水素イオン（ＨＣＯ３−）の形態であり、６％が炭酸イオン（ＣＯ３−２）の形態である。通常の海水から炭酸カルシウムが析出する場合、ＣＯ２が放出される。淡水では、ｐＨは１０．３３より大きくなると、炭酸塩の９０％が、炭酸イオンの形態であり、炭酸カルシウムが析出してもＣＯ２は放出されない。海水では、この遷移状態は、これよりもわずかに低いｐＨである、９．７付近で起こる。この方法で使用する水のｐＨは、所与の析出プロセス中に５〜１４の範囲であるが、特定の実施形態では、所望の場合、炭酸塩化合物および他の化合物（例えば、水酸化物）を析出させるために、ｐＨをアルカリ性領域まで上げる。これらの特定の実施形態では、析出物中に、炭酸塩化合物析出物中に取り込まれたＣＯ２が発生せず、ＣＯ２が炭酸塩および炭酸水素塩の形態で溶解しないような最低限のレベルまで、ｐＨを上昇させる。これらの実施形態では、ｐＨを９以上、例えば１０以上まで上昇させてもよい（１１以上を含む）。
【０１５３】
上にまとめたように、アルカリ土類金属イオンを含有する供給源のｐＨを、任意の好都合なアプローチで上昇させてもよい。特定の実施形態では、ｐＨ上昇剤を使用してもよく、ｐＨ上昇剤の例としては、酸化物（例えば、酸化カルシウム、酸化マグネシウムなど）、水酸化物（例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ブルサイトＭｇ（ＯＨ）２など）、炭酸塩（例えば、炭酸ナトリウム）などが挙げられる。
【０１５４】
本発明の実施形態では、ｐＨ調整剤として、例えば、ＣＯ２を投入した水のｐＨを上昇させるために灰を使用する。灰を単独でｐＨ調整剤として使用してもよく、または１つ以上のさらなるｐＨ調整剤と組み合わせて使用してもよい。特定の実施形態では、石炭灰を使用することが興味深い。本発明で使用される石炭灰は、無煙炭微粉、リグナイト、瀝青炭または亜瀝青炭を燃焼させ、発電所のボイラーまたは石炭を燃焼させる精錬所（例えば、階段式ボイラー、サイクロン式ボイラーおよび流動床式ボイラーで製造される残渣を指す。このような石炭灰としては、排ガスまたは燃焼排ガスを用いる炉から得られる、微細に分割された石炭灰であるフライアッシュ、凝集物として炉の底部から集めるボトムアッシュが挙げられる。
【０１５５】
フライアッシュは、一般的に、きわめて均一であり、ガラス状粒子と、種々の特定可能な結晶相（例えば、石英、ムライトおよび種々の酸化鉄）との混合物を含む。興味深いフライアッシュとしては、Ｆ型およびＣ型のフライアッシュが挙げられる。上に記載したＦ型およびＣ型のフライアッシュは、ＣＳＡ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ａ２３．５およびＡＳＴＭ  Ｃ６１８で定義されている。Ｆ型とＣ型の主な違いは、アッシュ中に含まれるカルシウム、シリカ、アルミナおよび鉄の含有量である。フライアッシュの化学的性質は、主に燃焼した石炭の化学物質含有量に影響をよって受ける（すなわち、無煙炭、瀝青炭およびリグナイト）。興味深いフライアッシュは、かなりの量のシリカ（二酸化ケイ素、ＳｉＯ２）（アモルファスのものと結晶のものがある）および石灰（酸化カルシウムＣａＯ、酸化マグネシウムＭｇＯ）を含む。
【０１５６】
以下の表３には、本発明の実施形態で使用可能な種々の種類のフライアッシュの化学組成を記載する。
【０１５７】
【表３】
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硬くて古い無煙炭および瀝青炭を燃やすと、典型的には、Ｆ型のフライアッシュが得られる。Ｆ型のフライアッシュは、ポゾラン性であり、１０％未満の石灰（ＣａＯ）を含有する。若いリグナイトまたは亜瀝青炭を燃焼させて得られるフライアッシュは、ポゾラン性に加え、いくらか自己硬化性も有する。水が存在すると、Ｃ型のフライアッシュは硬化し、時間をかけて強度が増していく。Ｃ型のフライアッシュは、一般的に、２０％を超える石灰（ＣａＯ）を含有する。アルカリおよび硫酸塩（ＳＯ４）の含有量は、Ｃ型フライアッシュでは一般的に高い。
【０１５８】
フライアッシュ材料は、排気ガスと懸濁させると固化し、種々のアプローチを用いて（例えば、静電集塵機またはフィルターバッグによって）集められる。排気ガスと懸濁させると粒子が固化するため、フライアッシュ粒子は、一般的に球形であり、０．５μｍ〜１００μｍの大きさを有する。興味深いフライアッシュとしては、少なくとも約８０重量％が、４５ミクロン未満の粒子を含むものが挙げられる。さらに、本発明の特定の実施形態では、高アルカリ流動床燃焼器（ＦＢＣ）のフライアッシュの使用が興味深い。
【０１５９】
本発明の実施形態では、ボトムアッシュの使用も興味深い。ボトムアッシュは、石炭燃焼ボイラーで石炭を燃焼させて、凝集物として得られる。このような燃焼ボイラーは、湿式ボトムボイラーであってもよく、乾式ボトムボイラーであってもよい。湿式ボトムボイラーまたは乾式ボトムボイラーで製造する場合、ボトムアッシュは、水で急冷される。急冷うると、９０％の粒径が０．１ｍｍ〜２０ｍｍの範囲にある凝集物が得られ、ボトムアッシュ凝集物は、この範囲で広い凝集分布を有する。ボトムアッシュの主な化学成分は、シリカおよびアルミナであり、少量のＦｅ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｍｎ、ＮａおよびＫの酸化物と、硫黄、炭素を含む。
【０１６０】
特定の実施形態で、火山灰の使用も興味深い。火山灰は、小さなテフラ（すなわち、火山の噴火から生じた、直径が２ｍｍ（０．０７９インチ）未満の岩石の微粉およびガラスである）で構成されている。
【０１６１】
本発明の一実施形態では、ｐＨを調整する手段として、セメントキルンダスト（ＣＫＤ）を反応容器に加える。灰および／またはＣＫＤが生成する燃料の性質、およびこの燃料の燃焼手段は、得られた灰および／またはＣＫＤの化学組成に影響を与える。したがって、灰および／またはＣＫＤを、ｐＨを調整する手段の一部分として使用してもよく、単独の手段として使用してもよく、種々の他の要素を、た灰および／またはＣＫＤの化学組成に基づいて、特定の灰および／またはＣＫＤと組み合わせてもよい。
【０１６２】
本発明の実施形態では、これらのさらなる反応剤の１つの供給源として、灰を反応に加え、アモルファスシリカ、結晶性シリカ、ケイ酸カルシウム、ケイ酸カルシウムアルミナ、または炭酸塩鉱物析出プロセスで灰の反応から得られる任意の他の部分のような１つ以上の成分を含有する、炭酸塩鉱物析出物を製造する。
【０１６３】
本発明で使用する灰を、水と接触させ、任意の好都合なプロトコルを用いて（例えば、所定量の灰を、水の入った反応器に入れることによって）、所望のｐＨに変えてもよい。ここで、加える灰の量は、例えば、カラムまたは床などの形態で、所定量の灰に水を流すことによって所望のｐＨ値まで上げるのに十分な量である。
【０１６４】
ｐＨが１２以上まで上がらない特定の実施形態では、本方法で使用するフライアッシュは、以下に記載するように、溶解せずに、粒子状組成物としてとどまる。この溶解しない灰は、例えば、使用する前に濾別することによって、反応生成物の残りと分離してもよい。あるいは、例えば、カラムまたは類似の構造の固定された形状の所定量の灰に水を流してもよい。この場合、灰に液体を流すが、灰固体は、液体によってこの構造から流れ出ない。この実施形態では、液体生成物から、溶解しない灰を分離する必要がない。ｐＨが１２を超える、さらに他の実施形態では、灰が溶解し、ポゾラン性生成物となる（例えば、他の部分に詳細に記載される）。
【０１６５】
灰を析出プロセスで使用する本発明の実施形態では、最初に、静電集塵のような手段によって、燃焼排ガスから灰を除去してもよく、または、燃焼排ガスから直接利用してもよい。本発明の実施形態で灰を使用し、ｐＨを上昇させることに加え、アルミナまたはシリカのような反応剤を提供してもよい。
【０１６６】
本発明の特定の実施形態では、ｐＨ調整剤としてスラッグを使用し、ＣＯ２が投入された水のｐＨを上昇させる。スラッグを単独でｐＨ調整剤として使用してもよく、または１つ以上のさらなるｐＨ調整剤（例えば、灰など）と組み合わせて使用してもよい。金属加工からスラッグを生成し、酸化カルシウムおよび酸化マグネシウム、および鉄、ケイ素およびアルミニウム化合物を含有していてもよい。特定の実施形態では、ｐＨ調整材料としてスラッグを使用すると、析出生成物に反応性ケイ素およびアルミナを導入することによって、さらなる利点が得られる。興味深いスラッグとしては、限定されないが、鉄の溶融から得られた溶鉱炉スラッグ、電気アークまたは鋼の溶鉱炉加工から得られたスラッグ、銅スラッグ、ニッケルスラッグおよびリンスラッグが挙げられる。
【０１６７】
上に示されるとおり、灰（または特定の実施形態では、スラッグ）を、特定の実施形態では単独で使用し、水のｐＨを所望の値まで調整する。さらに他の実施形態では、灰を使用し、１つ以上のさらなるｐＨ調整プロトコルを用いる。
【０１６８】
ｐＨ上昇剤（例えば、上述のもの）の代わりに、またはｐＨ上昇剤と組み合わせて、電解プロトコルまたは電気化学プロトコルを用いて水を電気分解することによって、アルカリ土類金属イオンを含有する水供給源のｐＨを、所望の値まで上げることができる。興味深い電気化学プロトコルとしては、限定されないが、上述のもの、および米国特許仮出願第６１／０８１，２９９号および第６１／０９１，７２９号に記載されるものが挙げられ、これらの開示内容は、参照によって本明細書に組み込まれる。さらに、米国特許出願第２００６０１８５９８５号および第２００８０２４８３５０号、およびＰＣＴ出願第ＷＯ  ２００８／０１８９２８号（これらの開示内容は、参照によって本明細書に組み込まれる）に記載される電解アプローチも興味深い。
【０１６９】
所望の場合、製造する析出物の性質に影響を与えるために、ｐＨ上昇剤以外の添加物も、水に導入してもよい。このように、本発明の特定の実施形態は、水を析出条件に供する前、または供している間に、水に添加物を加える。特定の炭酸カルシウム多形体が、痕跡量の特定の添加物にとって好ましい場合がある。例えば、種々の異なる形態で析出し、迅速にカルサイトへと変換するバテライト（きわめて不安定なＣａＣＯ３多形体）は、炭酸カルシウムの過飽和溶液に痕跡量のランタン（塩化ランタン）を含むことによって、非常に高収率で得ることができる。ランタン以外の他の興味深い添加物としては、限定されないが、遷移金属などが挙げられる。例えば、第一鉄または第二鉄を添加すると、無秩序なドロマイト（プロトドロマイト）が生成しやすくなることが知られており、それ以外のものは生成しない。
【０１７０】
析出物の性質は、主要なイオン比率を適切に選択することによって影響を受ける。主要なイオン比率は、多形体形成にもかなりの影響を与える。例えば、水に含まれるマグネシウム：カルシウム比が大きくなるにつれて、マグネシウム量が少ないカルサイトよりも、炭酸カルシウムの多形体としてアラゴナイトが形成しやすくなる。マグネシウム：カルシウム比が低いと、マグネシウム量が少ないカルサイトが、好ましい多形体である。
【０１７１】
析出速度は、化合物の相形成にも大きな影響を与える。溶液に、所望の相を有する化合物を接種することによって、もっとも迅速に析出させることができる。接種をしない場合、海水のｐＨを迅速に上げることによって、迅速に析出させることができ、アモルファス構造が多くなる。シリカが存在する場合、反応速度が速いほど、炭酸塩析出物に多くのシリカが組み込まれる。ｐＨが高いほど、析出速度が速くなり、アモルファス形態の析出物が多くなる。
【０１７２】
したがって、水から所望の析出物を製造する一連の析出条件としては、特定の実施形態では、水の温度およびｐＨ、いくつかの場合、水に含まれる添加物およびイオン種の濃度が挙げられる。析出条件としては、混合速度、超音波のような攪拌形態、および種結晶、触媒、膜または副次的な基質を含む因子が挙げられる。いくつかの実施形態では、析出条件としては、過飽和条件、温度、ｐＨおよび／または濃度勾配、またはこれらのパラメーターのいずれかの周期的な繰り返しまたは変更が挙げられる。本発明の炭酸塩化合物析出物を調製するのに使用するプロトコルは、バッチプロトコルであっても連続プロトコルであってもよい。連続的なフローシステムで所与の析出物を製造するために、バッチシステムとは析出条件が異なってもよいことが理解される。
【０１７３】
特定の実施形態では、アルカリ土類金属イオンを含有する水とＣＯ２との接触は、析出粒子の粒径範囲を制御するために、任意の従来のプロトコルで達成してもよい（例えば、スプレー銃、区画に分けられたフローチューブ型反応器）。本発明の方法およびシステムにおいて、金属イオンを含有する水供給源に、析出粒子の粒径範囲を制御するために、１つ以上の添加物（例えば、凝集剤（ｆｌｏｃｃｕｌｅｎｔ）、分散剤、界面活性剤、アンチスカラント（ａｎｔｉｓｃａｌａｎｔ）、結晶成長抑制剤、捕捉剤など）を添加してもよい。
【０１７４】
図１に示す実施形態では、アルカリ土類金属イオンを含有する水供給源１０由来の水に、最初にＣＯ２を投入し、ＣＯ２が投入された水を製造し、次いで、ＣＯ２を炭酸塩鉱物析出条件に供する。図１に示すように、析出条件２０下で、気体流３０を水と接触させる。得られた気体流を、析出工程２０で適切な水と接触させ、ＣＯ２が投入された水を得る。ＣＯ２が投入された水とは、ＣＯ２ガスと水とを接触させ、ＣＯ２分子が水分子と混合し、例えば炭酸、炭酸水素塩および炭酸イオンを生成する水のことを意味する。この工程で水を投入すると、例えば、炭酸、炭酸水素塩および炭酸イオンの形態で水に含まれる「ＣＯ２含有量」が高くなり、同時に、水と接触する廃棄物流に含まれるＣＯ２の量が減少する。ＣＯ２が投入された水は、酸性であり、いくつかの実施形態では、ｐＨが、６．０以下、例えば、５．０以下である（４．０以下を含む）。いくつかの実施形態では、ＣＯ２が投入された水は、酸性ではなく、例えば、ｐＨが、７以上、例えば、ｐＨが７〜１０、または７〜９、または７．５〜９．５、または８〜１０、または８〜９．５、または８〜９である。特定の実施形態では、水に投入するのに使用するガスに含まれるＣＯ２濃度は、１０％以上、２５％以上である（５０％以上、例えば、７５％以上を含む）。
【０１７５】
ＣＯ２を投入することと、炭酸塩鉱物を析出させることとは、システムの同じ反応器で行ってもよいし、異なる反応器で行ってもよい。このように、投入および析出は、本発明の特定の実施形態によれば、例えば、図１の工程２０に示すように、システムの同じ容器で行ってもよい。本発明のさらに他の実施形態では、これらの２つの工程は、別個の反応器で行われてもよく、この場合、最初に水を投入用反応器に入れ、得られたＣＯ２が投入された水を、別個の容器で析出条件に供する。例えば、水に所望の鉱物を入れるために、さらなる反応器を使用してもよい。
【０１７６】
水を析出条件に供する前および／または供している間に、水とＣＯ２供給源とを接触させてもよい。したがって、本発明の実施形態は、所定量のアルカリ土類金属イオンを含有する水を、鉱物析出条件に供する前に、所定量の水をＣＯ２供給源と接触させる方法を含む。本発明の実施形態は、炭酸塩化合物析出条件に供している間に、所定量の水をＣＯ２供給源と接触させる方法も含む。本発明の実施形態は、所定量のアルカリ土類金属イオンを含有する水を、鉱物析出条件に供する前と、所定量の水を炭酸塩化合物析出条件に供している間に、所定量の水を、ＣＯ２供給源と接触させる方法を含む。いくつかの実施形態では、同じ水を２回以上繰り返して使用してもよく、第１の析出サイクルによって、主に炭酸カルシウム鉱物および炭酸マグネシウム鉱物が析出し、アルカリ土類金属イオンを含有する水が残る。この水に、アルカリ土類金属イオン供給源を加え、これを繰り返して使用してもよく、さらなる炭酸塩化合物が析出する。
【０１７７】
ＣＯ２を水とをいつ接触させるかにはかかわらず、いくつかの場合、ＣＯ２を水と接触させているとき、水は、過剰にアルカリ性ではなく、ＣＯ２と接触した水は、１０以下のｐＨを有し、例えば、９．５以下のｐＨを有する（９以下、さらに８以下を含む）。いくつかの実施形態では、ＣＯ２と接触した水は、最初に電気化学プロトコルによって塩基性にした水ではない。いくつかの実施形態では、ＣＯ２と接触した水は、水酸化物（例えば、水酸化ナトリウム）を加えて塩基性にした水ではない。いくつかの実施形態では、水は、例えば、所定量の酸化物（例えば、酸化カルシウムまたは酸化マグネシウム）を加えることによって、わずかにアルカリ性にした水である。
【０１７８】
炭酸塩鉱物析出ステーション２０（すなわち、反応器）は、任意の多くの異なる要素、例えば、温度制御要素（例えば、所望の温度まで水を加熱する構造になっている）、化学物質添加要素（例えば、化学的ｐＨ上昇剤（例えば、ＫＯＨ、ＮａＯＨ）を水に導入する）、電解要素（例えば、カソード／アノードなど）、気体投入要素、加圧要素（例えば、加圧条件下（例えば、５０〜８００ｐｓｉ、または１００〜８００ｐｓｉ、または４００〜８００ｐｓｉ、または任意の他の適切な圧力範囲の加圧条件下でプロトコルを操作することが望ましい場合）、工場の燃焼排ガスを析出プラントに再循環させるための機械撹拌要素および物理的撹拌要素を備えていてもよい。析出ステーション２０は、１つ以上のパラメーター（例えば、内部の反応圧、ｐＨ、析出物の粒径、金属イオン濃度、水溶液の導電性およびアルカリ性およびｐＣＯ２）を監視可能な要素を備えていてもよい。炭酸塩析出プロセス中の状態を監視すると、処理中に補正して調整することができ、または、所望の場合、炭酸塩化合物析出物の量を増やしたり、減らしたりすることができる。
【０１７９】
水から、保存時に安定なＣＯ２析出生成物を製造した後、得られた析出生成物を母液から分離し、図１の工程４０に示されるように、分離した析出生成物を得る。いくつかの実施形態では、母液から析出物を分離しないか、または部分的にのみ分離する。このような実施形態では、析出物のうち、いくつかまたはすべてを含む母液を、任意の適切な手段で処分してもよい。いくつかの実施形態では、析出物のうち、いくつかまたはすべてを含む母液を、所定の地面または水のある場所に移し、この場所に置く。例えば、析出物のうち、いくつかまたはすべてを含む母液を、海洋に移してもよく、水供給源が海水である実施形態では、これが特に有用である。当然のことながら、析出物を処分する以外のさらなる処理を行わないプロセスで、カーボンフットプリント、使用するエネルギー量および／または産業的な排気ガスから所与の量のＣＯ２を捕捉するのに使用するＣＯ２の量を最少化する。析出物の分離は、任意の好都合なアプローチ（機械的なアプローチ、例えば、重力のみによって、または減圧したり、機械的に加圧したりすることによって多量の過剰な水を析出物から排出する（機械的に加圧するためのエネルギーは、工場を蒸気タービンに接続することによって得ることができ、粉炭などを製造するのに使用する粉砕装置から得ることができる）を含む）を用い、母液から析出物を濾過し、濾液を得ることなどによって行うことができる。析出生成物を遠心分離するか、または重力によって沈降させ、次いで母液を排出させることによって分離することもできる。多量の水を分離し、濡れた状態の、水を取り除いた析出物を製造する。
【０１８０】
図１に示す実施形態では、図１の工程６０に示すように、水を取り除いた析出物を得て、これを乾燥させ生成物を得る。濾液を風乾させることによって、乾燥させることができる。濾液を風乾する場合、室温または加熱温度で風乾してもよい。特定の実施形態では、図２の工程７０に示すように、工場の廃棄物気体流によって、加熱温度を作ってもよい。これらの実施形態では、最初に、発電所から出た廃棄物の気体流（例えば、燃焼排ガス）を乾燥工程で用いてもよい。ここで、廃棄物の気体流は、３０〜７００℃、例えば、７５〜３００℃の範囲の温度を有していてもよい。廃棄物の気体流を、乾燥工程で、濡れた状態の析出物と直接接触させてもよく、または、乾燥工程で、気体（例えば、空気）を間接的に加熱するために使用してもよい。排気ガスの特性および工場の構造に基づいて決定されるように、元々の工場の適切な場所（例えば、ＨＲＳＧの特定の距離にある場所）で、または煙道まで、気体コンベヤー（例えばダクト）を備えることによって、廃棄物気体流で所望の温度を作り出してもよい。さらなる別の実施形態では、析出物をスプレードライして乾燥させ、析出物を含有する液体を、熱した気体（例えば、工場から出た廃棄物の気体流）に通して供給することによって、乾燥する。例えば、液体原料を、主要な乾燥チャンバにアトマイザで入れ、熱した気体を、アトマイザの方向と同方向または逆方向に流す。特定の実施形態では、凍結して乾燥させる（すなわち、凍結乾燥）によって乾燥する。この方法では、析出物を凍結させ、周囲の圧力を下げ、物質中に含まれる凍結水が、凍結した析出物相から直接気体に昇華するのに十分な熱を加える。このシステムの特定の乾燥プロトコルに基づき、乾燥ステーションは、濾過要素、凍結乾燥構造、スプレードライ構造などを備えていてもよい。
【０１８１】
所望の場合、分離反応器４０で得た、水を取り除いた析出生成物を、図１の任意工程５０で示すように、乾燥前に洗浄してもよい。析出物を淡水で洗浄し、例えば、水を取り除いた析出物から塩（例えば、ＮａＣｌ）を除去してもよい。使用した洗浄水は、例えば、鉱採穴などに処分することによって、好都合に処分してもよい。
【０１８２】
本発明の特定の実施形態では、析出物を分離し、洗浄し、乾燥する全てのプロセスを同じステーションで行うこともでき、またはすべてのプロセスまたは任意の他の可能な組み合わせを異なるステーションで行うことができる。例えば、一実施形態で、析出および分離を、析出反応器２０で行ってもよいが、乾燥および洗浄を異なる反応器で行ってもよい。さらに別の実施形態では、析出、分離および乾燥を、析出反応器２０ですべて行ない、洗浄を異なる反応器で行ってもよい。
【０１８３】
例えば、上述のように母液から析出物を分離した後、所望の場合、分離した析出物をさらに処理してもよい。特定の実施形態では、析出物を、効果的にＣＯ２を捕捉するために長期間保存場所に移してもよい。例えば、所望の場合、析出物を長期保存場所（例えば、地上、地下、深海など）に移し、放置してもよい。
【０１８４】
乾燥した生成物を、多くの異なる様式で処分してもよい。特定の実施形態では、析出生成物を、例えば、地上での保存時に安定なＣＯ２捕捉材料として、安定な析出生成物に効果的にＣＯ２を捕捉するために有効な長期間保存場所に移す。例えば、工場および析出システムに隣接した長期間保存場所に析出物を保存してもよい。さらに他の実施形態では、所望の場合、発電所から離れた位置にある長期間保存場所（例えば、地上、地下など）に析出物を移し、放置してもよい（発電所の近くに不動産がほとんどない実施形態では、望ましい場合がある）。析出物が長期保存場所に移される上述の実施形態では、工場および／または析出プラントに、燃料または他の材料を移動するために使用する空の運搬車両（例えば、荷船、列車、トラックなど）で移してもよい。この様式では、燃料を工場に運び、析出プラントに材料（例えば、アルカリ供給源）を運ぶために使用される運搬車両を、析出生成物を運搬し、工場からＣＯ２を捕捉するために使用してもよい。
【０１８５】
特定の実施形態では、組成物は、水面下の場所に処分される。水面下の場所は、特定の用途によって異なり得る。水面下の場所は、水面下の位置にある内海（例えば、淡水湖を含む湖）であってもよく、または、特定の実施形態で興味深いのは、海洋または海面下の場所である。組成物は、分離していない状態か、または完全に分離していない状態で母液中に存在していてもよく、または、組成物を母液から分離していてもよい。水面下の場所は、浅い場所でも深い場所でもよい。浅い場所は、２００フィート以下、例えば、１５０フィート以下の場所であってもよい（１０００フィート以下を含む）。深い場所は、２００フィート以上、例えば、５００フィート以上、１０００フィート以上、２０００フィート以上の場所であってもよい（５０００フィート以上を含む）。
【０１８６】
所望の場合、析出物と母液とで構成される組成物を、析出後に所定時間保存し、その後に処分してもよい。例えば、組成物を１〜１０００日以上、例えば、１〜１０日以上、１〜４０℃、例えば２０〜２５℃の範囲で保存してもよい。
【０１８７】
組成物を処分場所に移すのに、任意の好都合なプロトコルを使用してもよく、そのプロトコルは、析出反応器と処分場所の相対位置によって必然的に変わり、処分場所は、地上、または地下の処分場所などであってもよい。特定の実施形態では、パイプラインを使用するか、または類似のスラリー運搬構造を使用する。これらのアプローチは、所望の場合、ポンプによる押し出し、重力による流れなどを含んでもよい。
【０１８８】
特定の実施形態では、析出物は、析出後にさらに加工されることなく、処分場所で直接処分されるが、さらなる他の実施形態では、組成物は、処分前に、さらに加工されてもよい。例えば、特定の実施形態では、組成物から物理形状が固体のものを製造してもよく、得られた形状のものを、目的の処分場所で処分する。実施形態の一例は、炭酸塩化合物の組成物から人工のリーフ構造が製造される場合であり、例えば、適切な型構造に流動性組成物を入れ、この組成物を時間をかけて所望の形状に固化させることによる。所望の場合、得られた固体のリーフ構造を、人工のリーフを製造するのに適切な海洋の場所（例えば、海面下の浅い場所）で処分してもよい。
【０１８９】
特定の実施形態では、本発明の方法によって製造される析出物を、製造物品で使用することによって処分する。いいかえると、この生成物を、人工物品（すなわち、製造物品）を製造するために使用する。生成物は、それ自体を使用してもよく、または生成物が、製造物品の要素となるように、１つ以上のさらなる材料と組み合わせて使用してもよい。興味深い製造物品は、さまざまであり、興味深い製造物品の例としては、建築材料および非建築材料（例えば、非セメント系製造物品）が挙げられる。興味深い建築材料としては、コンクリートの成分（例えば、セメント、骨材（微細なもの、粗いものを含む）、補助的なセメント系材料など）が挙げられる。興味深い建築材料としては、あらかじめ成型された建築材料も挙げられる。
【０１９０】
この生成物を建築材料に組み込むことによって、この生成物を処分する場合、工場の廃棄物の気体流から出たＣＯ２は、建築環境で有効に捕捉される。建築材料に本生成物を用いる例としては、いくつかの種類の人工構造（例えば、ビル（商業用および住居用）、道路、橋、堤防、ダムおよび他の人工構造など）のための建築材料として本生成物を使用する場合が挙げられる。建築材料を、このような構造の構造要素または非構造要素として使用してもよい。このような実施形態では、析出プラントを、建築製品の工場に併設してもよい。
【０１９１】
特定の実施形態では、使用前に、析出生成物をいくつかの様式で精錬（すなわち、加工）してもよい。図１の工程８０に示す精錬は、種々の異なるプロトコルを含んでいてもよい。特定の実施形態では、製品を機械的な精錬（例えば、粉砕）条件に供し、所望の物理的特性（例えば、粒径など）を有する製品を得る。特定の実施形態では、析出物を、例えば、補助的なセメント系材料、砂、砂利、凝集物などとして、水硬性セメントと混合する。特定の実施形態では、例えば、析出物が、セメントとして使用される場合に、１つ以上の成分（例えば、１つ以上の添加物、砂、凝集物、補助的なセメント系材料など）を析出物に加え、最終生成物（例えば、コンクリートまたはモルタル）９０を得てもよい。
【０１９２】
特定の実施形態では、炭酸塩化合物析出物を利用し、凝集物を製造する。このような凝集物、凝集物製造方法および用途は、同時係属中の米国特許出願第６１／０５６，９７２号（２００８年５月２９日出願）に記載されており、開示内容は、参照によって本明細書に組み込まれる。
【０１９３】
特定の実施形態では、炭酸塩化合物析出物は、水硬性セメントの成分として使用される。用語「水硬性セメント」は、従来の意味で、水と混合した後で、形状が決まり、硬化する組成物を指すために使用される。本発明のセメントと、水性流体とを組み合わせることによって、水と反応してセメントから水和物が製造され、この水和物が、本質的に水不溶性であることによって、製造された製品の形状が決まり、硬化する。このような炭酸塩化合物成分を含む水硬性セメント、この製造方法および用途は、同時係属中の米国特許出願第１２／１２６，７７６号（２００８年５月２３日出願）に記載されており、開示内容は、参照によって本明細書に組み込まれる。
【０１９４】
成型された建築材料も、興味深い。本発明の成型された建築材料には、きわめてさまざまなものがある。「成型された」とは、物理的形状が定められた人工構造（すなわち、立体形状）に成型される（例えば、型による成型、鋳造、切断または他の方法で製造される）ことを意味する。成型された建築材料は、アモルファス建築材料（例えば、定義がなく、安定な形状を有さないが、保持される容器（例えば、袋または他の容器）になじむ微粒子（例えば、粉末）組成物）とは区別される。例示的な成型された建築材料としては、限定されないが、れんが、板、管、はり、洗面器、柱、乾式壁などが挙げられる。成型された建築材料のさらなる例および詳細は、米国特許仮出願第６１／１１０，４８９号（２００８年１０月３１日出願）に記載されており、開示内容は、参照によって本明細書に組み込まれる。
【０１９５】
また、本発明の生成物を成分として含む、非セメント系製造物品も興味深い。本発明の非セメント系製造物品にも、きわめてさまざまなものがある。非セメント系とは、組成物が水硬性ではないことを意味する。このように、この組成物は、硬化用流体（例えば水）と混合すると、生成物が安定な生成物へと変わるような、乾燥した組成物ではない。例示的な組成物としては限定されないが、紙製品、ポリマー製品、潤滑剤、アスファルト製品、塗料、パーソナルケア製品（例えば、化粧品、歯磨き製品、消臭製品、石鹸およびシャンプー、ヒト食用製品（液体のもの、固体のものを含む）、農業用製品（土壌改質製品および動物の餌）などが挙げられる。非セメント系製造物品のさらなる例および詳細としては、米国特許仮出願第６１／１１０，４９５号（２００８年１０月３１日出願）に記載のものが挙げられ、開示内容は、参照によって本明細書に組み込まれる。
【０１９６】
所望の場合、得られた母液を加工してもよい。例えば、母液を水供給源（例えば、海洋または別の場所）に戻してもよい。特定の実施形態では、母液を、例えば上述のようにＣＯ２供給源に接触させ、ＣＯ２をさらに捕捉してもよい。例えば、母液を海洋に戻す場合、母液中に存在する炭酸イオン濃度を高めるのに十分な様式で、母液を気体状ＣＯ２供給源と接触させてもよい。任意の好都合なプロトコル（例えば、上述のもの）を用い、接触させてもよい。特定の実施形態では、母液のｐＨは、アルカリ性ｐＨであり、ｐＨを５〜９、例えば、６〜８．５まで下げる（７．５〜８．２を含む）のに十分な様式で、ＣＯ２供給源と接触させてもよい。したがって、反応で得られた母液（例えば、炭酸塩鉱物が失われた水）を、任意の好都合なプロトコルで処分してもよい。特定の実施形態では、処分用の鉱採穴に運んでもよい。特定の実施形態では、天然に存在する水（例えば、海洋、海、湖または川）に処分してもよい。特定の実施形態では、例えば、析出システムと工場との間をつなぐラインによって、母液を工場の冷却剤として使用してもよい。特定の実施形態では、母液を、脱塩のための水投入量、次いで、例えば、灌漑用水、ヒトおよび動物が消費する水などで、淡水として使用する雑排水として使用してもよい。したがって、析出プラントと脱塩プラントとが併設しており、析出プラントから出た水が、脱塩プラントのための水投入量として使用される構造も興味深い。
【０１９７】
上述のように、特定の実施形態では、析出プロセスで製造される母液を、例えば、ワンススルー方式の冷却システムで発電所を冷却するために使用してもよい。このような実施形態では、所望の場合、このプロセスで得られた熱を、析出プラントでさらに使用するためにリサイクルしてもよい。このような実施形態では、最初の水供給源は、工場から出てもよい。このような実施形態は、例えば、最終的な効率を上げるために、工場で提供されるポンプ押し出し能力を使用するように改変してもよい。
【０１９８】
所望の場合、例えば、上述のように、ＣＯ２捕捉生成物の製造に続き、生成物中に捕捉されたＣＯ２の量を定量化する。「定量化する」とは、例えば、ＣＯ２捕捉生成物に捕捉された（すなわち、固定された）ＣＯ２の量を数値の形態で決定することを意味する。この決定は、所望の場合、生成物の絶対的な定量化であってもよく、概算的な定量化であってもよい（すなわち、正確ではない）。いくつかの実施形態では、定量は、捕捉されたＣＯ２の量について、市場で許容可能な測定値を得るのに十分なものである。
【０１９９】
ＣＯ２捕捉生成物に含まれるＣＯ２の量を、任意の好都合な方法で定量化してもよい。特定の実施形態では、組成物を実際に測定することによって定量化してもよい。これらの実施形態で、種々の異なる方法を使用してもよい。例えば、組成物の重量または体積を測定する。特定の実施形態では、母液から析出させている間に、このような測定を行ってもよい。このような場合、ｘ線回折のようなさらなる方法を使用し、生成物を定量化してもよい。他の実施形態では、析出物を洗浄および／または乾燥した後に、測定を行う。次いで、測定値を使用し、例えば、数学的計算によって、生成物に捕捉されたＣＯ２の量を定量化する。例えば、電量計を使用し、ＣＯ２捕捉析出物生成物に含まれる炭素の量の測定値を得てもよい。この電量計の測定値を使用し、析出物に含まれるアルカリ性炭酸塩の量を決定してもよく、この量を、いくつかの因子（例えば、水に含まれる初期のアルカリ金属イオン含有量、化学反応を制限する試薬、反応の出発物質からの理論収率、析出生成物の水和に使う水など）に基づく化学量論によって、捕捉されたＣＯ２の量に変換してもよい。いくつかの実施形態では、生成物に汚染物質が存在していてもよく、捕捉されたＣＯ２の量を決定するのに、生成物の純度を決める他の方法（例えば、元素分析）が必要な場合もある。
【０２００】
さらに他の実施形態では、生成物の炭素含有量を決定するために、アイソトープ法を使用する。化石燃料に含まれる炭素同位体の比率は、石灰石のような地質供給源の同位体比率とは、実質的に異なる。したがって、サンプルに含まれる炭素供給源またはその比率は、同位体の質量を定量的に測定する質量分析によって容易に判明する。石灰石の凝集物がコンクリートに使用されている場合であっても（電量計で決定すると、合計炭素量が高い）、アイソトープ分析に質量分析を使用することによって、化石燃料の燃焼で発生し、捕捉したＣＯ２と関連する炭素の量が判明する。この様式では、特に、析出物を製造するのに使用するＣＯ２ガスが、化石燃料（例えば、石炭）の燃焼から得られる場合、析出物、または析出物が組み込まれる下流生成物（例えばコンクリート）に捕捉された炭素の量を決定することが可能である。このアイソトープアプローチの利点としては、純粋な析出物、および別の製品に、例えば、コンクリート中の凝集物または砂などとして組み込まれた析出物の炭素含有量を決定できることが挙げられる。
【０２０１】
他の実施形態では、捕捉されたＣＯ２の量を理論的に決定することによって（例えば、捕捉されたＣＯ２の量を算出することによって）、定量化してもよい。捕捉されたＣＯ２の量は、上述の方法の既知の収率（例えば、以前の実験から収率が既知のもの）を用いて算出してもよい。この既知の収率は、上にまとめたように、気体（例えばＣＯ２）および水の投入量、水に含まれるアルカリ土類金属イオンの濃度、ｐＨ、塩分濃度、温度、気体の流速、選択される本方法の実施形態などのうち１つ以上を含む、多くの因子によって変わることがある。標準的な情報（例えば、所与の参考プロセスで製造された所定量の生成物あたり、捕捉されたＣＯ２の量で、あらかじめ決定されているもの）を使用し、製造された生成物の量を決定し、捕捉されたと思われるＣＯ２の量を算出することによって、参考プロセスと同じ、またはほぼ同じ所与のプロセスで捕捉されたＣＯ２の量を容易に決定することが可能である。
【０２０２】
（ＣＯ２捕捉システム）
本発明の局面は、例えば、上述の方法を実施することによって、ＣＯ２を捕捉するシステム（例えば、処理プラントまたは工場）をさらに含む。本発明のシステムは、本方法の特定の製造を実施可能な任意の構造を有していてもよい。
【０２０３】
図２は、本発明の一実施形態にかかる、システムの模式図を提供する。図２では、システム１００は、水供給源１１０を備えている。特定の実施形態では、水供給源１１０は、アルカリ土類金属イオンを含有する水の入口を有する構造（例えば、海洋からのパイプまたは管など）を備えている。析出物を製造するシステムで処理されるアルカリ土類金属イオンの水供給源が海水である場合、入口は、海水供給源との間を液体が移動できる状態になっており、例えば、入口が、海水から地上のシステムまたは船体の入口へのパイプラインまたは供給口であり、例えば、このシステムは船の一部分であり、例えば、海洋を利用するシステムである。
【０２０４】
さらに、図２に示すように、ＣＯ２供給源１３０がある。このシステムは、システム１００にＣＯ２を向かわせるパイプ、ダクト、または管も備えている。水供給源１１０およびＣＯ２気体流供給源１３０は、析出反応器１２０のＣＯ２投入器に接続している。析出反応器１２０は、例えば、温度制御器（例えば、所望の温度まで水を加熱する構造になっている）、化学物質添加要素（例えば、ｐＨを上昇させる化学薬剤（例えば、水酸化物、金属酸化物またはフライアッシュ）を水に導入する）、電気化学要素（例えば、カソード／アノード）、工場の燃焼排ガスを析出プラントに再循環させるための、機械撹拌および物理的撹拌の機構および要素のような、任意の数の異なる設計特徴を備えていてもよい。析出反応器１２０は、１つ以上のパラメーター（例えば、内部の反応圧、ｐＨ、析出物の粒径、金属イオン濃度、水溶液の導電性およびアルカリ性およびｐＣＯ２）を監視可能な設計特徴を備えていてもよい。この反応器１２０は、バッチプロセスで操作してもよいし、連続プロセスで操作してもよい。
【０２０５】
析出反応器１２０は、母液を取り出す移動手段をさらに備えている。いくつかの実施形態では、取り出す移動手段は、母液を処分するために鉱採穴に移動させる構造になっていてもよく、または天然に存在する水（例えば、海洋、海、湖または川）に移動させる構造になっていてもよい。他の実施形態では、システムは、析出システムと工場との間をつなぐラインによって、母液を工場の冷却剤として使用可能な構造になっていてもよい。特定の実施形態では、析出プラントから出た水が、脱塩プラントに入る水として使用されるように、析出プラントと脱塩プラントとが併設していてもよい。システムは、排水（例えば、母液）が、脱塩プラントにポンプで直接押し出される移動手段（すなわち、ダクト）を備えていてもよい。
【０２０６】
図２に示すシステムは、炭酸塩鉱物析出組成物を、母液から分離する分離機１４０をさらに備えている。特定の実施形態では、分離器は、機械的なアプローチによって、例えば、重力によって、減圧、機械的な加圧を加え、析出物を母液から濾過することによって多量の過剰な水を析出物から排出して、濾液を得て、析出物を遠心分離するか、または重力によって沈降させ、母液を排出することによって、炭酸塩鉱物析出組成物の分離を行ってもよい。
【０２０７】
このシステムは、洗浄ステーション１５０をさらに備えており、洗浄ステーション１５０では、乾燥工程での乾燥前に、分離ステーション１４０から得た水を取り除いた大量の析出物を洗浄し、例えば、析出物から塩および他の溶質を除去する。
【０２０８】
このシステムは、炭酸塩鉱物析出ステーションによって製造した炭酸塩鉱物析出組成物を乾燥させる、乾燥ステーション１６０をさらに備えている。システムの特定の乾燥プロトコルに依存し、乾燥ステーションは、上に完全に記載したように、濾過要素、凍結乾燥構造、スプレードライ構造などを備えていてもよい。システムは、廃棄物の気体流（すなわち、工場の燃焼排ガス）が、乾燥工程で、濡れた状態の析出物と直接接触可能なように、工場から乾燥器につながるコンベヤー（例えば、ダクト）を備えていてもよい。
【０２０９】
乾燥した析出物を、望ましい物理的性質を得るために、精錬ステーション１８０でさらに処理（例えば、粉砕、混合）してもよい。建築材料として使用する析出物に、１つ以上の成分を加えてもよい。
【０２１０】
このシステムは、反応器、乾燥ステーション、洗浄ステーションのうち１つ以上、または精錬ステーションから析出物を除去することが可能な排出コンベヤー（コンベヤーベルト、スラリーポンプ）をさらに備えている。析出反応の生成物は、多くの異なる様式で処分することが可能である。析出物を、地上および地下の貯蔵設備を備えていてもよい長期間保存場所に、空の運搬車両（例えば、荷船、列車、トラックなど）で移してもよい。他の実施形態では、析出物を水面下の場所で処分してもよい。組成物を処分場所に移す任意の好都合なプロトコルを使用してもよい。特定の実施形態では、パイプラインを使用するか、または類似のスラリー運搬構造を使用してもよく、これらのアプローチは、ポンプによる押し出し、重力による流れなどを含んでもよい。
【０２１１】
特定の実施形態では、システムは、析出物から建築材料（例えば、セメント）を調製するステーションをさらに備えている。このステーションは、例えば、同時係属中の米国特許出願第１２／１２６，７７６号（開示内容は、参照によって本明細書に組み込まれる）に記載されるように、析出物から種々のセメント、骨材、またはセメント系材料を製造するような構成になっていてもよい。
【０２１２】
上述のように、システムは、地上または海上に存在していてもよい。例えば、システムは、例えば、海水供給源に近い海岸部分のような土地につくられたシステムであってもよく、または水が、塩水供給源（例えば、海洋）からパイプでシステムに運ばれる内海の場所であってもよい。あるいは、システムは、水のある場所でのシステムであってもよく、すなわち、水の上または水中に存在するシステムであってもよい。このようなシステムは、所望の場合、ボート、海にあるプラットフォームなどに存在してもよい。特定の実施形態では、システムは、工場に、任意の適切な場所で併設されていてもよい。析出プラントは、地上にある工場（例えば、アルカリ土類金属イオンを含有する水の供給源（例えば、海水）に近い、海岸領域）に併設された、地上にあるプラントであってもよい。水供給源（例えば、工場、遠くの湖、遠くの海洋）から、水がシステムに直接パイプで運ばれる内部の場所も興味深い。あるいは、析出プラントは、所望の場合、例えば、工場の近くに不動産があまりない場合、水上（例えば、荷船、ボート、海にあるプラットフォームなど）に存在してもよい。特定の実施形態では、析出プラントは、工場に簡単に併設されるような、移動式プラントであってもよい。
【０２１３】
工場（例えば、発電所）に併設されている本発明のシステムは、工場の活動と析出プラントの活動とを同期化することが可能な構造であってもよい。特定の場合、あるプラントの活動が、他のプラントの活動と一致していなくてもよい。例えば、析出プラントは、廃棄物の気体流の受け入れ量を減らしたり、受け入れを停止させたりすることが必要であっても、工場は、稼働し続ける必要がある場合がある。逆に、工場の稼働量を減らすか、または工場を止め、析出プラントは止めないような状況もあり得る。析出プラントまたは工場のいずれかの活動量を減らすか、または活動を減らす状況に対処するために、上に詳細に記載したように、併設したプラントの１つを稼働し続け、他のプラントの稼働量を減らすか、または停止する連続的な操作を提供する設計特徴を使用してもよい。例えば、本発明のシステムは、特定の実施形態では、工場を析出プラントに接続するダクト中に背圧が生じるのを調整するために、工場と析出プラントとをつなぐラインに沿った種々の位置で、ブラウワ、ファンおよび／またはコンプレッサを備えていてもよい。特定の実施形態では、気体貯蔵設備は、工場と析出プラントとの間に存在してもよい。所望の場合、析出プラントは、Ａｉｒ  Ｑｕａｌｉｔｙ  Ａｇｅｎｃｉｅｓの基準を満たすように、析出プラントから発生した廃棄ガスを評価するために、排出監視装置を備えていてもよい。
【０２１４】
本発明の局面は、保存時に安定なＣＯ２含有生成物が析出するプロセスの１つ以上の工程で、工場から出たＣＯ２を含有する廃棄物の気体流（例えば、工場の燃焼排ガス）の使用を含む。このように、ＣＯ２を含有する工場の廃棄物の気体流を析出プロセスで使用する。本発明の実施形態では、廃棄物の気体流を、析出プロセスの１つ以上の工程（析出工程、例えば、水にＣＯ２を投入するために使用する工程、または析出物の乾燥工程（例えば、析出した炭酸塩化合物を乾燥する工程など））で使用する。所望の場合、工場から出た燃焼排ガスは、残存ＣＯ２の吸着量合計が１００％になるまで、または、戻りガスのＣＯ２量の減少量が、残った燃焼排ガスを、代替のプロトコルで処理し、および／または大気へと放出することができるような状態になるまで、析出プラントを通って再循環させてもよい。
【０２１５】
上にまとめたように、本発明の析出システムを、工場に併設してもよい。このようなシステムの例を図２に示す。図２では、発電所２００から、ＣＯ２供給源１３０としての析出反応器１２０と、乾燥器１６０および熱供給源の両方に燃焼排ガスの出口１７０を使用する。所望の場合、工場の排気物の気体流のすべてではないにしても、一部分が析出プラント１００に向かうことによって生じる背圧の発生を、完全になくさないにしても、減らすために、背圧制御器を使用する。背圧の発生を制御する任意の好都合な様式を使用してもよい。特定の実施形態では、工場と析出プラントとをつなぐラインに沿ったいくつかの位置で、ブラウワ、ファンおよび／またはコンプレッサを備えていてもよい。特定の実施形態では、ブラウワは、燃焼排ガスを、析出プラントに燃焼ガスを入れるダクトに引っ張るように取り付けられる。これらの実施形態では、使用するブラウワは、電気的または機械的に動くブラウワであってもよい。これらの実施形態では、全体に存在する場合、背圧の低下は、５インチ以下、例えば、１インチ以下である。特定の実施形態では、気体の貯蔵設備は、工場と析出プラントとの間に存在してもよい。存在する場合、気体の貯蔵装置を、析出プラントへと燃焼排ガスが均一に流れるように、システムを高め、停止させ、円滑に進ませるものとして使用してもよい。
【０２１６】
本発明の局面は、工場の活動と析出プラントの活動とを同期化することを含む。特定の場合、あるプラントの活動が、他のプラントの活動と一致していなくてもよい。例えば、析出プラントは、廃棄物の気体流の受け入れ量を減らしたり、受け入れを停止させたりすることが必要であっても、工場は、稼働し続ける必要がある場合がある。逆に、工場の稼働量を減らすか、または工場を止め、析出プラントは止めないような状況もあり得る。析出プラントまたは工場のいずれかの活動量を減らすか、または活動を減らす状況に対処するために、上に詳細に記載したように、併設したプラントの１つを稼働し続け、他のプラントの稼働量を減らすか、または停止する連続的な操作を提供する設計特徴を使用してもよい。例えば、析出プラントが廃棄物の気体流の量を減らすか除去するかしなければならない状況に注目すると、析出プラントは工場から受け入れ、廃気流を析出プラントに運んでいるブラワーおよびダクトが制御された順に閉じ、圧力スイングを最小限にし、析出プラント煙道が廃棄物の気体流の放出のためのバイパス煙突としてはたらくように構成されていてもよい。同様に、工場が、廃棄物の気体流の製造量を減らすか、まったく製造しなくなった場合、例えば、工場が、完全に停止するか、または部分的に停止する場合、またはいくらか事前合意した状態で工場の生産量が削減される場合、このシステムは、例えば、代替のＣＯ２供給源を提供することによって、乾燥器などに代替の加熱プロトコルを提供することによって、析出プラントが連続的に操作可能な構成にしてもよい。
【０２１７】
所望の場合、析出プラントは、電気的（典型的には１５分ごと）、１日に１回、週に１回、月に１回、年に４回および年に１回、規制当局の基準を満たすように、析出プラントから発生した排気ガスを評価するために、排出監視装置を備えていてもよい。特定の実施形態では、析出プラントでの気体の取り扱いは、析出プラントから出た、工場からの未使用燃焼ガスの本質的に全てを含む排気ガスが、国、地方、州の市または他の行政区の法令および規制に従って、連続排気監視システム（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）を取り付けることができるように、煙突に向かうように十分に解決されている。
【０２１８】
特定の実施形態では、工場で発生し、析出プラントに運ばれた廃棄物の気体流は、Ａｉｒ  Ｑｕａｌｉｔｙ  Ａｇｅｎｃｉｅｓの要求に沿ってすでに処理されており、析出プラントに運ばれた燃焼排ガスは、すでにＡｉｒ  Ｑｕａｌｉｔｙの基準を満たしている。これらの実施形態では、析出プラントは、析出プラントがシャットダウンした場合、代わりの処理システムを備えていても、備えていなくてもよい。しかし、運ばれた燃焼排ガスは、部分的にのみ処理されているか、まったく処理されていない場合、析出プラントは、制御基準を満たす大気汚染制御デバイスを備えていてもよく、または短期間、部分的に処理した燃焼排ガスを放出するように、規制当局に求めてもよい。さらに他の実施形態では、燃焼排ガスは、すべての処理のために、析出プラントに運ばれる。このような実施形態では、システムは、析出プラントが廃棄物を受け入れられない状況について、安全策（例えば、工場に設置した公害制御器のスイッチを確実に入れ、Ａｉｒ  Ｑｕａｌｉｔｙ  Ａｇｅｎｃｉｅｓの基準に合うように、廃棄物を制御することによる）を備えていてもよい。
【０２１９】
工場に併設した析出プラントは、工場に、任意の適切な場所で併設されていてもよい（地上または水上）。例えば、析出プラントは、地上にある工場（例えば、水の供給源（例えば、海水）に近い、海岸領域）に併設された、地上にあるプラントであってもよい。水供給源（例えば、工場、遠くの湖、遠くの海洋）から、水がシステムに直接パイプで運ばれる内部の場所も興味深い。あるいは、析出プラントは、所望の場合、例えば、工場の近くに不動産があまりない場合、水上（例えば、荷船、ボート、海にあるプラットフォームなど）に存在してもよい。特定の実施形態では、析出プラントは、工場に簡単に併設されるような、移動式プラントであってもよい。
【０２２０】
上に示したように、特定の実施形態では、ガス化複合発電（ＩＧＣＣ）プラントによって製造される廃棄物流も興味深い。これらの種類のプラントでは、最初の燃料（例えば、石炭、バイオマスなど）はを、最初にガス化プロセスで処理して合成ガスを得て、これをシフト反応させ、所定量のＣＯ２、ＣＯおよびＨ２を得てもよい。ガス化プロトコルの生成物を析出プラントに運び、最初にＣＯ２を除去し、得られたＣＯ２が減った生成物を、燃料として用いるために発電所に戻す。このような実施形態では、発電所のガス化ユニットから出るラインは、発電所と析出プラントの間に存在してもよく、第２の戻りラインは、析出プラントと発電所との間に存在し、ＣＯ２が減った合成ガスを発電所に戻す。
【０２２１】
特定の実施形態では、ＣＯ２廃棄量をさらに減らすアプローチをしながら、併設した工場および析出プラント（または一体化したプラント）を操作する。例えば、物質のハンドリング、車両および土木装置、機関車は、化石燃料の代わりにバイオ燃料を使用する構成になっていてもよい。このような実施形態では、この部分は、バイオ燃料を保存する燃料タンクを備えていてもよい。
【０２２２】
ＣＯ２の捕捉に加え、本発明の実施形態は、工場で生成した廃棄物の気体流の他の成分も捕捉する。例えば、本発明の実施形態は、廃棄物流に存在する可能性があるＮＯｘ、ＳＯｘ、ＶＯＣ、水銀および微粒子のうち１つ以上の少なくとも一部分を捕捉し、これらの生成物の１つ以上を、固体析出生成物に固定する。
【０２２３】
図２では、析出システム１００は、工場２００に併設している。しかし、析出システム１００は、工場２００と一体化しているわけではない。したがって、特定の実施形態でさらに興味深いのは、工場に加え、米国特許出願第１２／１６３，２０５号（開示内容は、参照によって本明細書に組み込まれる）に記載されるような、発電、水処理（海水の脱塩または鉱物を多く含む水の処理）および析出成分の処理を含む一体化施設である。析出プラントのための水供給源は、水処理プラントの廃棄物流から誘導されてもよい。炭酸塩析出プラントから得られた母液を、水処理プラントの原料として使用してもよい。得られた一体化設備は、本質的に、原料として燃料、鉱物および未処理の水を使用し、エネルギー、加工した工場製品（例えば、セメント）、きれいな水、きれいな空気および炭素捕捉建築材料を出す。
【０２２４】
図３は、析出システム１００と工場（この場合、石炭燃焼発電所３００）が一体化した一例を提供する。発電所３００では、石炭３１０が、蒸気ボイラー３１５で燃焼し、蒸気が得られ、この蒸気が、タービン（図示せず）を回転させ、電力が発生する。蒸気ボイラー３１５は、ボトムアッシュまたはボイラースラッグ３２５と、燃焼排ガス３２０とを製造する。燃焼排ガス３２０は、フライアッシュおよびサルフェートを含有する。反応器３４０中で、燃焼排ガス３２０およびボトムアッシュ３２５を、水供給源３３０からの水と混合し、上述のように、析出反応を行う。ポンプ３５０は、析出生成物を反応器３４０からスプレードライヤー３６０まで移動させやすくするためのものであり、スプレードライヤーは、燃焼排ガス３２０を使用して、析出生成物をスプレードライした後、例えば、埋立地に置くか、または建築製品中で使用することによって処分する。処理した燃焼排ガス３７０は、スプレードライヤー３６０から出て、煙突３８０から大気中に放出される。処理された燃焼排ガス３７０は、フライアッシュ、硫黄およびＣＯ２の含有量が、燃焼排ガス３２０と比較して、完全に除去されていないにしても、かなり減少している気体である。図３に示すシステムの例として、ＣＯ２供給源は、石炭または他の燃料の燃焼によって発生した燃焼排ガスであり、燃焼ガスをほとんど前処理しないか、またはまったく前処理しない状態で、燃焼排ガスを、所定量の塩水と接触させる。これらの実施形態では、本プロセスには、ＳＯｘおよび他の有害物質を除去し、ＣＯ２を除去するという性能があるため、高硫黄含有石炭、亜瀝青炭、リグナイトなどのような燃料（安価であり、低品質であると考えられる）を使用することが現実的である。これらの燃料は、燃焼排ガスによっては運ばれるフライアッシュ中に、アルミナおよびシリカのような高濃度の共反応剤が存在しており、有益な性質を有する改質した炭酸塩鉱物析出物が得られる。
【０２２５】
発電所に併設している場合、本発明の方法は、付随するエネルギー必要量が制限された状態で、発電所から発生した廃棄物の気体流から、かなりの量のＣＯ２を捕捉することを提供する。いくつかの場合、本方法は、付随するエネルギー必要量は５０％以下、例えば、３０％以下（２５％以下を含む）で、廃棄物の気体流から発生したＣＯ２の５％以上、１０％以上、２５％以上、５０％以上、７５％以上を除去する。付随するエネルギー必要量は、二酸化炭素捕捉プロセスを操作するのに必要な、発電所で発生したエネルギーの量である。いくつかの場合、付随するエネルギー必要量は２０％以下、１５％以下、１０％以下で、除去が行われる。
【０２２６】
本発明の析出プラントに併設可能な別の種類の工場は、セメントプラント（例えば、ポルトランドセメント製造プラント）である。図４は、例示的なポルトランド製造設備の模式図を提供する。図４では、石灰石４００を、頁岩および他の添加物４１０とともに、適切な粒径になるまで粉砕し、前焼成器５００に移動させ、ここで、混合物をあらかじめ加熱するために、燃焼排ガス４３０から出た廃棄熱を使用し、キルン５１０から出た廃棄熱を利用し、操作効率を高めている。あらかじめ加熱しておいた混合物をキルン５１０に入れ、ここで、石炭４２０を燃焼させることによって、さらに加熱する。得られたクリンカー４８０を集め、サイロ５７０に保存し、この場所で、石こう、石灰石などのような添加剤５７１と混合し、ボールミル５８０で、所望の粒径になるまで粉砕する。ボールミルを出た生成物は、ポルトランドセメント４９０であり、顧客に運搬するまでは、セメントサイロ５９０で保存する。
【０２２７】
キルン５１０から出た燃焼排ガス４３０は、気体状および粒子状の汚染物質を含有している。粒子状汚染物質は、キルンダスト４４０として知られており、静電集塵装置またはバグハウス５２０によって、燃焼ガスから除去される。このようにして除去されるキルンダストは、通常は、埋立地６００に送られるが、時には、キルンダストは、キルンでリサイクルされるか、または補助的なセメント系材料として販売される。次いで、燃焼排ガスをファン５４０で、湿式スクラバー５５０に送り、燃焼排ガス中の酸化硫黄を、焼成した石灰スラリーとの反応で除去し、亜硫酸カルシウム（例えば、石こう）スラリー４８０を得て、これを、通常は、再生タンク５７２で脱水し、埋立地６００で処分する。燃焼排ガス４３０は、湿式スクラバー４３０を出て、煙突５６０を経て大気中に放出される。このようにして放出される燃焼排ガスは、高濃度のＣＯ２を含んでおり、このＣＯ２は、石炭の燃焼によって放出され、石灰石をポルトランドセメントに酸化するのに必要な焼成を経て放出される。
【０２２８】
図５は、本発明の一実施形態にかかる、セメントプラントと析出プラントの併設例の模式図を示す。この例のプロセスは、図４の燃焼排ガス処理システムの代わりに炭酸析出プラントが備わっている以外は、図４のプロセスと同じである。前焼成器５００から燃焼排ガスが放出されると、ファン５４０によって反応器６３０に送られ、海水６２０およびアルカリ６２５を利用して、析出反応が始まる。得られたスラリー６３１が、ポンプ６４０によって乾燥ステーション６５０に押し出され、水６５１は捨てられ、乾燥したセメント系材料６６０は、顧客運搬用に貯蔵される。水銀、ＳＯｘ、微粒子およびＣＯ２を含む汚染物質が、完全ではないが一部分除去された燃焼排ガス４３０は、煙突６７０から放出する。
【０２２９】
図５は、本発明の一実施形態にかかる、石灰石の採掘所を必要としない、例示的なセメントプラントの模式図を示す。この実施形態では、反応器６３０の製品は、操作時間の一部では、比較的純粋な炭酸カルシウムの形態をなしていてもよく、他の操作時間中には、他の建築材料の形態をなしていてもよい。この例では、採掘した石灰石ではなく、前焼成器５００およびキルン５１０に、頁岩および他の成分４１０と、比較的純粋な炭酸カルシウム析出物６７０とを混合したものを入れる。すでに記載し、参照によって組み込まれる米国特許出願第１２／１２６，７７６号には、燃焼排ガスを用い、海水からアラゴナイト炭酸カルシウムを析出させるプロトコルが詳細に記載されている。燃焼排ガス処理反応器の生成物を原料として用い、セメントプラントは、析出工程では、海水からカルシウムイオンを取り出し、十分に炭酸カルシウムの析出物が生成し、キルンに投入されるまでの操作の最初の短期間では、採掘した石灰石のみが必要である。
【０２３０】
本発明の実施形態では、炭酸塩析出物は、二段階であらかじめ成型する。第１の段階は、炭酸カルシウムを選択的に析出させ、次いで、これを図６に示すように、セメントプラントの原料として使用する。第２の析出段階は、セメント、凝集物、地上の炭素捕捉材料などを含む多くの異なる物質を製造することができる。
【０２３１】
ポルトランドセメントは、ＣａＣＯ３を加熱し、放出されるＣａＯ１分子あたり、１分子のＣＯ２を放出することによって製造されるＣａＯが６０〜７０重量％である。燃料を燃焼させることによって、さらにＣＯ２が放出されるため、析出プラントで析出したＣａＣＯ３の生産量は、セメントプラントに原料を提供するのに必要な量を超える。この場合、例えば、米国特許出願第１２／１２６，７７６号（開示内容は、参照によって本明細書に組み込まれる）に記載されるように、析出プラントの操作時間の一部分を、他のセメント系材料６６０を製造するのにあててもよい。
【０２３２】
図６に示すように製造したポルトランドセメント４９０は、ポルトランドセメントの製造時に発生したＣＯ２を、炭酸塩鉱物析出物６７０およびセメント系材料６６０で捕捉するため、カーボンニュートラルである。ポルトランドセメント４９０は、それ自体で販売されてもよく、またはセメント系材料６６０と混合するか、または一緒に粉砕して、混合セメントを製造してもよい。
【０２３３】
興味深い連続供給システムの例を図１１に示す。図１１では、システム１１００は、水供給源（例えば、海洋から海水を提供するパイプ）１１０１を備えており、水供給源１１０１と、反応器１１１０とは、液体が流れるように連結されている。反応器１１１０にも、Ｃａ／Ｍｇ／ＯＨイオン供給源および触媒１１１１が存在し、これらの物質は、反応器１１１０に存在する水に含まれるＭｇ／Ｃａ比を３以上に上げるのに十分な量で加えられている。反応器１１１０は、充填床式カラムとして構築されており、所望の場合、炭酸水素塩を投入するように構成されている。反応器１１１０中で、スパージャー／バブラー１１１３によって、ＣＯ２を含有する気体（例えば、燃焼排ガス１１１２）を、水と混合する。反応器１１１０中で、Ｍｇイオン供給源とＣＯ２を水と混合し、ＣＯ２が投入された酸性水を得て、これを、ｐＨ４．８〜７．５で、反応器１１１０から流出させる。次に、ＣＯ２が投入された酸性水を管１１２０に流し、管１１２０の種々の位置に設置された、種々のＣＯ２ガスインジェクター１１２１、ＯＨ−調節器１１２３（例えば、ｐＨ上昇剤、電極などを導入する）および静電混合器１１２２を使用し、異なるアルカリ性（例えば、８．５〜９．８）になるまで混合しながら循環させる。所望の場合、管１１２０の流速を、例えば、１ＧＰＭ〜１，０００，０００ＧＰＭ、例えば、３０ＧＰＭ〜１００，０００ＧＰＭ（４，０００ＧＰＭ〜６０，０００ＧＰＭを含む）になるように制御してもよい。管１１２０の長さは、さまざまであってもよく、１００フィート〜２０，０００フィート、例えば、１０００フィート〜７０００フィートの範囲であってもよい。管１１２０の端で、スラリーとして生成物１１３０が得られ、このスラリー生成物は、ＣＯ２捕捉析出生成物と、母液とを含む。得られたスラリーを水／固体分離器または沈降タンク（１１４０で示される）に移動させる。
【０２３４】
特定の実施形態では、本明細書に記載の方法を実施するために、２個以上の反応器を使用してもよい。２個の反応器を用いる実施形態の模式図を、図１２Ａ、１２Ｂおよび１２Ｃに示す。この実施形態では、この方法は、第１の反応器１２１０と、第２の反応器１２２０とを備えていてもよい。これらの場合、第１の反応器１２１０は、最初の水（例えば新鮮な海水１２３０）と、マグネシウムイオン供給源１２４０とを接触させ、最初の水にＣＯ２を含有する気体（例えば、燃焼排ガス１２５０）を投入する（この工程は、炭酸水素塩の投入とも呼ばれる）ためのものである。第１の反応器１２１０中で、燃焼排ガス１２５０をスパージャー／バブラー１２８０に通し、水と接触させる。撹拌器１２６０で、水を撹拌し、マグネシウムイオン供給源の溶解を促進し、初期の水とＣＯ２を含有する気体との接触を促進する。いくつかの場合には、ＣＯ２が投入された酸性水を第２の反応器１２２０に移す前に、ＣＯ２が投入された酸性水の撹拌を止め、溶解しない固体を重力によって沈降させてもよい。ＣＯ２が投入された酸性水を、第１の反応器１２１０から第２の反応器１２２０まで、管１２７０によって移す。
【０２３５】
ＣＯ２が投入された酸性水を第２の反応器１２２０に移した後、炭酸塩析出工程を行ってもよい。いくつかの場合には、第２の反応器１２２０中で、ｐＨ上昇剤１２９０を、水と接触させ、炭酸塩を含有する析出物の生成を促進する。第２の反応器１２２０の内容物を、撹拌器１２９５で撹拌してもよい。特定の実施形態では、ＣＯ２を投入し、その後、炭酸塩を析出させる１つ以上のさらなる工程を、上述のように、第２の反応器で行ってもよい。これらの場合、第２の反応器５２０中で、さらなるＣＯ２を含有する気体（例えば、燃焼排ガス１２５５）をスパージャー／バブラー１２８５に通し、水と接触させる。得られたスラリー生成物は、ＣＯ２捕捉析出生成物と、母液とを含み、これを上述のように水／固体分離器または沈降タンクに移動させる。
【０２３６】
以下の実施例は、本発明の製造方法および使用方法に関する完全な開示および記載を当業者に提供するために記載するものであり、発明者が本発明であると考える範囲を限定することを意図したものではなく、以下の実験が、実施されたすべての実験を表すことを意図しているのではなく、実施された実験のみを表すことを意図しているのでもない。使用した数（例えば、量、温度など）に関し、正確なものであるように努力はしたが、いくらかの実験誤差および偏差が入り込んでいるはずである。他の意味であると示されていない限り、部は、重量部であり、分子量は、重量平均分子量であり、温度は、摂氏であり、圧力は、大気圧またはほぼ大気圧である。
【実施例】
【０２３７】
（実施例Ｉ  Ｐ０００９９の析出）
（Ａ．Ｐ０００９９析出プロセス）
以下のプロトコルを使用し、Ｐ０００９９析出物を製造した。濾過した海水３８０Ｌを、ポンプで、円筒形で、底部が６０°に尖った勾配のついたタンクに入れた。反応タンクは、開放系であり、周囲圧力下に放置した。オーバーヘッドミキサーを用い、反応タンクを一定速度で撹拌した。反応中、ｐＨ、室温および水温を一定に監視した。
【０２３８】
顆粒化した（Ｃａ，Ｍｇ）Ｏ（ａ．ｋ．ａ．、ドライム（ｄｏｌｉｍｅ）または焼成したドロマイト）２５ｇを海水と混合した。十分に混合し、反応剤の溶解を促進するために、タンクの底部に沈降したドライムを、タンクの底部から上部へと手動で再循環させた。同一の様式で、ドライム２５ｇをさらに加えた（沈降した反応剤を手動で再循環させることを含む）。水のｐＨが９．２に達したら、１０％  ＣＯ２（および９０％圧縮空気）の気体混合物をセラミックエアストーンに通し、溶液にゆっくりと拡散させた。溶液ｐＨが９．０に落ちたら、ドライム２５ｇを反応タンクにさらに加えると、ｐＨが再び上昇した。溶液ｐＨが９．０（またはそれ未満）に落ちるまで、合計量が２２５ｇになるまで、何度でもドライムの添加を繰り返す。それぞれのドライム添加の合間に、沈降した反応剤を手動で再循環させることを繰り返した。
【０２３９】
最後にドライムを加えた後、気体を溶液に連続的に拡散させる作業を止めた。反応物をさらに２時間撹拌した。この間に、ｐＨは上昇し続けた。ｐＨを９．０〜９．２に維持するために、ｐＨが９．２より上にあがったら、ｐＨが９．０になるまで、反応物に気体をさらに拡散させる。２時間の間に、沈降した反応剤を手動で再循環させることを４回繰り返した。
【０２４０】
ドライムを最後に加えた２時間後、撹拌し、気体を拡散させ、沈降した反応剤の再循環を止める。反応タンクを１５時間静置した（開状態で大気に触れたまま）。
【０２４１】
１５時間経過後、水中ポンプを用い、上清を反応タンク上部から取り出した。得られた混合物を、タンクの底部から取り出した。集めた混合物を２時間沈降させた。沈降した後、上清をデカンテーションした。得られたスラリーを、孔径１１μｍの濾紙を用いてブフナー漏斗で減圧濾過した。集めたフィルターケーキをパイレックス（登録商標）製皿に入れ、１１０℃で２４時間焼成した。
【０２４２】
乾燥した生成物をボールミックスで粉砕し、一連のふるいで、Ｐ０００９９微粒子を大きさごとに分けた。
【０２４３】
（Ｂ．物質の分析）
異なるふるいの画分を集め、その中で、３８μｍ孔のふるいの上に残り、７５μｍ孔のふるいを通り抜ける粒子を含有する画分のみを残した。
【０２４４】
（１．化学物質の特性決定）
ブレンドで使用するＰ０００９９粒子を、ＸＲＦを用い、元素組成について分析した。主要な元素の結果を、このブレンドで使用したＱＵＩＫＲＥＴＥ（商標）  Ｉ／ＩＩ型ポルトランドセメントについてと、Ｐ０００９９微粒子について報告する。以下の表４。
【０２４５】
【表４】
2012513944.tif 000011
この析出物のＸＲＤ分析は、アラゴナイトおよびマグネシウムカルサイト（組成は、Ｍｇ０．１Ｃａ０．９ＣＯ３に近い）と、少量のブルサイトおよびハライトが存在していることを示している（表５）。Ｐ０００９９析出物のＦＴ−ＩＲ分析から、アラゴナイト、カルサイトおよびブルサイトの存在が確認された。
【０２４６】
【表５】
2012513944.tif 000012
電量計で測定した無機炭素の合計含有量は、ＸＲＤ  Ｒｉｅｔｖｅｌｄで概算した組成と、ＸＲＦ元素組成とを組み合わせて誘導した値とかなり一致している。表６は、ＸＲＤ／ＸＲＦデータから誘導した、Ｃ（％）と比較した場合の、Ｐ０００９９の電量分析を提供する。
【０２４７】
【表６】
2012513944.tif 000013
（２．物理的特性決定）
析出物のＳＥＭ観察結果から、アラゴナイト（針状）が優勢であることと、粒子の塊の大きさを確認した。ポルトランドセメントと、Ｐ０００９９析出物のＢＥＴ比表面積（「ＳＳＡ」）を決定し、その値を表７に示す。
【０２４８】
【表７】
2012513944.tif 000014
あらかじめ超音波処理を２分間行って、凝集した粒子を解離させた後、粒径分布を決定した。
【０２４９】
（実施例ＩＩ  アルカリ供給源としてのフライアッシュの使用）
（Ａ．方法）
ガラス製ビーカー中で、磁気撹拌棒を用い、海水５００ｍＬ（初期ｐＨ＝８．０１）を連続的に撹拌した。反応ｐＨおよび反応温度を連続的に監視した。Ｆ型フライアッシュ（約１０％ＣａＯ）を、粉末に徐々に加え、加えていくと、ｐＨが平衡状態になる。
【０２５０】
（Ｂ．結果および考察）
（列挙したフライアッシュの量は累積値であり、すなわち、実験中のある時点までに加えられた合計量である）
フライアッシュ５．００ｇを加えた後、ｐＨは９．００になった。
３４．１４ｇ  −−＞  ９．５０
１６８．８９ｇ  −−＞  ９．７６
２１９．４７ｇ  −−＞  １０．９４
２５４．１３ｇ  −−＞  １１．２０
３００．８７ｇ  −−＞  １１．２８
蒸留水の場合よりも、海水のｐＨを上昇させるのには、かなり多くのフライアッシュが必要であった。初期のｐＨ上昇（８から９）には、これ以上の上昇させる場合よりも必要なフライアッシュの量は少なかった。反応のほとんどで、ｐＨは、９．７付近でかなり安定に維持されていた。ｐＨの増加速度は、約１０以降で上がった。さらに、フライアッシュを加えると、最初はｐＨが低下したことも注記しておく。このｐＨ低下は、水酸化カルシウムの効果によってすぐに終わる。反応物から得た、減圧乾燥したスラリーのＳＥＭ画像は、フライアッシュのいくつかの球が部分的に溶解していることを示していた。残った球も、可能なセメント系材料に包まれているようであった。
【０２５１】
（Ｃ．結論）
淡水（蒸留水）では、少量のＦ型フライアッシュ（１ｇ／Ｌ未満）によって、ｐＨが７（中性）から１１まですぐに上昇した。ｐＨを上昇させるのに必要な少量は、ほぼ、蒸留水の性質のうち、緩衝化していない性質のためであると考えられる。海水は、炭酸塩系によって非常に緩衝化され、同じレベルまでｐＨを上昇させるのに多くのフライアッシュが必要になる。
【０２５２】
（実施例ＩＩＩ．高収率での製造）
（Ａ．プロトコル１）
２０％ＣＯ２／８０％の空気気体混合物を、ｐＨが５未満になるまで、海水１Ｌに散布した。到達したら、Ｍｇ（ＯＨ）２  １．０ｇを、炭酸／海水１Ｌ溶液に加えた。Ｍｇ（ＯＨ）２および気体を最大に溶解させるため、２０／８０気体混合物を２０分間散布した。溶解後、散布を止め、ｐＨが９．８になるまで、２Ｍ  ＮａＯＨを加えた。ｐＨが８．５になるまで、２０／８０気体を散布した。合計で２Ｍ  ＮａＯＨが２００ｍＬ添加されるまで、ｐＨを８．５〜９．８に維持しつつ、２Ｍ  ＮａＯＨと、２０／８０気体とを交互に加えた。収量６．９１ｇが得られ、電量計の測定値は、炭素１０．６％であった（炭酸塩が約８０％）。
【０２５３】
（Ｂ．プロセス２）
２０％ＣＯ２／８０％の空気気体混合物を、ｐＨが５未満になるまで、海水１Ｌに散布した。到達したら、Ｍｇ（ＯＨ）２  ２．６９ｇを、炭酸／海水１Ｌ溶液に加えた。Ｍｇ（ＯＨ）２および気体を最大に溶解させるため、２０／８０気体混合物を２０分間散布した。溶解後、散布を止め、ｐＨが９．８になるまで、２Ｍ  ＮａＯＨを加えた。ｐＨが８．５になるまで、２０／８０気体を散布した。合計で２Ｍ  ＮａＯＨが２００ｍＬ添加されるまで、ｐＨを８．５〜９．８に維持しつつ、２Ｍ  ＮａＯＨと、２０／８０気体とを交互に加えた。収量１０．２４ｇが得られ、電量計の測定値は、炭素９．７％であった（炭酸塩が約７５％）。
【０２５４】
析出した炭酸塩のＳＥＭ、ＥＤＳおよびＸ−Ｒａｙ回折から、アモルファスおよび結晶の炭酸Ｃａおよび炭酸Ｍｇと、炭酸Ｃａ／Ｍｇが存在することが示された。析出物の写真を図１３Ａおよび１３Ｂに示した。
【０２５５】
（Ｃ．プロセス３）
ＣＯ２を、ｐＨが７以下になるまで、海水１Ｌに散布した。「Ｍｏｓｓ  Ｍａｇ」と呼ばれ、Ｃａｌｅｒａ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ’ｓ  Ｍｏｓｓ  Ｌａｎｄｉｎｇ  ｓｉｔｅ（Ｋａｉｓｅｒ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ  ＆  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎおよびＮａｔｉｏｎａｌ  Ｒｅｆｒａｃｔｏｒｉｅ  ｉｎ  Ｍｏｓｓ  Ｌａｎｄｉｎｇ  Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａの以前の場所であり、この補助剤は、この場所の鉱採穴で発見された、Ｍｇを豊富に含む廃棄製品である）から得たＭｇイオン補助剤０〜５．０ｇを、混合し、ＣＯ２を散布し続けながら加えた。Ａｌ２（ＳＯ４）３  ０．１７５ｐｐｍを加えた。ＣＯ２の散布を続け、ｐＨを７〜８に維持しつつ、塩基を加え、最終的なｐＨは７にした。ＣＯ２の散布を止め、ｐＨが９．０〜１０．４になるまで、塩基を加えた。図１４に示すように、上の反応条件は、アモルファス炭酸塩化合物析出物を形成しやすい。得られたアモルファス析出生成物を、容易にスプレードライし、乾燥生成物を得る。
【０２５６】
（Ｄ．プロセス４）
図１２Ａ、１２Ｂおよび１２Ｃに示すように、特定の実施形態では、複数工程の複数反応器を用いるプロセスを使用し、本明細書に開示した方法を実施する。第１の反応器中で、Ｍｏｓｓ  Ｌａｎｄｉｎｇ（カリフォルニア）の場所で得たマグネシウムイオン供給源（以降、Ｍｏｓｓ  Ｍａｇと称する）を、炭酸および撹拌を用い、溶液に入れた。Ｍｏｓｓ  Ｍａｇを溶解させている間、第１の反応器に含まれる海水のｐＨを、ｐＨ７．０以下に維持した。特定の実施形態では、海水１Ｌあたり、５０〜１５０μｍのＭｏｓｓ  Ｍａｇ  １．０ｇを溶液に溶解する。ｐＨ６．２〜６．６または＞０．０８ｇ／Ｌの硬度は、適切な量のＭｏｓｓ  Ｍａｇが溶液に溶解したことを示している。第１の反応器中で、ＣＯ２供給源（例えば、燃焼排ガス）を水に散布した。反応全体で消費した燃焼排ガス合計の約４０〜５０％が、この工程で海水に溶解する。ｐＨが、約３０〜６０分かかる燃焼排ガスの溶解に応答しなくなるまで、燃焼排ガスを散布した。未反応のＭｏｓｓ  Ｍａｇ、砂または他の大きな粒子を、ＣＯ２を投入した酸性水を第１の反応器から第２の反応器に移す前に、重力によって沈降させるために、撹拌を止めた。
【０２５７】
ＣＯ２を投入した酸性水を第１の反応器から第２の反応器に移した。第２の反応器を、核形成部位の作成および結晶成長のために使用した。第１の反応器から第２の反応器の溶液を移動させた後、以下の工程を行った。
【０２５８】
１．ｐＨが９．５になるまで、５０％ＮａＯＨを加えた。例えば、１０００ガロンの反応物に、５０％ＮａＯＨを５〜２５ｍＬ／秒押し出すことが可能な用量ポンプを用い、５０％  ＮａＯＨ約２０〜２５ｋｇを加えた。ｐＨが９．５になったら、５０％  ＮａＯＨの添加を止めた。
【０２５９】
２．ｐＨが８．５になるまで、２０％ＣＯ２／８０％圧縮空気の混合物を含むＣＯ２供給源を、第２の反応容器に散布した。ｐＨが８．５になったら、ＣＯ２の散布を止めた。
【０２６０】
３．５０％  ＮａＯＨを反応器に加えてｐＨを上昇させる工程と、ＣＯ２を散布してｐＨを下げる工程とを交互に行った。５０％  ＮａＯＨの添加と、ＣＯ２の散布を交互に行っている間、ｐＨを８．５〜９．８に維持した。５０％  ＮａＯＨの添加と、ＣＯ２の散布を交互に続けた。５０％  ＮａＯＨを合計で９０ｋｇ（すなわち、この工程で６５〜７０ｋｇ＋第１の工程で２０〜２５ｋｇ）を反応器に加えるまで、５０％  ＮａＯＨの添加と、ＣＯ２の散布を交互に続けた。
【０２６１】
４．５０％  ＮａＯＨを最後に加えた後の、最終的なｐＨは、９．６〜９．８であった。
【０２６２】
５．撹拌を止め、析出物を重力によって一晩沈降させ、水／固体分離を行った。あるいは、撹拌を止めた後、析出物を重力によって１５分間沈降させ、水／固体分離を促進させた。析出物は、５０度未満の温度に維持した。
【０２６３】
得られた析出物は、反応物１００ガロンあたり、析出物が３０〜５０ｌｂｓであり、Ｍｇイオン解離および析出前の全体硬度に依存する。
【０２６４】
（実施例ＩＶ．ＣＯ２吸収）
（Ａ．プロセス１）
この実施例では、実験室スケールの二酸化炭素の吸収について記載している。１００％ＣＯ２を溶液に１９分間散布しつつ、海水４．００Ｌを、磁気によって撹拌した。ｐＨは一番小さいときで４．８９であった。この溶液に、ジェットミルしたＭｇ（ＯＨ）２  ３２．００ｇを２分間かけて加えた。同時に、Ｍｇ（ＯＨ）２が溶解するにつれて、ｐＨを７．９０〜８．００に維持するために、ＣＯ２を合計で１８分間、連続して加えた。次に、ＣＯ２を加えることによってｐＨを８．００〜８．１０に維持しながら、２Ｍ  ＮａＯＨ  １００．００ｍＬを５分かけて加えた。析出を促進するために、２Ｍ  ＮａＯＨ  ２７５ｍＬを５分かけて加え、得られた溶液をさらに５２分間撹拌した。スラリーを減圧濾過し、乾燥器で５０℃で２２時間乾燥させ、初期の海水溶液１Ｌあたり、炭酸カルシウムおよび炭酸マグネシウム１９．５ｇを回収した（主に、それぞれアラゴナイトおよびネスケホナイト）。
【０２６５】
（Ｂ．プロセス２）
この実施例では、実験室スケールの二酸化炭素の吸収について記載している。１００ガロンの円錐型の底面を有するプラスチック反応容器を、海水１００ガロン（３８０Ｌ）で満たし、オーバーヘッドスターラー（Ｐｏｒｔａｂｌｅ  Ｍｉｘｅｒ  ｗ／Ｓｈａｆｔ、２−４”  ＳＳ  Ｐｒｏｐｅｌｌｅｒ  Ｂｌａｄｅｓ  （１プッシュ、１プル）およびＭｏｕｎｔｉｎｇ  Ｆｒａｍｅ）を用い、プロセス全体にわたって、十分に撹拌した。第１の工程は、溶液に、流速２５ｓｃｆｈで、２０％ＣＯ２および８０％圧縮空気で濃縮したＣＯ２を散布することであった。溶液ｐＨの安定によって、平衡状態であると決定した。第２の工程は、激しく混合しながら、Ｍｇ（ＯＨ）２（１．０２ｋｇ）２．７０ｇ／Ｌを加える工程であった。Ｍｇ（ＯＨ）２の溶解をさらに促進するために、溶液にＣＯ２を散布した。第３の工程は、ｐＨが９．８になるまで、５０ｗｔ％  ＮａＯＨ溶液を加え、ｐＨを８．０まで下げるために、ＣＯ２を散布することであった。ｐＨが９．８になるまで５０ｗｔ％  ＮａＯＨを加える工程と、ｐＨが８．０になるまでＣＯ２を散布する工程を、５０ｗｔ％  ＮａＯＨを合計で１６．０ｋｇ、溶液に加えるまで繰り返した。ＮａＯＨを最後に加え、ｐＨを１０．０にした。溶液から析出物を分離し、集め、炭酸カルシウムおよび炭酸マグネシウム水和物１０．２４ｇ／Ｌを得た。
【０２６６】
（Ｃ．プロセス３）
この実施例では、実験室スケールの二酸化炭素の吸収について記載している。１００ガロンの円錐型の底面を有するプラスチック反応容器を、海水１００ガロン（３８０Ｌ）で満たし、オーバーヘッドスターラーで全プロセスの間、撹拌した。第１の工程は、溶液に、流速１００ｓｃｆｈ（１分あたり、立方フィート）で、２０容積％で濃縮したＣＯ２を散布することであった。容器の上部にできた空間のＣＯ２濃度が、入口のガスのＣＯ２濃度になったとき、平行状態であると決定した。この工程中の、ＣＯ２の吸収量を算出すると、当然のことながら低かった。第２の工程は、望ましくない炭酸塩析出を促進してしまうｐＨの急激な上昇を避けるために、Ｍｇ（ＯＨ）２  ３７９ｇをゆっくりと加えることであった。Ｍｇ（ＯＨ）２の溶解をさらに促進するために、最終ｐＨが６．３になるまで溶液にＣＯ２を散布した。最後の工程は、溶液中のＣＯ２を連続的に捕捉することであった。一連の３．５時間の間、ＣＯ２を散布し、反応させて炭酸水素塩イオンを形成しつつ、ｐＨを７．９に調節するために、ＮａＯＨ  ４．９ｋｇを加えた。この工程中の、ＣＯ２の吸収量を算出すると、６８％および７０％であった。ｐＨの上昇およびＣＯ２吸収（瞬間的な量および累積的な量）を示す図１５に結果を示している。１のポイントでのｐＨプロットの不自然な結果は、Ｍｇ（ＯＨ）２を加えるためにｐＨプローブを外したためである。
【０２６７】
（Ｄ  プロセス４）
この実施例では、工場スケールの二酸化炭素の吸収について記載している。１０００ガロンの反応容器を、海水９００ガロン（３４００Ｌ）で満たし、全プロセスの間、撹拌した。第１の工程は、Ｍｇ（ＯＨ）２  ３．３ｋｇを溶液に加え、ｐＨを上昇させ、マグネシウム含有量を上げることであった。次に、１０容積％のＣＯ２を散布し、ＮａＯＨを３０ｋｇまで連続的に加えることによって、ｐＨ７．９を維持した。これらの工程の合計時間は、５〜６時間であった。炭酸塩が生成し、析出するように、ＮａＯＨ３８ｋｇを最後に加え、ｐＨを上昇させた。この工程の継続時間は１０〜２０分であった。さらに析出させるため、溶液を１時間以上撹拌した。反応物を一晩沈降させた。溶液をデカンテーションし、加圧濾過または減圧濾過のいずれかによって、固体生成物を回収した。さらに、デカンテーションプロセスの後に溶液を洗浄し、水を加え、サンプルを加圧濾過した。あるいは、最初の減圧濾過後に水を加え、撹拌し、再び濾過した。最後に、生成物をスプレードライした。全体的な収率は、元々の溶液の５〜７ｇ／Ｌであった。
【０２６８】
（実施例Ｖ．ＨＣｌ中の、苦鉄質鉱物の高収率溶解）
この実施例では、カンラン石の溶解およびＣＯ２を析出させるための使用について記載している。１０％  ＨＣｌ溶液（４７５．６６ｇ）を使用し、カンラン石（１０．０１ｇ、粒径約５．８μｍ）を５０℃で溶解した。溶液を１０時間撹拌した後、９時間放置すると、Ｍｇ２＋（ａｑ）濃度が０．２４９１ｍｏｌ／Ｌになり、これを熱いまま減圧濾過し、濾液４０４．５２ｇ回収した。１時間経過後、ＮａＯＨ（ｓ）１５．０１ｇと、ＮａＯＨ（ａｑ）（５０ｗｔ％溶液）５．２３ｇを使用し、溶液を中和した。同時に、１００％ＣＯ２を混合物に激しく散布し、最終ｐＨを８．９にすると、析出物が生成した。スラリーを減圧濾過し、５０℃で１７時間乾燥し、収量１９．２６ｇを得た。この物質は、ＭｇＣＯ３・Ｈ２Ｏ、ＮａＣｌ、Ｆｅ系化合物およびＳｉ系化合物を含んでいた。
【０２６９】
（実施例ＶＩ．電気化学）
本発明の二電極システムによって得られる例示的な結果を以下の表８にまとめている。
【０２７０】
【表８】
2012513944.tif 000015
この実施例では、ＣＯ２を投入した海水を脱プロトン化する電気化学システムを記載する。使用したセルは、パラジウム箔で分割された、２個の１Ｌ区画で構成されていた。第１の区画には、ｐＨが４．９９４になるまでＣＯ２を投入した。スズ犠牲アノードを第１の区画に配置し、スズ電極およびパラジウム膜を１００ｎＡ／ｃｍ２の定電流条件下で保持し、電圧は０．３０Ｖであった。第２の区画は、スズ電極と、海水に溶解したＳｎＣｌ２で構成されていた。第２の区画で、パラジウム膜およびスズ電極を０．１５Ｖに保持した。システムを３０分間動かし、表８に記載したように、このシステムでは、第１の電極でｐＨが上昇し、第２の電極でｐＨが低下することが示された。
【０２７１】
本発明のイオン性膜システムによって達成される例示的な結果を、以下の表９にまとめている。
【０２７２】
【表９】
2012513944.tif 000016
この実施例では、アノードとカソードとの間に配置されたイオン交換膜を利用し、低い操作電圧でＮａＯＨおよびＨＣｌを製造する電気化学セルを記載する。使用したセルは、アニオン交換膜（ＰＣ−ＳＡ−２５０−２５０（ドイツのＰＣＴ  ＧｍｂＨ））で分割された、２個の２５０ｍＬ区画で構成されていた。両方の区画に、０．５Ｍ  ＮａＣｌの１８ＭΩ水溶液を使用した。アノードもカソードも、１０ｃｍ×５ｃｍ、４５メッシュのＰｔ金網で構築された。アノード区画では、Ｐｔ電極存在下でＨ２気体を散布し、２個の電極を２０００秒間、０．６Ｖおよび１．０Ｖのバイアス電圧に維持した。表９に示すように、この２つの試験によって、カソード区画でｐＨを顕著に上昇させ、アノード区画でｐＨを減少させることができた。
【０２７３】
上述の発明は、明確に理解するために、説明および実施例でいくらか詳細に記載したが、当業者には、本発明の教示を考慮すれば、本発明の精神または範囲から逸脱することなく、特定の変更および改変を行ってもよいことは、容易に明らかである。
【０２７４】
したがって、上述の記載は、本発明の原理を単に説明したものである。当業者が、本明細書に明確に記載されておらず、図示されていないが、本発明の原理に包含され、本発明の精神および範囲に含まれる種々の修正を思いつくことができることが理解される。さらに、本明細書に引用した全ての例および条件に関する言葉は、本発明の原理、および技術を高めるために発明者らによって与えられた概念を読み手に理解させる一助となることが主に意図されており、特定的に引用した実施例および条件に限定されることはないと解釈されるべきである。さらに、本発明の原理、局面および実施形態、および特定的な例を引用した本明細書でのすべての記述は、その構造等価体および機能等価体の両方を包含することが意図されている。さらに、このような等価体には、現時点で知られている等価体および将来開発される等価体（すなわち、構造にかかわらず、同じ機能を発揮するように開発された任意の設計特徴）の両方を含むことが意図されている。したがって、本発明の範囲は、本明細書に図示し、記載した例示的な実施形態に限定されることを意図したものではない。むしろ、本発明の範囲および精神は、添付の特許請求の範囲に包含される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2012513944.tif 000028
【図１２Ａ】
2012513944.tif 000029
【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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