(57)【要約】いくつかの実施形態において、本発明は、排ガス流を水溶液と接触させる工程、二酸化炭素および／または追加の成分を排ガス流から除去する工程、および、二酸化炭素および／または追加の成分を１種以上の形態で、組成物中に含有させる工程を含む、排ガス流の二酸化炭素および／または追加の成分を除去するためのシステムおよび方法を提供する。いくつかの実施形態において、組成物は、炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩を含む沈殿物質である。いくつかの実施形態において、組成物は、ＳＯｘ、ＮＯｘ、粒状物質および／または一定の金属の共処理からもたらされる炭酸塩および／または重炭酸塩共生成物をさらに含む。液体、固体または多相性廃棄物流などの追加の廃棄物流もまた処理され得る。
2012519076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
産業廃ガスを処理する方法であって、前記ガスは、二酸化炭素と、
（ａ）ＳＯｘ；
（ｂ）ＮＯｘ；
（ｃ）金属；
（ｄ）非二酸化炭素酸性ガス；
（ｅ）有機物；および
（ｆ）粒状物質
からなる群から選択される少なくとも１種の他の成分とを含み、前記二酸化炭素および前記他の成分の少なくともいくらかが前記ガスを出て液体に入るよう適応された条件下で、前記ガスを前記液体と接触させる工程を含み、単一の処理装置で実施される方法。
【請求項２】
前記ガスが、前記二酸化炭素のいくらかまたはすべて、または、前記他の成分のいずれかを除去するために前記処理装置に入る前に前処理されない、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ガスが、粒状物質を除去するために前記処理装置に入る前に前処理される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ガスが少なくとも２種の他の成分を含み、前記２種の他の成分が前記ガスを出て、前記液体に入る、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記２種の他の成分がＳＯｘおよび金属である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記金属が重金属を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記金属が、アンチモン、砒素、バリウム、ベリリウム、ホウ素、カドミウム、クロム、コバルト、銅、鉛、マンガン、水銀、モリブデン、ニッケル、ラジウム、セレニウム、銀、ストロンチウム、タリウム、バナジウム、および、亜鉛からなる群から選択される、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記金属が水銀である、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記２種の他の成分がＳＯｘおよび非二酸化炭素酸性ガスである、請求項４に記載の方法。
【請求項１０】
前記２種の他の成分が金属および非二酸化炭素酸性ガスである、請求項４に記載の方法。
【請求項１１】
前記２種の他の成分がＳＯｘおよび粒状物質である、請求項４に記載の方法。
【請求項１２】
前記ガスが、前記二酸化炭素のいくらかまたはすべて、または、前記他の成分のいずれかを除去するために前記処理装置に入る前に前処理されない、請求項４に記載の方法。
【請求項１３】
前記液体が水溶液を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記水溶液が二価カチオンを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記水溶液を処理して、炭酸塩、重炭酸塩あるいはこれらの組み合わせ、および前記他の成分もしくはその誘導体、または前記他の成分および／もしくはその誘導体を含む組成物を生成する工程であって、前記炭酸塩、重炭酸塩または前記これらの組み合わせが少なくとも部分的に前記二酸化炭素から誘導される工程をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記組成物が、固体および上澄を含むスラリーを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記固体が、炭酸塩、重炭酸塩あるいはこれらの組み合わせを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記固体が、前記他の成分もしくはその誘導体、または前記他の成分および／もしくはその誘導体をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記固体を前記上澄から分離する工程をさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記固体が、基本的に、
酢酸の水溶液から基本的に構成される２×１Ｌの抽出流体を調製する工程であって、１Ｌの前記抽出流体の各々は基本的に脱イオン水中の５．７ｍＬ酢酸から構成されている工程；
粉末化固体の粒子の最狭寸法が既に１ｃｍ未満でない場合、前記粒子の前記最狭寸法が１ｃｍ未満であるよう、前記固体を粉末化する工程；
１００ｇの前記粉末化固体を２Ｌの前記抽出流体と一緒に抽出容器に入れて抽出組成物を生成する工程；
転倒型の前記抽出容器を室温で１８±２時間回転させる工程；
前記抽出組成物を０．６μｍ〜０．８μｍの孔径を有するホウケイ酸ガラス繊維でろ過して浸出溶液を生成する工程；および
前記浸出溶液のｐＨを１Ｎ硝酸でｐＨ２またはｐＨ２未満のｐＨに調節する工程、
からなる浸出プロセスに供された場合に、０．２ｍｇ／Ｌ未満の水銀を含む浸出溶液を生成する、請求項１７または１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記浸出プロセスが、５．０ｍｇ／Ｌ未満の砒素を含む浸出溶液をもたらす、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記浸出プロセスが、１００ｍｇ／Ｌ未満のバリウムを含む浸出溶液をもたらす、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記浸出プロセスが、１．０ｍｇ／Ｌ未満のカドミウムを含む浸出溶液をもたらす、請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
前記浸出プロセスが、５．０ｍｇ／Ｌ未満のクロムを含む浸出溶液をもたらす、請求項２０に記載の方法。
【請求項２５】
前記浸出プロセスが、５．０ｍｇ／Ｌ未満の鉛を含む浸出溶液をもたらす、請求項２０に記載の方法。
【請求項２６】
前記浸出プロセスが、１．０ｍｇ／Ｌ未満のセレニウムを含む浸出溶液をもたらす、請求項２０に記載の方法。
【請求項２７】
前記浸出プロセスが、５．０ｍｇ／Ｌ未満の銀を含む浸出溶液をもたらす、請求項２０に記載の方法。
【請求項２８】
前記固体が、基本的に、
粉末化固体の粒子の最狭寸法が既に１ｃｍ未満でない場合、前記粒子の前記最狭寸法が１ｃｍ未満であるよう、前記固体を粉末化する工程と、
前記固体を、ｐＨ４．８〜ｐＨ５．２のｐＨおよび６０〜８０℃の温度を有する溶液中に４８時間浸漬させる工程と、
からなる二酸化炭素放出プロトコルに供された場合に、１００グラムの固体当たり５グラム以下の二酸化炭素を生成する、請求項１７または１９に記載の方法。
【請求項２９】
前記固体が、基本的に、
粉末化固体の粒子の最狭寸法が既に１ｃｍ未満でない場合、前記粒子の前記最狭寸法が１ｃｍ未満であるよう、前記固体を粉末化する工程と、
前記固体を、ｐＨ４．８〜ｐＨ５．２のｐＨおよび６０〜８０℃の温度を有する溶液中に４８時間浸漬させる工程と、
からなる二酸化炭素放出プロトコルに供された場合に、１００グラムの固体当たり５グラム以下の二酸化炭素を生成する、請求項２０に記載の方法。
【請求項３０】
前記接触させる工程が、前記二酸化炭素の少なくとも５０％および前記他の成分の少なくとも５０％が前記ガスを出て、前記液体に入るよう適応された条件下で実施される、請求項１に記載の方法。
【請求項３１】
（ｉ）ガス流を水溶液と接触させる工程であって、前記ガス流は、二酸化炭素と、
（ａ）ＳＯｘ；
（ｂ）ＮＯｘ；
（ｃ）金属；
（ｄ）非二酸化炭素酸性ガス；
（ｅ）有機物；および
（ｆ）粒状物質
からなる群から選択される少なくとも１種の他の成分とを含み、前記二酸化炭素および前記他の成分の少なくともいくらかが前記ガス流を出て前記水溶液に入るよう適応された条件下で成される工程；ならびに
（ｉｉ）前記水溶液を処理して、炭酸塩、重炭酸塩あるいは炭酸塩と重炭酸塩との組み合わせならびに前記他の成分もしくはその誘導体または前記他の成分および／もしくはその誘導体を含む組成物を生成する工程であって、前記炭酸塩、重炭酸塩または前記炭酸塩と重炭酸塩との組み合わせは少なくとも部分的に前記二酸化炭素から誘導される工程
を含む方法。
【請求項３２】
前記他の成分が、ＳＯｘ、金属、非二酸化炭素酸性ガス、および、有機物からなる群から選択される、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記他の成分が、ＳＯｘおよび金属からなる群から選択される、請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
前記ガス流が少なくとも２種の他の成分を含み、前記処理する工程が、炭酸塩、重炭酸塩あるいは炭酸塩と重炭酸塩との組み合わせならびに前記２種の他の成分および／もしくはその誘導体を含む組成物を生成する、請求項３１に記載の方法。
【請求項３５】
前記２種の他の成分がＳＯｘおよび金属である、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記金属が重金属を含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記金属が、アンチモン、砒素、バリウム、ベリリウム、ホウ素、カドミウム、クロム、コバルト、銅、鉛、マンガン、水銀、モリブデン、ニッケル、ラジウム、セレニウム、銀、ストロンチウム、タリウム、バナジウム、および、亜鉛からなる群から選択される、請求項３５に記載の方法。
【請求項３８】
前記金属が水銀または水銀誘導体を含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３９】
前記ガス流が少なくとも３種の他の成分を含み、前記処理する工程が、炭酸塩、重炭酸塩あるいは炭酸塩と重炭酸塩との組み合わせならびに前記３種の他の成分および／もしくはその誘導体を含む組成物を生成する、請求項３１に記載の方法。
【請求項４０】
前記３種の他の成分が、ＳＯｘ、金属、および、非二酸化炭素酸性ガスである、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記金属が水銀または水銀誘導体を含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記非二酸化炭素酸性ガスが、塩化水素、フッ化水素、および、ＳＯ３からなる群から選択される、請求項４０または４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記３種の他の成分が、ＳＯｘ、金属、および、有機物である、請求項３９に記載の方法。
【請求項４４】
前記金属が水銀または水銀誘導体を含む、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記組成物が溶液を含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項４６】
前記組成物が、溶液および固体を含むスラリーを含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項４７】
前記固体を前記溶液から分離する工程をさらに含む、請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
前記固体が、基本的に
酢酸の水溶液から基本的に構成される２×１Ｌの抽出流体を調製する工程であって、１Ｌの前記抽出流体の各々は基本的に脱イオン水中の５．７ｍＬ酢酸から構成されている工程；
粉末化固体の粒子の最狭寸法が既に１ｃｍ未満でない場合、前記粒子の前記最狭寸法が１ｃｍ未満であるよう、前記固体を粉末化する工程；
１００ｇの前記粉末化固体を２Ｌの前記抽出流体と一緒に抽出容器に入れて抽出組成物を生成する工程；
転倒型の前記抽出容器を室温で１８±２時間回転させる工程；
前記抽出組成物を０．６μｍ〜０．８μｍの孔径を有するホウケイ酸ガラス繊維でろ過して浸出溶液を生成する工程；および
前記浸出溶液のｐＨを１Ｎ硝酸でｐＨ２またはｐＨ２未満のｐＨに調節する工程、
からなる浸出プロセスに供された場合に、０．２ｍｇ／Ｌ未満の水銀を含む浸出溶液を生成する、請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
前記固体が、基本的に、
粉末化固体の粒子の最狭寸法が既に１ｃｍ未満でない場合、前記粒子の前記最狭寸法が１ｃｍ未満であるよう、前記固体を粉末化する工程と、
前記固体を、ｐＨ４．８〜ｐＨ５．２のｐＨおよび６０〜８０℃の温度を有する溶液中に４８時間浸漬させる工程と、
からなる二酸化炭素放出プロトコルに供された場合に、１００グラムの固体当たり５グラム以下の二酸化炭素を生成する、請求項４７または４８に記載の方法。
【請求項５０】
前記ガス流が産業プロセスにおいて生成されたガスを含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項５１】
前記ガス流が排ガス流である、請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
前記排ガス流が、発電プラント、化学処理プラント、機械加工プラント、精製所、セメントプラント、または、鉄鋼プラントで生成される、請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
前記ガス流が、前記水溶液に入る前に二酸化炭素または前記他の成分を除去するために処理されない、請求項３１に記載の方法。
【請求項５４】
前記ガス流が金属または金属誘導体を含み、前記ガス流は処理されて、前記金属または金属誘導体が前記水溶液によってより容易に取り込まれる形態に転化される、請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
前記非二酸化炭素酸性ガスが、塩化水素、フッ化水素、および、ＳＯ３からなる群から選択されるガスを含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項５６】
前記二酸化炭素の少なくとも５０％および前記他の成分の少なくとも５０％が前記ガスを出て、前記液体に入る、請求項３１に記載の方法。
【請求項５７】
前記二酸化炭素の少なくとも５０％および前記他の成分の少なくとも８０％が前記ガスを出て、前記液体に入る、請求項３１に記載の方法。
【請求項５８】
前記二酸化炭素の少なくとも７０％および前記他の成分の少なくとも７０％が前記ガスを出て、前記液体に入る、請求項３１に記載の方法。
【請求項５９】
前記接触させる工程および処理する工程が順番に実施される、請求項３１に記載の方法。
【請求項６０】
前記接触させる工程および処理する工程が同時に実施される、請求項３１に記載の方法。
【請求項６１】
前記接触させる工程および処理する工程が前記同一のユニットで実施される、請求項３１に記載の方法。
【請求項６２】
請求項１〜６１のいずれかの方法により生成される組成物。
【請求項６３】
炭酸塩、重炭酸塩あるいはこれらの組み合わせおよび硫黄含有化合物を含む組成物であって、前記炭酸塩、重炭酸塩またはこれらの組み合わせは−５．００‰未満の炭素同位体相対組成（δ１３Ｃ）値を有し、および、基本的に
酢酸の水溶液から基本的に構成される２×１Ｌの抽出流体を調製する工程であって、１Ｌの前記抽出流体の各々は基本的に脱イオン水中の５．７ｍＬ酢酸から構成されている工程；
粉末化固体の粒子の最狭寸法が既に１ｃｍ未満でない場合、前記粒子の前記最狭寸法が１ｃｍ未満であるよう、前記固体を粉末化する工程；
１００ｇの前記粉末化固体を２Ｌの前記抽出流体と一緒に抽出容器に入れて抽出組成物を生成する工程；
転倒型の前記抽出容器を室温で１８±２時間回転させる工程；
前記抽出組成物を０．６μｍ〜０．８μｍの孔径を有するホウケイ酸ガラス繊維でろ過して浸出溶液を生成する工程；および
前記浸出溶液のｐＨを１Ｎ硝酸でｐＨ２またはｐＨ２未満のｐＨに調節する工程、
からなる浸出プロセスに供された場合に、２．０ｍｇ／Ｌ未満の水銀を含む浸出溶液を生成する組成物。
【請求項６４】
前記浸出溶液が、１．５ｍｇ／Ｌ未満の水銀を含む、請求項６３に記載の組成物。
【請求項６５】
前記浸出溶液が、１．０ｍｇ／Ｌ未満の水銀を含む、請求項６４に記載の組成物。
【請求項６６】
前記浸出溶液が、０．５ｍｇ／Ｌ未満の水銀を含む、請求項６５に記載の組成物。
【請求項６７】
前記浸出溶液が、０．２ｍｇ／Ｌ未満の水銀を含む、請求項６６に記載の組成物。
【請求項６８】
前記浸出溶液が、０．０５ｍｇ／Ｌ未満の水銀を含む、請求項６７に記載の組成物。
【請求項６９】
前記組成物が、水銀、水銀誘導体、または、これらの組み合わせを含む、請求項６３に記載の組成物。
【請求項７０】
前記炭素同位体相対組成値が１０．００‰未満である、請求項６９に記載の組成物。
【請求項７１】
前記組成物が、−１５．００‰未満の炭素同位体相対組成（δ１３Ｃ）値を有する、請求項７０に記載の組成物。
【請求項７２】
前記組成物が、−２０．００‰未満の炭素同位体相対組成（δ１３Ｃ）値を有する、請求項７１に記載の組成物。
【請求項７３】
前記組成物が少なくとも９０％炭酸塩を含む、請求項６３に記載の組成物。
【請求項７４】
前記組成物が５：１のカルシウム：マグネシウム比を含む、請求項７３に記載の組成物。
【請求項７５】
前記固体が、基本的に、
粉末化固体の粒子の最狭寸法が既に１ｃｍ未満でない場合、前記粒子の前記最狭寸法が１ｃｍ未満であるよう、前記固体を粉末化する工程と、
前記固体を、ｐＨ４．８〜ｐＨ５．２のｐＨおよび６０〜８０℃の温度を有する溶液中に４８時間浸漬させる工程と、
からなる二酸化炭素放出プロトコルに供された場合に、１００グラムの固体当たり５グラム以下の二酸化炭素を生成する、請求項６３に記載の組成物。
【請求項７６】
炭酸塩、重炭酸塩あるいはこれらの組み合わせ、および、水銀、水銀誘導体、または、これらの組み合わせを含む組成物であって、前記炭酸塩、重炭酸塩または前記これらの組み合わせは−５．００‰未満の炭素同位体相対組成（δ１３Ｃ）値を有し、および、基本的に
酢酸の水溶液から基本的に構成される２×１Ｌの抽出流体を調製する工程であって、１Ｌの前記抽出流体の各々は基本的に脱イオン水中の５．７ｍＬ酢酸から構成されている工程；
粉末化固体の粒子の最狭寸法が既に１ｃｍ未満でない場合、前記粒子の前記最狭寸法が１ｃｍ未満であるよう、前記固体を粉末化する工程；
１００ｇの前記粉末化固体を２Ｌの前記抽出流体と一緒に抽出容器に入れて抽出組成物を生成する工程；
転倒型の前記抽出容器を室温で１８±２時間回転させる工程；
前記抽出組成物を０．６μｍ〜０．８μｍの孔径を有するホウケイ酸ガラス繊維でろ過して浸出溶液を生成する工程；および
前記浸出溶液のｐＨを１Ｎ硝酸でｐＨ２またはｐＨ２未満のｐＨに調節する工程
からなる浸出プロセスに供された場合に、２．０ｍｇ／Ｌ未満の水銀を含む浸出溶液を生成する前記組成物。
【請求項７７】
前記浸出溶液が、１．５ｍｇ／Ｌ未満の水銀を含む、請求項７６に記載の組成物。
【請求項７８】
前記浸出溶液が、１．０ｍｇ／Ｌ未満の水銀を含む、請求項７７に記載の組成物。
【請求項７９】
前記浸出溶液が、０．５ｍｇ／Ｌ未満の水銀を含む、請求項７８に記載の組成物。
【請求項８０】
前記浸出溶液が、０．２ｍｇ／Ｌ未満の水銀を含む、請求項７９に記載の組成物。
【請求項８１】
前記浸出溶液が、０．０５ｍｇ／Ｌ未満の水銀を含む、請求項８０に記載の組成物。
【請求項８２】
前記組成物が、基本的に、
粉末化組成物の粒子の最狭寸法が既に１ｃｍ未満でない場合、前記粒子の前記最狭寸法が１ｃｍ未満であるよう、前記組成物を粉末化する工程、ならびに
前記粉末化組成物を、ｐＨ４．８〜ｐＨ５．２のｐＨおよび６０〜８０℃の温度を有する溶液中に４８時間浸漬する工程、
からなる二酸化炭素放出プロトコルに供された場合に、１００グラムの組成物当たり５グラム以下の二酸化炭素を生成する、請求項７６に記載の組成物。
【請求項８３】
炭酸塩、重炭酸塩あるいはこれらの組み合わせ、水銀、水銀誘導体、または、これらの組み合わせ、および、硫黄含有化合物を含む組成物であって、
（ｉ）基本的に
酢酸の水溶液から基本的に構成される２×１Ｌの抽出流体を調製する工程であって、１Ｌの前記抽出流体の各々は基本的に脱イオン水中の５．７ｍＬ酢酸から構成されている工程；
粉末化固体の粒子の最狭寸法が既に１ｃｍ未満でない場合、前記粒子の前記最狭寸法が１ｃｍ未満であるよう、前記固体を粉末化する工程；
１００ｇの前記粉末化固体を２Ｌの前記抽出流体と一緒に抽出容器に入れて抽出組成物を生成する工程；
転倒型の前記抽出容器を室温で１８±２時間回転させる工程；
前記抽出組成物を０．６μｍ〜０．８μｍの孔径を有するホウケイ酸ガラス繊維でろ過して浸出溶液を生成する工程；および
前記浸出溶液のｐＨを１Ｎ硝酸でｐＨ２またはｐＨ２未満のｐＨに調節する工程、
からなる浸出プロセスに供された場合に、０．２ｍｇ／Ｌ未満の水銀を含む浸出溶液を生成し；ならびに
（ｉｉ）基本的に
粉末化組成物の粒子の最狭寸法が既に１ｃｍ未満でない場合、前記粒子の前記最狭寸法が１ｃｍ未満であるよう、前記組成物を粉末化する工程、および
前記粉末化組成物を、ｐＨ４．８〜ｐＨ５．２のｐＨおよび６０〜８０℃の温度を有する溶液中に４８時間浸漬する工程、
からなる二酸化炭素放出プロトコルに供された場合に、１００グラムの組成物当たり５グラム以下の二酸化炭素を生成する組成物。
【請求項８４】
（ｉ）以下の処理装置に作動可能に接続されている産業排ガスの供給源
（ｉｉ）
（ａ）前記ガスを処理して、二酸化炭素を前記ガスから少なくとも部分的に除去すると共に少なくとも１種の他の成分を前記ガスから少なくとも部分的に除去し、前記他の成分は、ＳＯｘ、ＮＯｘ、金属、粒状物質、非二酸化炭素酸性ガスおよび有機物からなる群から選択され、ならびに
（ｂ）前記二酸化炭素またはその１種以上の誘導体の少なくとも一部を、前記他の成分またはその１種以上の誘導体の少なくとも一部と組み合わせて含む生成物を含む組成物を生成する（前記組成物は環境中への導入に好適である）
よう構成された処理装置
を備えるシステム。
【請求項８５】
前記組成物が、炭酸塩、重炭酸塩あるいはこれらの組み合わせを含む、請求項８４に記載のシステム。
【請求項８６】
前記他の成分が、ＳＯｘ、あるいは、アンチモン、砒素、バリウム、ベリリウム、ホウ素、カドミウム、クロム、コバルト、銅、鉛、マンガン、水銀、モリブデン、ニッケル、ラジウム、セレニウム、銀、ストロンチウム、タリウム、トリウム、ウラニウム  バナジウム、および亜鉛からなる群から選択される金属；粒状物質；または、これらの組み合わせである、請求項８４または８５に記載のシステム。
【請求項８７】
前記組成物が、Ｔｏｘｉｃｉｔｙ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ  Ｌｅａｃｈｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ、Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ  Ｔｏｘｉｃｉｔｙ  Ｔｅｓｔ、Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ  Ｌｅａｃｈｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ  Ｗａｓｔｅ  Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｔｅｓｔ、Ｓｏｌｕｂｌｅ  Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ  Ｌｉｍｉｔ  Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｆｏｒ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｔｅｓｔ、Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ、または、これらの組み合わせに従った環境中への導入に好適である、請求項８６に記載のシステム。
【請求項８８】
前記組成物が、Ｔｏｘｉｃｉｔｙ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ  Ｌｅａｃｈｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅに従った環境中への導入に好適である、請求項８７に記載のシステム。
【請求項８９】
前記組成物の少なくとも一部の廃棄用の組成物移送手段をさらに備える、請求項８４に記載のシステム。
【請求項９０】
前記組成物移送手段が、前記組成物の少なくとも一部を地下に廃棄するよう構成される、請求項８９に記載のシステム。
【請求項９１】
前記処理装置が、気体−液体接触器、気体−液体−固体接触器、反応器、沈降タンク、または、これらの組み合わせを備える、請求項８４に記載のシステム。
【請求項９２】
前記処理装置が、処理済排ガス流を生成するようさらに構成される、請求項９１に記載のシステム。
【請求項９３】
前記処理済排ガス流が、Ｒｅａｓｏｎａｂｌｙ  Ａｖａｉｌａｂｌｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；Ｂｅｓｔ  Ａｖａｉｌａｂｌｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；Ｍａｘｉｍｕｍ  Ａｃｈｉｅｖａｂｌｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；Ｌｏｗｅｓｔ  Ａｃｈｉｅｖａｂｌｅ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｒａｔｅ、または、これらの組み合わせに従った環境中への導入に好適である、請求項９２に記載のシステム。
【請求項９４】
前記システムが、処理システムをさらに備える、請求項８４に記載のシステム。
【請求項９５】
前記処理システムが、前記組成物の少なくとも一部を濃縮して、濃縮組成物および上澄を生成する液体−固体分離器を備える、請求項９４に記載のシステム。
【請求項９６】
前記上澄が環境への導入に好適である、請求項９５に記載のシステム。
【請求項９７】
前記処理システムが、前記上澄の少なくとも一部を前記処理装置に再循環させるよう構成される、請求項９５に記載のシステム。
【請求項９８】
前記濃縮組成物が、Ｔｏｘｉｃｉｔｙ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ  Ｌｅａｃｈｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ、Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ  Ｔｏｘｉｃｉｔｙ  Ｔｅｓｔ、Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ  Ｌｅａｃｈｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ  Ｗａｓｔｅ  Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｔｅｓｔ、Ｓｏｌｕｂｌｅ  Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ  Ｌｉｍｉｔ  Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｆｏｒ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｔｅｓｔ、Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ、または、これらの組み合わせに従った環境中への導入に好適である、請求項９５に記載のシステム。
【請求項９９】
前記システムが、前記濃縮組成物の少なくとも一部から建築材料を製造する製造システムをさらに備える、請求項９５に記載のシステム。
【請求項１００】
前記製造システムが、セメント、補助セメント材、微小骨材、モルタル、粗大骨材、コンクリート、ポゾラン、または、これらの組み合わせを前記濃縮組成物から製造するよう構成される、請求項９９に記載のシステム。
【請求項１０１】
前記システムが、前記濃縮組成物の少なくとも一部を廃棄するための濃縮組成物移送手段をさらに備える、請求項９５に記載のシステム。
【請求項１０２】
前記濃縮組成物移送手段が、前記濃縮組成物を地下に廃棄するよう構成される、請求項１０１に記載のシステム。
【請求項１０３】
前記システムが、前記処理装置で前記ガスを処理するために水酸化物を生成する電気化学システムをさらに備える、請求項８４に記載のシステム。
【請求項１０４】
前記電気化学システムが陽極および陰極を備える、請求項１０３に記載のシステム。
【請求項１０５】
前記水酸化物が前記陰極で生成される、請求項１０４に記載のシステム。
【請求項１０６】
塩素が前記陽極で形成されない、請求項１０５に記載のシステム。
【請求項１０７】
酸素が前記陽極で形成されない、請求項１０５に記載のシステム。
【請求項１０８】
前記処理装置が、発電プラント、化学処理プラント、機械加工プラント、精製所、セメントプラント、または、鉄鋼プラントを含む産業プラントに作動可能に接続される、請求項８４に記載のシステム。
【請求項１０９】
ガス移送手段が、前記処理装置を前記産業プラントに作動可能に接続している、請求項１０８に記載のシステム。
【請求項１１０】
前記システムが、前記産業プラントにおける需要が高い期間の最中に停止されるよう構成される、請求項１０９に記載のシステム。
【請求項１１１】
前記システム、前記産業プラント、または、前記システムおよび前記産業プラントの組み合わせが、Ｒｅａｓｏｎａｂｌｙ  Ａｖａｉｌａｂｌｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；Ｂｅｓｔ  Ａｖａｉｌａｂｌｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；Ｍａｘｉｍｕｍ  Ａｃｈｉｅｖａｂｌｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；Ｌｏｗｅｓｔ  Ａｃｈｉｅｖａｂｌｅ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｒａｔｅ、または、これらの組み合わせに準拠しているままである、請求項１１０に記載のシステム。
【請求項１１２】
（ｉ）二酸化炭素と、ＳＯｘ、ＮＯｘ、金属、非二酸化炭素酸性ガス、有機物および粒状物質からなる群から選択される１種以上の他の成分とを含む産業排ガスの供給源；
（ｉｉ）前記二酸化炭素および前記他の成分の少なくとも一部を前記ガスから単一の処理ユニットで除去するよう構成された処理装置；ならびに
（ｉｉｉ）前記産業排ガスの供給源と前記処理装置とを作動可能に接続する流路であって、前記産業排ガスの少なくとも一部を前記処理装置に向かわせるよう構成されている前記流路
を備えるシステム。
【請求項１１３】
前記システムが、前記産業排ガスの前記供給源と前記処理装置との間に前処理装置を備えず、前記前処理装置は、前記ガスの前記他の成分の１種以上を、前記ガスが前記処理装置に通される前に除去するよう構成される、請求項１１２に記載のシステム。
【請求項１１４】
前記ガスが、前記他の成分の少なくとも２種を含み、および、前記処理装置が、前記ガスからの前記二酸化炭素および前記他の成分の少なくとも一部を単一の処理ユニットで除去するよう構成される、請求項１１２に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、「Ｇａｓ  Ｓｔｒｅａｍ  Ｍｕｌｔｉ−Ｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ」と題された２００９年３月２日に出願の米国仮特許出願第６１／１５６，８０９号明細書；「Ｎｅｕｔｒａｌｉｚｉｎｇ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｗａｓｔｅｓ  Ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ  ＣＯ２  ａｎｄ  ａ  Ｄｉｖａｌｅｎｔ  Ｃａｔｉｏｎ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎ」と題された２００９年３月１８日に出願の米国仮特許出願第６１／１６１，３６９号明細書；「Ｇａｓ  Ｓｔｒｅａｍ  Ｍｕｌｔｉ−Ｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ」と題された２０１０年２月１７日に出願の米国仮特許出願第６１／３０５，４７３号明細書；および、「Ｇａｓ  Ｓｔｒｅａｍ  Ｍｕｌｔｉ−Ｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ」と題された２０１０年３月２日に出願の米国仮特許出願第６１／３０９，８１２号明細書の利益を主張し、これらの各々は、本明細書において参照によりその全体が援用される。
【背景技術】
【０００２】
石炭火力発電プラント、セメントプラント、鉱石処理作業等に由来する産業排ガス流が主たる大気汚染源である。化石燃料の燃焼によりもたらされる成分が特に懸念されており、この成分としては、二酸化炭素；一酸化炭素；窒素酸化物（ＮＯｘ）；硫黄酸化物（ＳＯｘ）；硫化物；塩化水素およびフッ化水素などのハロゲン化物；フライアッシュなどの粒状物質；特にこれらに限定されないが、砒素、ベリリウム、ホウ素、カドミウム、クロム、コバルト、鉛、マンガン、水銀、モリブデン、セレニウム、ストロンチウム、タリウムおよびバナジウムを含む金属；炭化水素、ダイオキシンおよび多核芳香族炭化水素（ＰＡＨ）などの有機物；ならびに、放射性材料が挙げられる。
【０００３】
従来、このような産業排ガス流中の成分は一連のステップにおいて除去されており、ここで、成分の各々は、時には個別のユニット中で、個別のステップにおいて除去される。例えば、フライアッシュなどの粒状物質を除去するためには、静電集塵装置（ＥＳＰ）または織布フィルタなどの集塵器が用いられている。ＮＯｘなどの気体を洗浄するためには、選択触媒還元（ＳＣＲ）システムが用いられている。ＳＯｘなどの気体を洗浄するためには、煙道ガス脱硫（ＦＧＤ）システムが用いられている。また、排ガス流からＣＯ２を洗浄するためには、アミンガス処理（例えば、モノエタノールアミン（ＭＥＡ）、ジエタノールアミン（ＤＥＡ）、またはメチルジエタノールアミン（ＭＤＥＡ）を用いるガススイートニング）が用いられ得る。このように、産業排ガス流から成分を除去するための従来のマルチステップ、マルチユニットアプローチは、時には高価である複数の技術を必要とし、その各々について特化された取り扱いが要求される複数の生成物流をもたらす。
【０００４】
それ故、従来の産業排ガス流の成分の除去およびこれに由来する材料の取り扱いは複雑、かつ、高価であり得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
いくつかの実施形態において、本発明は産業廃ガスを処理する方法を提供し、ここで、このガスは、二酸化炭素と、ＳＯｘ；ＮＯｘ；金属；非二酸化炭素酸性ガス；有機物；および、粒状物質からなる群から選択される少なくとも１種の他の成分とを含み、二酸化炭素および他の成分の少なくともいくらかがガスを出て液体に入るよう適応した条件下でガスを液体と接触させる工程を含み、ここで、この方法は、単一の処理装置で実施される。いくつかの実施形態において、ガスは、処理装置に入って二酸化炭素またはいずれかの他の成分のいく種かまたはすべてが除去される前に前処理されない。いくつかの実施形態において、ガスは、処理装置に入って粒状物質が除去される前に前処理される。いくつかの実施形態において、ガスは少なくとも２種の他の成分を含み、ここで、２種の他の成分はガスを出て液体に入る。いくつかの実施形態において、２種の他の成分はＳＯｘおよび金属である。いくつかの実施形態において、金属は重金属を含む。いくつかの実施形態において、金属は、アンチモン、砒素、バリウム、ベリリウム、ホウ素、カドミウム、クロム、コバルト、銅、鉛、マンガン、水銀、モリブデン、ニッケル、ラジウム、セレニウム、銀、ストロンチウム、タリウム、バナジウムおよび亜鉛からなる群から選択される。いくつかの実施形態において、金属は水銀である。いくつかの実施形態において、２種の他の成分はＳＯｘおよび非二酸化炭素酸性ガスである。いくつかの実施形態において、２種の他の成分は金属および非二酸化炭素酸性ガスである。いくつかの実施形態において、２種の他の成分はＳＯｘおよび粒状物質である。いくつかの実施形態において、ガスは、処理装置に入って二酸化炭素またはいずれかの他の成分のいく種かまたはすべてが除去される前に前処理されない。いくつかの実施形態において、液体は水溶液を含む。いくつかの実施形態において、水溶液は二価カチオンを含む。いくつかの実施形態において、この方法は、水溶液を処理して、炭酸塩、重炭酸塩あるいはこれらの組み合わせならびに他の成分もしくはその誘導体または他の成分および／もしくはその誘導体を含む組成物を生成する工程をさらに含み、ここで、炭酸塩、重炭酸塩またはこれらの組み合わせは、少なくとも部分的に二酸化炭素から誘導される。いくつかの実施形態において、組成物は、固体および上澄を含むスラリーを含む。いくつかの実施形態において、固体は、炭酸塩、重炭酸塩あるいはこれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態において、固体は、他の成分もしくはその誘導体または他の成分および／もしくはその誘導体をさらに含む。いくつかの実施形態において、方法は、固体を上澄から分離する工程をさらに含む。いくつかの実施形態において、固体は、基本的に、酢酸の水溶液から基本的に構成される２×１Ｌの抽出流体を調製する工程であって、１Ｌの抽出流体の各々は基本的に脱イオン水中の５．７ｍＬ酢酸から構成されている工程；粉末化固体の粒子の最狭寸法が既に１ｃｍ未満でない場合、粒子の最狭寸法が１ｃｍ未満であるよう、固体を粉末化する工程；１００ｇの粉末化固体を２Ｌの抽出流体と一緒に抽出容器に入れて抽出組成物を生成する工程；転倒型の抽出容器を室温���１８±２時間回転させる工程；抽出組成物を０．６μｍ〜０．８μｍの孔径を有するホウケイ酸ガラス繊維でろ過して浸出溶液を生成する工程；および浸出溶液のｐＨを１Ｎ硝酸でｐＨ２またはｐＨ２未満のｐＨに調節する工程からなる浸出プロセスに供された場合、０．２ｍｇ／Ｌ未満の水銀を含む浸出溶液をもたらす。いくつかの実施形態において、浸出プロセスは、５．０ｍｇ／Ｌ未満の砒素を含む浸出溶液をもたらす。いくつかの実施形態において、浸出プロセスは、１００ｍｇ／Ｌ未満のバリウムを含む浸出溶液をもたらす。いくつかの実施形態において、浸出プロセスは、１．０ｍｇ／Ｌ未満のカドミウムを含む浸出溶液をもたらす。いくつかの実施形態において、浸出プロセスは、５．０ｍｇ／Ｌ未満のクロムを含む浸出溶液をもたらす。いくつかの実施形態において、浸出プロセスは、５．０ｍｇ／Ｌ未満の鉛を含む浸出溶液をもたらす。いくつかの実施形態において、浸出プロセスは、１．０ｍｇ／Ｌ未満のセレニウムを含む浸出溶液をもたらす。いくつかの実施形態において、浸出プロセスは、５．０ｍｇ／Ｌ未満の銀を含む浸出溶液をもたらす。いくつかの実施形態において、固体は、基本的に、粉末化固体の粒子の最狭寸法が既に１ｃｍ未満でない場合、粒子の最狭寸法が１ｃｍ未満であるよう、固体を粉末化する工程と、固体を、ｐＨ４．８〜ｐＨ５．２のｐＨおよび６０〜８０℃の温度を有する溶液中に４８時間浸漬させる工程とからなる二酸化炭素放出プロトコルに供された場合に、１００グラムの固体当たり５グラム以下の二酸化炭素を生成する。いくつかの実施形態において、固体は、基本的に、粉末化固体の粒子の最狭寸法が既に１ｃｍ未満でない場合、粒子の最狭寸法が１ｃｍ未満であるよう、固体を粉末化する工程と、固体を、ｐＨ４．８〜ｐＨ５．２のｐＨおよび６０〜８０℃の温度を有する溶液中に４８時間浸漬させる工程とからなる二酸化炭素放出プロトコルに供された場合に、１００グラムの固体当たり５グラム以下の二酸化炭素を生成する。いくつかの実施形態において、接触させる工程は、二酸化炭素の少なくとも５０％および他の成分の少なくとも５０％がガスを出て液体に入るよう適応された条件下で実施される。
【０００６】
いくつかの実施形態において、本発明は、（ｉ）ガス流を水溶液と接触させる工程であって、ガス流は、二酸化炭素と、ＳＯｘ；ＮＯｘ；金属；非二酸化炭素酸性ガス；有機物；および、粒状物質からなる群から選択される少なくとも１種の他の成分とを含み、二酸化炭素および他の成分の少なくともいくらかがガス流を出て水溶液に入るよう適応された条件下で成される工程；ならびに、（ｉｉ）水溶液を処理して、炭酸塩、重炭酸塩あるいは炭酸塩と重炭酸塩との組み合わせならびに他の成分もしくはその誘導体または他の成分および／もしくはその誘導体を含む組成物を生成する工程であって、炭酸塩、重炭酸塩または炭酸塩と重炭酸塩との組み合わせは少なくとも部分的に二酸化炭素から誘導される工程を含む方法を提供する。いくつかの実施形態において、他の成分は、ＳＯｘ、金属、非二酸化炭素酸性ガス、および、有機物からなる群から選択される。いくつかの実施形態において、他の成分は、ＳＯｘおよび金属からなる群から選択される。いくつかの実施形態において、ガス流は少なくとも２種の他の成分を含み、処理する工程は、炭酸塩、重炭酸塩あるいは炭酸塩と重炭酸塩との組み合わせならびに２種の他の成分および／もしくはその誘導体を含む組成物を生成する。いくつかの実施形態において、２種の他の成分はＳＯｘおよび金属である。いくつかの実施形態において、金属は重金属を含む。いくつかの実施形態において、金属は、アンチモン、砒素、バリウム、ベリリウム、ホウ素、カドミウム、クロム、コバルト、銅、鉛、マンガン、水銀、モリブデン、ニッケル、ラジウム、セレニウム、銀、ストロンチウム、タリウム、バナジウム、および、亜鉛からなる群から選択される。いくつかの実施形態において、金属は、水銀または水銀誘導体を含む。いくつかの実施形態において、ガス流は少なくとも３種の他の成分を含み、処理する工程は、炭酸塩、重炭酸塩あるいは炭酸塩と重炭酸塩との組み合わせならびに３種の他の成分および／もしくはその誘導体を含む組成物を生成する。いくつかの実施形態において、３種の他の成分は、ＳＯｘ、金属、および、非二酸化炭素酸性ガスである。いくつかの実施形態において、金属は、水銀または水銀誘導体を含む。いくつかの実施形態において、非二酸化炭素酸性ガスは、塩化水素、フッ化水素、および、ＳＯ３からなる群から選択される。いくつかの実施形態において、３種の他の成分は、ＳＯｘ、金属、および有機物である。いくつかの実施形態において、金属は水銀または水銀誘導体を含む。いくつかの実施形態において、組成物は溶液を含む。いくつかの実施形態において、組成物は、溶液および固体を含むスラリーを含む。いくつかの実施形態において、この方法は、固体を溶液から分離する工程をさらに含む。いくつかの実施形態において、固体は、基本的に、酢酸の水溶液から基本的に構成される２×１Ｌの抽出流体を調製する工程であって、１Ｌの抽出流体の各々は基本的に脱イオン水中の５．７ｍＬ酢酸から構成されている工程；粉末化固体の粒子の最狭寸法が既に１ｃｍ未満でない場合、粒子の最狭寸法が１ｃｍ未満であるよう、固体を粉末化する工程；１００ｇの粉末化固体を２Ｌの抽出流体と一緒に抽出容器に入れて抽出組成物を���成する工程；転倒型の抽出容器を室温で１８±２時間回転させる工程；抽出組成物を０．６μｍ〜０．８μｍの孔径を有するホウケイ酸ガラス繊維でろ過して浸出溶液を生成する工程；および浸出溶液のｐＨを１Ｎ硝酸でｐＨ２またはｐＨ２未満のｐＨに調節する工程からなる浸出プロセスに供された場合、０．２ｍｇ／Ｌ未満の水銀を含む浸出溶液をもたらす。いくつかの実施形態において、固体は、基本的に、粉末化固体の粒子の最狭寸法が既に１ｃｍ未満でない場合、粒子の最狭寸法が１ｃｍ未満であるよう、固体を粉末化する工程と、固体を、ｐＨ４．８〜ｐＨ５．２のｐＨおよび６０〜８０℃の温度を有する溶液中に４８時間浸漬させる工程とからなる二酸化炭素放出プロトコルに供された場合に、１００グラムの固体当たり５グラム以下の二酸化炭素を生成する。いくつかの実施形態において、ガス流は、産業プロセスにおいて生成されたガスを含む。いくつかの実施形態において、ガス流は排ガス流である。いくつかの実施形態において、排ガス流は、発電プラント、化学処理プラント、機械加工プラント、精製所、セメントプラント、または、鉄鋼プラントで生成される。いくつかの実施形態において、ガス流は、水溶液に入る前に二酸化炭素または他の成分を除去するために処理されない。いくつかの実施形態において、ガス流は金属または金属誘導体を含み、ここで、ガス流は処理されて、金属または金属誘導体が水溶液によってより容易に取り込まれる形態に転化される。いくつかの実施形態において、非二酸化炭素酸性ガスは、塩化水素、フッ化水素、および、ＳＯ３からなる群から選択されるガスを含む。いくつかの実施形態において、二酸化炭素の少なくとも５０％および他の成分の少なくとも５０％がガスを出て、液体に入る。いくつかの実施形態において、二酸化炭素の少なくとも５０％および他の成分の少なくとも８０％がガスを出て、液体に入る。いくつかの実施形態において、二酸化炭素の少なくとも７０％および他の成分の少なくとも７０％がガスを出て液体に入る。いくつかの実施形態において、接触させる工程および処理する工程は、順番に実施される。いくつかの実施形態において、接触させる工程および処理する工程は、同時に実施される。いくつかの実施形態において、接触させる工程および処理する工程は、同一のユニットで実施される。
【０００７】
いくつかの実施形態において、本発明は、前述の方法のいずれかによって生成される組成物を提供する。
【０００８】
いくつかの実施形態において、本発明は、炭酸塩、重炭酸塩あるいはこれらの組み合わせ、および、硫黄含有化合物を含む組成物を提供し、ここで、炭酸塩、重炭酸塩またはこれらの組み合わせは、−５．００‰未満の炭素同位体相対組成（δ１３Ｃ）値を有すると共に、ここで、組成物は、基本的に、酢酸の水溶液から基本的に構成される２×１Ｌの抽出流体を調製する工程であって、１Ｌの抽出流体の各々は基本的に脱イオン水中の５．７ｍＬ酢酸から構成されている工程；粉末化固体の粒子の最狭寸法が既に１ｃｍ未満でない場合、粒子の最狭寸法が１ｃｍ未満であるよう、固体を粉末化する工程；１００ｇの粉末化固体を２Ｌの抽出流体と一緒に抽出容器に入れて抽出組成物を生成する工程；転倒型の抽出容器を室温で１８±２時間回転させる工程；抽出組成物を０．６μｍ〜０．８μｍの孔径を有するホウケイ酸ガラス繊維でろ過して浸出溶液を生成する工程；および浸出溶液のｐＨを１Ｎ硝酸でｐＨ２またはｐＨ２未満のｐＨに調節する工程からなる浸出プロセスに供された場合、２．０ｍｇ／Ｌ未満の水銀を含む浸出溶液をもたらす。いくつかの実施形態において、浸出溶液は１．５ｍｇ／Ｌ未満の水銀を含む。いくつかの実施形態において、浸出溶液は１．０ｍｇ／Ｌ未満の水銀を含む。いくつかの実施形態において、浸出溶液は０．５ｍｇ／Ｌ未満の水銀を含む。いくつかの実施形態において、浸出溶液は０．２ｍｇ／Ｌ未満の水銀を含む。いくつかの実施形態において、浸出溶液は０．０５ｍｇ／Ｌ未満の水銀を含む。いくつかの実施形態において、組成物は、水銀、水銀誘導体、または、これらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態において、炭素同位体相対組成値は１０．００‰未満である。いくつかの実施形態において、組成物は、−１５．００‰未満の炭素同位体相対組成（δ１３Ｃ）値を有する。いくつかの実施形態において、組成物は、−２０．００‰未満の炭素同位体相対組成（δ１３Ｃ）値を有する。いくつかの実施形態において、組成物は、少なくとも９０％炭酸塩を含む。いくつかの実施形態において、組成物は、５：１のカルシウム：マグネシウム比を含む。いくつかの実施形態において、固体は、基本的に、粉末化固体の粒子の最狭寸法が既に１ｃｍ未満でない場合、粒子の最狭寸法が１ｃｍ未満であるよう、固体を粉末化する工程と、固体を、ｐＨ４．８〜ｐＨ５．２のｐＨおよび６０〜８０℃の温度を有する溶液中に４８時間浸漬させる工程とからなる二酸化炭素放出プロトコルに供された場合に、１００グラムの固体当たり５グラム以下の二酸化炭素を生成する。
【０００９】
いくつかの実施形態において、本発明は、炭酸塩、重炭酸塩あるいはこれらの組み合わせ、および、水銀、水銀誘導体、または、これらの組み合わせを含む組成物を提供し、ここで、炭酸塩、重炭酸塩またはこれらの組み合わせは−５．００‰未満の炭素同位体相対組成（δ１３Ｃ）値を有し、および、組成物は、基本的に、酢酸の水溶液から基本的に構成される２×１Ｌの抽出流体を調製する工程であって、１Ｌの抽出流体の各々は基本的に脱イオン水中の５．７ｍＬ酢酸から構成されている工程；粉末化固体の粒子の最狭寸法が既に１ｃｍ未満でない場合、粒子の最狭寸法が１ｃｍ未満であるよう、固体を粉末化する工程；１００ｇの粉末化固体を２Ｌの抽出流体と一緒に抽出容器に入れて抽出組成物を生成する工程；転倒型の抽出容器を室温で１８±２時間回転させる工程；抽出組成物を０．６μｍ〜０．８μｍの孔径を有するホウケイ酸ガラス繊維でろ過して浸出溶液を生成する工程；および、浸出溶液のｐＨを１Ｎ硝酸でｐＨ２またはｐＨ２未満のｐＨに調節する工程からなる浸出プロセスに供された場合、２．０ｍｇ／Ｌ未満の水銀を含む浸出溶液をもたらす。いくつかの実施形態において、浸出溶液は１．５ｍｇ／Ｌ未満の水銀を含む。いくつかの実施形態において、浸出溶液は１．０ｍｇ／Ｌ未満の水銀を含む。いくつかの実施形態において、浸出溶液は０．５ｍｇ／Ｌ未満の水銀を含む。いくつかの実施形態において、浸出溶液は０．２ｍｇ／Ｌ未満の水銀を含む。いくつかの実施形態において、浸出溶液は０．０５ｍｇ／Ｌ未満の水銀を含む。いくつかの実施形態において、組成物は、基本的に、粉末化組成物の粒子の最狭寸法が既に１ｃｍ未満でない場合、この粒子の最狭寸法が１ｃｍ未満であるよう組成物を粉末化する工程、および、粉末化組成物を、ｐＨ４．８〜ｐＨ５．２のｐＨおよび６０〜８０℃の温度を有する溶液中に４８時間浸漬する工程からなる二酸化炭素放出プロトコルに供された場合に、１００グラムの組成物当たり５グラム以下の二酸化炭素を生成する。
【００１０】
いくつかの実施形態において、本発明は、炭酸塩、重炭酸塩あるいはこれらの組み合わせ、水銀、水銀誘導体、または、これらの組み合わせ、および、硫黄含有化合物を含む組成物を提供し、ここで、組成物は、（ｉ）基本的に、酢酸の水溶液から基本的に構成される２×１Ｌの抽出流体を調製する工程であって、１Ｌの抽出流体の各々は基本的に脱イオン水中の５．７ｍＬ酢酸から構成されている工程；粉末化固体の粒子の最狭寸法が既に１ｃｍ未満でない場合、粒子の最狭寸法が１ｃｍ未満であるよう、固体を粉末化する工程；１００ｇの粉末化固体を２Ｌの抽出流体と一緒に抽出容器に入れて抽出組成物を生成する工程；転倒型の抽出容器を室温で１８±２時間回転させる工程；抽出組成物を０．６μｍ〜０．８μｍの孔径を有するホウケイ酸ガラス繊維でろ過して浸出溶液を生成する工程；および浸出溶液のｐＨを１Ｎ硝酸でｐＨ２またはｐＨ２未満のｐＨに調節する工程からなる浸出プロセスに供された場合に、０．２ｍｇ／Ｌ未満の水銀を含む浸出溶液をもたらし；ならびに、（ｉｉ）基本的に、粉末化組成物の粒子の最狭寸法が既に１ｃｍ未満でない場合、この粒子の最狭寸法が１ｃｍ未満であるよう組成物を粉末化する工程、および、粉末化組成物を、ｐＨ４．８〜ｐＨ５．２のｐＨおよび６０〜８０℃の温度を有する溶液中に４８時間浸漬する工程からなる二酸化炭素放出プロトコルに供された場合に、１００グラムの組成物当たり５グラム以下の二酸化炭素を生成する。
【００１１】
いくつかの実施形態において、本発明は、（ｉ）以下の処理装置に作動可能に接続された産業排ガスの供給源、（ｉｉ）（ａ）ガスを処理して、二酸化炭素をガスから少なくとも部分的に除去すると共に少なくとも１種の他の成分をガスから少なくとも部分的に除去し（ここで、他の成分は、ＳＯｘ、ＮＯｘ、金属、粒状物質、非二酸化炭素酸性ガスおよび有機物からなる群から選択される）、ならびに、（ｂ）二酸化炭素またはその１種以上の誘導体の少なくとも一部を、他の成分またはその１種以上の誘導体の少なくとも一部と組み合わせて含む生成物を含む組成物を生成する（ここで、組成物は環境中への導入に好適である）よう構成された処理装置を備えるシステムを提供する。いくつかの実施形態において、組成物は、炭酸塩、重炭酸塩あるいはこれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態において、他の成分は、ＳＯｘ、あるいは、アンチモン、砒素、バリウム、ベリリウム、ホウ素、カドミウム、クロム、コバルト、銅、鉛、マンガン、水銀、モリブデン、ニッケル、ラジウム、セレニウム、銀、ストロンチウム、タリウム、トリウム、ウラニウム  バナジウム、および亜鉛からなる群から選択される金属；粒状物質；または、これらの組み合わせである。いくつかの実施形態において、組成物は、Ｔｏｘｉｃｉｔｙ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ  Ｌｅａｃｈｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ、Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ  Ｔｏｘｉｃｉｔｙ  Ｔｅｓｔ、Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ  Ｌｅａｃｈｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ  Ｗａｓｔｅ  Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｔｅｓｔ、Ｓｏｌｕｂｌｅ  Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ  Ｌｉｍｉｔ  Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｆｏｒ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｔｅｓｔ、Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ、または、これらの組み合わせに従った環境中への導入に好適である。いくつかの実施形態において、組成物は、Ｔｏｘｉｃｉｔｙ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ  Ｌｅａｃｈｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅに従った環境中への導入に好適である。いくつかの実施形態において、システムは、組成物の少なくとも一部の廃棄用の組成物移送手段をさらに備える。いくつかの実施形態において、組成物移送手段は、組成物の少なくとも一部を地下に廃棄するよう構成されている。いくつかの実施形態において、処理装置は、気体−液体接触器、気体−液体−固体接触器、反応器、沈降タンク、または、これらの組み合わせを備える。いくつかの実施形態において、処理装置は、処理済排ガス流を生成するようさらに構成されている。いくつかの実施形態において、処理済排ガス流は、Ｒｅａｓｏｎａｂｌｙ  Ａｖａｉｌａｂｌｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；Ｂｅｓｔ  Ａｖａｉｌａｂｌｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；Ｍａｘｉｍｕｍ  Ａｃｈｉｅｖａｂｌｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；Ｌｏｗｅｓｔ  Ａｃｈｉｅｖａｂｌｅ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｒａｔｅ、または、これらの組み合わせに従った環境中への導入に好適である。いくつかの実施形態において、システムは、処理シス���ムをさらに備える。いくつかの実施形態において、処理システムは、組成物の少なくとも一部を濃縮して、濃縮組成物および上澄を生成する液体−固体分離器を備える。いくつかの実施形態において、上澄は環境中への導入に好適である。いくつかの実施形態において、処理システムは、上澄の少なくとも一部を処理装置に再循環させるよう構成されている。いくつかの実施形態において、濃縮組成物は、Ｔｏｘｉｃｉｔｙ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ  Ｌｅａｃｈｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ、Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ  Ｔｏｘｉｃｉｔｙ  Ｔｅｓｔ、Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ  Ｌｅａｃｈｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ  Ｗａｓｔｅ  Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｔｅｓｔ、Ｓｏｌｕｂｌｅ  Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ  Ｌｉｍｉｔ  Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｆｏｒ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｔｅｓｔ、Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ、または、これらの組み合わせに従った環境中への導入に好適である。いくつかの実施形態において、システムは、濃縮組成物の少なくとも一部から建築材料を製造する製造システムをさらに備える。いくつかの実施形態において、製造システムが、セメント、補助セメント材、微小骨材、モルタル、粗大骨材、コンクリート、ポゾラン、または、これらの組み合わせを濃縮組成物から製造するよう構成されている。いくつかの実施形態において、システムは、濃縮組成物の少なくとも一部を廃棄するための濃縮組成物移送手段をさらに備える。いくつかの実施形態において、濃縮組成物移送手段は、濃縮組成物を地下に廃棄するよう構成されている。いくつかの実施形態において、システムは、処理装置でガスを処理するために水酸化物を生成する電気化学システムをさらに備える。いくつかの実施形態において、電気化学システムは陽極および陰極を備える。いくつかの実施形態において、水酸化物は陰極で生成される。いくつかの実施形態において、塩素は陽極で形成されない。いくつかの実施形態において、酸素は陽極で形成されない。いくつかの実施形態において、処理装置は、発電プラント、化学処理プラント、機械加工プラント、精製所、セメントプラント、または、鉄鋼プラントを含む産業プラントに作動可能に接続されている。いくつかの実施形態において、ガス移送手段は、処理装置を産業プラントに作動可能に接続する。いくつかの実施形態において、システムは、産業プラントにおける需要が高い期間の最中に停止されるよう構成されている。いくつかの実施形態において、システム、産業プラント、または、システムおよび産業プラントの組み合わせは、Ｒｅａｓｏｎａｂｌｙ  Ａｖａｉｌａｂｌｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；Ｂｅｓｔ  Ａｖａｉｌａｂｌｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；Ｍａｘｉｍｕｍ  Ａｃｈｉｅｖａｂｌｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；Ｌｏｗｅｓｔ  Ａｃｈｉｅｖａｂｌｅ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｒａｔｅ、または、これらの組み合わせに準拠しているままである。
【００１２】
いくつかの実施形態において、本発明は、（ｉ）二酸化炭素と、ＳＯｘ、ＮＯｘ、金属、非二酸化炭素酸性ガス、有機物および粒状物質からなる群から選択される１種以上の他の成分とを含む産業排ガスの供給源；（ｉｉ）二酸化炭素および他の成分の少なくとも一部をガスから単一の処理ユニットで除去するよう構成された処理装置；ならびに、（ｉｉｉ）産業排ガスの供給源と処理装置とを作動可能に接続する流路であって、産業排ガスの少なくとも一部を処理装置に向かわせるよう構成されている流路を備えるシステムを提供する。いくつかの実施形態において、システムは、産業排ガスの供給源と処理装置との間に前処理装置を備えず、前処理装置は、ガスの他の成分の１種以上を、ガスが処理装置に通される前に除去するよう構成されている。いくつかの実施形態において、ガスは、他の成分の少なくとも２種を含み、ここで、処理装置は、ガスからの二酸化炭素および他の成分の少なくとも一部を単一の処理ユニットにおいて除去するよう構成されている。
【００１３】
いくつかの実施形態において、本発明は、ａ）産業排ガス流を水溶液で処理する工程；ｂ）二酸化炭素を産業排ガス流から除去し、および、ＳＯｘ；ＮＯｘ；一酸化炭素；金属；粒状物質；ハロゲン化物；および、有機物からなる群から選択される少なくとも１種の他の成分を除去する工程；ならびに、ｃ）少なくとも１種の他の成分またはその生成物を含む炭酸塩含有組成物および／または重炭酸塩含有組成物を生成する工程であって、ここで、組成物は、二酸化炭素および少なくとも１種の他の成分を分離させ、および、組成物は、環境中への導入に好適である工程を含む方法を提供する。いくつかの実施形態において、組成物は、二酸化炭素および少なくとも２種の他の成分を分離させる。いくつかの実施形態において、組成物は、二酸化炭素および少なくとも３種の他の成分を分離させる。いくつかの実施形態において、二酸化炭素の少なくとも５０％が産業廃棄物流から除去される。いくつかの実施形態において、少なくとも１種の他の成分の少なくとも７５％が産業廃棄物流から除去される。いくつかの実施形態において、金属は、アンチモン、砒素、バリウム、ベリリウム、ホウ素、カドミウム、クロム、コバルト、銅、鉛、マンガン、水銀、モリブデン、ニッケル、ラジウム、セレニウム、銀、ストロンチウム、タリウム、トリウム、ウラニウム  バナジウム、亜鉛、または、これらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態において、粒状物質は、フライアッシュ、か焼に由来する塵埃、または、これらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態において、ハロゲン化物は、塩化水素、フッ化水素、または、これらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態において、産業排ガス流の処理は、Ｒｅａｓｏｎａｂｌｙ  Ａｖａｉｌａｂｌｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；Ｂｅｓｔ  Ａｖａｉｌａｂｌｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；Ｌｏｗｅｓｔ  Ａｃｈｉｅｖａｂｌｅ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｒａｔｅ、または、これらの組み合わせに従った環境中への導入に好適である処理済排ガス流をもたらす。いくつかの実施形態において、方法は、組成物の少なくとも一部を地上、地下または水中に廃棄する工程をさらに含む。いくつかの実施形態において、方法は、水を組成物から除去して、上澄および濃縮組成物を生成する工程をさらに含む。いくつかの実施形態において、上澄は環境中への導入に好適である。いくつかの実施形態において、方法は、上澄を水溶液に再循環させる工程をさらに含む。いくつかの実施形態において、濃縮組成物は、炭酸塩、重炭酸塩、少なくとも１種の他の成分、少なくとも１種の他の成分の生成物、または、これらの組み合わせに関して濃縮されている。いくつかの実施形態において、濃縮組成物は沈殿物質を含む。いくつかの実施形態において、濃縮組成物は、２５％超の沈殿物質を含む。いくつかの実施形態において、濃縮組成物は、５０％超の沈殿物質を含む。いくつかの実施形態において、濃縮組成物は、７５％超の沈殿物質を含む。いくつかの実施形態において、沈殿物質は、二価カチオンの塩を含む。いくつかの実施形態において、二価カチオンは、カルシウム、マグネシウム、または、これらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態において、二価���チオンは、ストロンチウムをさらに含む。いくつかの実施形態において、濃縮組成物は、Ｔｏｘｉｃｉｔｙ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ  Ｌｅａｃｈｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ、Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ  Ｔｏｘｉｃｉｔｙ  Ｔｅｓｔ、Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ  Ｌｅａｃｈｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ  Ｗａｓｔｅ  Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｔｅｓｔ、Ｓｏｌｕｂｌｅ  Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ  Ｌｉｍｉｔ  Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｆｏｒ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｔｅｓｔ、Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ、または、これらの組み合わせに従った環境中への導入に好適である。いくつかの実施形態において、方法は、濃縮組成物の少なくとも一部を地上、地下または水中に廃棄する工程をさらに含む。いくつかの実施形態において、方法は、濃縮組成物を、セメント、微小骨材、モルタル、粗大骨材、コンクリート、ポゾラン、または、これらの組み合わせ中において用いる工程をさらに含む。いくつかの実施形態において、方法は、産業排ガス流を水溶液で処理する前に、産業排ガス流を前処理して粒状物質の少なくとも一部を除去する工程をさらに含む。いくつかの実施形態において、方法は、セメント、微小骨材、モルタル、粗大骨材、コンクリート、ポゾランを除去された粒状物質と混合する工程をさらに含む。いくつかの実施形態において、方法は、産業排ガス流を水溶液で処理する前に、産業排ガス流を酸化剤で前処理して産業排ガス流の少なくとも１種の成分を酸化する工程をさらに含む。いくつかの実施形態において、酸化剤は過酸化水素または塩素である。いくつかの実施形態において、少なくとも１種の成分がＮＯ、Ｈｇ、または、これらの組み合わせである。いくつかの実施形態において、方法は、電気化学システムにおいてプロトン除去剤を生成する工程をさらに含み、ここで、プロトン除去剤は、産業排ガス流の処理のために水溶液に添加される。いくつかの実施形態において、プロトン除去剤は水酸化物である。いくつかの実施形態において、水酸化物が電気化学システムの陰極で形成される。いくつかの実施形態において、塩素は電気化学システムの陽極では形成されない。いくつかの実施形態において、酸素は電気化学システムの陽極では形成されない。いくつかの実施形態において、方法は、産業排ガス流を提供する産業プラントへの高い需要により産業排ガス流の処理工程を停止させる工程をさらに含む。いくつかの実施形態において、産業排ガス流は、Ｒｅａｓｏｎａｂｌｙ  Ａｖａｉｌａｂｌｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；Ｂｅｓｔ  Ａｖａｉｌａｂｌｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；Ｌｏｗｅｓｔ  Ａｃｈｉｅｖａｂｌｅ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｒａｔｅ、または、これらの組み合わせ準拠しているままである。
【００１４】
いくつかの実施形態において、本発明は、上記の方法のいずれかにより生成される組成物を提供する。
【００１５】
いくつかの実施形態において、本発明は、炭酸塩を硫酸塩との組み合わせで含む組成物を提供し、ここで、炭酸塩は、−５．００‰未満の炭素同位体相対組成（δ１３Ｃ）値を有し、および、組成物は、Ｔｏｘｉｃｉｔｙ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ  Ｌｅａｃｈｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ、Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ  Ｔｏｘｉｃｉｔｙ  Ｔｅｓｔ、Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ  Ｌｅａｃｈｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ  Ｗａｓｔｅ  Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｔｅｓｔ、Ｓｏｌｕｂｌｅ  Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ  Ｌｉｍｉｔ  Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｆｏｒ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｔｅｓｔ、Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ、または、これらの組み合わせに従った環境中への導入に好適である。いくつかの実施形態において、炭酸塩は、−１０．００‰未満の炭素同位体相対組成（δ１３Ｃ）値を有する。いくつかの実施形態において、組成物は、７０〜９９．９％の炭酸塩を含み、０．１〜３０％が硫酸塩で構成されている。いくつかの実施形態において、組成物は、カルシウム、マグネシウム、または、これらの組み合わせをさらに含む。いくつかの実施形態において、組成物は、重炭酸塩、亜硫酸塩、硝酸塩、亜硝酸塩、ケイ酸塩、アルミノケイ酸塩、塩化物、フッ化物、酸化物、粒状物質、または、これらの組み合わせをさらに含む。いくつかの実施形態において、組成物は、アンチモン、砒素、バリウム、ベリリウム、ホウ素、カドミウム、クロム、コバルト、銅、鉛、マンガン、水銀、モリブデン、ニッケル、ラジウム、セレニウム、銀、ストロンチウム、タリウム、トリウム、ウラニウム  バナジウム、亜鉛、または、これらの組み合わせをさらに含む。いくつかの実施形態において、組成物は、０．１〜１０，０００ｐｐｂ水銀を含む。いくつかの実施形態において、組成物は、セメント、微小骨材、モルタル、粗大骨材、コンクリート、ポゾラン、または、これらの組み合わせを含む。
【００１６】
いくつかの実施形態において、本発明は、産業排ガス流からの二酸化炭素と、ＳＯｘ、ＮＯｘ、一酸化炭素、金属、粒状物質、ハロゲン化物および有機物からなる群から選択される排ガス流からの少なくとも１種の他の成分とを処理して、二酸化炭素の、少なくとも１種の他の成分またはその生成物と組み合わされた処理によりもたらされる生成物を含む組成物であって、環境中への導入に好適な組成物を生成するよう構成された処理装置を備えるシステムを提供する。いくつかの実施形態において、二酸化炭素の処理によりもたらされる組成物は、炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩を含む。いくつかの実施形態において、少なくとも１種の他の成分は、ＳＯｘ；アンチモン、砒素、バリウム、ベリリウム、ホウ素、カドミウム、クロム、コバルト、銅、鉛、マンガン、水銀、モリブデン、ニッケル、ラジウム、セレニウム、銀、ストロンチウム、タリウム、トリウム、ウラニウム  バナジウム、および亜鉛からなる群から選択される金属；粒状物質；または、これらの組み合わせである。いくつかの実施形態において、組成物は、Ｔｏｘｉｃｉｔｙ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ  Ｌｅａｃｈｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ、Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ  Ｔｏｘｉｃｉｔｙ  Ｔｅｓｔ、Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ  Ｌｅａｃｈｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ  Ｗａｓｔｅ  Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｔｅｓｔ、Ｓｏｌｕｂｌｅ  Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ  Ｌｉｍｉｔ  Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｆｏｒ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｔｅｓｔ、Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ、または、これらの組み合わせに従った環境中への導入に好適である。いくつかの実施形態において、システムは、組成物の少なくとも一部の廃棄用の組成物移送手段をさらに備える。いくつかの実施形態において、組成物移送手段は、組成物の少なくとも一部を地下に廃棄するよう構成されている。いくつかの実施形態において、処理装置は、気体−液体接触器、気体−液体−固体接触器、反応器、沈降タンク、これらの組み合わせを備える。いくつかの実施形態において、処理装置は、処理済排ガス流を生成するようさらに構成されている。いくつかの実施形態において、処理済排ガス流は、Ｒｅａｓｏｎａｂｌｙ  Ａｖａｉｌａｂｌｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；Ｂｅｓｔ  Ａｖａｉｌａｂｌｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；Ｌｏｗｅｓｔ  Ａｃｈｉｅｖａｂｌｅ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｒａｔｅ、または、これらの組み合わせに従った環境中への導入に好適である。いくつかの実施形態において、システムは、処理システムをさらに備える。いくつかの実施形態において、処理システムは、組成物の少なくとも一部を濃縮して、濃縮組成物および上澄を生成する液体−固体分離器を備える。いくつかの実施形態において、上澄は環境中への導入に好適である。いくつかの実施形態において、処理システムは、上澄の少なくとも一部を処理装置に再循環させるよう構成されている。いくつかの実施形態において、濃縮組成物は、Ｔｏｘｉｃｉｔｙ  Ｃｈａ��ａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ  Ｌｅａｃｈｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ、Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ  Ｔｏｘｉｃｉｔｙ  Ｔｅｓｔ、Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ  Ｌｅａｃｈｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ  Ｗａｓｔｅ  Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｔｅｓｔ、Ｓｏｌｕｂｌｅ  Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ  Ｌｉｍｉｔ  Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｆｏｒ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｔｅｓｔ、Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ、または、これらの組み合わせに従った環境中への導入に好適である。いくつかの実施形態において、システムは、濃縮組成物の少なくとも一部から建築材料を製造する製造システムをさらに備える。いくつかの実施形態において、製造システムは、セメント、微小骨材、モルタル、粗大骨材、コンクリート、ポゾラン、またはこれらの組み合わせを濃縮組成物から製造するよう構成されている。いくつかの実施形態において、システムは、濃縮組成物の少なくとも一部を廃棄するための濃縮組成物移送手段をさらに備える。いくつかの実施形態において、濃縮組成物移送手段は、濃縮組成物を地下に廃棄するよう構成されている。いくつかの実施形態において、システムは、産業排ガス流を処理装置において処理するために水酸化物を生成するための電気化学システムをさらに備える。いくつかの実施形態において、電気化学システムは、陽極および陰極を備える。いくつかの実施形態において、水酸化物は陰極で生成される。いくつかの実施形態において、塩素は陽極で生成されない。いくつかの実施形態において、酸素は陽極で生成されない。いくつかの実施形態において、処理装置は、発電プラント、化学処理プラント、機械加工プラント、精製所、セメントプラント、鉄鋼プラント、または、燃料燃焼もしくはいくつかの他の処理ステップの副生成物としてＣＯ２をもたらすいずれかの他の産業プラントを含む産業プラントに作動可能に接続されている。いくつかの実施形態において、ガス移送手段は、処理装置を産業プラントに作動可能に接続する。いくつかの実施形態において、システムは、産業プラントにおける需要が高い期間の最中に停止されるよう構成されている。いくつかの実施形態において、システム、産業プラント、または、システムおよび産業プラントの組み合わせは、Ｒｅａｓｏｎａｂｌｙ  Ａｖａｉｌａｂｌｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；Ｂｅｓｔ  Ａｖａｉｌａｂｌｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；Ｌｏｗｅｓｔ  Ａｃｈｉｅｖａｂｌｅ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｒａｔｅ、または、これらの組み合わせに準拠しているままである。
【００１７】
いくつかの実施形態において、本発明は、排ガス流を金属イオン含有水溶液と接触させる工程を含む方法を提供し、これにより、以下の成分の少なくとも３種が排ガス流から除去されて不溶性で安定な沈殿物質中に含まれる：二酸化炭素；一酸化炭素；窒素酸化物（ＮＯｘ）；硫黄酸化物（ＳＯｘ）；硫化水素；塩化水素；フッ化水素；フライアッシュ；塵埃；砒素、ベリリウム、ホウ素、カドミウム、クロム、クロムＶＩ、コバルト、鉛、マンガン、水銀、モリブデン、セレニウム、ストロンチウム、タリウムを含む金属；炭化水素；放射性材料；ダイオキシン；およびＰＨＡ。いくつかの実施形態において、本発明は、産業排ガス流を二価カチオンを含む水溶液と接触させる工程；二酸化炭素と、一酸化炭素；窒素酸化物（ＮＯｘ）；硫黄酸化物（ＳＯｘ）；硫化水素；塩化水素；フッ化水素；フライアッシュ；塵埃；砒素、ベリリウム、ホウ素、カドミウム、クロム、クロムＶＩ、コバルト、鉛、マンガン、水銀、モリブデン、セレニウム、ストロンチウム、タリウムを含む金属；炭化水素；放射性材料、ダイオキシン、およびＰＡＨからなる群から選択される少なくとも２種成分とを除去する工程；ならびに、少なくとも２種の成分または少なくとも２種の成分の生成物を含む二価カチオンの炭酸塩含有組成物および／または重炭酸塩含有組成物を生成する工程であって、ここで、炭酸塩含有組成物および／または重炭酸塩含有組成物が二酸化炭素を分離させる工程を含む方法を提供する。いくつかの実施形態においては、１種以上の成分の少なくとも１％、５％、１０％、２５％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、または９５％が除去され、ここで、１種以上の成分の各々は、同一のまたは異なる割合レベルで除去され得る。いくつかの実施形態において、１種以上の成分の各々の基本的にすべてが除去される。いくつかの実施形態において、水溶液は、カルシウムまたはマグネシウムイオンを含む。いくつかの実施形態において、水溶液は、海水、塩水、陸水および溶解した苦鉄質鉱物を含む溶液から選択される。いくつかの実施形態において、沈殿物質は、炭酸塩、重炭酸塩、硝酸塩および／または硫酸塩または亜硫酸塩を含む。いくつかの実施形態において、沈殿物質は、水銀、セレニウム、およびフライアッシュを含む。いくつかの実施形態において、沈殿物質は、金属錯体、塵埃、および粒状物質を含む。いくつかの実施形態において、方法は、水溶液との接触の前に、排ガス流を前処理してその中の粒状物質を除去する工程をさらに含む。いくつかの実施形態において、方法は、水溶液との接触の前に、排ガス流を前処理してその中の成分を酸化する工程をさらに含む。いくつかの実施形態において、方法は、排ガス流を水溶液と接触させる前に、亜酸化窒素を二酸化窒素に；三酸化硫黄を二酸化硫黄に；一酸化炭素、炭化水素、放射性材料、ダイオキシン、および／またはＰＡＨを二酸化炭素に；および／または、金属を金属酸化物に転化する工程をさらに含む。いくつかの実施形態において、方法は、上澄液および脱塩水を水溶液から抽出する工程をさらに含む。いくつかの実施形態において、方法は、上澄液を水溶液に再循環させる工程をさらに含む。いくつかの実施形態において、沈殿物質は水硬セメントを含む。いくつかの実施形態において、沈殿物質は凝集物を含む。いくつかの実施形態において、金属イオン含有溶液のｐＨは１０、１１、１２以上である。いくつかの実施形態において、金属イオン含有溶液は陽極でガスを生成しない電気化学プロセスからの水酸化イオンを用いて基本的に一定のｐＨ値に調整される。
【００１８】
いくつかの実施形態において、本発明は、二酸化炭素、窒素酸化物および硫黄酸化物を含む排ガス流を金属イオン含有水溶液と接触させる工程、および、排ガス流から二酸化炭素、硫黄酸化物および水銀を含む沈殿物質を沈殿させる工程を含む方法を提供する。いくつかの実施形態において、本発明は、二酸化炭素、ＮＯｘおよびＳＯｘを含む産業排ガス流を二価カチオンを含む水溶液と接触させる工程と、ＮＯｘ、ＳＯｘまたはこれらの組み合わせの生成物を含む二価カチオンの炭酸塩含有組成物および／または重炭酸塩含有組成物を生成する工程であって、炭酸塩含有組成物および／または重炭酸塩含有組成物は二酸化炭素を分離させる工程を含む方法を提供する。いくつかの実施形態において、方法は、粒状物質および窒素酸化物の１種以上を除去するための前記接触させる工程の前または後に排ガス流を処理する工程をさらに含む。いくつかの実施形態において、処理は、１種以上のステップで行われる。いくつかの実施形態において、方法は、排ガス流を水溶液と接触させる前に、排ガス流を前処理して粒状物質を除去する工程をさらに含む。いくつかの実施形態において、方法は、排ガス流を水溶液と接触させる前に、排ガス流を前処理して亜酸化窒素を二酸化窒素に；三酸化硫黄を二酸化硫黄に；一酸化炭素、炭化水素、ダイオキシンおよび／またはＰＡＨを二酸化炭素に；およびまたは金属を金属酸化物に転化する工程をさらに含む。いくつかの実施形態において、水溶液は、カルシウムまたはマグネシウムイオンを含む。いくつかの実施形態において、金属イオン含有溶液は、海水、塩水、陸水および溶解した苦鉄質鉱物を含む水溶液から選択される。いくつかの実施形態において、方法は、上澄液および脱塩水を水溶液から抽出する工程をさらに含む。いくつかの実施形態において、方法は、上澄液の少なくとも一部を水溶液に再循環させる工程をさらに含む。いくつかの実施形態において、方法は、基本的にすべての二酸化炭素、水銀および／または硫黄酸化物を排ガス流から除去する工程をさらに含む。いくつかの実施形態において、方法は、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％以上の二酸化炭素、水銀および／または硫黄酸化物をガス流から除去する工程をさらに含む。いくつかの実施形態において、沈殿物質は、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、カルシウムマグネシウム炭酸塩、および金属錯体を含む。いくつかの実施形態において、沈殿物質は、以下の１種以上を含む：フライアッシュ；塵埃；砒素、ベリリウム、ホウ素、カドミウム、クロム、クロムＶＩ、コバルト、鉛、マンガン、水銀、モリブデン、セレニウム、ストロンチウム、およびタリウムを含む金属。
【００１９】
いくつかの実施形態において、本発明は、煙道ガスの二酸化炭素および少なくとも２種の他の成分を不溶性で安定な沈殿物質に凝縮させる条件下で、産業供給源からの煙道ガスを金属イオン含有水溶液と接触させる工程を含む方法を提供する。いくつかの実施形態において、本発明は、煙道ガスの少なくとも２種の成分の生成物を含む二価カチオンの炭酸塩含有組成物および／または重炭酸塩含有組成物が生成される条件下で、産業供給源からの煙道ガスを二価カチオンを含む水溶液と接触させる工程を含む方法を提供し、ここで、炭酸塩含有組成物および／または重炭酸塩含有組成物は二酸化炭素を分離させる。いくつかの実施形態において、方法は、煙道ガスを処理して、煙道ガスの２種の他の成分の少なくとも一方またはこれからの誘導体の不溶性で安定な沈殿物質への包含を高める工程をさらに含む。
【００２０】
いくつかの実施形態において、本発明は、煙道ガスを処理して粒状物質を除去し、次いで、煙道ガスを処理して二酸化炭素、水銀および硫黄酸化物をこれから除去する工程を含む、産業供給源からの煙道ガスを処理して煙道ガスの望ましくない成分を除去する方法を提供する。いくつかの実施形態において、煙道ガスは、前記処理の前または後に、さらに処理されて粒状物質および窒素酸化物の１種以上が除去される。いくつかの実施形態において、煙道ガスは１種以上のステップでさらに処理される。
【００２１】
いくつかの実施形態において、本発明は、単一のステップにおいて二酸化炭素、硫黄酸化物を不溶性組成物中に凝縮させることにより、二酸化炭素の少なくとも５０％および硫黄酸化物の少なくとも５０％を排ガス流から除去する工程を含む、二酸化炭素および硫黄酸化物を含む排ガス流を処理するプロセスを提供する。いくつかの実施形態において、本発明は、炭酸塩、重炭酸塩、亜硫酸塩、硫酸塩、または、これらの組み合わせを含む組成物を生成することにより、二酸化炭素の少なくとも５０％およびＳＯｘの少なくとも５０％を排ガス流から除去する工程を含む、二酸化炭素およびＳＯｘを含む産業排ガス流を処理するためのプロセスを提供する。いくつかの実施形態において、排ガス流は水銀をさらに含む。いくつかの実施形態において、方法は、水銀の少なくとも５０％を排ガス流から除去する工程をさらに含む。いくつかの実施形態において、排ガス流は、窒素酸化物をさらに含み、ここで、プロセスは、窒素酸化物の少なくとも５０％を単一のプロセスで除去する工程をさらに含む。いくつかの実施形態において、二酸化炭素および硫黄酸化物は、二価カチオンを含む水溶液から凝縮される。いくつかの実施形態において、二価カチオンはカルシウムおよびマグネシウムを含む。いくつかの実施形態において、方法は、排ガス流を前処理してその構成成分の１種以上をより凝縮され易くする工程をさらに含む。
【００２２】
いくつかの実施形態において、本発明は、排ガス流を処理するためのプロセスを提供し、ここで、排ガス流は二酸化炭素および水銀を含み、および、プロセスは、二酸化炭素および水銀を凝縮させる工程を含む二酸化炭素の少なくとも５０％および水銀の少なくとも５０％を単一のプロセスで除去する工程を含む。いくつかの実施形態において、本発明は、炭酸塩、重炭酸塩、水銀、水銀化合物、または、これらの組み合わせを含む組成物を生成することにより、二酸化炭素の少なくとも５０％および水銀の少なくとも５０％を除去する工程を含む、二酸化炭素および水銀を含む産業排ガス流を処理するプロセスを提供する。
【００２３】
いくつかの実施形態において、本発明は、煙道ガスを処理して粒状物質を除去し、次いで、煙道ガスを処理して二酸化炭素および硫黄酸化物（ＳＯｘ）の両方を除去する工程を含む、産業供給源からの煙道ガスを処理して煙道ガスの望ましくない成分を除去する方法を提供する。いくつかの実施形態において、本発明は、煙道ガスを処理して粒状物質を除去し、次いで、煙道ガスを処理してこれから二酸化炭素、ＳＯｘおよび水銀を除去する工程を含む、産業供給源からの煙道ガスを処理して煙道ガスの望ましくない成分を除去する方法を提供する。
【００２４】
いくつかの実施形態において、本発明は、排ガス流を金属イオン含有水溶液と接触させる工程に適応可能な処理装置を備えるシステムを提供し、ここで、以下の成分の少なくとも３種が排ガス流から除去可能であると共に、不溶性で安定な沈殿物質中に含有されることが可能である：二酸化炭素；一酸化炭素；窒素酸化物；硫黄酸化物；硫化水素；塩化水素；フッ化水素；フライアッシュ；塵埃；砒素、ベリリウム、ホウ素、カドミウム、クロム、クロムＶＩ、コバルト、鉛、マンガン、水銀、モリブデン、セレニウム、ストロンチウム、タリウムを含む金属；炭化水素；放射性材料；ダイオキシン；およびＰＡＨ。いくつかの実施形態において、本発明は、産業排ガス流を二価カチオンを含む水溶液と接触させ；二酸化炭素と、一酸化炭素；窒素酸化物；硫黄酸化物；硫化水素；塩化水素；フッ化水素；フライアッシュ；塵埃；砒素、ベリリウム、ホウ素、カドミウム、クロム、クロムＶＩ、コバルト、鉛、マンガン、水銀、モリブデン、セレニウム、ストロンチウム、タリウムを含む金属；炭化水素；放射性材料、ダイオキシン、および、ＰＡＨからなる群から選択される少なくとも２種の成分とを除去し；ならびに、少なくとも２種の成分または少なくとも２種の成分の生成物を含む二価カチオンの炭酸塩含有組成物および／または重炭酸塩含有組成物を生成するよう構成された処理装置を備えるシステムを提供し、ここで、炭酸塩含有組成物および／または重炭酸塩含有組成物は二酸化炭素を分離させる。いくつかの実施形態において、システムは、水酸化イオンを処理装置に供給するための水酸化イオン系をさらに備える。いくつかの実施形態において、システムは、二価カチオン含有溶液を処理装置に供給するための水溶液系をさらに備える。いくつかの実施形態において、排ガス流は、二酸化炭素、窒素酸化物および硫黄酸化物を含む。いくつかの実施形態において、排ガス流は、粒状物質、フライアッシュ、砒素、ベリリウム、ホウ素、カドミウム、クロム、クロムＶＩ、コバルト、鉛、マンガン、水銀、モリブデン、セレニウム、ストロンチウム、タリウム、バナジウム、塵埃、放射性材料、ダイオキシンおよびＰＡＨ化合物を含む。いくつかの実施形態において、処理装置は、排ガス流中の燃焼ガスおよび粒状物質を、石炭火力発電プラント、セメントプラント、鋳造工場、精錬所、精製所または鉱石処理作業から受け取るよう適応されている。いくつかの実施形態において、水溶液系は、カルシウムおよびマグネシウムイオンを処理装置に供給するために適応している。いくつかの実施形態において、水性系は、海水、塩水、陸水および苦鉄質鉱物を溶解させることにより形成された水溶液を含む二価カチオン含有水を処理装置に供給するために適応している。いくつかの実施形態において、水性系は、カンラン石、輝石、角閃石、黒雲母、玄武岩および斑糲岩から選択される溶解した苦鉄質鉱物に由来する二価カチオン含有溶液を処理装置に供給するために適応している。いくつかの実施形態において、処理装置は、二酸化炭素、窒素酸化物、硫黄酸化物および水銀を排ガス流から水溶液に除去させるために適応されている。いくつかの実施形態において、処理装置は、窒素酸化物、硫黄酸化物および二酸化炭素を排ガス流から除去するために適応されている。いくつかの実施形態において、処理装置は、二酸化炭素、窒素酸化物、硫黄酸化物または粒状物質、および、これらの組み合わせを排ガス流から水溶液に除去するために適応されている。いくつかの実施形態において、システムは、水溶液中の凝縮から上澄液および脱塩水を抽出可能なシステムをさらに備える。いくつかの実施形態において、システムは、上澄液の少なくとも一部を水溶液に再循環させることが可能であるシステムをさらに備える。いくつかの実施形態において、システムは、沈殿物質および上澄溶液を水溶液から分離させるための液体−固体分離器をさらに備える。いくつかの実施形態において、システムは、沈殿物質から乾燥生成物を生成するための乾燥器をさらに備える。
【００２５】
いくつかの実施形態において、本発明は、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、および、硫酸カルシウムおよび／または亜硫酸カルシウムを含む合成組成物を提供し、ここで、炭酸塩および硫酸塩および／または亜硫酸塩は燃焼排ガス流中の化石燃料由来のものである。いくつかの実施形態において、本発明は、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋またはＣａ２＋およびＭｇ２＋の塩を含む合成組成物を提供し、ここで、対イオンは、炭酸塩を硫酸塩および／または亜硫酸塩と組み合わせて含み、および、炭酸塩は、−５．００‰未満の炭素同位体相対組成（δ１３Ｃ）値を有する。
【００２６】
いくつかの実施形態において、本発明は、以下の２種以上を含む合成組成物を提供する：燃焼ガス流から凝縮された、炭酸カルシウムもしくは炭酸マグネシウム、硫酸カルシウムもしくは亜硫酸カルシウム、水銀、硝酸カルシウム、粒状物質、鉛、砒素。いくつかの実施形態において、本発明は、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋、またはＣａ２＋およびＭｇ２＋の塩を含む合成組成物を提供し、ここで、対イオンは、硫酸塩、亜硫酸塩、硝酸塩、亜硝酸塩、水銀、水銀化合物、鉛、砒素、粒状物質、または、これらの組み合わせとの組み合わせで炭酸塩を含み、ここで、炭酸塩は、−５．００‰未満の炭素同位体相対組成（δ１３Ｃ）値を有する。
【００２７】
いくつかの実施形態において、本発明は、以下の３種以上を含む合成組成物を提供する：燃焼ガス流から凝縮された、炭酸カルシウムもしくは炭酸マグネシウム、硫酸カルシウムもしくは亜硫酸カルシウム、水銀、硝酸カルシウム、粒状物質、鉛、カドミウム、砒素。
【００２８】
いくつかの実施形態において、本発明は、燃焼ガス流から凝縮された、７０〜９９％炭酸カルシウムおよび炭酸マグネシウム、ならびに、１〜３０％硫酸および亜硫酸カルシウムおよび／または硫酸および亜硫酸マグネシウムを含む合成組成物を提供する。いくつかの実施形態において、組成物は、０．００００１〜０．１％水銀化合物をさらに含む。いくつかの実施形態において、組成物は、１〜２５％硝酸塩または亜硝酸塩化合物をさらに含む。いくつかの実施形態において、組成物は、建築材料を含む。いくつかの実施形態において、組成物は、セメント、骨材、ポゾラン、モルタル、または、これらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態において、本発明は、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋、またはＣａ２＋およびＭｇ２＋の塩を含む合成組成物を提供し、ここで、合成組成物の７０〜９９％が炭酸塩から構成され、および１〜３０％が硫酸塩および／または亜硫酸塩から構成され、さらに、炭酸塩は−５．００‰未満の炭素同位体相対組成（δ１３Ｃ）値を有する。
【００２９】
いくつかの実施形態において、本発明は、水性二価カチオン溶液の存在下に第１の廃棄物流を第２の廃棄物流と接触させて、廃棄物流の少なくとも一方の中の構成成分を中和する工程を含む産業廃棄物を中和する方法を提供する。いくつかの実施形態において、第１の廃棄物流は塩基を含むと共に、第２の廃棄物流は二酸化炭素を含む。いくつかの実施形態において、第１の廃棄物流中の構成成分は水酸化ナトリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、または酸化カルシウムを含む。いくつかの実施形態において、第１の廃棄物流は、赤泥および／またはフライアッシュを含む。いくつかの実施形態において、水性二価カチオン溶液はアルカリ土類金属イオンを含む。いくつかの実施形態において、水性二価カチオン溶液はカルシウムおよび／またはマグネシウムイオンを含む。いくつかの実施形態において、水性二価カチオン溶液は塩水を含む。いくつかの実施形態において、水性二価カチオン溶液は海水、汽水、塩水、または溶解した苦鉄質鉱物を含む水溶液を含む。いくつかの実施形態において、方法は、水性二価カチオン溶液中に沈殿物質を形成する工程をさらに含む。いくつかの実施形態において、沈殿物質は、二価カチオン炭酸塩を含む。いくつかの実施形態において、沈殿物質は、中和された赤泥および／または中和されたフライアッシュを含む。いくつかの実施形態において、沈殿物質は、重炭酸塩、硝酸塩および／または硫酸塩および／または亜硫酸塩を含む。いくつかの実施形態において、沈殿物質は水銀および／またはセレニウムを含む。いくつかの実施形態において、沈殿物質は金属錯体、塵埃、および粒状物質を含む。いくつかの実施形態において、第１および第２の廃棄物流中の構成成分の少なくとも１％、５％、１０％、２５％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、または９０％が中和される。いくつかの実施形態において、第１および第２の廃棄物流中の構成成分の基本的にすべてが中和される。いくつかの実施形態において、方法は、水溶液との接触の前に、第２の廃棄物流を前処理してその中の粒状物質を除去する工程をさらに含む。いくつかの実施形態において、方法は、水溶液との接触の前に、第２の廃棄物流を前処理してその中の成分を酸化させる工程をさらに含む。いくつかの実施形態において、方法は、上澄液および脱塩水を二価カチオン溶液から抽出する工程をさらに含む。いくつかの実施形態において、方法は、上澄液の少なくとも一部を水性二価カチオン溶液に再循環させる工程をさらに含む。いくつかの実施形態において、沈殿物質は水硬セメントを含む。いくつかの実施形態において、沈殿物質は凝集物を含む。いくつかの実施形態において、第１の廃棄物流のｐＨは１０、１１、１２またはそれ以上である。いくつかの実施形態において、二価カチオン溶液のｐＨは基本的に、第１の廃棄物流との接触により一定のｐＨ値に調整される。いくつかの実施形態において、二価カチオン溶液のｐＨは、基本的に、陽極でガスを発生させない電気化学プロセスからの水酸化イオンを用いて一定のｐＨ値に調整される。
【００３０】
いくつかの実施形態において、本発明は、廃棄物を、二酸化炭素を含む排ガス流および水性二価カチオン溶液を含む液体流と接触させることにより、廃棄物のｐＨを中和する工程を含む産業廃棄物を中和する方法を提供する。いくつかの実施形態において、廃棄物は、赤泥および／またはフライアッシュを含む。いくつかの実施形態において、水性二価カチオン溶液はアルカリ土類金属イオンを含む。いくつかの実施形態において、水性二価カチオン溶液はカルシウムおよび／またはマグネシウムイオンを含む。いくつかの実施形態において、水性二価カチオン溶液は塩水を含む。いくつかの実施形態において、二価カチオン含有水溶液は海水、汽水、塩水、または溶解した苦鉄質鉱物を含む水溶液を含む。いくつかの実施形態において、排ガス流は、化石燃料の燃焼により形成された二酸化炭素を含む。いくつかの実施形態において、方法は、水性二価カチオン溶液中に沈殿物質を形成する工程をさらに含む。いくつかの実施形態において、沈殿物質は二価カチオン炭酸塩を含む。
【００３１】
いくつかの実施形態において、沈殿物質は、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、カルシウムマグネシウム炭酸塩および金属錯体を含む。いくつかの実施形態において、沈殿物質は、以下の１種以上を含む：赤泥、フライアッシュ；塵埃；砒素、ベリリウム、ホウ素、カドミウム、クロム、クロムＶＩ、コバルト、鉛、マンガン、水銀、モリブデン、セレニウム、ストロンチウム、およびタリウムを含む金属。いくつかの実施形態において、方法は、粒状物質および窒素酸化物の１種以上を除去する前記接触の前または後に、排ガス流を処理する工程をさらに含む。いくつかの実施形態において、方法は、上澄液および脱塩水を水溶液から抽出する工程をさらに含む。いくつかの実施形態において、方法は、上澄液の少なくとも一部を水溶液に再循環させる工程をさらに含む。いくつかの実施形態において、方法は、基本的にすべての二酸化炭素、水銀および／または硫黄酸化物を排ガス流から除去する工程をさらに含む。いくつかの実施形態において、方法は、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％以上の水酸化イオンを廃棄物から除去する工程をさらに含む。
【００３２】
いくつかの実施形態において、本発明は、気体源を、廃棄物源およびカチオン含有水溶液と接触させる工程に適用可能な処理装置を備える廃棄物処理システムを提供し、ここで、処理装置は、廃棄物源中の構成成分を水溶液との接触により中和するよう作動可能である。いくつかの実施形態において、システムは、水酸化イオンを処理装置に供給するための塩基システムをさらに備える。いくつかの実施形態において、システムは、二価カチオン含有溶液を処理装置に供給するための水溶液系をさらに備える。いくつかの実施形態において、排ガス流源は、二酸化炭素、窒素酸化物および硫黄酸化物を処理装置に供給し、および、廃棄物源は、赤泥および／またはフライアッシュを処理装置に供給するために適応可能である。いくつかの実施形態において、排ガス流源は、粒状物質、フライアッシュ、砒素、ベリリウム、ホウ素、カドミウム、クロム、クロムＶＩ、コバルト、鉛、マンガン、水銀、モリブデン、セレニウム、ストロンチウム、タリウム、バナジウム、塵埃、放射性材料、ダイオキシン、およびＰＡＨ化合物を含む。いくつかの実施形態において、処理装置は、排ガス流中の燃焼ガスおよび粒状物質を、石炭火力発電プラント、セメントプラント、鋳造工場、精錬所、精製所または鉱石処理作業から受け取ることが可能である。いくつかの実施形態において、水溶液系は、カルシウムおよびマグネシウムイオンを処理装置に供給することが可能である。いくつかの実施形態において、水性系は、海水、塩水、陸水および苦鉄質鉱物を溶解させることにより形成された水溶液を含む二価カチオン含有水を処理装置に供給することが可能である。いくつかの実施形態において、水性系は、カンラン石、輝石、角閃石、黒雲母、玄武岩および斑糲岩から選択される溶解した苦鉄質鉱物から、二価カチオン含有溶液を処理装置に供給することが可能である。いくつかの実施形態において、処理装置は、二酸化炭素、窒素酸化物、硫黄酸化物および水銀を排ガス流から水溶液中に除去させることが可能である。いくつかの実施形態において、システムは、水溶液中の凝縮から上澄液および脱塩水を抽出可能である液体−固体分離器をさらに備える。いくつかの実施形態において、システムは、上澄液の少なくとも一部を水溶液に循環させるための再循環システムをさらに備える。いくつかの実施形態において、システムは、沈殿物質から乾燥生成物を生成するための乾燥器をさらに備える。
【００３３】
いくつかの実施形態において、本発明は、赤泥および／またはフライアッシュ、炭酸カルシウムおよび／または炭酸マグネシウム、硫酸カルシウムおよび／または亜硫酸カルシウムを含む合成組成物を提供し、ここで、炭酸塩および硫酸塩および／または亜硫酸塩は化石燃料由来のものであり、燃焼排ガス流中に供給される。
【００３４】
いくつかの実施形態において、本発明は、燃焼ガス流から凝縮された、赤泥および／またはフライアッシュ、７０〜９９％炭酸カルシウムおよび／または炭酸マグネシウム、ならびに、１〜３０％硫酸および／または亜硫酸カルシウムおよび／または硫酸および／または亜硫酸マグネシウムを含む合成組成物を提供する。いくつかの実施形態において、組成物は、０．００００１〜０．１％水銀化合物をさらに含む。いくつかの実施形態において、組成物は、１〜２５％硝酸塩または亜硝酸塩化合物をさらに含む。いくつかの実施形態において、組成物は建築材料を含む。いくつかの実施形態において、組成物はセメント、骨材、ポゾラン、モルタル、または、これらの組み合わせを含む。
【００３５】
いくつかの実施形態において、本発明は、排ガス流（例えば、燃焼ガス流）を二価カチオン含有水溶液と接触させてセメント組成物を凝縮させる工程を含む合成水硬セメント組成物を形成する方法を提供する。種々の実施形態において、セメント組成物は、排ガス流の成分を水溶液中のアルカリ土類金属イオンと反応させて鉱化塩および金属錯体を形成することにより形成された粒子および沈殿物質を含む。種々の実施形態において、沈殿物質は、本発明の譲受人に譲渡された本明細書において参照によりその全体が援用される２００８年１２月２４日に出願の米国特許出願公開第１２／３４４，０１９号明細書に記載されているとおり、例えば、水硬セメントおよび／または建築材料として回収および利用される。沈殿物質を水硬セメント（例えば、建築材料において）として利用することにより、除去された排ガス流の成分を無期限に分離することが可能である。種々の実施形態において、粒状物質の除去、および、沈殿物質を形成する排ガス流の成分と水溶液との反応のために、水酸化イオンが水溶液に供給される。種々の実施形態において、水溶液からの沈殿物質の除去で得られる上澄溶液の一部分は水溶液に再循環される。種々の実施形態において、システムおよび方法は、沈殿物質の塩水からの分離により形成される上澄溶液の一部の再循環を含む、バッチ、セミバッチまたは連続流に適応可能である。
【００３６】
従って、種々の産業廃棄物流（例えば、排ガス流、プロトン除去剤または二価カチオンの産業廃棄物供給源等）の構成成分は、廃棄のために中和され、および／または、建築用製品（例えば、水硬セメント組成物）として利用され得る。種々の実施形態において、システムおよび方法は、沈殿物質の二価カチオン溶液からの分離により形成される上澄溶液の一部の再循環を含む、バッチ、セミバッチまたは連続流に適応可能である。種々の産業廃棄物流からの成分の除去、組成物（例えば、沈殿物質）の形成、および、任意により、沈殿物質の回収は、すべて１つのユニットでの作業で達成可能であるため、種々の成分（例えば、汚染物質）の種々の産業廃棄物流からの除去は簡素化され得る。
【００３７】
本発明の新規な特性が添付の特許請求の範囲に特定的に記載されている。本発明の特性および利点のより良好な理解が、本発明の原理が利用されている例示的な実施形態が記載されている以下の詳細な説明、および、以下の添付の図面への参照により達せられるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１Ａ】図１Ａは処理装置を備える本発明のシステムを提供し、ここで、処理装置は、二酸化炭素を含む多様なガスを処理するよう構成されている。
【図１Ｂ】図１Ｂは処理装置および処理システムを備える本発明のシステムを提供し、ここで、処理システムは、処理装置からの組成物を扱うよう構成されている。
【図１Ｃ】図１Ｃは処理装置および任意の処理システムを備える本発明のシステムを提供し、ここで、処理装置は接触器および反応器を備える。
【図１Ｄ】図１Ｄは処理装置および処理システムを備える本発明のシステムを提供し、ここで、処理システムからの上澄は、任意により、処理装置に再循環され得る。
【図１Ｅ】図１Ｅは処理装置、処理システムおよび電気化学システムを備える本発明のシステムを提供し、ここで、処理システムからの上澄は、任意により、処理装置、電気化学システム、または、これらの組み合わせに再循環され得る。
【図１Ｆ】図１Ｆは、気体−液体または気体−液体−固体接触器を備える本発明のシステムを提供し、ここで、接触器は再循環用に構成されている。
【図２Ａ】図２Ａは本発明のシステムを提供し、ここで、システムは、精製された本発明の組成物を生成するよう構成されている。
【図２Ｂ】図２Ｂは本発明のシステムを提供し、ここで、システムは、任意により、二酸化炭素を含むガスを処理する前にこのガスを扱うよう構成されている。
【図２Ｃ】図２Ｃは本発明のシステムを提供し、ここで、システムは、本発明の建築材料をもたらすよう構成されている。
【図３】図３は本発明の電気化学システムを提供する。
【図４】図４は、ガス状流を二価カチオン含有水溶液と接触させる方法を提供する。
【図５】図５は、二酸化炭素、窒素酸化物および硫黄酸化物を含むガス状流を二価カチオン含有水溶液と接触させる方法を提供する。
【図６】図６は、産業供給源からの煙道ガスを二価カチオン含有水溶液と接触させる方法を提供する。
【図７】図７は、煙道ガスを処理して粒子を除去し、次いで、煙道ガスを処理してこれから二酸化炭素、水銀および硫黄酸化物を除去する方法を提供する。
【図８】図８は、二酸化炭素の少なくとも５０％および硫黄酸化物の少なくとも５０％をガス状流から除去する方法を提供する。
【図９】図９は、ガス流を処理する方法を提供し、ここで、ガス流は二酸化炭素および水銀を含み、および、方法は、二酸化炭素の少なくとも５０％および水銀の少なくとも５０％を単一のプロセスで除去する工程を含む。
【図１０】図１０は、水性二価カチオン溶液の存在下に第１の廃棄物流を第２の廃棄物流と接触させて、廃棄物流の少なくとも一方の中の構成成分を中和する方法を提供する。
【図１１】図１１は、廃棄物を二酸化炭素を含むガス状流および水性二価カチオン溶液を含む液体流と接触させることにより、廃棄物のｐＨを中和する方法を提供する。
【図１２Ａ】図１２Ａは、合成煙道ガスを含み（１５％ＣＯ２、３．５％Ｏ２、残量Ｎ２）、ＳＯ２を含まない（図１２Ａ）実験用−合成炭酸マグネシウム間の形態の比較を提供する。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、合成煙道ガスを含み（１５％ＣＯ２、３．５％Ｏ２、残量Ｎ２）、ＳＯ２を含む（図１２Ｂ）実験用−合成炭酸マグネシウム間の形態の比較を提供する。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
本発明をより詳細に記載する前に、本発明は、本明細書に記載の特定の実施形態は様々であり得るため、このような実施形態には限定されないことが理解されるべきである。本明細書において用いられている用語法は、特定の実施形態のみを説明することを目的としており、および、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によってのみ限定されることとなるため、限定的であることは意図されていないこともまた理解されるべきである。他に定義されていない限りにおいて、本明細書において用いられているすべての技術的および科学的用語は、本発明が属する技術分野における当業者によって通常理解されるものと同一の意味を有する。
【００４０】
値の範囲が示されている場合、文脈がそうでないことを明らかに表していない限り、下限の単位の小数点一位までの、この範囲の上限と下限との間に介在する値の各々、ならびに、この明記された範囲内に、任意の他の明記されている、または、介在している値は、本発明の範囲内に包含されることが理解される。これらのより狭い範囲の上限および下限は、独立して、このより狭い範囲内に包含されていてもよく、これらもまた、明記された範囲内の任意の特定的に除外された限界を条件として、本発明の範囲内に包含される。明記された範囲が限界点の一方または両方を含む場合、これらの含まれた限界点の一方または両方を除外した範囲もまた本発明に含まれる。
【００４１】
本明細書においては、一定の範囲が「約」という用語に続く数値で示されている。「約」という用語は、本明細書においては、これに続く厳密な数字に対して、ならびに、この用語に続く、近い数字または近似する数字に対して文字通りの支持をもたらすために用いられている。特定的に言及された数字に数字が近いかまたは近似しているかの判定においては、近いまたは近似している言及されていない数字は、呈されている文脈において、特定的に言及された数字と実質的な均等をもたらす数字であり得る。
【００４２】
この明細書において言及されているすべての公報、特許および特許出願は、参照により、個別の公報、特許、または特許出願の各々が参照により援用されるよう特定的におよび個別に示されている場合と同程度に、本明細書において援用される。しかも、引用された公報、特許、または特許出願の各々は、参照により、本明細書において援用されて、公報が引用されたものと関連する主題を開示および説明する。任意の公報の引用は、出願日の前の開示に対するものであり、本明細書に記載の本発明が、先願発明によりこのような公報に先行する権利がないことを承認するものと解釈されるべきではない。さらに、記載の公開日は実際の公開日とは異なっている可能性があり、これは、独立して確認される必要があり得る。
【００４３】
本明細書において用いられるところ、および、添付の特許請求の範囲において、単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈がそうでないことを明らかに示していない限りにおいて、複数の参照を含むことに注目されたい。特許請求の範囲は、いずれかの任意の要素を排除するようドラフトされていてもよいことにさらに注目されたい。このように、この記載は、特許請求事項の再度の言及に関連した「単に（ｓｏｌｅｌｙ）」、「単に（ｏｎｌｙ）」等などの限定的な用語法の使用、または、「消極的」限定の使用のための先行詞となることが意図されている。
【００４４】
本開示を読むことで当業者に明らかになるであろうとおり、本明細書に記載および例示されている個別の実施形態の各々は、本発明の範囲または趣旨から逸脱することなく、他の数々の実施形態のいずれかの特性とは容易に分離され得るか、または、これと一緒に組み合わされ得る特性を有する。例えば、いずれかの言及された方法は、言及されているステップの順番で、または、任意の他の順番で実施され得る。本明細書に記載のものと類似または同等の特性もまた本発明の実施または試験に用いられ得るが、代表的な成分および特性が記載されている。
【００４５】
本明細書に記載の本発明は、産業排ガス流から、排ガス流の２種以上の成分、および、産業廃ガスの２種以上の成分または２種以上の成分の生成物を含む組成物を部分的にまたは完全に除去するためのシステムおよび方法を提供する。いくつかの場合において、成分の一方は二酸化炭素であり、他方の成分はＳＯｘ、ＮＯｘおよび金属の１種以上である。システムおよび方法のいくつかにおいて、二酸化炭素および／または他の成分の除去は、単一の処理装置またはプロセスにおいて行われる。本発明のいくつかのシステムおよび方法において、産業排ガス流は前処理されてもよい。本発明のいくつかのシステムおよび方法において、産業排ガス流は前処理されない。組成物は、溶液；炭酸塩、重炭酸塩または炭酸塩および重炭酸塩を含む沈殿物質；または、沈殿物質を含むスラリーであり得る。いくつかの実施形態において、組成物は、ＳＯｘ、ＮＯｘ、粒状物質および／または一定の金属の共処理によりもたらされる炭酸塩および／または重炭酸塩共生成物をさらに含む。液体、固体または多相性廃棄物流などの追加の廃棄物流もまた処理され得る。
【００４６】
以下の段落において産業廃ガスを処理する方法が記載されているが、ここで、ガスは、二酸化炭素と、ＳＯｘ；ＮＯｘ；金属；非二酸化炭素酸性ガス；有機物；および、粒状物質からなる群から選択される少なくとも１種の他の成分とを含み、二酸化炭素および他の成分の少なくともいくらかがガスを出て液体に入るよう適応した条件下でガスを液体と接触させる工程が含まれ、ここで、方法は単一の処理装置で実施される。
【００４７】
以下の段落においては、（ｉ）ガス流を水溶液と接触させる工程であって、ガス流は、二酸化炭素と、ＳＯｘ；ＮＯｘ；金属；非二酸化炭素酸性ガス；有機物；および、粒状物質からなる群から選択される少なくとも１種の他の成分とを含み、二酸化炭素および他の成分の少なくともいくらかがガス流を出て水溶液に入るよう適応された条件下で成される工程；および（ｉｉ）水溶液を処理して、炭酸塩、重炭酸塩あるいは炭酸塩と重炭酸塩との組み合わせならびに他の成分もしくはその誘導体または他の成分および／もしくはその誘導体を含む組成物を生成する工程であって、炭酸塩、重炭酸塩または炭酸塩と重炭酸塩との組み合わせは少なくとも部分的に二酸化炭素から誘導される工程を含む方法が記載されている。
【００４８】
以下の段落においては、本明細書に記載の方法のいずれかによって生成される組成物が記載されている。
【００４９】
以下の段落においては、炭酸塩、重炭酸塩あるいはこれらの組み合わせ、および、硫黄含有化合物を含む組成物が記載されており、ここで、炭酸塩、重炭酸塩、または、これらの組み合わせは−５．００‰未満の炭素同位体相対組成（δ１３Ｃ）値を有し、ならびに、組成物は、基本的に、酢酸の水溶液から基本的に構成される２×１Ｌの抽出流体を調製する工程であって、１Ｌの抽出流体の各々は基本的に脱イオン水中の５．７ｍＬ酢酸から構成されている工程；粉末化固体の粒子の最狭寸法が既に１ｃｍ未満でない場合、粒子の最狭寸法が１ｃｍ未満であるよう、固体を粉末化する工程；１００ｇの粉末化固体を２Ｌの抽出流体と一緒に抽出容器に入れて抽出組成物を生成する工程；転倒型の抽出容器を室温で１８±２時間回転させる工程；抽出組成物を０．６μｍ〜０．８μｍの孔径を有するホウケイ酸ガラス繊維でろ過して浸出溶液を生成する工程；および浸出溶液のｐＨを１Ｎ硝酸でｐＨ２またはｐＨ２未満のｐＨに調節する工程からなる浸出プロセスに供された場合、２．０ｍｇ／Ｌ未満の水銀を含む浸出溶液をもたらす。
【００５０】
以下の段落においては、炭酸塩、重炭酸塩あるいはこれらの組み合わせ、および、水銀、水銀誘導体、または、これらの組み合わせを含む組成物が記載されており、ここで、炭酸塩、重炭酸塩、または、これらの組み合わせは−５．００‰未満の炭素同位体相対組成（δ１３Ｃ）値を有し、ならびに、組成物は、基本的に、酢酸の水溶液から基本的に構成される２×１Ｌの抽出流体を調製する工程であって、１Ｌの抽出流体の各々は基本的に脱イオン水中の５．７ｍＬ酢酸から構成されている工程；粉末化固体の粒子の最狭寸法が既に１ｃｍ未満でない場合、粒子の最狭寸法が１ｃｍ未満であるよう、固体を粉末化する工程；１００ｇの粉末化固体を２Ｌの抽出流体と一緒に抽出容器に入れて抽出組成物を生成する工程；転倒型の抽出容器を室温で１８±２時間回転させる工程；抽出組成物を０．６μｍ〜０．８μｍの孔径を有するホウケイ酸ガラス繊維でろ過して浸出溶液を生成する工程；および、浸出溶液のｐＨを１Ｎ硝酸でｐＨ２またはｐＨ２未満のｐＨに調節する工程からなる浸出プロセスに供された場合、２．０ｍｇ／Ｌ未満の水銀を含む浸出溶液をもたらす。いくつかの実施形態において、浸出溶液は１．５ｍｇ／Ｌ未満の水銀を含む。
【００５１】
以下の段落においては、炭酸塩、重炭酸塩あるいはこれらの組み合わせ、水銀、水銀誘導体、または、これらの組み合わせ、および、硫黄含有化合物を含む組成物が記載されており、ここで、組成物は、（ｉ）基本的に、酢酸の水溶液から基本的に構成される２×１Ｌの抽出流体を調製する工程であって、１Ｌの抽出流体の各々は基本的に脱イオン水中の５．７ｍＬ酢酸から構成されている工程；粉末化固体の粒子の最狭寸法が既に１ｃｍ未満でない場合、粒子の最狭寸法が１ｃｍ未満であるよう、固体を粉末化する工程；１００ｇの粉末化固体を２Ｌの抽出流体と一緒に抽出容器に入れて抽出組成物を生成する工程；転倒型の抽出容器を室温で１８±２時間回転させる工程；抽出組成物を０．６μｍ〜０．８μｍの孔径を有するホウケイ酸ガラス繊維でろ過して浸出溶液を生成する工程；および浸出溶液のｐＨを１Ｎ硝酸でｐＨ２またはｐＨ２未満のｐＨに調節する工程からなる浸出プロセスに供された場合に、０．２ｍｇ／Ｌ未満の水銀を含む浸出溶液をもたらし；ならびに、（ｉｉ）基本的に、粉末化組成物の粒子の最狭寸法が既に１ｃｍ未満でない場合、この粒子の最狭寸法が１ｃｍ未満であるよう組成物を粉末化する工程、および、粉末化組成物を、ｐＨ４．８〜ｐＨ５．２のｐＨおよび６０〜８０℃の温度を有する溶液中に４８時間浸漬する工程からなる二酸化炭素放出プロトコルに供された場合に、１００グラムの組成物当たり５グラム以下の二酸化炭素を生成する。
【００５２】
以下の段落においては、（ｉ）以下の処理装置に作動可能に接続された産業排ガスの供給源、（ｉｉ）（ａ）ガスを処理して、二酸化炭素をガスから少なくとも部分的に除去すると共に少なくとも１種の他の成分をガスから少なくとも部分的に除去し（ここで、他の成分は、ＳＯｘ、ＮＯｘ、金属、粒状物質、非二酸化炭素酸性ガスおよび有機物からなる群から選択される）、ならびに、（ｂ）二酸化炭素またはその１種以上の誘導体の少なくとも一部を、他の成分またはその１種以上の誘導体の少なくとも一部と組み合わせて含む生成物を含む組成物を生成する（ここで、組成物は環境中への導入に好適である）よう構成された処理装置を備えるシステムが記載されている。
【００５３】
以下の段落においては、（ｉ）二酸化炭素と、ＳＯｘ、ＮＯｘ、金属、非二酸化炭素酸性ガス、有機物および粒状物質からなる群から選択される１種以上の他の成分とを含む産業排ガスの供給源；（ｉｉ）二酸化炭素および他の成分の少なくとも一部をガスから単一の処理ユニットで除去するよう構成された処理装置；ならびに、（ｉｉｉ）産業排ガスの供給源と処理装置とを作動可能に接続する流路であって、産業排ガスの少なくとも一部を処理装置に向かわせるよう構成されている流路を備えるシステムが記載されている。
【００５４】
このように、以下の段落においては、ＣＯ２および／または１種以上の追加の成分を含む排ガス流を処理するためのシステムおよび方法が記載されている。異なる原料（例えば、産業排ガス流、プロトン除去剤の供給源、二価カチオンの供給源）もまた記載されており、続いて、本発明のシステムおよび方法により生成される組成物が記載されている。
【００５５】
いくつかの実施形態において、本発明は、図１Ａに示されている二酸化炭素を処理するためのシステムを提供し、ここで、システムは、二酸化炭素の供給源（１３０）からの二酸化炭素をプロトン除去剤の供給源（１４０）を用いて処理するための液体ベースの（例えば水性ベースの）プロセスのために構成された少なくとも１つの処理装置（１１０）を備え、ここで、二酸化炭素の供給源は、二酸化炭素に追加して１種以上の追加の成分を含む。図１Ａに示されているとおり、システムは、処理装置に作動可能に接続された二価カチオンの供給源（１５０）をさらに備えていてもよい。処理装置は、気体−液体または気体−液体−固体接触器などの接触器を備えていてもよく、ここで、接触器は、水溶液またはスラリーに二酸化炭素を充填して二酸化炭素充填組成物を形成するよう構成されており、この組成物は、溶液またはスラリーであり得る。いくつかの実施形態において、接触器は、二酸化炭素の溶媒和形態または水和物形態（例えば、炭酸、重炭酸塩、炭酸塩）など、二酸化炭素から組成物を生成するよう構成されており、ここで、組成物は、炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩を含む。いくつかの実施形態において、処理装置は、二酸化炭素に由来する炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩を含む組成物を生成するよう構成された反応器をさらに備えていてもよい。いくつかの実施形態において、処理装置は、炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩を含む沈殿物質を含む組成物を沈降させるよう構成された沈降タンクをさらに備えていてもよい。図１Ｂに示されているとおり、システムは、炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩を含む組成物を濃縮して、上澄を生成するよう構成された処理システム（例えば、図１Ｂの処理システム１２０）をさらに備えていてもよく；しかしながら、いくつかの実施形態においては、組成物はさらなる処理をせずに用いられる。例えば、本発明のシステムは、建築材料の製造において、処理装置からの組成物を直接的に（任意により、最低限の後処理を伴って）用いるよう構成されていてもよい。他の非限定的な例において、本発明のシステムは、本明細書において参照によりその全体が援用される２００９年８月７日に出願の米国仮特許出願第６１／２３２，４０１号明細書に記載されているとおり、処理装置からの組成物を（任意により、最低限の後処理を伴って）、地下サイトに直接的に注入するよう構成されていてもよい。二酸化炭素の供給源は、特にこれらに限定されないが、石炭火力発電プラントおよびセメントプラントを含む二酸化炭素の多様な産業供給源のいずれかであり得る。プロトン除去剤の供給源は、特にこれらに限定されないが、プロトン除去剤の天然供給源およびプロトン除去剤の産業供給源（産業廃棄物供給源を含む）を含む、プロトン除去剤の多様な供給源のいずれかであり得る。二価カチオンの供給源は、特にこれらに限定されないが、海水、塩水および無機塩類が添加された淡水を含む二価カチオンの多様な供給源のいずれかであり得る。このような実施形態において、二価カチオンの供給源は、プロトン除去剤の供給源に、または、直接的に処理装置に作動可能に接続され得る。いくつかの実施形態において、二価カチオンの供給源は、アルカリ土類金属の二価カチオン（例えば、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋）を含む。
【００５６】
図１Ａに示されているものなどの本発明のシステムは、処理システムをさらに含み得る。このように、いくつかの実施形態においては、本発明は、図１Ｂに示されているとおり、二酸化炭素を処理するシステムを提供し、ここで、システムは、二酸化炭素の供給源（１３０）からの二酸化炭素をプロトン除去剤の供給源（１４０）を用いて処理するための水性ベースのプロセスのために構成された処理装置（１１０）および処理システム（１２０）を備え、ここで、二酸化炭素の供給源は、二酸化炭素に追加して１種以上の追加の成分を含む。図１Ａと同様に、図１Ｂのシステムは、処理装置に作動可能に接続された二価カチオンの供給源（１５０）をさらに含み得る。処理装置は、気体−液体または気体−液体−固体接触器などの接触器を備えていてもよく、ここで、接触器は、水溶液またはスラリーに二酸化炭素を充填して二酸化炭素充填組成物を生成するよう構成されており、この組成物は、溶液またはスラリーであり得る。いくつかの実施形態において、接触器は、二酸化炭素の溶媒和または水和物形態（例えば、炭酸、重炭酸塩、炭酸塩）などの二酸化炭素から組成物を生成するよう構成されており、ここで、組成物は、炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩を含む。いくつかの実施形態において、処理装置は、炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩を含む組成物を二酸化炭素から生成するよう構成された反応器をさらに備えていてもよい。いくつかの実施形態において、処理装置は、炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩を含む沈殿物質を含む組成物を沈降させるための沈降タンクをさらに備えていてもよい。処理システムは、炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩を含む組成物を濃縮するよう構成された脱水システムを備えていてもよい。処理システムはろ過システムをさらに備えていてもよく、ここで、ろ過システムは、脱水システムからの上澄のろ過、処理装置からの組成物のろ過、または、これらの組み合わせのために構成された少なくとも１つのろ過ユニットを備える。例えば、いくつかの実施形態においては、ろ過システムは、精密ろ過ユニット、限外ろ過ユニット、ナノろ過ユニットおよび逆浸透ユニットから選択される１つ以上のろ過ユニットを備える。いくつかの実施形態において、二酸化炭素処理システムは、濃縮水中の二価カチオンの濃度を高めると共に、濃縮水中の二価カチオンの濃度を低減させるよう構成されたナノろ過ユニットを備える。このような実施形態において、ナノろ過ユニット濃縮水は、本発明の組成物を生成するために、システムの処理装置に再循環され得る。図１Ｄに示されているとおり、本発明のシステムは、さらに、処理システムからの上澄の少なくとも一部を再循環させるよう構成されていてもよい。
【００５７】
図１Ｃに示されているものなどのシステムは、接触器（１１２）（例えば、気体−液体接触器、気体−液体−固体接触器等）および反応器（１１４）を備える処理装置（１１０）をさらに備えていてもよく、ここで、処理装置は、ＣＯ２含有ガスの供給源（１３０）、プロトン除去剤の供給源（１４０）、および二価カチオンの供給源（１５０）の各々に作動可能に接続されている。このような本発明のシステムは、二酸化炭素の供給源からの二酸化炭素の、プロトン除去剤の供給源および二価カチオンの供給源の両方を用いる水性ベースの処理のために構成されており、ここで、二酸化炭素の供給源は、二酸化炭素に追加して１種以上の追加の成分を含む。接触器（１１２）は、二酸化炭素の供給源（１３０）およびプロトン除去剤の供給源（１４０）の各々に作動可能に接続されていてもよく、接触器は、水溶液またはスラリーに二酸化炭素を充填して二酸化炭素充填溶液またはスラリーを生成するよう構成されていてもよい。いくつかの実施形態において、接触器は、水溶液に二酸化炭素を充填して、基本的に清透な溶液（すなわち、少なくとも９５％以上含まないなど、基本的に沈殿物質を含まない）を生成するよう構成されている。図１Ｃに示されているとおり、反応器（１１４）は、接触器（１１２）および二価カチオンの供給源（１５０）に作動可能に接続されていてもよく、反応器は、本発明の組成物を生成するよう構成されていてもよく、ここで、組成物は炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩を含む溶液またはスラリーである。いくつかの実施形態において、反応器は、炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩の基本的に清透な溶液を処理装置から受け取って、沈殿物質を含む組成物を生成する（例えば、二価カチオンの炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩のスラリー）よう構成されている。図１Ｃに示されているものなどのシステムは、任意により、処理システムに作動可能に接続されていてもよく、この処理システムは、液体−固体分離器（１２２）、または、処理装置により生成された組成物を処理して上澄および濃縮組成物（例えば、炭酸塩および／または重炭酸塩、および、産業排ガス流の処理によりもたらされた任意の他の共生成物に関して濃縮された）を生成するよう構成された、いくつかの他の脱水システムを備えていてもよい。処理システムはろ過システムをさらに備えていてもよく、ここで、ろ過システムは、脱水システムからの上澄のろ過、処理装置からの組成物のろ過、または、これらの組み合わせのために構成された少なくとも１つのろ過ユニットを備える。
【００５８】
いくつかの実施形態において、本発明は、図１Ｄに示されているとおり、二酸化炭素を処理するためのシステムを提供し、ここで、システムは、二酸化炭素の供給源（１３０）からの二酸化炭素をプロトン除去剤の供給源（１４０）を用いて処理するための水性ベースのプロセスのために構成された処理装置（１１０）および処理システム（１２０）を備え、ここで、二酸化炭素の供給源は二酸化炭素に追加して１種以上の追加の成分を備え、ならびに、さらに、処理装置および処理システムは、処理システム上澄の少なくとも一部を再循環させるために作動可能に接続されている。このような二酸化炭素処理システムの処理システムは、脱水システムおよびろ過システムを備えていてもよい。このように、脱水システム、ろ過システム、または、脱水システムとろ過システムとの組み合わせは、二酸化炭素の処理のために上澄の少なくとも一部を処理装置に供給するよう構成されていてもよい。図１Ｄには示されていないが、処理システムはまた、本発明の組成物を洗浄するよう構成された洗浄システムに上澄の少なくとも一部を供給するよう構成されていてもよく、ここで、組成物は、沈殿物質（例えば、ＣａＣＯ３、ＭｇＣＯ３、またはこれらの組み合わせ）を含む。本発明の二酸化炭素処理システムの処理装置は、接触器（例えば、気体−液体接触器、気体−液体−固体接触器）、反応器、接触器と反応器との組み合わせ、または、処理装置における任意の他のユニットまたはユニットの組み合わせにおける処理システム上澄を受け取るよう構成されていてもよい。いくつかの実施形態において、二酸化炭素処理システムは、二酸化炭素処理システムの外部のシステムまたはプロセスに上澄の少なくとも一部を供給するよう構成されている。例えば、本発明のシステムは、システムが脱塩のために脱塩プラントに処理システム上澄の少なくとも一部を供給するよう、脱塩プラントに作動可能に接続されていてもよい。
【００５９】
いくつかの実施形態において、本発明は、図１Ｅに示されているとおり、二酸化炭素を処理するためのシステムを提供し、ここで、システムは、二酸化炭素の供給源（１３０）からの二酸化炭素をプロトン除去剤の供給源（１４０）を用いて処理するための水性ベースのプロセスのために構成された処理装置（１１０）および処理システム（１２０）を備え、ここで、二酸化炭素の供給源は二酸化炭素に追加して１種以上の追加の成分を備え、ここで、システムは電気化学システム（１６０）をさらに備え、および、さらに、処理装置、処理システムおよび電気化学システムは、処理システム上澄の少なくとも一部を再循環させるために作動可能に接続されている。図１Ｄの処理システムを参照して上記に記載されているとおり、脱水システム、ろ過システム、または脱水システムとろ過システムとの組み合わせは、二酸化炭素を処理するために処理システム上澄の少なくとも一部を処理装置に供給するよう構成されていてもよい。処理システムはまた、処理システム上澄の少なくとも一部を電気化学システムに供給するよう構成されていてもよく、ここで、電気化学システムは、プロトン除去剤を生成するか、または、プロトンの除去を達成するよう構成されていてもよい。図１Ｄを参照して上記に記載されているとおり、処理システムはまた、上澄の少なくとも一部を本発明の組成物を洗浄するよう構成された洗浄システムに供給するよう構成されていてもよく、ここで、組成物は、沈殿物質（例えば、ＣａＣＯ３、ＭｇＣＯ３、またはこれらの組み合わせ）を含む。本発明の二酸化炭素処理システムの処理装置は、接触器（例えば、気体−液体接触器、気体−液体−固体接触器）、反応器、接触器と反応器との組み合わせ、または、処理装置における任意の他のユニットまたはユニットの組み合わせにおける処理システム上澄または電気化学システム流を受け取るよう構成されていてもよい。いくつかの実施形態において、二酸化炭素処理システムは、システム（例えば、脱塩プラント）または二酸化炭素処理システムの外部のプロセス（例えば、脱塩）に上澄の少なくとも一部を供給するよう構成されていてもよい。
【００６０】
いくつかの実施形態において、本発明は、図１Ｆに示されているとおり、二酸化炭素の水性ベースの処理用のシステムを提供し、ここで、システム（１００Ｆ）は、ＣＯ２の供給源（１３０）、プロトン除去剤の供給源（１４０）、二価カチオンの供給源（１５０）、ならびに、気体−液体または気体−液体−固体接触器（１１２）、再循環タンク（１１６）、再循環ポンプ（１１８）および反応器（１１４）を備える処理装置（１１０）を備え、ここで、接触器、再循環タンク、および、再循環ポンプは、接触器液体（例えば、炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩の溶液またはスラリー）の少なくとも一部を再循環させるよう作動可能に接続されている。図１Ｆに示されているとおり、システムは、脱水システムおよび／またはろ過システムを備える処理システム（１２０）をさらに備えていてもよく、ここで、処理システムは、本発明の上澄および濃縮組成物（例えば、炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩を含む脱水沈殿物質）をもたらすよう構成されている。このようなシステムはまた、任意により、粒状物質（例えば、フライアッシュ）を煙道ガスから分離するよう構成された静電集塵装置または織布フィルタなどの排出制御技術を備えていてもよい。システム要素は本明細書に記載の通り様々であり得るが、非限定的な例においては、システム１００ＦなどのシステムのためのＣＯ２の供給源（１３０）は石炭燃焼器であり得、プロトン除去剤の供給源は淡水または海水中にＮａＯＨまたはＮａ２ＣＯ３の混合物を含むタンクまたはリザーバであり得、および、二価カチオンの供給源は、海水または塩水（例えば、合成塩水）を含むタンクまたはリザーバであり得る。図１Ｆのシステムを用いる例示的な方法が実施例１に提示されている；しかしながら、当業者は、本明細書に記載の種々の方法を図１Ｆのシステムで用い得ることを認識するであろう。
【００６１】
図１Ａを参照すると、本発明は、二酸化炭素の供給源（１３０）を処理すると共に炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩を含む組成物を生成する水性ベース法を提供し、ここで、二酸化炭素の供給源は二酸化炭素に追加して１種以上の追加の成分を備えている。このような実施形態において、二酸化炭素の産業供給源が供給され得、プロトン除去剤の供給源（１４０）が供給され得、および、各々が処理装置１１０に供給されて進行される（すなわち、炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩を含む組成物を生成するための好適な条件に供される）。いくつかの実施形態において、二酸化炭素の産業供給源の処理は、特にこれらに限定されないが、気体−液体接触器または気体−液体−固体接触器などの接触器におけるプロトン除去剤の供給源を接触させて二酸化炭素充填組成物を生成する工程を含み、この組成物は、初期水溶液またはスラリーからの溶液またはスラリーであり得る。いくつかの実施形態において、炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩を含む組成物は、接触器中の二酸化炭素充填溶液またはスラリーから生成され得る。いくつかの実施形態において、二酸化炭素充填溶液またはスラリーは反応器に供給されて、その中で炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩を含む組成物が生成され得る。いくつかの実施形態において、組成物は、接触器および反応器の両方において生成される。例えば、いくつかの実施形態においては、接触器は重炭酸塩を含む初期組成物を生成し得、および、反応器は、炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩を含む組成物を初期組成物から生成し得る。いくつかの実施形態において、本発明の方法は、アルカリ土類金属（例えば、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋）のものなどの二価カチオンの供給源に供給する工程をさらに含む。このような実施形態において、二価カチオンの供給源は、プロトン除去剤の供給源に供給されるか、または、直接的に処理装置に供給され得る。十分な二価カチオンが、プロトン除去剤の供給源によって、二価カチオンの供給源によって、または、前述の供給源の組み合わせによって供給されている場合、炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩を含む組成物は、分離可能な沈殿物質（例えば、ＣａＣＯ３、ＭｇＣＯ３、または、これらの組成物）を含み得る。処理装置からの組成物が分離可能な沈殿物質を含んでいるかいないかに関わらず、組成物は、建築材料の製造において、処理装置から直接的に（任意により、最低限の後処理を伴って）用いられ得る。いくつかの実施形態において、処理装置からの直接的な炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩を含む組成物（任意により、最低限の後処理を伴って）は、本明細書において参照によりその全体が援用される２００９年８月７日に出願の米国仮特許出願第６１／２３２，４０１号明細書に記載されているとおり、地下サイトに注入され得る。
【００６２】
図１Ｂ〜１Ｅを参照すると、本発明は、二酸化炭素の供給源（１３０）を処理すると共に、炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩を含む組成物を生成する水性ベース法を提供し、ここで、二酸化炭素の供給源は二酸化炭素に追加して１種以上の追加の成分を備える。図１Ａを参照して記載されている組成物の生成工程に追加して、本発明は、炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩を含む組成物を処理する方法をさらに提供する。このように、いくつかの実施形態においては、本発明は、二酸化炭素の供給源（１３０）を処理して炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩を含む組成物を生成し、および、生成された組成物を処理するための水性ベース法を提供する。本発明の処理装置で生成した組成物が分離可能な沈殿物質を含んでいるかいないかにかかわらず、組成物は、本発明の処理システムに、処理のために直接的に供給され得る（例えば、濃度、ろ過等）。いくつかの実施形態において、組成物は、処理装置の接触器、反応器、または、沈降タンクから直接的に処理システムに供給され得る。例えば、分離可能な沈殿物質を含有しない処理装置により生成された組成物は、組成物の濃縮および上澄の生成のために直接的に処理システムに供給され得る。他の非限定的な例において、分離可能な沈殿物質を含む処理装置により生成された組成物は、液体−固体分離のために直接的に処理システムに供給され得る。処理装置により生成された組成物は、多数の処理システムサブシステムのいずれかに供給され得、このサブシステムとしては、これらに限定されないが、脱水システム、ろ過システムまたはろ過システムと組み合わされた脱水システムが挙げられ、ここで、処理システム、または、そのサブシステムは、組成物からの上澄を分離して濃縮組成物を生成する（例えば、濃縮組成物は、炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および炭酸塩に関してより濃縮されている）。
【００６３】
図１Ｃを参照すると、いくつかの実施形態においては、本発明は、溶液に産業排ガス流からのＣＯ２を充填して炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩を含む組成物を生成する方法を提供する。このような実施形態において、溶液は、溶液へのＣＯ２の充填の前に、ｐＨ６．５〜ｐＨ１４．０の範囲のｐＨを有し得る。いくつかの実施形態において、溶液は、溶液へのＣＯ２の充填の前に、少なくともｐＨ６．５、ｐＨ７．０、ｐＨ７．５、ｐＨ８．０、ｐＨ８．５、ｐＨ９．０、ｐＨ９．５、ｐＨ１０．０、ｐＨ１０．５、ｐＨ１１．０、ｐＨ１１．５、ｐＨ１２．０、ｐＨ１２．５、ｐＨ１３．０、ｐＨ１３．５、またはｐＨ１４．０のｐＨを有し得る。溶液のｐＨは、特にこれらに限定されないが、プロトン除去剤の使用およびプロトンの除去を達成する電気化学的方法を含む任意の簡便なアプローチを用いて高められてもよい。いくつかの実施形態においては、溶液へのＣＯ２の充填の前に、プロトン除去剤を用いて溶液のｐＨを高めてもよい。このようなプロトン除去剤としては、これらに限定されないが、水酸化物（例えば、ＮａＯＨ、ＫＯＨ）および炭酸塩（例えば、Ｎａ２ＣＯ３、Ｋ２ＣＯ３）が挙げられる。いくつかの実施形態において、水酸化ナトリウムが溶液のｐＨを高めるために用いられる。このように、いくつかの実施形態においては、本発明は、アルカリ性の溶液（例えば、ｐＨ＞ｐＨ７．０）に産業排ガス流からのＣＯ２を充填して炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩を含む組成物を生成する方法を提供する。
【００６４】
いくつかの実施形態において、アルカリ性の溶液への産業廃棄物供給源からのＣＯ２の充填によりもたらされる組成物（すなわち、炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩を含む溶液）は、溶液にＣＯ２が充填された時点で溶液中において利用可能なカチオンに応じて、スラリーまたは基本的に清透な溶液（すなわち、少なくとも９５％以上含まないなど、基本的に沈殿物質を含まない）であり得る。本明細書に記載されているとおり、溶液は、いくつかの実施形態においては、溶液にＣＯ２が充填された時点で、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋、または、これらの組み合わせなどの二価カチオンを含む。このような実施形態において、得られる組成物は、二価カチオンの炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩（例えば沈殿物質）を含んでスラリーをもたらし得る。このようなスラリーは、例えば、ＣａＣＯ３、ＭｇＣＯ３、または、これらの組み合わせを含み得る。溶液は、いくつかの実施形態においては、不十分な二価カチオンを含んで、溶液にＣＯ２が充填された時点で、二価カチオンの炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩を含むスラリーを形成し得る。このような実施形態において、得られる組成物は、溶液にＣＯ２が充填された時点で、炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩を基本的に清透な溶液（すなわち、少なくとも９５％以上含まないなど、基本的に沈殿物質を含まない）中に含み得る。いくつかの実施形態において、例えば、Ｎａ＋、Ｋ＋、または、これらの組み合わせ（任意により、ＮａＯＨおよび／またはＫＯＨの添加による）などの一価カチオンは、溶液にＣＯ２が充填された時点で基本的に清透な溶液中に存在し得る。このような溶液へのＣＯ２の充填からもたらされる組成物は、例えば、一価カチオンの炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩を含み得る。
【００６５】
このように、いくつかの実施形態においては、本発明は、アルカリ性の溶液（例えば、ｐＨ＞ｐＨ７．０）に産業排ガス流からのＣＯ２を充填して、炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩を含む組成物を生成する方法を提供し、ここで、組成物は、基本的に清透である（すなわち、少なくとも９５％以上含まないなど、基本的に沈殿物質を含まない）。基本的に清透な組成物は、その後、二価カチオンの供給源（例えば、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋、または、これらの組み合わせ）を接触されて、スラリー中にもたらされる二価カチオンの炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩を含む組成物を生成し得る。上記のとおり、このようなスラリーは、本明細書に記載されているように処理され得るＣａＣＯ３、ＭｇＣＯ３、または、これらの組み合わせを含んでいてもよい。非限定的な例において、ＮａＯＨ（例えば、顕著な二価カチオンに欠く淡水中に溶解されたＮａＯＨ）を含むアルカリ性の溶液は、気体−液体接触器中において、産業排ガス流からのＣＯ２と接触されて炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩を含む組成物を生成し得、ここで、組成物は、沈殿物質の欠如、すなわち、顕著な二価カチオンの欠如から基本的に清透である。添加されるＣＯ２（および、存在する場合には補給ＮａＯＨ）の量に応じて、基本的に清透な組成物はＮａＯＨ、ＮａＨＣＯ３、および／またはＮａ２ＣＯ３を含んでいてもよい。基本的に清透な組成物は、その後、気体−液体接触器外の反応器中で、二価カチオンの供給源（例えば、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋、Ｓｒ２＋等）と接触されてスラリー中にもたらされる二価カチオンの炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩を含む組成物（例えば、沈殿物質）を生成し得る。このように、組成物はＣａＣＯ３および／またはＭｇＣＯ３を含み得、および、組成物は、本明細書に記載のとおり処理され得る。例えば、組成物は、液体−固体分離に供されてもよく、固形分から、セメント、補助セメント材、微小骨材、モルタル、粗大骨材、コンクリート、ポゾラン、または、これらの組み合わせが製造される。
【００６６】
図１Ｄおよび１Ｅを参照すると、本発明はまた、二酸化炭素の供給源（１３０）を処理すると共に炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩を含む組成物を生成する水性ベース法を提供し、ここで、二酸化炭素の供給源は二酸化炭素に追加して１種以上の追加の成分を備えており、および、処理システム上澄の少なくとも一部が再循環される。例えば、いくつかの実施形態においては、本発明は、ＣＯ２およびＳＯｘ、ＮＯｘ、および／または、Ｈｇを含む排ガス流を処理装置中で処理して、処理済排ガス流（例えば、Ｒｅａｓｏｎａｂｌｙ  Ａｖａｉｌａｂｌｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＲＡＣＴ）；Ｂｅｓｔ  Ａｖａｉｌａｂｌｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＢＡＣＴ）；Ｍａｘｉｍｕｍ  Ａｃｈｉｅｖａｂｌｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＭＡＣＴ）；Ｌｏｗｅｓｔ  Ａｃｈｉｅｖａｂｌｅ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｒａｔｅ（ＬＡＥＲ）；および／または、本特許出願の出願日に存在する排出規制基準である、任意のＵｎｉｔｅｄ  Ｓｔａｔｅｓ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ  Ａｇｅｎｃｙ（ＥＰＡ）準拠方法に準拠して環境中への放出に好適なクリーンなガス流）、炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩を含む組成物、および、流出液を生成する方法が提供され、流出液の少なくとも一部は処理装置に再循環される。図１Ｄおよび１Ｅに示されているとおり、脱水システムおよびろ過システムを備えていてもよい処理システムからの上澄は、多様な方法で再循環され得る。このように、いくつかの実施形態においては、脱水システム、ろ過システム、または、脱水システムとろ過システムとの組み合わせからの上澄の少なくとも一部は二酸化炭素の処理に用いられてもよい。上澄は、二酸化炭素処理システム処理装置に供給され得る。このような実施形態において、上澄は、接触器（例えば、気体−液体接触器、気体−液体−固体接触器）、反応器、接触器と反応器との組み合わせ、または、任意の他のユニットあるいは二酸化炭素を処理するためのユニットの組み合わせに供給され得る。加えて、いくつかの実施形態においては、処理システムからの上澄の少なくとも一部は、洗浄システムに供給され得る。このような実施形態において、上澄は、本発明の組成物（例えば、ＣａＣＯ３、ＭｇＣＯ３、または、これらの組み合わせを含む沈殿物質）を洗浄するために用いられ得る。例えば、上澄は、炭酸塩系沈殿物質由来の塩化物を洗浄するために用いられ得る。図１Ｅを参照すると、処理システム上澄の少なくとも一部は電気化学システムに供給され得る。このように、処理システム上澄は用いられて、プロトン除去剤が生成されるか、または、二酸化炭素処理のためのプロトン除去が達成され得る。いくつかの実施形態において、処理システムからの上澄の少なくとも一部は、異なるシステムまたはプロセスに供給されてもよい。例えば、処理システム上澄の少なくとも一部は、二酸化炭素処理に用いられた後は、一般に、他の利用可能な供給物（例えば、海水、塩水等）よりも軟質（すなわち、より低いＣａ２＋および／またはＭｇ２＋の濃度）である処理システム上澄が飲用水に脱塩され得るよう、脱塩プラントまたは脱塩プロセ���に供給されてもよい。
【００６７】
再循環は、利用可能な資源の効率的な使用；周囲環境の最低限の攪乱；および、低いエネルギー要求量をもたらすために、処理システム上澄の再循環は有利であり、この低いエネルギー要求量は本発明のシステムおよび方法に対するより低いカーボンフットプリントをもたらす。本発明の二酸化炭素処理システムが産業プラント（例えば、石炭火力発電プラントなどの化石燃料−火力発電プラント）に作動可能に接続されていると共に、この産業プラントで発電されて電力を利用する場合、処理システム上澄の再循環による低いエネルギー要求量は、産業プラントでの所内動力を低減させる。図１Ｂに示されているものなどの、再循環用に構成されていない二酸化炭素処理システム（すなわち、単流プロセス用に構成された二酸化炭素処理システム）は、アルカリ分（例えば、海水、塩水）の新たな供給源のシステムへの連続的なポンプ輸送に起因して、産業プラントでの所内動力は少なくとも１０％になり得る。このような例において、１００ＭＷ発電プラント（例えば、石炭火力発電プラント）は、アルカリ分の新たな供給源のシステムへの連続的なポンプ輸送のために、二酸化炭素処理システムに１０ＭＷの電力を充てることが必要となる。対照的に、図１Ｄまたは図１Ｅに示されているものなどの再循環用に構成されたシステムでは、産業プラントでの所内動力は、例えば、４％未満または２％未満といった６％未満を含む、８％未満などの１０％未満であり得、この所内動力は、補給水のポンプ輸送および上澄の再循環に起因し得る。再循環用に構成された二酸化炭素処理システムでは、単流プロセス用に設計されたシステムと比して、例えば少なくとも２５％または少なくとも５０％といった、少なくとも１０％を含む少なくとも５％などの少なくとも２％の所内動力の削減が示され得る。例えば、再循環用に構成された二酸化炭素処理システムが補給水のポンプ輸送および上澄の再循環のために９ＭＷの電力を消費し、および、単流プロセス用に設計された二酸化炭素処理システムがポンプ輸送に起因する１０ＭＷを消費する場合、再循環用に構成された二酸化炭素処理システムは、所内動力の１０％の削減を示す。図１Ｄおよび１Ｅに示されているものなどのシステム（すなわち、再循環用に構成された二酸化炭素処理システム）に関して、ポンプ輸送および再循環に起因する所内動力の削減はまた、特に単流プロセス用に構成された二酸化炭素処理システムと比した場合、総所内動力も削減させ得る。いくつかの実施形態において、再循環は、二酸化炭素処理システムの総所内動力を削減させ、ここで、この削減は、単流プロセス用に構成された二酸化炭素処理システムの総所内動力と比して、例えば少なくとも８％または少なくとも１０％といった、少なくとも６％を含む少なくとも４％などの少なくとも２％である。例えば、再循環用に構成された二酸化炭素処理システムが１５％所内動力を有すると共に単流プロセス用に設計された二酸化炭素処理システムが２０％所内動力を有する場合、再循環用に構成された二酸化炭素処理システムは、総所内動力の５％の削減を示す。例えば、再循環用に構成された二酸化炭素処理システム（ここで、再循環は、ナノろ過ユニットなどのろ過ユニットを通したろ過を含む（例えば、濃縮水中の二価カチオンを濃縮すると共に浸透液中の二価カチオンを低減させるために））は、単流プロセス用に構成された二酸化炭素処理システムと比した場合に、総所内動力を、例えば少なくとも８％または少なくとも１０％といった、少なくとも６％を含む少なくとも４％などの少なくとも２％削減させ得る。
【００６８】
本発明の二酸化炭素処理システムの所内動力は、他のリソースの効率的な使用によりさらに低減され得る。いくつかの実施形態において、本発明の二酸化炭素処理システムの所内動力は、産業供給源からの熱の効率的な使用によりさらに低減され得る。いくつかの実施形態において、例えば、二酸化炭素の産業供給源からの熱（例えば、石炭火力発電プラントからの煙道ガス熱）が、炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩を含む沈殿物質を含む組成物を乾燥させるために利用され得る。このような実施形態において、噴霧乾燥器が組成物を噴霧乾燥させるために用いられ得る。例えば、低グレード（例えば、１５０〜２００℃）廃熱が、沈殿物質を含む組成物を蒸発噴霧乾燥させるための熱交換器により利用され得る。加えて、二酸化炭素の産業供給源からの熱の本発明の組成物を乾燥させるための利用は、二酸化炭素の産業供給源（例えば、石炭火力発電プラントからの煙道ガス）の同時の冷却を可能とし、これは、温度に逆相関するプロセスである二酸化炭素の溶解を促進させる。いくつかの実施形態において、本発明の二酸化炭素処理システムの所内動力は、圧力の効率的な使用によりさらに低減され得る。例えば、いくつかの実施形態においては、本発明の二酸化炭素処理システムは、エネルギー回収システムを伴って構成される。このようなエネルギー回収システムは、例えば脱塩の技術分野において公知であり、圧力効果により作動する。いくつかの実施形態において、産業プラント（例えば、石炭火力発電プラント）から排出された二酸化炭素の７０〜９０％が回収および処理される場合、二酸化炭素処理システムの全所内動力は、９９．９％、９０％、８０％、７０％、６０％、５０％、４０％、３０％、２０％、１５％、１０％、５％、または、３％未満であり得る。例えば、いくつかの実施形態においては、産業プラント（例えば、石炭火力発電プラント）から排出される二酸化炭素の７０〜９０％が回収および処理される場合、二酸化炭素処理システムの全所内動力は、例えば１０％未満、５％未満または３％未満といった、１５％未満を含む、２０％未満などの、３０％未満であり得る。このように、再循環用に構成された本発明の二酸化炭素処理システム、熱交換、および／または圧力交換は、二酸化炭素処理能力を維持しつつ、電力供給産業プラントでの所内動力を削減し得る。
【００６９】
水は、本発明の組成物（例えば、例として非晶質炭酸カルシウムＣａＣＯ３・Ｈ２Ｏ；ネスケホナイトＭｇＣＯ３・２Ｈ２Ｏ；等を含む沈殿物質）の一部となり得、本発明の組成物の乾燥（例えば、噴霧乾燥）により蒸発され得、または、プロセスのいくつかの他の部分において損失され得るために、本明細書に記載の再循環および他の方法は水を不可避的に消費する。このように、補給水は、二酸化炭素を処理して本発明の組成物（例えば、噴霧乾燥された沈殿物質）を生成する際に損失された水を補充するために供給され得る。例えば、１日当たり７００，０００ガロン未満の量の補給水が、３５ＭＷｅ石炭火力発電プラントからの煙道ガスから例えば噴霧乾燥された沈殿物質を生成するために失われた水を補充し得る。補給水のみを必要とするプロセスはプロセス水無排出プロセスとみなされ得る。補給水以外の追加の水が用いられるプロセスにおいては、その水は、本明細書に記載の水供給源（例えば、海水、塩水等）のいずれかから供給され得る。いくつかの実施形態において、例えば、水は、発電プラント冷却流から供給され、閉ループシステム中でこの冷却流に戻されてもよい。本発明のシステムおよび方法はリソースを効率的に用いるよう設計されているため、補給水および追加のプロセス水を要求するプロセスはプロセス水低排出プロセスとみなされる。
【００７０】
供給源二酸化炭素
いくつかの実施形態において、本発明は、一定量の水溶液を二酸化炭素の供給源と接触させて炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩を含む組成物を生成する工程を提供し、ここで、組成物は溶液またはスラリーである。いくつかの実施形態において、溶液は、炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩を含む沈殿物質を含むスラリーである。顕著な量の炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩を生成する（例えば、塩水または海水から）ために十分な二酸化炭素が水溶液中にあればよいが；しかしながら、追加の二酸化炭素が一般に用いられる。ＣＯ２の供給源は、任意の簡便なＣＯ２源であり得る。ＣＯ２の供給源は、ガス、液体、固体（例えば、ドライアイス）、超臨界流体、または、液体中に溶解したＣＯ２であり得る。いくつかの実施形態において、ＣＯ２源は、排ガス流などの気体のＣＯ２源である。気体のＣＯ２源は、基本的に純粋なＣＯ２であり得るか、または、以下により詳細に記載されているとおり、ＣＯ２に追加して１種以上の成分を含んでいてもよく、ここで、１種以上の成分は、１種以上の追加のガス（例えば、ＳＯｘ、ＮＯｘ）、非ガス状成分（例えば、フライアッシュなどの粒状物質）、または、これらの組み合わせを含んでいる。いくつかの実施形態において、気体のＣＯ２源は、産業プラントの活動プロセスにより発生する排ガス流（例えば排気）であり得る。産業プラントの性質は様々であり得、産業プラントとしては、特にこれらに限定されないが、発電プラント、化学処理プラント、機械加工プラント、製油所、セメントプラント、鉄鋼プラント、および、燃料燃焼または他の処理ステップ（例えば、セメントプラントによるか焼）の副生成物としてＣＯ２が発生する他の産業プラント。いくつかの実施形態において、例えば、気体のＣＯ２源は石炭火力発電プラントからの煙道ガスであり得る。
【００７１】
気体廃棄物流は、本発明のＣＯ２処理システムに、気体廃棄物流を輸送する任意の簡便な様式で産業プラントにより供給され得る。いくつかの実施形態において、排ガス流は、煙道または産業プラントの同様の構造（例えば、産業プラントの煙道）からＣＯ２処理システムの１箇所以上に延びるガス移送手段（例えば、ダクト、パイプ等）で供給される。このような実施形態において、ライン（例えば、ダクト、パイプ等）は、煙道を通って出るガスがＣＯ２処理システムの適切な箇所（例えば、処理装置、または、気体−液体接触器もしくは気体−液体−固体接触器などのその構成部）に輸送されるよう産業プラントの煙道に接続され得る。ＣＯ２処理システムの特定の構成に応じて、例えば所望の温度の排ガス流を供給するために、産業プラントのガス移送手段の位置は様々であり得る。このように、いくつかの実施形態において、例えば１００℃〜４００℃といった、６０℃〜７００℃を含む、０℃〜１８００℃などの、０℃〜２０００℃の範囲の温度を有する気体廃棄物流が所望される場合、煙道ガスは、ボイラー、ガスタービン、キルンの排出点、または、所望の温度をもたらす発電プラントの任意の点で得られ得る。ガス移送手段は、縮合および関連する複雑化を回避するために、露点（例えば、１２５℃）を超える温度で煙道ガスが維持されるよう構成されていてもよい。ステンレス鋼であるか、または、フルオロカーボン（ポリ（テトラフルオロエチレン）など）で内張りされたダクト材料を利用するなど、縮合の悪影響および他の有害な影響を低減させるために他の手段をとり得る。
【００７２】
ＣＯ２を含む廃棄物ガス流は、還元性条件流（例えば、合成ガス、合成シフトガス、天然ガス、水素等）および酸化性条件流（例えば、燃焼からもたらされる煙道ガス）の両方を含む。本発明に簡便であり得る特定の排ガス流としては、燃焼（例えば、煙道ガスの前処理をほとんどまたは全く伴わない石炭または他の炭素系燃料に由来）からもたらされる酸素含有煙道ガス、ターボ過給ボイラー生成ガス、石炭ガス化生成ガス、予燃焼合成ガス（例えば、発電プラントにおける石炭ガス化の最中に形成されるものなど）、シフト化石炭ガス化生成ガス、嫌気性消化装置生成ガス、坑口天然ガス流、改質天然ガスまたはメタンハイドレート等が挙げられる。任意の簡便な供給源からの燃焼ガスが本発明の方法およびシステムにおいて用いられ得る。いくつかの実施形態において、発電プラント、セメントプラント、および、石炭加工プラントなどの産業プラントの後燃焼流出液スタックからの燃焼ガスが用いられる。
【００７３】
それ故、排ガス流は、多様な異なるタイプの産業プラントから生成され得る。本発明に好適な排ガス流としては、化石燃料（例えば、石炭、油、天然ガス、プロパン、ディーゼル）、および、天然の有機燃料堆積物（例えば、タールサンド、重油、頁岩油等）の人為的燃料製品を燃焼させる産業プラントにより生成される排ガス流を含む。いくつかの実施形態において、本発明のシステムおよび方法に好適な排ガス流は、微粉炭発電プラント、超臨界石炭発電プラント、大量燃焼石炭発電プラント、流動床石炭発電プラントなどの石炭火力発電プラントから供給され得る。いくつかの実施形態において、排ガス流は、ガスまたは油火力ボイラーおよび水蒸気タービン発電プラント、ガスまたは油火力ボイラー単純サイクルガスタービン発電プラント、またはガスまたは油火力ボイラー複合サイクルガスタービン発電プラントから供給される。いくつかの実施形態において、合成ガス（すなわち、例えば、石炭、バイオマス等といった有機物のガス化によって生成されるガス）を燃焼させる発電プラントによって生成される排ガス流が用いられる。いくつかの実施形態において、石炭ガス化複合発電（ＩＧＣＣ）プラントからの排ガス流が用いられる。いくつかの実施形態において、廃熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）プラントによって生成される排ガス流が、本発明のシステムおよび方法に従って用いられる。
【００７４】
セメントプラントによって生成される排ガス流もまた本発明のシステムおよび方法に好適である。セメントプラント排ガス流は、湿式プロセスおよび乾式プロセスプラントの両方からの排ガス流を含み、これらのプラントはシャフト窯またはロータリー窯を採用し得、予備か焼装置を備えていてもよい。これらの産業プラントはそれぞれ、単一種の燃料を燃焼させても、２種以上の燃料を順次にまたは同時に燃焼させてもよい。精錬所および製油所などの他の産業プラントもまた二酸化炭素を含む排ガス流の有用な供給源である。
【００７５】
二酸化炭素は、主に排ガス流中の非空気由来成分であり得る。いくつかの実施形態において、排ガス流は、二酸化炭素を、例えば１３０，０００ｐｐｍ〜２０００ｐｐｍといった２００，０００ｐｐｍ〜２０００ｐｐｍを含む、２００，０００ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍなどの２００ｐｐｍ〜１，０００，０００ｐｐｍの範囲の量で含み得、ここで、二酸化炭素の量は時間平均量とみなされ得る。例えば、いくつかの実施形態においては、排ガス流は、二酸化炭素を、排ガス流（例えば、天然ガス火力発電プラント、炉、小型ボイラー等からのＣＯ２）に応じて４０，０００ｐｐｍ（４％）〜１００，０００ｐｐｍ（１０％）の範囲の量で含み得る。例えば、いくつかの実施形態においては、排ガス流は、二酸化炭素を、排ガス流（例えば、石炭火力発電プラント、油発電機、ディーゼル発電機等からのＣＯ２）に応じて１００，０００ｐｐｍ（１０％）〜１５０，０００ｐｐｍ（１５％）の範囲の量で含み得る。例えば、いくつかの実施形態においては、排ガス流は、二酸化炭素を、排ガス流（例えば、セメントプラントか焼、化学的プラント等からのＣＯ２）に応じて２００，０００ｐｐｍ（２０％）〜４００，０００ｐｐｍ（４０％）の範囲の量で含み得る。例えば、いくつかの実施形態においては、排ガス流は、二酸化炭素を、排ガス流（例えば、エタノール発酵槽からのＣＯ２、製油所での水蒸気改質、アンモニアプラント、代替天然ガス（ＳＮＧ）プラントからのＣＯ２、サワーガスから分離されたＣＯ２等）に応じて、９００，０００ｐｐｍ（９０％）〜１，０００，０００ｐｐｍ（１００％）の範囲の量で含み得る。排ガス流中のＣＯ２の濃度は、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％で低減され得る。換言すると、少なくとも１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％、９９％、９９．９％、または９９．９９％の二酸化炭素が排ガス流から除去され得る。
【００７６】
産業プラントからの排ガス流の一部（すなわち、気体廃棄物流全体ではない）が、炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩を含む組成物の生成に用いられ得る。これらの実施形態において、組成物の生成に利用されるガス流の一部は、排ガス流の５０％以下を含む、６０％以下などの、７５％以下であり得る。さらに他の実施形態において、産業プラントにより生成された排ガス流全体のほとんど（例えば、８０％以上）が組成物の生成において利用される。これらの実施形態において、供給源によって生成された排ガス流（例えば、煙道ガス）の９５％以上を含む、９０％以上などの、８０％以上であって、１００％以下が本発明の組成物の生成に利用され得る。
【００７７】
産業プラントからの排ガス流は、比較的濃縮されたＣＯ２の供給源および／または化石燃料の燃焼によりもたらされる追加の成分をもたらすが、本発明の方法およびシステムはまた、例えば煙道ガスよりも汚染物質をかなり低い濃度で含有する濃縮度の低い供給源（例えば大気）から燃焼ガス成分を除去するためにも適用可能である。それ故、いくつかの実施形態においては、方法およびシステムは、本発明の組成物を生成することにより、大気中のＣＯ２および／または追加の成分の濃度を低減させる工程を含む。排ガス流のように、大気の一部の中のＣＯ２の濃度は、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％で低減され得る。このようなＣＯ２の低減は、本明細書に記載の収率で、または、より高いか低い収率で達成され得、および、一つの処理ステップもしくは一連の処理ステップで達成され得る。
【００７８】
排ガス流の他の成分
本発明に好適な排ガス流は、水；硫黄酸化物（ＳＯｘ）；窒素酸化物（ＮＯｘ）；一酸化炭素（ＣＯ）；アンチモン（Ｓｂ）、砒素（Ａｓ）、バリウム（Ｂａ）、ベリリウム（Ｂｅ）、ホウ素（Ｂ）、カドミウム（Ｃｄ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、鉛（Ｐｂ）、マンガン（Ｍｎ）、水銀（Ｈｇ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、ラジウム（Ｒａ）、セレニウム（Ｓｅ）、銀（Ａｇ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、タリウム（Ｔｌ）、バナジウム（Ｖ）、および亜鉛（Ｚｎ）などの金属（ここで、これらの金属は、特にこれらに限定されないが、元素形態（例えば、Ｈｇ０）、塩（例えば、ＨｇＣｌ２）、無機化合物（例えば、ＨｇＯ）、有機化合物（例えば、有機水銀化合物）、または粒状形態（例えば、Ｈｇ（ｐ））を含む任意の入手可能な形態であればよい）；フライアッシュ、塵埃（例えば、か焼による）、および金属などの粒状物質（固形分または液体の懸濁粒子；塩化水素およびフッ化水素などのハロゲン化物（これらはまた、例えばＳＯｘ（例えばＳＯ３、ＳＯ２）と共に酸性ガスとみなされ得る）；揮発性有機化合物（ＶＯＣ）、炭化水素、ダイオキシンおよびポリ芳香族炭化水素（ＰＡＨ）などの有機物；シアン化水素および硝酸硫黄（ＳＮＯ３）などの有害物質；ならびに、ウラニウム（Ｕ）およびトリウム（Ｔｈ）などの放射性同位元素を含む１種以上の追加の成分をさらに含み得、これらの任意の１種以上（例えば、２種以上、３種以上、４種以上、５種以上等）が本発明の組成物において分離され得る。いくつかの実施形態において、本発明は、追加の排ガス流成分の１種以上の少なくとも１％、５％、１０％、２５％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％、９９．９％、または９９．９９％を除去し、ここで、１種以上の成分の各々は、同一または異なるの割合レベルで除去されればよい。例えば、いくつかの実施形態においては、ＳＯｘの９８％および水銀の９５％が本発明のシステムおよび方法を用いて排ガス流から除去され得るが、その一方で、他の実施形態においては、ＳＯｘの９８％および水銀の９８％が排ガス流から除去され得る。他の例示的な実施形態においては、その各々が酸性ガスとしてみなされ得る、少なくとも９９％のＳＯ２、少なくとも８８％のＳＯ３、および８１％のＨＣｌが、本発明のシステムおよび方法を用いて排ガス流から除去され得る。このような実施形態において、本発明は、酸性ガス（例えば、ＳＯｘ、ＨＣｌ等）の少なくとも８０％を除去する。前述のものに追加して、二酸化炭素の少なくとも１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％、９９．９％、または９９．９９％が排ガス流から除去され得る。
【００７９】
低硫黄東部瀝青炭の燃焼によりもたらされる典型的な未処理煙道ガスにおいては、煙道ガスは、Ｈ２Ｏ（５〜７％）；Ｏ２（３〜４％）；ＣＯ２（１５〜１６％）；Ｈｇ（１ｐｐｂ）；ＣＯ（２０ｐｐｍ）；炭化水素（１０ｐｐｍ）；ＨＣｌ（１００ｐｐｍ）；ＳＯｘ（８１０ｐｐｍ、ここで、ＳＯ２の濃度は８００ｐｐｍであり、ＳＯ３の濃度は１０ｐｐｍである）；ＮＯｘ（５００ｐｐｍ、ここで、ＮＯの濃度は４７５ｐｐｍであり、ＮＯ２の濃度は２５ｐｐｍである）、および、Ｎ２（残量）含み得る。異なる石炭は異なる汚染物濃度（例えば、１０〜１５％ＣＯ２、１０〜２０ｐｐｍ  ＣＯ、５００〜３０００ｐｐｍ  ＳＯｘ、１５０〜５００ｐｐｍ  ＮＯｘ、１〜２ｐｐｂ  Ｈｇ、５〜１０％フライアッシュ等）を有する未処理煙道ガスをもたらし得、これらの煙道ガスはいずれも本発明における使用に好適である。中にＣＯ２が処理される媒体（例えば水溶液）に関して、排ガス流の追加の成分の多くは、便利なことに、厳密にではないが、可溶性（例えば、ＨｇＣｌ２、ＮＯ２等）、反応性（例えば、ＨＣｌ、ＨＦ等）、または、不溶性および不反応性（例えば、Ａｓ、Ｃｄ、Ｐｂ、Ｃｒ、Ｖ、Ｓｅ等）と区分され得る。本発明の方法は、中にＣＯ２が処理される媒体において一定の追加の成分がより可溶性であるか、または、より反応性であり得るよう排ガス流を処理する工程を含む。例えば、いくつかの実施形態においては、元素水銀は、塩化水素（ＨＣｌ）または塩素（Ｃｌ２）の存在下に塩化第二水銀（ＨｇＣｌ２）に酸化され得、その各々は、本発明の電気化学的方法により生成され得る。これは、本発明の実施において、異なる塩素含有量を有する種々の石炭を燃焼させる際に思いがけなく発見された。より多くの塩素含有量を有する石炭が、種々の水銀種、特に二価水銀（Ｈｇ２＋）の回収をより良好としたことが発見された。
【００８０】
硫黄酸化物（ＳＯｘ）は、ＳＯ、Ｓ２Ｏ２、Ｓ２Ｏ、Ｓ３Ｏ、ＳｘＯ（式中ｘは５〜１０である）、Ｓ６Ｏ２、Ｓ７Ｏ２、および高分子酸化硫黄；一酸化硫黄（ＳＯ）；二酸化硫黄（ＳＯ２）；三酸化硫黄（ＳＯ３）などの低級硫黄酸化物；ならびに、ＳＯ３＋ｙ（式中０＜ｙ≦１）などの高級硫黄酸化物、または、これらの組み合わせのいずれかを指していればよい。石炭、油、天然ガス、またはいずれかの他の硫黄含有燃料の燃焼は、硫黄の９８〜９９％が二酸化硫黄（ＳＯ２）の形態であり、および１〜２％が三酸化硫黄（ＳＯ３）である煙道ガスを生成し得る。低級および高級硫黄分石炭に関して、ＳＯｘの合計濃度は、１，０００〜４，０００ｐｐｍの範囲内であり得る。本発明は、排ガス流の高度に効率的な脱硫、水溶液（例えば、海水、塩水等）の利用、および、任意により、産業廃棄物（例えば、フライアッシュ、ＣＫＤ、ブルーサイトテーリング等）などのプロトン除去剤の供給源を提供する。いくつかの実施形態において、本発明は、ＳＯｘの少なくとも５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、または９９．９％が排ガス流から除去される。このような実施形態において、ＳＯｘの除去は、追加的なＳＯｘ制御技術を伴わない本発明の処理装置における排ガス流の処理により直接的にもたらされ得る。いくつかの実施形態において、このようなＳＯｘの除去は、本発明の処理装置における排ガス流の処理および脱硫技術の使用の組み合わせからもたらされ得る。このような脱硫技術としては、これらに限定されないが、湿式スクラビング、噴霧乾燥スクラビング、湿式硫酸プロセス（ＷＳＡ）、および乾式吸着剤注入システムが挙げられる。本発明の処理装置を利用する排ガス流の脱硫は、例えば、硫酸カルシウムの本発明の沈殿物質への組み込みによりもたらされ得、次いで、これが、既成環境における種々の用途に用いられ得る。いくつかの実施形態において、強制酸化が用いられて排ガス流または溶液中の硫黄化合物が酸化（例えば、亜硫酸塩から硫酸塩へ）され、沈殿物質に組み込まれる硫酸塩が生成され得る。例えば、いくつかの実施形態においては、ＳＯ２は亜硫酸塩として溶液内に吸収され得、これが、次いで、エアレーションを介した酸化により硫酸塩に転化され得る。いくつかの実施形態において、ＳＯ２は溶液（例えば、プロトン除去剤および／または二価カチオンの溶液）との接触で亜硫酸塩に転化され得、この亜硫酸塩は、溶液中に既存の条件下で酸化され得る。このような実施形態において、硫酸塩は、本発明の沈殿物質、沈殿物質の分離からもたらされる上澄、または、沈殿物質および上澄の両方の中に存在し得る。
【００８１】
窒素酸化物は、ＮＯおよびＮＯ２、または、これらの組み合わせのいずれかを指し得、石炭、油、および他の燃料の燃焼の間、特に高温燃焼の間に生成され得る。ＮＯｘは主に一酸化窒素（ＮＯ）の形態で生成される。いくらかの二酸化窒素（ＮＯ２）もまた形成されるが、その濃度は典型的には２００〜１０００ｐｐｍである総ＮＯｘ濃度の５％未満であり得る。いくつかの実施形態において、本発明は、ＮＯｘの少なくとも５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、または９９．９％が排ガス流から除去される。このような実施形態において、ＮＯｘの除去は、追加のＮＯｘ制御技術を伴わずに、本発明の処理装置における排ガス流の処理から直接的にもたらされ得る。いくつかの実施形態において、このようなＮＯｘの除去は、本発明の処理装置における排ガス流の処理および燃焼改良技術の使用の組み合わせからもたらされ得る。このように、いくつかの実施形態においては、燃焼段階化または煙道ガス再循環（ＦＧＲ）などの予燃焼改良技術が用いられ得る。あるいは、ＮＯｘ排出は、後燃焼改良技術を、本発明の処理装置における排ガス流の処理と組み合わせて用いて低減され得る。このような実施形態において、選択触媒還元（ＳＣＲ）または選択的無触媒還元（ＳＮＣＲ）などの後燃焼改良技術が用いられ得る。予燃焼と後燃焼改良技術との組み合わせが本発明の処理装置における排ガス流の処理との組み合わせでも用いられ得る。
【００８２】
ＮＯｘの水性吸収はＮＯのＮＯ２への強制酸化により促進され得、このＮＯ２は、本発明の溶液中により可溶性であり、これは、プロトン除去剤、二価カチオン、または、プロトン除去剤および二価カチオンの両方を含む溶液を含む。いくつかの実施形態において、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）（例えば、メタノール中の過酸化水素）は、本明細書において参照によりその全体が援用される米国特許第５，６７０，１２２号明細書に記載されているとおり、排ガス流に注入されてＮＯをＮＯ２に酸化し得る。いくつかの実施形態において、注入されたＨ２Ｏ２（ＭｅＯＨ）対総汚染物質のモル比は、例えば０．１対２．０、０．１対１．０または０．１対０．５といった、０．１対３．０を含む、０．１対４．０などの、０．０１対５．０である。例えば、２モルの総汚染物質に対して１モルのＨ２Ｏ２（ＭｅＯＨ）が注入される場合、注入されたＨ２Ｏ２（ＭｅＯＨ）対総汚染物質のモル比は、０．５である。機構的には、この技術はＮＯのＮＯ２へのフリーラジカル−媒介酸化を含み得、その形成は、例えば、ＮＯｘ制御用の後変更改良技術（例えばＳＣＲシステム）を欠く石炭火力発電プラントにおける湿式−スクラビングを可能とする。いくつかの実施形態において、キレート化剤が用いられてＮＯ２の吸収が向上され得、特に高められた濃度は、ＮＯのＮＯ２への強制酸化からもたらされる。いくつかの実施形態において、ＮＯ２吸収から形成された硝酸塩は、ハイドロタルサイト（アルミニウム−炭酸マグネシウム−水酸化物）マトリックスに組み込まれ得る。いくつかの実施形態において、ＮＯｘの水性ベースの遷移金属−触媒還元によるＮ２は、クリーンな排ガス流中のＮ２と共に大気中に放出されてもよい。
【００８３】
上記のとおり、排ガス流中の金属は任意の利用可能な形態であり得る。水銀を非限定的な金属の例として用いると、元素水銀（Ｈｇ０）、および／または、異なる形態の、酸化第二水銀（ＨｇＯ）、塩化第二水銀（ＨｇＣｌ２）、塩化第一水銀（Ｈｇ２Ｃｌ２）、粒状水銀（Ｈｇ（ｐ））等などの気体および粒状水銀化合物が、石炭および他の水銀含有燃料の燃焼から大気中に放出され得る。米国における石炭燃焼からもたらされる煙道ガス中の水銀の平均濃度は約３ｐｐｂであり得るが、一方で、廃棄物発電（ＷｔＥ）または廃棄物利用エネルギー（ＥｆＷ）プラントからの水銀放出は、０ｐｐｂ〜１００ｐｐｂの範囲であり得る。このように、水銀放出は、大きく異なり得る。いくつかの実施形態において、本発明は、水銀および／またはいずれかの他の微量金属（例えば、Ａｇ、Ａｓ、Ｂａ、Ｂｅ、Ｃｄ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｓｅ、Ｔｌ、Ｖ、Ｚｎ等）の少なくとも５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、または９９．９％を排ガス流から除去する。いくつかの実施形態において、例えば、本発明は、水銀および／またはいずれかの他の微量金属（例えば、Ａｇ、Ａｓ、Ｂａ、Ｂｅ、Ｃｄ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｓｅ、Ｔｌ、Ｖ、Ｚｎ等）の少なくとも８０％を排ガス流から除去する。このような実施形態において、水銀および／またはいずれかの他の微量金属の除去は、追加の制御技術（例えば、水銀制御技術）を伴わずに、本発明の処理装置における排ガス流の処理から直接的にもたらされ得る。いくつかの実施形態において、このような微量金属（例えば水銀）の除去は、本発明の処理装置における排ガス流の処理および制御技術（例えば水銀制御技術）の使用の組み合わせからもたらされ得る。水銀を非限定的な金属の例として用いると、いくつかの実施形態においては、静電集塵装置、織布フィルタ、煙道ガス脱硫（ＦＧＤ）、および／または、選択触媒還元（ＳＣＲ）の使用を含む、非特定的な水銀制御技術の１種以上が用いられ得る。例えば、いくつかの実施形態においては、静電集塵装置は、粒状水銀を除去するために用いられ得；織布フィルタは、フライアッシュに吸着された酸化水銀、フライアッシュに吸着された元素水銀、または、粒状水銀を除去するために用いられ得；煙道ガスからのＳＯｘの除去に追加して、ＦＧＤは、煙道ガスから酸化水銀を除去するために用いられ得；ならびに、ＳＣＲは、煙道ガス中の元素水銀の量を低減させるために用いられ得；または、前述のものの組み合わせのいくつかが用いられ得る。いくつかの実施形態において、１種以上の特定の水銀制御技術が、本発明の処理装置における排ガス流の処理との組み合わせで用いられ得る。例えば、いくつかの実施形態においては、吸着剤注入（例えば、活性炭素またはハロゲン化炭素の注入）または吸着媒を通した排ガス流の流過が用いられ得る。他の非限定的な例において、元素水銀の不揮発性水銀化合物の化学的転換（例えば、専用の酸化スキームを用いた促進されたＦＧＤ）が用いられ得る。実際に、複数の酸化アプローチを用いて、水銀および／またはいずれかの他の微量金属を、水性スクラビングにより容易に供されることが可能であり、または、水溶液により容易に取り込まれることが可能である可溶性形態（例えば、二価水銀）に転化し得る。上述のとおり、過酸化水素（例えば、メタノール中の過酸化水素）の注入は、このような酸化方法の１種であろう。加えて、燃焼器または排ガス流における、種々の形態（ＨＣｌ、Ｃｌ２）、異なる濃度、および／または、異なる温度での塩素の注入は、本発明の溶液中に可溶性である金属種（例えばＨｇＣｌ２などの二価水銀）を生成し得、これは、プロトン除去剤および／または二価カチオンを含む。いくつかの実施形態において、還元アプローチを用いて、金属種をより可溶性であるか、または、水性スクラビングに供されることが可能である有害性の低い形態に転化させ得る。例えば、いくつかの実施形態においては、排ガス流、プロトン除去剤の産業廃棄物供給源（例えば、フライアッシュ）、および／または、二価カチオンの産業廃棄物供給源からのＣｒ６＋はＣｒ３＋に還元され得、これは、六価クロム（Ｃｒ６＋）と比して無毒性である。非特定の微量金属および特定の微量金属（例えば、水銀）制御技術の組み合わせは、本発明の処理装置における排ガス流の処理との組み合わせでも用いられ得る。
【００８４】
ＣＯ２を参照して上記に記載されているとおり、産業プラントからの排ガス流が化石燃料の燃焼からのＳＯｘ、ＮＯｘ、水銀等などの排ガス流成分の比較的濃縮された供給源をもたらすが、本発明の方法およびシステムはまた、このような排ガス流成分を、このような成分を例えば煙道ガスよりも低い濃度で含有する濃縮度が低い供給源（例えば大気）から除去するためにも適用可能である。それ故、いくつかの実施形態においては、この方法およびシステムは、ＳＯｘ、ＮＯｘ、水銀等などの大気中の排ガス流成分の濃度を本発明の組成物を生成することにより低減させる工程を含む。排ガス流と同様に、大気の一部におけるＳＯｘ、ＮＯｘ、水銀等の濃度は、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％で低減され得る。ＳＯｘ、ＮＯｘ、水銀等などの排ガス流成分のこのような低減は、本明細書に記載の収率で、または、これより高いか低い収率で達成され得、および、一つの処理ステップもしくは一連の処理ステップで達成され得る。
【００８５】
プロトン除去剤の供給源またはプロトン除去を達成する方法
いくつかの実施形態において、本発明は、一定の量の水溶液を二酸化炭素の供給源と接触させて炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩を含む組成物を生成する工程を提供し、ここで、組成物は溶液またはスラリーである。水溶液を二酸化炭素の供給源と接触させる工程は、ＣＯ２の水溶液への溶解を促進させて、重炭酸塩および炭酸塩の両方での平衡における種である炭酸を生成させる。本発明の組成物（例えば、炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩を含む沈殿物質）を生成するために、プロトンが水溶液中の種々の種（例えば炭酸、重炭酸塩、ヒドロニウム等）から除去されて、平衡が、重炭酸塩、炭酸塩、または、その途中に向かってシフトする。プロトンが除去されるに伴って、より多くのＣＯ２が溶液中に入る。いくつかの実施形態において、プロトン除去剤および／または方法は、水溶液をＣＯ２と接触させて反応の１つの相におけるＣＯ２吸収を高める間に用いられ、ここで、プロトンの急速な除去に続いて（例えば、塩基の添加により）、ｐＨは、一定に維持されるか、高められるか、または、さらには低下され得、これは、いくつかの実施形態において、沈殿物質の急速な凝縮を生じさせ得る。プロトンは、特にこれらに限定されないが、天然のプロトン除去剤の使用、微生物および真菌の使用、合成化学的プロトン除去剤の使用、産業プロセスからの廃棄物流の回収、ならびに、電気化学的手段の使用を含む任意の簡便なアプローチによって、種々の種（例えば炭酸、重炭酸塩、ヒドロニウム等）から除去され得る。
【００８６】
天然のプロトン除去剤は、塩基性局地環境を形成するか有し得る広い環境において見いだされるプロトン除去剤のいずれかを含む。いくつかの実施形態は、溶液への添加で塩基性環境を形成する無機塩類を含む天然のプロトン除去剤を提供する。このような無機塩類としては、これらに限定されないが、石灰（ＣａＯ）；ペリクレース（ＭｇＯ）；水酸化鉄無機塩類（例えば、針鉄鉱および褐鉄鉱）；ならびに、火山灰が挙げられる。このような無機塩類を含むこのような無機塩類および岩石を消化する方法は、本明細書において参照によりその全体が援用される２００９年７月１０日に出願の米国特許出願公開第１２／５０１，２１７号明細書に記載されている。いくつかの実施形態は、天然の水体を供給源プロトン除去剤として用いる工程を提供し、この水体は、炭酸塩、ホウ酸塩、硫酸塩あるいは硝酸塩アルカリ分、または、いくつかのこれらの組み合わせを含む。任意のアルカリ性の塩水（例えば、表面塩水、地中塩水、深層塩水等）が、本発明における使用に好適である。いくつかの実施形態においては、炭酸塩アルカリ分を含む表面塩水がプロトン除去剤の供給源を提供する。いくつかの実施形態において、ホウ酸塩アルカリ分を含む表面塩水がプロトン除去剤の供給源を提供する。いくつかの実施形態においては、炭酸塩アルカリ分を含む地中塩水がプロトン除去剤の供給源を提供する。いくつかの実施形態においては、ホウ酸塩アルカリ分を含む地中塩水がプロトン除去剤の供給源を提供する。いくつかの実施形態においては、炭酸塩アルカリ分を含む深層塩水がプロトン除去剤の供給源を提供する。いくつかの実施形態においては、ホウ酸塩アルカリ分を含む深層塩水がプロトン除去剤の供給源を提供する。天然のアルカリ性の水体の例としては、これらに限定されないが、表面水供給源（例えば、ＣａｌｉｆｏｒｎｉａにおけるＭｏｎｏ  Ｌａｋｅなどのアルカリ性の湖）、および、地下水供給源（例えば、ＣａｌｉｆｏｒｎｉａにおけるＳｅａｒｌｅｓ  Ｌａｋｅに位置している深層地質アルカリ性帯水層などの塩基性の帯水層）が挙げられる。他の実施形態は、アフリカのＧｒｅａｔ  Ｒｉｆｔ  ＶａｌｌｅｙにおけるＬａｋｅ  Ｎａｔｒｏｎに沿った地殻などの乾燥したアルカリ性の水体からの堆積物の使用を提供する。塩水および蒸発残留岩の追加の供給源に関しては、本明細書において参照によりその全体が援用される２００９年１１月２５日に出願の米国仮特許出願第６１／２６４，５６４号明細書を参照のこと。いくつかの実施形態においては、正常な新陳代謝において塩基性分子または溶液を排出する生体が、プロトン除去剤として用いられる。このような生体の例は、アルカリ性のタンパク分解酵素（例えば、至適ｐＨが９である深海真菌アスペルギルスウスタス（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ  ｕｓｔｕｓ））を産生する真菌、および、アルカリ性の分子を形成するバクテリア（例えば、光合成の副生物からｐＨを高める、Ｂｒｉｔｉｓｈ  ＣｏｌｕｍｂｉａにおけるＡｔｌｉｎ湿地からのリングビア属（Ｌｙｎｇｂｙａ  ｓｐ．）などのシアノバクテリア）である。いくつかの実施形態において、生体が用いられてプロトン除去剤が生成され、ここで、生体（例えば、尿素をアンモニアに加水分解��るバチルスパストゥリ（Ｂａｃｉｌｌｕｓ  ｐａｓｔｅｕｒｉｉ））は、汚染物（例えば尿素）を代謝して、プロトン除去剤またはプロトン除去剤を含む溶液（例えば、アンモニア、水酸化アンモニウム）を生成する。いくつかの実施形態において、生体は、凝縮反応混合物とは個別に培養され、ここで、プロトン除去剤またはプロトン除去剤を含む溶液が凝縮反応混合物の添加に用いられる。いくつかの実施形態において、天然のまたは製造された酵素が、プロトン除去剤と組み合わされて用いられて、沈殿物質の凝縮が引き起こされる。プラントおよび動物により産生される酵素である炭酸脱水酵素は、水溶液中での炭酸の重炭酸塩への変換を加速させる。このように、本明細書においてさらに詳細に記載されているとおり、炭酸脱水酵素が用いられて、ＣＯ２の溶解が促進され得、および、沈殿物質の凝縮が加速され得る。
【００８７】
プロトンの除去を達成するための化学薬剤は、一般に、大量に製造されており、市販されている合成化学薬剤を指す。例えば、プロトンを除去するための化学薬剤としては、これらに限定されないが、水酸化物、有機塩基、超塩基、酸化物、アンモニア、および、炭酸塩が挙げられる。水酸化物は、水酸化物アニオンを溶液中にもたらす化学種を含み、例えば、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化カルシウム（（ＯＨ）２）、または水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）が挙げられる。有機塩基は、一般に、窒素塩基である炭素含有分子であり、メチルアミンなどの第一級アミン、ジイソプロピルアミンなどの第二級アミン、ジイソプロピルエチルアミンなどの第三級アミン、アニリンなどの芳香族アミン、ピリジン、イミダゾールおよびベンズイミダゾールなどの複素環式芳香族化合物、ならびに、これらの種々の形態が挙げられる。いくつかの実施形態において、ピリジン、メチルアミン、イミダゾール、ベンズイミダゾール、ヒスチジン、および、ホスファゼンから選択される有機塩基が用いられて、本発明の組成物の調製のために種々の種（例えば、炭酸、重炭酸塩、ヒドロニウム等）からプロトンが除去される。いくつかの実施形態において、アンモニアが用いられて、本発明の組成物の調製に十分なレベルにｐＨが高められる。プロトン除去剤としての使用に好適な超塩基としては、ナトリウムエトキシド、ナトリウムアミド（ＮａＮＨ２）、水素化ナトリウム（ＮａＨ）、ブチルリチウム、リチウムジイソプロピルアミド、リチウムジエチルアミド、およびリチウムビス（トリメチルシリル）アミドが挙げられる。例えば酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）、酸化ベリリウム（ＢｅＯ）、および、酸化バリウム（ＢａＯ）を含む酸化物もまた、用いられ得る好適なプロトン除去剤である。本発明における使用のための炭酸塩としては、これらに限定されないが、炭酸ナトリウムが挙げられる。
【００８８】
本発明における使用に好適なカチオン（例えば、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋等）および他の好適な金属形態を含むことに加えて、種々の産業プロセスからの廃棄物流（すなわち、産業廃棄物流）がプロトン除去剤を供給し得る。このような廃棄物流としては、これらに限定されないが、採鉱廃棄物；灰（例えば、フライアッシュ、ボトムアッシュ、ボイラースラグなどの石炭灰）；スラグ（例えば鉄スラグ、亜リン酸スラグ）；セメントキルン廃棄物（例えば、セメントキルン塵埃（ＣＫＤ））；製油所／石油化学精製所廃棄物（例えば油田およびメタン層塩水）；石炭層廃棄物（例えばガス生成塩水および石炭層塩水）；紙加工廃棄物；軟水化廃棄塩水（例えば、イオン交換流出液）；ケイ素処理廃棄物；農業廃棄物；金属仕上廃棄物；高ｐＨ生地廃棄物；および苛性スラッジが挙げられる。採鉱廃棄物は、土中からの金属または他の貴重なまたは有用な無機塩類の抽出からの廃棄物のいずれかを含む。いくつかの実施形態において、採鉱からの廃棄物が用いられてｐＨが変更されるが、ここで、この廃棄物は、Ｂａｙｅｒアルミニウム抽出プロセスからの赤泥；海水からのマグネシウム抽出からの廃棄物（例えば、Ｍｏｓｓ  Ｌａｎｄｉｎｇ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａに見いだされるものなどのＭｇ（ＯＨ）２）；ならびに、浸出を含む採鉱プロセスからの廃棄物から選択される。例えば、本明細書において参照によりその全体が援用される２００９年３月１８日に出願の米国仮特許出願第６１／１６１３６９号明細書に記載されているとおり、ｐＨの変更に赤泥が用いられる。処理条件および供給源材料（例えばボーキサイト）に応じて、赤泥は、Ｆｅ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｎａ２Ｏ、ＣａＯ、ＴｉＯ２、Ｋ２Ｏ、ＭｇＯ、ＣＯ２、Ｓ２Ｏ、ＭｎＯ２、Ｐ２Ｏ５を含んでいてもよく、これらの種の各々は、最も豊富なものから最も微量なものへの順番でおおまかに列挙されており、および、これらの種の各々は、簡便性のために酸化物として表記されている。まとめて金属酸化物の廃棄物源であり、その開示が本明細書においてその全体が援用される２００９年６月１７日に出願の米国特許出願公開第１２／４８６６９２号明細書にさらに記載されている石炭灰、セメントキルン塵埃、およびスラグは、単独で、または、他のプロトン除去剤との組み合わせで用いられて、本発明用のプロトン除去剤が生成され得る。動物廃棄物または過剰量の肥料の使用の一方を介する農業廃棄物は、水酸化カリウム（ＫＯＨ）またはアンモニア（ＮＨ３）またはこの両方を含有し得る。このように、農業廃棄物が、本発明のいくつかの実施形態において、プロトン除去剤として用いられ得る。この農業廃棄物は、度々、池で収集されるが、これはまた、帯水層に浸透している場合があり、ここで、到達し用いることが可能である。
【００８９】
電気化学的方法が、プロトンを、溶質（例えば、炭酸または重炭酸塩の脱プロトン化）から、または、溶剤（例えば、ヒドロニウムまたは水の脱プロトン化）から除去することにより、溶液中の種々の種からプロトンを除去するための他の手段である。溶剤の脱プロトン化は、例えば、ＣＯ２の溶解からのプロトン生成が溶質分子からの電気化学的プロトン除去に一致するかこれを超える場合にもたらされ得る。いくつかの実施形態において、低電圧電気化学的方法が用いられて、例えば、ＣＯ２が凝縮反応混合物または凝縮反応混合物への前駆体溶液（すなわち、二価カチオンを含有していてもいなくてもよい溶液）中に溶解するに伴って、プロトンが除去される。いくつかの実施形態において、二価カチオンを含有しない水溶液中に溶解したＣＯ２は、低電圧電気化学的方法により処理されて、ＣＯ２の溶解によりもたらされる、炭酸、重炭酸塩、ヒドロニウム、または、任意の種、または、これらの組み合わせからプロトンが除去される。低電圧電気化学的方法は、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以下などの１Ｖ以下などの１．５、１．４、１．３、１．２、１．１Ｖ以下などの２、１．９、１．８、１．７または１．６Ｖ以下の平均電圧で作動する。塩素ガスを発生させない低電圧電気化学的方法が本発明のシステムおよび方法における使用に簡便である。酸素ガスを発生させないプロトンを除去する低電圧電気化学的方法もまた、本発明のシステムおよび方法における使用に簡便である。いくつかの実施形態において、低電圧法は、如何なるガスも陽極で発生させない。いくつかの実施形態において、低電圧電気化学的方法は、水素ガスを陰極で発生させ、これを陽極に送り、ここで、水素ガスがプロトンに転化される。水素ガスを発生させない電気化学的方法もまた簡便であり得る。いくつかの事例においては、プロトンを除去する電気化学的方法は、如何なる気体の副生物も発生させない。プロトン除去を達成するための電気化学的方法は、その各々が、本明細書において参照によりその全体が援用される、２００８年１２月２４日に出願の米国特許出願公開第１２／３４４，０１９号明細書；２００８年１２月２３日に出願の米国特許出願公開第１２／３７５，６３２号明細書；２００８年１２月２３日に出願の国際公開第ＰＣＴ／ＵＳ０８／０８８２４２号パンフレット；２００９年１月２８日に出願の国際公開第ＰＣＴ／ＵＳ０９／３２３０１号パンフレット；および２００９年６月２４日に出願の国際公開第ＰＣＴ／ＵＳ０９／４８５１１号パンフレットにさらに記載されている。
【００９０】
あるいは、電気化学的方法が用いられて、例えば、クロロ−アルカリプロセス、または、その変性（例えば、低電圧変性）を介して、苛性分子（例えば、水酸化物）が生成されてもよい。電極（すなわち陰極および陽極）が水溶液または廃棄物ガス−充填（例えば、ＣＯ２充填）溶液を含む装置中に存在し得、および、メンブランなどの選択的バリアが電極を分離し得る。プロトンを除去するための電気化学的システムおよび方法は、収集されて他の目的のために用いられ得る副生成物（例えば水素）を生成してもよい。本発明のシステムおよび方法において用いられ得る追加の電気化学的アプローチとしては、特に限定されないが、その開示が参照により本明細書において援用されている、２００８年７月１６日に出願の米国仮特許出願第６１／０８１，２９９号明細書および米国仮特許出願第６１／０９１，７２９号明細書に記載のものが挙げられる。プロトン除去剤の上述の供給源およびプロトンの除去を達成する方法の組み合わせが採用され得る。
【００９１】
二価カチオンの供給源
いくつかの実施形態において、本発明は、一定量の液体（例えば水溶液）を二酸化炭素の供給源と接触させて炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩を含む組成物を生成する工程を提供し、ここで、組成物は溶液またはスラリーである。炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩を含む沈殿物質を生成するために、本発明の方法は、一定量の二価カチオン含有水溶液をＣＯ２の供給源と接触させる工程、および、得られた溶液を凝縮を促進させる条件に供する工程を含む。二価カチオンは、特定の場所での入手可能性に応じて、二価カチオンの多数の異なる供給源のいずれかに由来し得る。このような供給源としては、産業廃棄物、海水、塩水、硬水、岩石および無機塩類（例えば、石灰、ペリクレース、蛇紋岩およびカンラン石などの金属ケイ酸塩を含む材料）、および、任意の他の好適な供給源が挙げられる。
【００９２】
いくつかの場所では、種々の産業プロセスからの廃棄物流（すなわち、産業廃棄物流）が、二価カチオン（ならびに、金属水酸化物などのプロトン除去剤）の簡便な供給源をもたらす。このような廃棄物流としては、これらに限定されないが、採鉱廃棄物；灰（例えば、フライアッシュ、ボトムアッシュ、ボイラースラグなどの石炭灰）；スラグ（例えば鉄スラグ、亜リン酸スラグ）；セメントキルン廃棄物（例えば、セメントキルン塵埃）；製油所／石油化学精製所廃棄物（例えば油田およびメタン層塩水）；石炭層廃棄物（例えばガス生成塩水および石炭層塩水）；紙加工廃棄物；軟水化廃棄塩水（例えば、イオン交換流出液）；ケイ素処理廃棄物；農業廃棄物；金属仕上廃棄物；高ｐＨ生地廃棄物；および苛性スラッジが挙げられる。本明細書において参照によりその全体が援用される２００９年６月１７日に出願の米国特許出願公開第１２／４８６，６９２号明細書においてさらに記載されている、まとめて金属酸化物の廃棄物源である、灰、セメントキルン塵埃、およびスラグは、本明細書において参照によりその全体が援用される２００９年７月１０日に出願の米国特許出願公開第１２／５０１，２１７号明細書にさらに記載されている、金属ケイ酸塩を含む材料との任意の組み合わせで用いられ得る。本明細書に記載の二価カチオン供給源のいずれも、混合されて、本発明の実施目的のために合致され得る。例えば、金属ケイ酸塩を含む材料（例えば、カンラン石、蛇紋岩等などのケイ酸マグネシウム無機塩類）は、本発明を実施する目的のために、本明細書に記載の二価カチオンの供給源のいずれかと組み合わされ得る。
【００９３】
いくつかの場所では、本発明の組成物（例えば、炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩を含む沈殿物質）の調製のための簡便な二価カチオンの供給源は、水（例えば、海水または塩水などの二価カチオンを含む水溶液）であるが、これは、本発明が実施される特定の場所に応じて様々であり得る。用いられ得る二価カチオンの好適な水溶液は、１種以上の二価カチオンを含む溶液を含む（例えば、Ｃａ２＋およびＭｇ２＋などのアルカリ土類金属カチオン）。いくつかの実施形態において、二価カチオンの水性供給源は、アルカリ土類金属カチオンを含む。いくつかの実施形態において、アルカリ土類金属カチオンとしては、カルシウム、マグネシウム、または、これらの混合物が挙げられる。いくつかの実施形態において、二価カチオンの水溶液は、カルシウムを、５０〜５０，０００ｐｐｍ、５０〜４０，０００ｐｐｍ、５０〜２０，０００ｐｐｍ、１００〜１０，０００ｐｐｍ、２００〜５０００ｐｐｍ、または４００〜１０００ｐｐｍの範囲の量で含む。いくつかの実施形態において、二価カチオンの水溶液は、マグネシウムを、５０〜４０，０００ｐｐｍ、５０〜２０，０００ｐｐｍ、１００〜１０，０００ｐｐｍ、２００〜１０，０００ｐｐｍ、５００〜５０００ｐｐｍ、または５００〜２５００ｐｐｍの範囲の量で含む。いくつかの実施形態において、Ｃａ２＋およびＭｇ２＋の両方が存在する場合、二価カチオンの水溶液中のＣａ２＋対Ｍｇ２＋の比（すなわち、Ｃａ２＋：Ｍｇ２＋）は、１：１〜１：２．５；１：２．５〜１：５；１：５〜１：１０；１：１０〜１：２５；１：２５〜１：５０；１：５０〜１：１００；１：１００〜１：１５０；１：１５０〜１：２００；１：２００〜１：２５０；１：２５０〜１：５００；１：５００〜１：１０００、または、これらの範囲である。例えば、いくつかの実施形態においては、二価カチオンの水溶液中のＣａ２＋対Ｍｇ２＋の比は、１：１〜１：１０；１：５〜１：２５；１：１０〜１：５０；１：２５〜１：１００；１：５０〜１：５００；または、１：１００〜１：１０００である。いくつかの実施形態において、二価カチオンの水溶液中のＭｇ２＋対Ｃａ２＋の比（すなわち、Ｍｇ２＋：Ｃａ２＋）は、１：１〜１：２．５；１：２．５〜１：５；１：５〜１：１０；１：１０〜１：２５；１：２５〜１：５０；１：５０〜１：１００；１：１００〜１：１５０；１：１５０〜１：２００；１：２００〜１：２５０；１：２５０〜１：５００；１：５００〜１：１０００、または、これらの範囲である。例えば、いくつかの実施形態においては、二価カチオンの水溶液中のＭｇ２＋対Ｃａ２＋の比は、１：１〜１：１０；１：５〜１：２５；１：１０〜１：５０；１：２５〜１：１００；１：５０〜１：５００；または、１：１００〜１：１０００である。
【００９４】
二価カチオンの水溶液は、淡水、汽水、海水、または、塩水（例えば、天然の塩水、または、地熱プラント排水、脱塩プラント排水などの人為的塩水）、ならびに、淡水を超える塩分を有する天然のものであっても人為的なものであってもよい他の水溶液に由来の二価カチオンを含み得る。本発明を説明するための簡便性のため、淡水は、０．５ｐｐｔ（千分率）未満の塩分を有するとみなされ得る。汽水は、淡水よりも塩を含むが、海水ほど塩を含み得ない。汽水は、約０．５〜約３５ｐｐｔの範囲の塩分を有するとみなされ得る。海水は、海、外洋、または、約３５〜約５０ｐｐｔの範囲の塩分を有するいずれかの他の水塊からの水であり得る。塩水は、約５０ｐｐｔ以上である塩分を含み得る。このように、塩水は、塩で飽和されていか、または、ほとんど飽和されている水であり得る。いくつかの実施形態において、二価カチオンが由来する水供給源は、富無機塩類（例えば、富カルシウムおよび／または富マグネシウム）淡水供給源である。いくつかの実施形態において、二価カチオンが由来する水供給源は、海、外洋、湖、湿地、河口、ラグーン、表面塩水、深層塩水、アルカリ性の湖、縁海等から選択される天然の塩水供給源である。いくつかの実施形態において、二価カチオンが由来する水供給源は、表面塩水である。いくつかの実施形態において、二価カチオンが由来する水供給源は、地中塩水である。いくつかの実施形態において、二価カチオンが由来する水供給源は、深層塩水である。いくつかの実施形態において、二価カチオンが由来する水供給源は、Ｃａ−Ｍｇ−Ｎａ−（Ｋ）−Ｃｌ；Ｎａ−（Ｃａ）−ＳＯ４−Ｃｌ；Ｍｇ−Ｎａ−（Ｃａ）−ＳＯ４−Ｃｌ；Ｎａ−ＣＯ３−Ｃｌ；またはＮａ−ＣＯ３−ＳＯ４−Ｃｌ塩水である。いくつかの実施形態において、二価カチオンが由来する水供給源は、地熱プラント排水または脱塩排水から選択される人為的塩水である。
【００９５】
淡水は、度々、簡便な二価カチオンの供給源（例えば、Ｃａ２＋およびＭｇ２＋などのアルカリ土類金属のカチオン）である。任意の多数の好適な淡水供給源が用いられ得、比較的無機塩類を含まない供給源から比較的無機塩類に富む供給源までの淡水供給源が含まれる。富無機塩類淡水供給源は天然のものであり得、多数の硬水供給源、湖、または縁海のいずれかが含まれる。アルカリ性の湖または縁海（例えば、トルコのＬａｋｅ  Ｖａｎ）などのいくつかの富無機塩類淡水供給源もまた、ｐＨ変更剤の供給源を提供する。富無機塩類淡水供給源もまた人為的なものであり得る。例えば、貧無機塩類（軟）水が、アルカリ土類金属カチオン（例えば、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋等）などの二価カチオンの供給源と接触されて、本明細書に記載の方法およびシステムに好適な富無機塩類水が生成され得る。二価カチオンまたはその前駆体（例えば塩、無機塩類）は、淡水（または、本明細書に記載のいずれかの他の種類の水）に、任意の簡便なプロトコル（例えば、固形分、懸濁液または溶液の添加）を用いて添加され得る。いくつかの実施形態において、Ｃａ２＋およびＭｇ２＋から選択される二価カチオンが淡水に添加される。いくつかの実施形態においては、Ｎａ＋およびＫ＋から選択される一価カチオンが淡水に添加される。いくつかの実施形態においては、Ｃａ２＋を含む淡水が、金属ケイ酸塩、灰（例えば、フライアッシュ、ボトムアッシュ、ボイラースラグ）、または、前述のものの組み合わせを含むその生成物または加工形態を含む材料と組み合わされて、カルシウムカチオンおよびマグネシウムカチオンを含む溶液が得られる。
【００９６】
いくつかの実施形態において、二価カチオンの水溶液は、排ガス流（例えば、燃焼ガス流）をも供給する産業プラントから入手され得る。例えば、海水冷却産業プラントなどの水冷産業プラントにおいては、産業プラントにより冷却に用いられた水は、次いで、沈殿物質を生成するための水として用いられ得る。所望の場合には、水は、本発明の凝縮システムに入る前に冷却されてもよい。このようなアプローチは、例えば、単流冷却システムで採用され得る。例えば、水道水または農業用水の供給は、産業プラント用の単流冷却システムとして採用され得る。次いで、産業プラントからの水は、沈殿物質を生成するために採用され得、ここで、産出される水は、低い硬度および高い純度を有する。
【００９７】
二価カチオンの水溶液はプロトン除去剤をさらに供給し得、これは、アルカリ分または酸を炭酸塩または重炭酸塩の平衡点まで中和する二価カチオン含有溶液の能力として表記され得る。アルカリ度（ＡＴ）は、以下の式で表記され得る。
ＡＴ＝［ＨＣＯ３−］Ｔ＋２［ＣＯ３２−］Ｔ＋［Ｂ（ＯＨ）４−］Ｔ＋［ＯＨ−］Ｔ＋２［ＰＯ４３−］Ｔ＋［ＨＰＯ４２−］Ｔ＋［ＳｉＯ（ＯＨ）３−］Ｔ−［Ｈ＋］ｓｗｓ−［ＨＳＯ４−］、
式中、「Ｔ」は、計測された溶液中の種の総濃度を示す。供給源に応じて、他の種もアルカリ分に寄与し得る。溶液中の種の総濃度は、例えば海水中で生じる顕著な量のイオン対相互作用が考慮された遊離濃度と反する。この式によれば、二価カチオンの水性供給源は、二価カチオンの水性供給源のアルカリ分に寄与し得る、重炭酸塩、炭酸塩、ホウ酸塩、水酸化物、リン酸塩、重リン酸塩、および／または、ケイ酸塩を種々の濃度で含み得る。任意の種類のアルカリ分が本発明に好適である。例えば、いくつかの実施形態においては、ホウ酸塩アルカリ分が高い二価カチオンの供給源が本発明に好適である。このような実施形態において、ホウ酸塩濃度は、例えば炭酸塩および／または重炭酸塩を含む溶液中の任意の他の種の濃度を超えていてもよい。いくつかの実施形態において、二価カチオンの供給源は、少なくとも１０、１００、５００、１０００、１５００、３０００、５０００、５０００ｍＥｑ以上のアルカリ分を有する。例えば、いくつかの実施形態においては、二価カチオンの供給源は５００〜１０００ｍＥｑのアルカリ分を有する。
【００９８】
排ガス流（例えば、本明細書に記載のＣＯ２の種々の供給源）のように、プロトン除去剤または二価カチオンの産業廃棄物供給源などの液体および固体廃棄物（廃棄物のスラリーなどの多相な形態を含む）もまた、潜在的な汚染影響のために関心の対象である。産業供給源からの多くの液体および固体廃棄物は、汚染影響により環境への排出が好適ではない酸、塩基、または、他の構成成分を含む。いくつかの事例においては、産業廃棄物も酸性であってもよい。いくつかの事例においては、産業廃棄物もアルカリ性であってもよい。さらに他の例において、産業廃棄物は、例えば、Ａｌ２Ｏ３を選択的に溶解させるために水酸化ナトリウムが用いられ、鉄、チタン、ナトリウム、シリカおよび他の不純物を含む廃棄物が発生する産業プロセスであるＢａｙｅｒプロセスにおける、許容不可能なレベルの重金属（例えば、鉛、水銀、クロム等）を含有し得る。赤泥として知られるこの廃棄物は、残存する水酸化ナトリウムにより高度に苛性（度々ｐＨ１３．２を超えるｐＨ）であり、その廃棄は進行中の環境問題である。同様に、石炭火力発電プラントにおいては、石炭の燃焼においてフライアッシュまたはボトムアッシュなどの灰が発生する。燃焼される石炭の供給源および組成に応じて、灰の構成成分は相当に様々であり得、相当量の二酸化ケイ素；酸化カルシウム；砒素、ベリリウム、ホウ素、カドミウム、クロム、コバルト、鉛、マンガン、水銀、モリブデン、セレニウム、ストロンチウム、タリウム、およびバナジウムを含む金属；ならびに、炭化水素、ダイオキシンおよびポリ芳香族炭化水素（ＰＡＨ）などの有機物を含んでいる可能性がある。灰（例えば、フライアッシュ）がテーリング沈殿池または埋立地に含有されている可能性があるが、その廃棄もまた進行中の環境問題である。同様の問題および関心が、他の産業廃棄物（例えば木材パルプおよび製紙廃棄物、冶金廃棄物等）でも見られる。
【００９９】
いくつかの実施形態において、本発明は、第１の廃棄物流を第２の廃棄物流と接触させて廃棄物流の少なくとも一方を中和する工程を含む産業廃棄物流を中和する方法を提供し、この中和された流れは、環境へ放出することが事実上安全である（すなわち、中和された廃棄物流は許容可能なレベルの環境汚染物を含む）。いくつかの実施形態において、第１の廃棄物流は二酸化炭素を含む排ガス流である。いくつかの実施形態において、第１の廃棄物流は、二酸化炭素と、二酸化炭素に追加して１種以上の追加の成分（例えば、ＳＯｘ、ＮＯｘ、Ｈｇおよび／または他の微量金属）とを含む排ガス流である。いくつかの実施形態において、第２の廃棄物流は液体、固体、または、その多相形態である。いくつかの実施形態において、第１の廃棄物流は二酸化炭素を含む排ガス流であると共に、第２の廃棄物流は液体、固体、または、その多相形態である。いくつかの実施形態において、第１の廃棄物流は、二酸化炭素と、二酸化炭素に追加して１種以上の追加の成分（例えば、ＳＯｘ、ＮＯｘ、Ｈｇおよび／または他の微量金属）とを含む排ガス流であり、第２の廃棄物流は、液体、固体、または、その多相形態である。いくつかの実施形態において、本発明は、２種、３種、４種、５種、６種以上の産業廃棄物流などの複数種の産業廃棄物流を中和する方法を提供し、ここで、廃棄物流の少なくとも一種は、二酸化炭素を含む排ガス流を含み、および、廃棄物流の少なくとも一種が中和される。本発明のいくつかの実施形態において、２種、３種、４種、５種、６種以上の廃棄物流が中和される。実際には、本発明は、中和された供給源が環境に安全に放出され得るような、本明細書に記載のプロトン除去剤、二価カチオン、または、これらの組み合わせの供給源（例えば産業供給源）のいずれかの中和を提供する。例えば、いくつかの実施形態においては、本発明の中和方法は、第１の廃棄物流を第２の廃棄物流と接触させる工程を含み、ここで、第１の廃棄物流は、二酸化炭素と、二酸化炭素に追加して１種以上の追加の成分（例えば、ＳＯｘ、ＮＯｘ、Ｈｇおよび／または他の微量金属）とを含む排ガス流であり、第２の廃棄物流は、赤泥、フライアッシュ、または、これらの組み合わせである。本明細書に記載のシステムの各々は、２種以上の廃棄物流の中和に適応されていてもよく、ここで、廃棄物流の少なくとも一種は二酸化炭素を含む排ガス流を含む。
【０１００】
例示であると共に図２Ａに続く説明を如何様にも限定しない、図２Ａのシステム（２００Ａ）などの本発明のシステムは、ＣＯ２を含む排ガス流（２３０）を二価カチオン（２５０）を含む水溶液と接触させて、燃焼ガスおよび粒状物質を排ガス流から除去させ、および、溶液中の二価カチオンと沈殿物質を形成させるよう適応された、処理装置（２１０）（例えば反応器）を備え得る。燃焼ガス（例えば、ＣＯ２、ＳＯｘ、ＮＯｘ等）および粒状物質（例えば、金属、フライアッシュ等）の排ガス流からの除去は、本明細書に記載の本発明の他の実施形態と同様に、排ガス流を出て、液体（例えば、水溶液）に入る二酸化炭素と１種以上の他の成分によって達成される。上記のとおり、対照となる廃棄物流は、化石燃料またはバイオマス燃料の燃焼生成物から入手され得る産業プラント排気ガス（例えば、煙道ガス）を含み、次いで、これが、産業プラントの煙道としても公知である煙突に導かれ得る。燃料の燃焼により発生したＣＯ２に追加して、ＣＯ２はまた、他の産業処理（例えば、セメントプラントにおける無機塩類のか焼）の結果放出される可能性がある。煙道ガスの組成は様々であり得る。一定の実施形態においては、煙道ガス中のＣＯ２の量は、２０００ｐｐｍ〜１８０，０００ｐｐｍを含む、２０００ｐｐｍ〜２００，０００ｐｐｍなどの、３５０ｐｐｍ〜４００，０００ｐｐｍの範囲であり得る。例えば水、ＮＯｘ、ＳＯｘ、水銀および粒状物質といった、本明細書に開示されている他の成分もまた煙道ガス中に存在し得る。煙道ガスの温度は様々であり得るが、例えば、１００℃〜４００℃を含む、６０℃〜７０００℃などの、０℃〜２０００℃である。
【０１０１】
本発明の方法において採用される排ガス流は、産業プラントから凝縮サイトに、排ガス流を産業プラントから凝縮プラントに輸送する任意の簡便な様式で供給され得る。一定の実施形態においては、廃棄物流は、例えば、一カ所以上の凝縮サイトに産業プラントサイトから延びるダクト（例えば産業プラントの煙道）といったガス移送手段で供給される。排ガス流の供給源は、排ガス流の供給源が凝縮箇所から１００マイル以上を含む、１０マイル以上などの、１マイル以上の位置であるよう、凝縮サイトに対して遠方の位置であり得る。例えば、排ガス流は、遠隔の産業プラントから例えばパイプラインといったＣＯ２ガス移送システムを介して凝縮サイトに輸送され得る。産業プラントで生成されたＣＯ２含有ガスは、凝縮サイト（すなわち、炭酸塩化合物凝縮プラント）に到達する前に、例えば他の成分の除去等といった処理がなされてもなされなくてもよい。さらに他の例において、排ガス流の供給源は凝縮サイトに近く、このような事例としては、炭酸塩化合物凝縮システムが組み込まれた発電プラントなど、凝縮サイトが排ガス流の供給源に組み込まれている例が挙げられ得る。
【０１０２】
上記に示されているとおり、排ガス流は、煙道または産業プラントの同様の構造から得られるものであり得る。これらの実施形態において、ガスがラインを通って煙道を出て凝縮システムの適切な箇所に移送されるよう（以下により詳細に説明されている）、例えばダクトといったラインが煙道に接続されている。排ガス流が採用される凝縮システムの一部の特定の構成に応じて、例えば適切なまたは所望の温度を有する廃棄物流を供給するために、排ガス流が得られる供給源の位置は様々であり得る。このように、６０℃〜７００℃などの０℃〜１８００℃の範囲の温度を有する排ガス流が所望される一定の実施形態においては、煙道ガスは、ボイラーまたはガスタービン、キルンの排出点、または、所望の温度をもたらす発電プラントもしくはスタックを通じた任意の点で入手され得る。所望される場合、煙道ガスは、縮合および関連する複雑化を回避するために例えば１２５℃といった露点を超える温度で維持される。可能な場合には、ダクトが急速に分解しないよう、例えば、ステンレス鋼であるか、または、フルオロカーボン（ポリ（テトラフルオロエチレン）など）で内張りされたダクト材料の採用、水での希釈およびｐＨ制御等といった縮合の悪影響を低減させるための手段をとり得る。
【０１０３】
例示であると共に図２Ａに続く説明を如何様にも限定しない、図２Ａに示されているとおり、システム２００Ａは、溶液のｐＨを調節して、溶液中の燃焼ガスの吸収および排ガス流中の成分と溶液中の二価カチオンとの反応を促進させる、プロトン除去剤の供給源（２４０）（例えば、水酸化イオン）を備える。種々の実施形態において、処理装置（２１０）（例えば反応器）は、排ガス流からの粒状物質および溶液中の二価カチオンと相互作用するガスから形成された沈殿物質を含むスラリーを形成する排ガス流（２３０）と溶液との相互作用のために構成されている。種々の実施形態において、処理装置（２１０）は、処理装置からスラリーを沈殿物質のウェットケーキおよび上澄に分離するよう構成された液体−固体分離器（２２２）を備える処理システム（２２０）に作動可能に接続されている。種々の実施形態において、二価カチオン、水酸化イオンおよび沈殿物質が枯渇した上澄は、その全体が参照により本明細書において援用される２００８年６月２７日に出願の米国特許出願公開第１２／１６３，２０５号明細書に記載されているとおり、脱塩用の供給水として用いられてもよい。他の実施形態において、二酸化炭素処理システムは、上澄の一部に二価カチオン（例えば、アルカリ土類金属イオン）およびプロトン除去剤（例えば、水酸化イオン）が補充されて、処理装置（２１０）（例えば反応器）に再循環され得るよう構成されていてもよい。任意により、図２Ａに示されているとおり、本発明のシステムは、液体−固体分離器（２２２）からのウェットケーキを清浄水で洗浄して可用性の塩をウェットケーキから除去し、沈殿物質の洗浄済ウェットケーキ（例えば、脱塩ウェットケーキ）を生成する（使用済み洗浄水と共に）よう構成された洗浄器（２２６）を備えていてもよい。システム２００Ａは、ウェットケーキを乾燥させて、次いで精製所（２２８）で精製されて精製生成物をもたらし得る乾燥粗生成物を形成するよう構成された乾燥器（２２４）をさらに備える。乾燥粗生成物または精製生成物は、建築材料の仕様に応じて本発明の建築材料を調製するために用いられ得る。
【０１０４】
例示であると共に図２Ａに続く説明を如何様にも限定しない図２Ａに示されているとおり、ガス成分（例えば、ＣＯ２、ＳＯｘ、ＮＯｘ等）を除去および乾燥生成物を沈殿物質から生成するために用いられ得る器具が市販されているが、システムに合わせた変更が必要であり得る。処理装置（２１０）（例えば反応器）は、温度制御装置（例えば、水溶液を所望の温度に加熱するよう構成された）、化学薬品添加装置（例えば、ＫＯＨ、ＮａＯＨ等などの化学ｐＨ変更剤の導入用）、電気分解装置（例えば、陰極／陽極等）、ガス充填装置、加圧装置（例えば、５０〜８００ｐｓｉ、１００〜８００ｐｓｉ、４００〜８００ｐｓｉまたは任意の他の好適な圧力範囲などの加圧条件下での操作のため）、機械的撹拌および物理的攪拌装置、ならびに、産業プラント煙道ガスを凝縮システムに再循環させる装置などの任意の多数の異なる装置を備えていてもよい。処理装置２１０（例えば反応器）は、初期反応器圧力、ｐＨ、沈殿物質粒径、金属イオン濃度、水溶液の導電性およびアルカリ分、ならびに、ガスの分圧などの１種以上のパラメータの監視を可能とする装置を備えていてもよい。凝縮プロセス最中の監視条件は、処理の最中の訂正調整を可能とし、または、所望の場合には、沈殿物質の生成を増加または低減させるよう訂正調整を可能とすることが可能である。
【０１０５】
例示であると共に図２Ａに続く説明を如何様にも限定しない図２Ａにも示されているとおり、種々の実施形態における本発明のシステムは、プロトン除去剤２４０（例えば、水酸化イオン）を供給して、処理装置（２１０）（例えば反応器）において沈殿物質を形成させるためのシステムを備える。任意の簡便なプロトン除去剤の供給源（例えば市販の水酸化ナトリウムからの水酸化物）を用いてもよいが、一実施形態においては、図３に示されていると共に、本明細書において参照によりその全体が援用される本発明の譲受人に譲渡された２００８年１２月２３日に出願の国際公開第ＰＣＴ／ＵＳ０８／０８８２４２号パンフレットに記載されているとおり、システムは、プロトン除去剤（例えば、水酸化物）を水性カチオン溶液に供給するため、または、水溶液からのプロトン除去を達成するための電気化学システムを備える。
【０１０６】
図３を参照すると、一実施形態における電気化学システム（３００）は、第１の電解質３０４に接触する陽極３０８；第１の電解質を第３の電解質（３３０）から分離するイオン交換メンブラン３０２；陰極３１０に接触する第２の電解質、ならびに、第２の電解質を第３の電解質から分離するカチオン交換メンブラン３２４を備える。イオン交換メンブランは、システムにおいて、第１および第２の電解質の混合を防止するよう配置される。電流／電圧調整器（３１２）が、システムにおける陰極と陽極との間に印加される電流または電圧を所望のとおり増加または低下させるよう適応されていてもよい。陽極と陰極との間に電圧を印加すると、陽極でガス（例えば、酸素または塩素）が形成されることなく、陰極に接触する溶液中でプロトン除去剤（例えば、水酸化物）が形成される。例示であると共に図２Ａに続く説明を如何様にも限定しない図２Ａに示されているシステムと同様に、図３のシステムは、プロトン除去剤（例えば水酸化物）を図２Ａのものなどの本発明のシステムに供給するためのバッチ、セミバッチ、または、連続作動に適応されていてもよい。
【０１０７】
効率性をもたらすために、排ガス流が生成される産業プラントは、凝縮システムと同じ場所に位置されていてもよい。「同じ場所に位置されている」とは、産業プラントと凝縮システムとの間の距離が、３０〜３５０ヤードを含む、２５〜４００ヤードなどの、１０〜５００ヤードの範囲であることを意味する。所望される場合、凝縮プラントおよび産業プラントは、例えば、凝縮プラントが産業プラントから４０ヤード内に位置されている場合に、温度損失を最低限とすると共に縮合を回避し、ならびに、ダクト材の経費を最低限とするよう相互に構成されていてもよい。
【０１０８】
一定の実施形態においては、産業機能（発電、セメント製造等など）および本発明の凝縮システムを含む完全一体型プラントにも着目されたい。このような一体型プラントにおいては、以下に記載のものなどの従来の産業プラントおよび凝縮システムは、所望の一体型プラントを提供するために変更されている。変更としては、これらに限定されないが：スタックの調整、ポンプ輸送、制御、計装、監視、例えば機械プレス、ポンプ、コンプレッサといった凝縮装置の一部を作動させる例えば水蒸気タービンエネルギーといった、プラントエネルギーの使用、セメントからの熱および／または発電プラントの水蒸気から得られる熱、または、空気−空気熱交換器からの熱の使用等が挙げられる。
【０１０９】
例示であると共に図２Ａに続く説明を如何様にも限定しない図２Ａを参照すると、燃焼ガス（例えば、ＣＯ２）を含む排ガス流（２３０）は二価カチオン水溶液（２５０）と接触され、これが、処理装置２１０（例えば反応器）にパイプラインを介して、または、いくつかの他の簡便な様式で移送され得る。このような接触は、燃焼ガス充填水溶液を生成し得、ここでは、燃焼ガス分子（例えば、ＣＯ２、ＨＣｌ、ＮＯｘ、ＳＯｘ等）が水分子組み合わされて新たな化学種（例えば、炭酸、重炭酸塩、炭酸塩、塩酸、硝酸、硫酸等）が生成されるか、または、燃焼ガス分子が単に水中に溶解する。燃焼ガス充填水溶液はまた、水溶液中に懸濁している燃焼ガスからの粒状物質をも含み得る。種々の実施形態において、上記のとおり、燃焼ガスは、二酸化炭素；一酸化炭素；窒素酸化物（ＮＯｘ）；硫黄酸化物（ＳＯｘ）；硫化物；塩化水素およびフッ化水素などのハロゲン化物（これらはまた、例えばＳＯｘ（例えばＳＯ３、ＳＯ２）と共に酸性ガスとみなされ得る）；フライアッシュなどの粒状物質；特にこれらに限定されないが、砒素、ベリリウム、ホウ素、カドミウム、クロム、コバルト、鉛、マンガン、水銀、モリブデン、セレニウム、ストロンチウム、タリウム、およびバナジウムを含む金属；炭化水素、ダイオキシンおよび多核芳香族炭化水素（ＰＡＨ）などの有機物；ならびに、放射性材料を含み得る。種々の実施形態において、システム（２００Ａ）は、これらの成分のすべて、または１種、または２種以上を同時に含むＣＯ２（例えば、燃焼ガス）を含む排ガス流２３０の処理に適応され得る。
【０１１０】
処理装置（２１０）（例えば反応器）における二価カチオン含有水溶液への燃焼ガスの充填は、水溶液（例えば、炭酸、重炭酸塩および炭酸塩イオンの形態）中での燃焼ガス含有量を高めると共に、処理装置（例えば反応器）を出るガス中の燃焼ガス含有量の濃度を低下させる。種々の実施形態において、燃焼ガス充填水溶液は、４以下を含む、５以下などの、６以下のｐＨを有して酸性であり得る。一定の実施形態においては、水への充填に用いられるガスのＣＯ２、ＮＯｘ、ＳＯｘ、または、これらの組み合わせの濃度は、０．１％、１％、５％、１０％以上、２５％以上、５０％以上を含み、７５％、または、７５％超などである。対象の接触プロトコルとしては、これらに限定されないが、直接接触プロトコル（例えば、一定量の水溶液中へのガスの通気）、並行接触および混合（例えば、一方向へ流れる気体および液体相流間での接触）、向流手段（例えば、反対方向に流れる気体および液体相流間での接触）等が挙げられる。それ故、簡便であり得るとおり、および、その各々は本明細書において参照によりその全体が援用される米国特許第７，３７９，４８７号明細書；２００９年３月１０日に出願の米国仮特許出願第６１／１５８，９９２号明細書；２００９年７月２４日に出願の米国仮特許出願第６１／２２８，２１０号明細書；２００９年５月１４日に出願の米国仮特許出願第６１／１７８，３６０号明細書；２００９年６月２９日に出願の米国仮特許出願第６１／２２１，４５７号明細書；２００９年６月３０日に出願の米国仮特許出願第６１／２２１，６３１号明細書；２００９年７月７日に出願の米国仮特許出願第６１／２２３，６５７号明細書；２００９年１２月２３日に出願の米国仮特許出願第６１／２８９，６５７号明細書に記載されているとおり、接触は、インフューザ、バブラー、流体ベンチュリ反応器、スパージャ、ガスフィルタ、噴霧、トレイ、フラットストリーム（ｆｌａｔ  ｓｔｒｅａｍ）、または充填カラム反応器等の使用を介して達成され得る。種々の実施形態において、排ガス流（例えば燃焼ガス）は、水溶液への充填に用いられる前に処理され得る。例えば、所望されるとおり、排ガス流は、例えば、本明細書において参照によりその全体が援用される米国特許第５，６７０，１２２号明細書に記載されているとおり、酸化条件に供され得る（例えば、ＣＯをＣＯ２に、ＮＯをＮＯ２に、および、ＳＯ２をＳＯ３に転化するために）。
【０１１１】
硫酸塩、亜硫酸塩等をさらに含んでいてもよい非晶質または結晶質炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩を含む沈殿物質は、処理装置（２１０）（例えば反応器）中で凝縮され得る。凝縮条件としては、水溶液の化学的環境および／または物理的環境を変化させて所望の沈殿物質を生成させるものが挙げられる。例えば、水の温度を、所望の炭酸塩化合物または硫酸塩化合物の凝縮を生じさせるのに好適なだけ高めてもよい。このような実施形態において、水の温度は、２５から４５℃を含む、２０から５０℃などの、５から７０℃の温度に高められ得る。このように、所与の一連の凝縮条件は０〜１００℃の範囲の温度を有していてもよいが、温度は、一定の実施形態においては高められて、所望の沈殿物質が生成されてもよい。一定の実施形態においては、温度は、低または無二酸化炭素排出供給源から生成されたエネルギー（例えば、太陽エネルギー、風力エネルギー、水力発電エネルギー等）を用いて昇温され得る。
【０１１２】
水溶液のｐＨは、所与の凝縮プロセスの最中、ｐＨ５〜ｐＨ１４（例えば、ｐＨ７〜ｐＨ１４）の範囲であり得るが、一定の実施形態においては、ｐＨは、所望される、炭酸塩および／または硫黄系（例えば、ＳＯ４、ＳＯ３等）化合物、ならびに、他の化合物（例えば、水酸化化合物および金属錯体）、および、粒状物質の凝縮を促進させるために、アルカリ性のレベルにまで高められ得る。一定のこれらの実施形態においては、ｐＨは、凝縮の最中の処理装置（例えば反応器）からのＮＯｘ、ＳＯｘ、および／または、ＣＯ２ガスの発生を排除しなくても最低限とするレベルにまで高められる。このようなｐＨレベルは、例えば炭酸塩、重炭酸塩、硫酸塩、亜硫酸塩等の形態で溶解しているガスを沈殿物質に捕捉させる。これらの実施形態において、ｐＨは、ｐＨ１１以上を含むｐＨ１０以上などのｐＨ９以上に高められ得る。所望される場合、水のｐＨは、本明細書に記載のとおり、図３の電気化学システムの使用を含む任意の簡便なアプローチを利用して高められる。一定の実施形態においては、プロトン除去剤（例えば、ｐＨ変更剤）が採用され得、ここで、このようなプロトン除去剤の例としては、酸化物、水酸化物（例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、Ｍｇ（ＯＨ）２）、炭酸塩（例えば炭酸ナトリウム）等が挙げられる。二価カチオン−カチオン含有水溶液に提供されるプロトン除去剤（例えばｐＨ変更剤）の量は、プロトン除去剤の特定の性質および変更される水溶液の体積に応じ得、および、二価カチオン−カチオン含有水溶液のｐＨを所望の値に高めるのに十分であり得る。
【０１１３】
水溶液への燃焼ガスの充填および沈殿物質（例えば、炭酸塩、硫酸塩、亜硫酸塩等）の凝縮は、連続的プロセスで、または、個別のプロセスステップで生じ得る。例示であると共に図２Ａに続く説明を如何様にも限定しない図２Ａに示されているとおり、このように、充填および凝縮は、同一の処理装置（例えば反応器）中で行われ得る。他の実施形態において、これらの２つの（またはそれ以上）ステップは、個別の処理装置、または、処理装置中の個別のユニット（例えば、気体−液体接触器、気体−液体−固体接触器、反応器等）において行われ得る。このような実施形態において、例えば、水溶液は、先ず、気体−液体または気体−液体−固体接触器中で充填され得、得られた燃焼ガス充填水溶液が、次いで、個別の反応器において凝縮条件に供され得る。同様に、排ガス流の１種以上の成分は、沈殿物質における物理的捕捉を介して、または、物理的捕捉および凝縮の組み合わせを介して排ガス流から除去され得ることが認識されるであろう。それ故、例えば、水銀または他の重金属、粒状物質、有機物、および／または、他の成分は、沈殿物質中に捕捉され得、所望の条件下で安定性が付与される。
【０１１４】
例示であると共に図２Ａに続く説明を如何様にも限定しない図２Ａを参照すると、保管安定生成物が処理装置２１０中で凝縮され得、これは、特にこれらに限定されないが、気体−液体接触器、気体−液体−固体接触器、反応器、または、前述のものの任意の組み合わせを含むそのサブシステム中で行われ得る。上記のとおり、対象の凝縮条件としては、水溶液の化学的環境および／または物理的環境を変更して所望の沈殿物質を生成するものが挙げられる。例えば、水溶液の温度は、所望の炭酸塩化合物または硫酸塩化合物の凝縮を生じさせるのに好適な量に昇温され得る。一定の実施形態においては、産業プラントから排ガス流に運ばれる過剰量の熱および／またはプロセス熱が利用されて、熱いガスまたは水蒸気の一方としての凝縮の最中の水溶液の温度が昇温され得る。一定の実施形態においては、水と排ガス流との接触が水溶液を所望の温度に昇温させ得、他の実施形態においては、水溶液は所望の温度に冷却される必要性があり得る。
【０１１５】
種々の実施形態において、灰は、例えば燃焼ガス充填水溶液のｐＨを高めるためのｐＨ変更剤として利用される。灰は、唯一のｐＨ変更剤として、または、１種以上の追加のｐＨ変更剤と併せて用いられ得る。一定の実施形態においては、灰としての石炭灰の使用が注目され、この石炭灰は、微粉無煙炭、褐炭、瀝青炭、または、亜瀝青炭の燃焼により、例えば、チェーンストーカーボイラー、サイクロンボイラー、および、流動床ボイラーといった発電プラントボイラーまたは石炭燃焼炉において生成される残渣であり得る。このような石炭灰としては、炉から排気または煙道ガスにより運ばれた微細石炭灰であるフライアッシュ、および、炉の底で凝集物として回収されるボトムアッシュが挙げられる。
【０１１６】
フライアッシュは一般に高度に不均質であり、ガラス状粒子と、水晶、ムライトおよび種々の酸化鉄などの種々の識別可能な結晶質相との混合物を含む。対象とされるフライアッシュとしては、タイプＦおよびタイプＣフライアッシュが挙げられる。上記に称されているタイプＦおよびタイプＣフライアッシュは、ＣＳＡ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ａ２３．５およびＡＳＴＭ  Ｃ６１８により定義されている。これらのクラスの間の主な差異は、石炭灰中のカルシウム、シリカ、アルミナおよび鉄含有量である。フライアッシュの化学特性は、燃焼される石炭の化学物質の含有量（すなわち、無煙炭、瀝青炭、および、褐炭）によって大きく左右される。対象とされるフライアッシュは、相当量のシリカ（二酸化ケイ素、ＳｉＯ２）（非晶質および結晶質の両方）、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。
【０１１７】
以下の表１は、本発明の実施形態において用いられる種々のタイプのフライアッシュの化学組成を表す。
【０１１８】
【表１】
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【０１１９】
より硬質で、より古い無煙炭および瀝青炭の燃焼は、典型的には、クラスＦフライアッシュを生成する。クラスＦ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。より新しい褐炭または亜瀝青炭の燃焼によりもたらされるフライアッシュは、ポゾラン特性を有することに加えて、自己−セメント特性をも有する。水の存在下では、クラスＣフライアッシュは硬質化し、経時的に強度を増す。クラスＣフライアッシュは、一般に、２０％超の石灰（ＣａＯ）を含有する。アルカリおよび硫酸塩（ＳＯ４）含有量は、一般に、クラスＣフライアッシュにおいてより高い。
【０１２０】
フライアッシュ材料は、排気ガス中に懸濁している最中に固化し、例えば、静電集塵装置またはフィルタバッグによる種々のアプローチを用いて収集される。粒子は排気ガス中に懸濁している最中に固化するため、フライアッシュ粒子は、全体が球状であると共に、０．５μｍ〜１００μｍの範囲内のサイズである。対象とされる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により構成されるものが挙げられる。本発明の一定の実施形態において関心のあるものは、高度にアルカリ性の流動床燃焼器（ＦＢＣ）フライアッシュの使用である。
【０１２１】
種々の実施形態において関心のあるものは、ボトムアッシュの使用である。ボトムアッシュは、石炭の燃焼による石炭燃焼ボイラーにおける凝集物として形成される。このような燃焼ボイラーは、湿式ボイラーまたは乾式ボイラーであり得る。湿式または乾式ボイラーにおいて生成される場合、ボトムアッシュは水中で急冷される。急冷は９０％が０．１ｍｍ〜２０ｍｍの粒径範囲内に収まるサイズを有する凝集物をもたらし、ここで、ボトムアッシュ凝集物は、凝塊物サイズを広い分布でこの範囲内に有する。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、より少ない量でＦｅ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎａ、および、Ｋの酸化物、ならびに、硫黄および炭素を含有する。
【０１２２】
一定の実施形態において関心のあるものは、灰としての火山灰の使用である。火山灰は、直径２ミリメートル（０．０７９ｉｎ）未満の小さいテフラ（すなわち、火山の噴火によって形成された微粉化された岩石およびガラスの破片）から構成されている。
【０１２３】
種々の実施形態において、セメントキルン塵埃（ＣＫＤ）がｐＨを変更する手段として組成物−生成反応混合物に添加され得る。燃料、および、か焼のために燃料を燃焼させる手段の性質が、燃料からの灰を含有し得るＣＫＤの化学組成に影響を有し得る。それ故、灰および／またはＣＫＤは、ｐＨを変更する手段の一部として、または、唯一の手段として用いられ得、ならびに、多様な他の成分が、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と共に利用され得る。
【０１２４】
いくつかの実施形態においては、灰は、これらの追加の反応体の１つの供給源として水溶液（例えば、凝縮反応混合物）に添加されて、非晶質シリカ、結晶質シリカ、ケイ酸カルシウム、カルシウムアルミナケイ酸、または、本発明の組成物を生成するプロセスにおける灰の反応からもたらされ得る任意の他の部分などの１種以上の成分を含有していてもよい沈殿物質を生成する。
【０１２５】
種々の実施形態において採用される灰は、例えば、水溶液を保持する処理装置（例えば反応器）中に一定量の灰を入れる工程であって、ここで、添加される灰の量はｐＨを所望のレベルに高めるに十分である工程；カラムまたは床の形態で一定量の灰中に水溶液を流過させる工程；等を含む任意の簡便なプロトコルを用いて水溶液と接触させられて、所望のｐＨが達成され得る。
【０１２６】
ｐＨがｐＨ１２以上のレベルには高められない一定の実施形態において、採用されるフライアッシュは溶解し得ず、代わりに、粒状の組成物として残り得る。未溶解のフライアッシュは、反応生成物（例えば沈殿物質）の残りからその後の使用のために分離（例えばろ過）され得る。あるいは、水溶液は、フライアッシュを通して水溶液を流過させるが、水溶液に伴うフライアッシュの構造からの流出が防止されている固定構成（例えば、カラムまたは同様の構造中に）中に入れられた一定量のフライアッシュ中を流過され得る。この実施形態では、未溶解のフライアッシュの生成物溶液からの分離が必要とされない。ｐＨが１２を超えるさらに他の実施形態においては、フライアッシュが溶解して、以下により詳細に記載されているとおりポゾラン性生成物をもたらし得る。
【０１２７】
フライアッシュが本発明の組成物の生成に利用される実施形態においては、フライアッシュは、先ず、静電凝縮などの手段により煙道ガスから除去され得るか、または、煙道ガスを介して直接的に利用され得る。いくつかの本発明の実施形態においては、フライアッシュの使用は、追加してアルミナまたはシリカなどの反応体をもたらしてｐＨを高め得る。
【０１２８】
一定の実施形態においては、スラグは、例えば、燃焼ガス充填水のｐＨを高めるために、ｐＨ変更剤として利用される。スラグは、独立してｐＨ変更剤として、または、１種以上の追加のｐＨ変更剤（例えば灰等）と併せて用いられ得る。金属の処理から生成されるスラグは、カルシウムおよび酸化マグネシウム、ならびに、鉄、ケイ素およびアルミニウム化合物を含有し得る。一定の実施形態においては、ｐＨ変更材料としてのスラグの使用は、反応性シリカおよびアルミナの沈殿物質への導入を介した追加の有益性を提供し得る。対象とされるスラグとしては、これらに限定されないが、鉄精錬による溶鉱炉スラグ、鋼鉄、銅スラグ、ニッケルスラグ、およびリンスラグを処理するアーク炉または溶鉱炉からのスラグが挙げられる。
【０１２９】
上記に示されているとおり、灰（または、一定の実施形態においてはスラグ）は、一定の実施形態においては、水溶液のｐＨを所望のレベルに変更するための唯一の方法として利用され得る。さらに他の実施形態において、１種以上の追加のｐＨ変更剤または方法が灰の使用と併せて利用され得る。
【０１３０】
所望される場合、ｐＨ変更剤以外の添加剤もまた、生成される沈殿物質の性質に影響を与えるために、水溶液に導入されてもよい。このように、方法の一定の実施形態は、水溶液が凝縮条件に供されている時間の前またはその最中に、水溶液中に添加剤を機する工程を含む。一定の炭酸カルシウム異形体が、微量の一定の添加剤により有利であり得る。例えば、多様に異なる形態で沈殿して、急速に方解石に転化するＣａＣＯ３の高度に不安定な異形体であるファーテライトは、炭酸カルシウムの過飽和溶液中の塩化ランタンとして微量のランタンを包含させることによりきわめて高い収率で入手され得る。対象とされるランタン以外の他の添加剤としては、これらに限定されないが、遷移金属等が挙げられる。例えば、第一鉄または第二鉄の添加は、無秩序ドロマイト（プロトドロマイト）の形成に有利であることが公知であり、これは、そうでなければ形成されることはない。
【０１３１】
従って、所望の沈殿物質を二価カチオン含有水溶液から生成するための一連の凝縮条件としては、一定の実施形態においては、反応温度およびｐＨが挙げられ、ならびに、いくつかの事例においては、水溶液中の添加剤およびイオン性種の濃度が挙げられる。凝縮条件はまた、混合速度、超音波などの撹拌形態、および、種子結晶、触媒、メンブランまたは基材の存在などの要因を含み得る。いくつかの実施形態において、凝縮条件としては、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のいずれかのサイクリングまたは変更が挙げられる。本発明による沈殿物質の調製に採用されるプロトコルは、バッチまたは連続プロトコルであり得る。凝縮条件は、バッチシステムと比して連続流システム中に所用の沈殿物質を生成するために異なっていてもよいことが認識されるであろう。
【０１３２】
一定の実施形態においては、二価カチオン含有水溶液と燃焼ガスとの接触は、任意の簡便なプロトコル（例えば、噴霧ガン、セグメント化流動管型反応器）を用いて沈殿物質粒子のサイズ範囲を制御して達成され得る。１種以上の添加剤が、二価カチオンの供給源に添加されて沈殿物質のサイズ範囲が制御され得、特にこれらに限定されないが、凝集剤、分散剤、界面活性剤、シェール防止剤、結晶成長遅延剤、金属イオン封鎖剤等が挙げられる。
【０１３３】
二価カチオン含有水溶液の排ガス流（例えば燃焼ガス）との接触は、水溶液が凝縮条件に供される時間の前、その最中および／またはその後に行われ得る。従って、本発明の実施形態は、溶液を無機塩類凝縮条件に供する前に水溶液を排ガス流と接触させる方法を含む。本発明の実施形態はまた、水溶液が凝縮条件に供されている間に水溶液が排ガス流と接触される方法を含む。本発明の実施形態は、水溶液を凝縮条件に供する前と水溶液が凝縮条件に供されている間との両方で水溶液が排ガス流と接触される方法を含む。いくつかの実施形態において、同一の水溶液が２回以上循環され得、ここで、凝縮の第１の循環では、例えば炭酸塩（例えば、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム）および硫酸塩が除去され、および、さらなる凝縮のために二価カチオンの他の供給源が添加され得る（すなわち、さらなる沈殿物質がもたらされるようさらなる排ガスが循環され得る）残留水溶液が残される。
【０１３４】
種々の実施形態においては、凝縮のための本明細書に記載のパラメータの調節が用いられて、沈殿物質において捕捉されるか、または、凝縮されるか、または、凝縮および捕捉される特定の成分の量が最適化され得る。いくつかの実施形態においては、排ガス流の成分を沈殿または捕捉させないこと、または、このような捕捉を最低限とすることが所望されることが認識されるであろう。それ故、いくつかの実施形態においては、条件が調整されて、沈殿物質における排ガス流の１種以上の成分の包含が低減され、最低限とされ、または、基本的に排除され得る。このような成分は、本明細書に記載の成分の１種以上（例えば、水銀、他の重金属、放射性物質等）を含み得る。
【０１３５】
排ガス流がいつ水溶液と接触したかに関わらず、いくつかの事例においては、排ガス流が水溶液と接触する場合に、溶液が、ｐＨ１０以下、またはｐＨ９．５以下、またはｐＨ９以下、さらにはｐＨ８以下のｐＨを有し得るよう、水溶液は過度にアルカリ性ではない。いくつかの実施形態において、排ガス流と接触される水溶液は、最初に塩基性にされた水溶液ではない（例えば、プロトン除去剤の添加または電気化学的プロトコルにより）。いくつかの実施形態において、排ガス流と接触される水溶液は、水酸化物（例えば水酸化ナトリウム）などのプロトン除去剤の添加により塩基性にされた水溶液ではない。いくつかの実施形態において、水溶液は、酸化物（例えば、酸化カルシウム、酸化マグネシウム等）などの一定量のプロトン除去剤の添加によるものなどの、きわめてわずかにアルカリ性にされたものである。
【０１３６】
水溶液からの沈殿物質（例えば、炭酸塩、硫酸塩、亜硫酸塩等）の凝縮に続いて、得られる沈殿物質は分離され得る。沈殿物質の分離は、ドレーニング（例えば、ドレーニング後の沈殿物質の重力沈降）、傾瀉、ろ過（例えば、重力ろ過、減圧ろ過、強制空気を用いるろ過）、遠心処理、圧搾、または、これらの任意の組み合わせを含む多数の簡便なアプローチのいずれかを用いて達成され得る。例えば、沈殿物質の分離は、参照により本明細書において援用される、２００９年４月９日に出願の米国仮特許出願第６１／１６８，１６６号明細書に記載されているとおり、達成され得る。沈殿物質からのバルク水の分離は沈殿物質の濃縮組成物を生成し、ここで、濃縮組成物は、炭酸塩および／または重炭酸塩、および、産業排ガス流の処理によりもたらされる任意の他の共生成物に関して濃縮されている。濃縮組成物はまた、脱水の程度に応じて、脱水沈殿物質または沈殿物質のウェットケーキとみなされ得る。いくつかの実施形態において、濃縮組成物は、少なくとも１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、９９％沈殿物質（すなわち、固形分）と、残量の水またはその溶液を含む。
【０１３７】
例示であると共に図２Ａに続く説明を如何様にも限定しない図２Ａに示されているとおり、沈殿物質はまた、処理システム２２０の液体−固体分離器（２２２）で単離されて、沈殿物質のウェットケーキおよび上澄が生成され得る。（また、本明細書において参照によりその全体が援用される２００９年４月９日に出願の米国仮特許出願第６１／１６８，１６６号明細書も参照のこと）。いくつかの実施形態において、沈殿物質は分離されていないか、または、わずかに部分的に分離されている。このような実施形態において、任意により沈殿物質のいくらかまたはすべてを含む上澄は、任意の好適な手段により処理され得る。いくつかの実施形態において、上澄と、任意により沈殿物質のいくらかまたはすべてを含む組成物は、陸上または水上の場所に（例えば、により）輸送され、その場所に置かれ得る。例えば、このような実施形態においては、このような組成物は環境への排出に好適であるため、沈殿物質を比較的含まない上澄を含む組成物は、地上、地下、水の中（例えば外洋）、水中等に処理され得る（例えば、Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｐｏｌｌｕｔａｎｔ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  Ｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ（ＮＰＤＥＳ）制限などのＵｎｉｔｅｄ  Ｓｔａｔｅｓ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ  Ａｇｅｎｃｙおよび／または州環境局の許可された排出制限を満たし、これらの排出制限は、本特許出願の出願日に存在している）。これは、海水中の硫酸塩の濃度は本発明の組成物中の硫酸塩の濃度よりもかなり高い可能性があるので、二価カチオンの供給源が海水である実施形態において特に有用である。このように、添加された硫酸塩は、海水中の硫酸塩の濃度を無視可能な程度にしか高めることはない。所与の量の燃焼ガスを産業排気ガスから分離するためのカーボンフットプリント、そのために用いられたエネルギーの量、および／または、そのために生成された燃焼ガスの量はプロセスにおいて最低限とされ得、ここで、沈殿物質の廃棄後のさらなる処理は行われないことが認識されるであろう。
【０１３８】
例示であると共に図２Ａに続く説明を如何様にも限定しない図２Ａに示されているとおり、次いで、分離から得られる沈殿物質（例えば、得られた脱水沈殿物質）は乾燥されて、乾燥器（２２４）を用いて乾燥粗生成物が生成され得る。例えば、乾燥は、沈殿物質を空気乾燥することにより達成され得る。沈殿物質が空気乾燥された実施形態において、空気乾燥は、室温またはそれより高温で実施され得る。一定の実施形態においては、高温は、産業プラントの排ガス流からもたらされる。これらの実施形態において、発電プラントからの排ガス流（例えば、煙道ガス）は、先ず、乾燥ステップにおいて用いられ得、ここで、排ガス流は、７５〜３００℃などの３０〜７００℃の範囲の温度を有し得る。排ガス流は、乾燥ステージにおいて濡れた沈殿物質に直接的に接触させられ得るか、または、乾燥ステージ中のガス（空気など）を間接的に加熱するために用いられ得る。排気ガスの詳細および産業プラントの構成に基づいて、例えばＨＲＳＧまたは煙道から一定の距離にある位置といった、好適な場所で開始される産業プラントからの例えばダクトといったガス移送手段を有することにより、所望の温度が排ガス流においてもたらされ得る。いくつかの実施形態において、沈殿物質は、噴霧乾燥されて沈殿物質が乾燥され得、ここで、沈殿物質を含むスラリーは、熱いガス（例えば、発電プラントからの排ガス流）中にこのスラリーを供給することにより乾燥され得る。例えば、沈殿物質を含むスラリーは、噴霧器を介して主乾燥チャンバ中に送出され、熱いガスが噴霧器方向に対して並流または向流として流過されてもよい。一定の実施形態においては、乾燥工程は凍結乾燥（すなわち凍結乾燥法）により達成され、ここで、沈殿物質は凍結され、周囲圧力が下げられ、および、材料中の凍結した水が凍結した沈殿物質からガスに直接的に昇華されるよう十分な熱が加えられる。システムの特定の乾燥プロトコルに応じて、乾燥器は、ろ過構成要素、凍結乾燥構造、噴霧乾燥構造等を備えていてもよい。
【０１３９】
例示であると共に図２Ａに続く説明を如何様にも限定しない図２Ａの任意の洗浄器（２２６）で示されているとおりいくつかの実施形態において、脱水沈殿物質またはウェットケーキは乾燥工程の前に洗浄されてもよい。脱水された沈殿物質またはウェットケーキは、淡水で洗浄されて塩（ＮａＣｌなど）が材料から除去され得る。使用済み洗浄水は、例えばテーリング沈殿池等への処分により簡便に処分され得る。その後、例示されているとおり、洗浄済沈殿物質または洗浄済ウェットケーキは、乾燥器２２４中で乾燥されて、乾燥粗生成物において、粒径、表面積等などの所望の物理的特徴がもたらされ得る。乾燥工程、または、その後しばらくの間、混和物、骨材、補助セメント材等などの１種以上の成分が、沈殿物質に添加されて追加の製品が製造されてもよい。
【０１４０】
乾燥生成物（例えば乾燥沈殿物質）は、多数の異なる方法で処分され得る。一定の実施形態においては、乾燥生成物は、長期保管場所に輸送されて、燃焼ガス（例えば、ＣＯ２、ＳＯｘ、ＮＯｘ等）と粒状物質とが保管に安定な形態で効果的に分離される（例えば、地上に保管され得る燃焼ガス−分離材料）。例えば、沈殿物質は、産業プラントおよび凝縮システムに隣接する長期保管サイトに保管され得る。さらに他の実施形態において、沈殿物質は輸送されて、例えば、所望のとおり地上、地中等といった長期保管サイトに置かれ得、ここで、長期保管サイトは発電プラントから遠位にある（これは、発電プラントの近辺に実際の土地が不足している実施形態において望ましい場合がある）。これらの実施形態において、沈殿物質が長期保管サイトに輸送される場合、これは、燃料または他の材料を産業プラントおよび／または凝縮プラントに輸送するために利用された空の運搬車両（例えば、バージ、貨車、トラック等）で輸送すればよい。この様式においては、燃料を産業プラントに、材料を凝縮プラント（例えば、アルカリ供給源）に運ぶ等に用いられた運搬車両が、沈殿物質、従って、産業プラントからの分離燃焼ガスの輸送に利用され得る。
【０１４１】
いくつかの実施形態において、本発明の組成物（例えば、溶液、スラリー、沈殿物質等）は水中または地中の箇所に処分され得るが、その選択は、位置および利用可能なリソースに応じて様々であり得る。組成物は、未処理（例えば、水が除去されていない）であるか、処理されて上澄の一部が除去されて濃縮組成物が生成されているか、乾燥されているか（例えば、噴霧乾燥された沈殿物質）、または、主に上澄を含む組成物を含む本明細書に記載の形態のいずれかであり得る。水中位置としては、これらに限定されないが、内陸の水中位置（例えば、淡水湖中）または外洋（または海）水中位置が挙げられる。水中位置は、１５０フィート以下を含む、２００フィート以下などの、１０００フィート以下の箇所を含む浅い箇所であっても、または、５０００フィート以上を含む、５００フィート以上、１０００フィート以上、２０００フィート以上などの２００フィート以上の箇所を含む深い箇所であってもよい。地下位置としては、本発明の組成物の長期保管に対する好適な不透過性および安定性を有する任意の地下サイト（例えば、地質学的層）が挙げられる。本発明の組成物は、地表下５０メートル以上、１００メートル以上、２００メートル以上、５００メートル以上、または、１０００メートル以上の地下に注入され得る。いくつかの実施形態において、組成物は、地球の表面下、３０００フィート未満、２５００フィート未満、２０００フィート未満、１５００フィート未満、１０００フィート未満、５００フィート未満、２５０フィート未満、または１００フィート未満である地下位置に注入される。いくつかの実施形態において、組成物は、塩水を取り出した地質学的層に注入される。本発明の組成物（例えば、溶液、スラリー、沈殿物質等）の輸送のために構成された組成物移送手段（例えば、好適なポンプ等と共に構成されたパイプ、ダクト等）が、本発明の組成物の水中または地中への処分に用いられ得る。
【０１４２】
所望される場合、沈殿物質および母液から形成された組成物は、凝縮後であって処分の前までの期間の間保管されてもよい。例えば、組成物は、２０〜２５℃などの１〜４０℃の範囲の温度で、１〜１０日間またはこれ以上などの１〜１０００日間またはこれ以上の期間の間保管されてもよい。
【０１４３】
本発明のいくつかの実施形態において、発電プラントからの煙道ガス中に含有されていたＮＯｘ、ＳＯｘ、および／または、ＣＯ２のほとんど１００％が安定な無機塩類中に分離され；これは、単一の凝縮ステップ（例えば、単一の処理装置で）、または、複数の凝縮ステップ（例えば、直列、並行、または、これらの組み合わせに構成された複数の処理装置で）で行われ得、および、ＣＯ２を分離するための他のプロセスがさらに関与してもよく、例えば、煙道ガス中のＣＯ２の濃度が下がるに伴って、エネルギー消費の観点ではガス中の元のＣＯ２のすべての除去には過度に高価であるさらにエネルギー集約的なプロセスが、ガス中の最後のＣＯ２の除去においては実際的になる可能性がある。それ故、いくつかの実施形態においては、発電プラントに入るガス（通常の大気）は、本発明のプロセスおよびシステムによって処理された、プラントを出る煙道ガス中のＣＯ２濃度を超えるＣＯ２濃度を有している場合がある。従って、いくつかの実施形態においては、本発明の方法およびシステムは、例えば大気といったガスを発電プラントに供給する工程であって、ここで、ガスはＣＯ２を含む工程；例えば、化石燃料の燃焼でＯ２を消費すると共にＣＯ２を生成することにより発電プラント中のガスを処理し、次いで、排気ガスを処理してＣＯ２を除去する工程；ならびに、発電プラントからガスを排出する工程であって、ここで、発電プラントから排出されるガスは発電プラントに供給されたガスよりも低いＣＯ２含有量を有する工程を含む方法を含む。いくつかの実施形態において、発電プラントから放出されるガスは、発電プラントに進入するガスよりも、少なくとも１０％少ないＣＯ２、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を含有し；いくつかの実施形態においては、発電プラントに進入するガスは大気であり、発電プラントを出るガスは処理された煙道ガスである。
【０１４４】
例示であると共に図２Ｂに続く説明を如何様にも限定しない図２Ｂは、煙道ガスが処理装置２１０に導入される前に、排ガス流（例えば燃焼ガス流）が、１種以上の排出制御技術で選択的に処理されて煙道ガスの１種以上の成分（例えば、ＳＯｘ、ＮＯｘ、粒状物質等）が除去され得るよう構成されたシステム２００Ｂの実施形態を示す。それ故、２３２で図２Ｂに示されているとおり、一実施形態においては、排ガス流が処理装置（２１０）（例えば反応器）に送られる前に、窒素酸化物ガス（ＮＯｘ）はガス流から除去され得てもよく；あるいは、２３２および２３４を利用することにより、ＮＯｘおよびフライアッシュの両方が排ガス流から除去されてもよく；同様に、２３２、２３４および２３６により、排ガス流（ＮＯｘ、フライアッシュおよびＳＯｘ）の３種の成分は、ガスが処理装置に導入される前に除去されてもよい。
【０１４５】
理解されるであろうとおり、図２Ｂに示されているシステムは、本発明の任意のシステムと同様に、任意のＮＯｘ制御技術（２３２）（例えば、選択触媒還元（ＳＣＲ）、非選択触媒還元等）、任意の粒状物質制御技術（２３４）（例えば、静電集塵装置（ＥＳＰ）、織布フィルタ等）、および任意のＳＯｘ制御技術（２３６）（例えば、煙道ガス脱硫（ＦＧＤ）等）に適応していてもよく、存在する場合、排出制御技術は、排ガス流のいずれかの所望の成分を除去するために構成されていてもよい。本発明のシステムは、さらに、特定の水銀制御技術（例えば、活性炭素注入（ＡＣＩ））にも適合するよう構成され得る。システムは、このような任意の排出制御技術が備わるよう新規に建設してもよく、または、排出制御技術が伴っている既存の産業プラントにＣＯ２処理システムをレトロフィットしてもよい。ＣＯ２処理システムが組み合わされた産業プラントが新規に建設されるか、または、レトロフィットされるかに関わらず、産業プラント、ＣＯ２処理システム、または、産業プラントとＣＯ２処理システムとの組み合わせからの排出は、本特許出願の出願日に存在している排出規制基準である、Ｒｅａｓｏｎａｂｌｙ  Ａｖａｉｌａｂｌｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＲＡＣＴ）；Ｂｅｓｔ  Ａｖａｉｌａｂｌｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＢＡＣＴ）；Ｍａｘｉｍｕｍ  Ａｃｈｉｅｖａｂｌｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＭＡＣＴ）；Ｌｏｗｅｓｔ  Ａｃｈｉｅｖａｂｌｅ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｒａｔｅ（ＬＡＥＲ）；および／またはいずれかのＵｎｉｔｅｄ  Ｓｔａｔｅｓ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ  Ａｇｅｎｃｙ（ＥＰＡ）参照法からなる群から選択される排出規制基準を満たすかこれを高めるよう設計される。
【０１４６】
いくつかの実施形態において、本発明のシステムは、ＮＯｘ、ＳＯｘ、または粒状物質制御技術を含んでいない。例えば、このような実施形態においては、排ガス流は、任意により排ガス流を熱交換器で冷却した後に、処理装置を直接的に流過され得る。いくつかの実施形態において、本発明のシステムは、ＮＯｘ、ＳＯｘ、または、粒状物質制御技術からなる群から選択される１種の排出制御技術を含む。例えば、このような実施形態においては、システムは、ＮＯｘ制御技術を含み得る。例えば、他の実施形態においては、システムは、粒状物質制御技術を含み得る。いくつかの実施形態において、本発明のシステムは、ＮＯｘ、ＳＯｘ、または、粒状物質制御技術からなる群から選択される２種の排出制御技術を含む。例えば、このような実施形態においては、システムは、ＮＯｘおよび粒状物質制御技術を含み得、ここで、ＮＯｘ制御技術は粒状物質制御技術の前に設けられる。例えば、他の実施形態においては、システムは、ＮＯｘおよび粒状物質制御技術を含み得、ここで、粒状物質制御技術は、ＮＯｘ制御技術よりも前に設けられる。いくつかの実施形態において、本発明のシステムは、ＮＯｘ、ＳＯｘ、および、粒状物質制御技術を含む。例えば、このような実施形態においては、システムは、ＮＯｘ、ＳＯｘ、および、粒状物質制御技術を含み得、ここで、ＮＯｘ制御技術は、粒状物質制御技術よりも前に設けられる。例えば、他の実施形態においては、システムは、ＮＯｘ、ＳＯｘ、および、粒状物質制御技術を含み得、ここで、粒状物質制御技術はＮＯｘ制御技術よりも前に設けられる。熱交換器が、煙道ガスの温度を排出制御技術に適切な温度とするためにシステムにおいて適切に用いられ得る。例えば、熱交換器が用いられて、ＮＯｘ制御技術におけるＮＯｘの効率的なスクラビングまたはＳＯｘ制御技術におけるＳＯｘの効率的なスクラビングのために適切な温度範囲に温度が下げられ得る。しかも、排出制御技術のいずれも、ＣＯ２を処理する目的のために材料を供給するよう構成されていてもよい。例えば、いくつかの実施形態においては、粒状物質制御技術（例えば、静電集塵装置、織布フィルタ等）は、フライアッシュなどの収集した粒状物質（例えば、プロトン除去剤および／または二価カチオンの産業廃棄物供給源）を本発明の処理装置（フライアッシュの前添加）に供給するよう構成されていてもよい。いくつかの実施形態において、粒状物質制御技術（例えば、静電集塵装置、織布フィルタ等）は、フライアッシュなどの収集した粒状物質を本発明の組成物（例えば、補助セメント材、ポートランドセメントと補助セメント材とのブレンド等）に供給するよう（フライアッシュの後添加）構成されていてもよい。フライアッシュ（例えば、セメントまたはセメント状材料の一部の置き換え）のこのような使用は技術分野において公知である。
【０１４７】
種々の産業プラントと組み合わされた本発明のシステムおよびシステムは、本特許出願の出願日に存在する公害規制基準である、Ｒｅａｓｏｎａｂｌｙ  Ａｖａｉｌａｂｌｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＲＡＣＴ）；Ｂｅｓｔ  Ａｖａｉｌａｂｌｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＢＡＣＴ）；Ｍａｘｉｍｕｍ  Ａｃｈｉｅｖａｂｌｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＭＡＣＴ）；Ｌｏｗｅｓｔ  Ａｃｈｉｅｖａｂｌｅ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｒａｔｅ（ＬＡＥＲ）；および／またはいずれかのＵｎｉｔｅｄ  Ｓｔａｔｅｓ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ  Ａｇｅｎｃｙ（ＥＰＡ）参照法などの公害規制基準を満たすかこれを高め得る。このような公害規制基準を満たすこと、または、高めることは、本発明のＣＯ２処理システムが産業プラント（例えば石炭火力発電プラント）によって放出されたＣＯ２の少なくとも１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％、９９％、または９９．９％を捕捉する場合に可能である。本発明のシステムは公害規制基準を満たすかこれの向上に有効であるため、本発明のＣＯ２処理システムは、メンテナンスのために、または、高い需要期間の最中（例えば高いエネルギー需要）、短期間の間（例えば、数時間、数日間等）停止されてもよく、それでもなお、本特許出願の出願日に存在する公害規制基準であるＲＡＣＴ、ＢＡＣＴ、ＭＡＣＴ、ＬＡＥＲ；および／またはいずれかのＵｎｉｔｅｄ  Ｓｔａｔｅｓ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ  Ａｇｅｎｃｙ（ＥＰＡ）参照法などの公害規制基準を満たすかこれを高める。例えば、石炭火力発電プラントでの高いエネルギー需要は、発電プラントでの予備容量（例えば、１０％予備容量）の利用、および／または、本発明のＣＯ２処理システムの運転のための予備のエネルギーの利用を要求し得る。このようなシナリオにおいては、ＣＯ２処理システムは停止されて、そうでなければ本システムで処理されたであろう排出物（例えば、ＣＯ２、ＳＯｘ、Ｈｇ等）が、任意により、他の排出制御技術（例えば、ＮＯｘ、粒状物質、および／またはＳＯｘ制御技術）が存在する場合には、このような排出制御技術を通して、大気中に放出されてもよい。石炭火力発電プラントが排出を制御する本発明のＣＯ２処理システムなしで運転されるのは１年でわずかに数時間であるため、発電プラントはなお公害規制基準を満たすかこれを高め得る。このような予備容量運転の最中に、予備の容量および汚染の増加のために追加の資金を費やす必要性はない。
【０１４８】
図２に示されるものなどのシステムを含む本発明のシステムは、排ガス流中の成分を酸化させるよう構成されていてもよい。排ガス流中の成分の酸化は、上記のとおり、排ガス流を過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）またはＨ２Ｏ２／ＣＨ３ＯＨ混合物に供する工程を含む。ＣＯ２含有ガス状流を過酸化水素を用いて酸化するシステムおよび方法の例示的な記載が、本明細書において参照によりその全体が援用される米国特許第５，６７０，１２２号明細書に見いだされ得る。ガス状流は、十分な時間の間過酸化水素で処理されてその中の成分が酸化されて、例えば、一酸化窒素（ＮＯ）、三酸化硫黄（ＳＯ３）、軽質炭化水素（Ｃ１〜Ｃ４）、一酸化炭素（ＣＯ）、および、水銀の１種以上が、それぞれ、ＮＯ２、ＳＯ２、ＣＯ２およびＨｇＯに転化され得る。ガス状流は、ガス状流を水溶液（例えば、二価カチオン、プロトン除去剤、または、これらの組み合わせを含む水溶液）と接触させる前に、過酸化水素またはＨ２Ｏ２／ＣＨ３ＯＨ混合物で処理されてもよい。いくつかの実施形態において、ガス状流を水溶液と接触させた後に回収される処理済排ガス流は、Ｈ２Ｏ２／ＣＨ３ＯＨ混合物で処理され得、および、本発明の処理装置において再処理されて、排ガス流の残留する成分のいずれかが回収される。
【０１４９】
過酸化水素またはＨ２Ｏ２／ＣＨ３ＯＨ混合物の反応時間は、約０．０１〜約５秒、例えば、約０．１〜約２秒の範囲内であり得る。次いで、ＮＯ２、ＳＯ２、ＣＯ２、およびＨｇＯ（および、排ガス流の他の成分）は、水溶液（例えば、二価カチオン、プロトン除去剤、または、これらの組み合わせを含む水溶液）への吸収により除去され得る。いくつかの実施形態においては、次いで、ＣＯ２−充填溶液が凝縮条件に供されて、ガス状流からの成分の１種以上（例えば、ＮＯ２、ＳＯ２、ＣＯ２、ＨｇＯ等）を含む沈殿物質が形成され得る。このように、本発明は、排ガス流から広く多様な成分（例えば、ＣＯ２、基準汚染物質、および／または、他の毒性のまたは環境に有害な成分）を、これらの成分が危険なほどに高い濃度で大気中に排出されないよう除去するための迅速、かつ、効率的な方法を提供する。例えば、本発明は、ボイラー、炉、焼却炉、定置機関、および、種々の種類の燃料を燃焼させる他のシステムから放出される排ガス流（例えば煙道ガス）からこれらの成分を除去するために用いられ得る。
【０１５０】
上記のとおり、注入されたＨ２Ｏ２（ＭｅＯＨ）対総汚染物質のモル比は、例えば、０．１対２．０、０．１対１．０、または、０．１対０．５といった０．１対３．０を含む、０．１対４．０などの０．０１対５．０であり得る。このような比はまた、メタノール中の水性Ｈ２Ｏ２または水性Ｈ２Ｏ２が用いられる場合に有効であり得る。いくつかの実施形態において、例えば、注入されたＨ２Ｏ２（ＭｅＯＨまたはＨ２Ｏ）対総汚染物質のモル比は、０．５〜２．０であり得る。いくつかの実施形態において、例えば、注入されたＨ２Ｏ２（ＭｅＯＨまたはＨ２Ｏ）対総汚染物質のモル比は、０．９対１．５であり得る。過酸化水素は、１％〜５０％、例えば、１０％〜約３０％の濃度で注入され得る（例えば、メタノール溶液または水溶液の形態）。
【０１５１】
本発明のシステムおよび方法における過酸化水素の使用は多くの利点を有する。適当に保管されれば、過酸化水素溶液はきわめて安定である。過酸化水素自体は汚染物の供給源ではなく、唯一の反応副生成物は水および酸素であるため、過酸化水素の使用は如何なる環境問題も引き起こさない。従って、過酸化水素は、本発明において安全に用いられることが可能である。
【０１５２】
例示であると共に図２Ｃに続く説明を如何様にも限定しない図２Ｃを参照すると、一実施形態においては、システム２００Ｃは、富二酸化炭素排ガス流２３０を二価カチオン２５０を含む水性カチオン溶液と接触させて、廃棄物流２４０中の構成成分を中和し、および、水溶液中のカチオンと共に炭酸塩含有沈殿物質を形成するよう適応された気体−液体または気体−液体−固体接触器を備える処理装置（２１０）を備える。例示されているとおり、このシステムは、廃棄物源に含有されているプロトン除去剤（例えば、ＯＨ−）の供給源２４０を備える。種々の実施形態においては、廃棄物源中のＯＨ−を利用して水溶液のｐＨが調整されて、燃焼ガス（例えば、二酸化炭素、ＮＯｘおよびＳＯｘ）の溶液中への吸収が促進され、および、排ガス流中の成分が溶液中のカチオンと反応されて、溶液中に炭酸塩含有沈殿物質が形成される。好適な廃棄物流の例としては、水酸化ナトリウムを含有する赤泥および酸化カルシウムを含有するフライアッシュが挙げられる。
【０１５３】
種々の実施形態において、処理装置２１０における排ガス流２３０と溶液２５０との相互作用は、排ガス流からの粒状物質と、溶液中のカチオンと相互作用するガスから形成される沈殿物質とを含むスラリーの形成をもたらす。種々の実施形態において、スラリーは液体−固体分離器２２２に導かれ、ここで、本明細書に記載の本発明の単なる例示である図２Ａおよび２Ｃに示されているとおり、これは、濃縮組成物（例えば、ウェットケーキ）および上澄に分離される。種々の実施形態において、図２Ｃに例示されているとおり、例えば、二価カチオン、水酸化イオンおよび沈殿物質が枯渇している上澄が脱塩に送られる。他の実施形態においては、任意により上澄の少なくとも一部に、アルカリ土類金属カチオンおよびプロトン除去剤が補給されて、処理装置２１０に再循環される。任意により、例示であると共に図２Ａに続く説明を如何様にも限定しない図２Ａに示されているとおり、液体−固体分離器２２２からのウェットケーキは洗浄ステーション２２６において清浄水で洗浄されて可溶性の塩がウェットケーキから除去されて、脱塩ウェットケーキおよび洗浄水が生成される。洗浄ステーションから、ウェットケーキは乾燥器２２４において乾燥されて乾燥粗生成物を形成し得る。上記のとおり、乾燥粗生成物は、次いで、精製所で精製されて精製生成物が生成され得る。乾燥粗生成物または精製生成物は、建築材料の仕様に応じて、製造システム（２２８）において本発明の建築材料の調製に用いられ得る。建築材料としては、セメント、微小骨材、モルタル、粗大骨材、コンクリート、ポゾラン、または、これらの組み合わせが挙げられ得、その各々が参照により本明細書において援用される、２００８年５月２３日に出願の米国特許出願公開第１２／１２６，７７６号明細書；２００８年１２月２４日に出願の米国特許出願公開第１２／３４４，０１９号明細書；２００９年５月２９日に出願の米国特許出願公開第１２／４７５，３７８号明細書；および２００８年１０月２２日に出願の米国特許出願公開第１２／６０４，３８３号明細書にさらに記載されている。
【０１５４】
例示であると共に図２Ｃに続く説明を如何様にも限定しない図２Ｃに示されている本発明のシステムにおいては、廃棄物成分の中和および得られる沈殿物質からの建築用製品の製造に用いられることが可能である器具は市販されているが、仕様の変更が必要であり得る。また、示されているとおり、種々の実施形態におけるシステム２００Ｃは、水酸化イオンを供給して処理装置２１０中に沈殿物質を形成させるプロトン除去剤（例えばＯＨ−）の廃棄物源２４０を含む。図２Ｃの実施形態においては、プロトン除去剤（例えば、ＯＨ−）の供給源は廃棄物流２４０に利用可能であるが、赤泥、フライアッシュ、または、任意の簡便なプロトン除去剤の供給源が用いられることが可能である（例えば、市販されている水酸化ナトリウム）。それ故、一実施形態においては、図２Ａを参照して上述されているとおり、および、図３に例示されているとおり、および、本明細書において参照によりその全体が援用される、本発明の譲受人に譲渡された２００８年１２月２３日に出願の国際公開第ＰＣＴ／ＵＳ０８／０８８２４２号パンフレットに記載されているとおり、システムは、水酸化イオンを水性カチオン溶液に供給するための電気化学システムを備える。
【０１５５】
例示であると共に図２Ｃに続く説明を如何様にも限定しない図２Ｃを参照すると、燃焼ガスを含む排ガス流２３０は二価カチオン水溶液と接触させられてガス充填水溶液が生成される。ガス充填水溶液とは燃焼ガスを含む水性カチオン溶液を意味し、ここで、燃焼ガス分子は水分子と結合されて、例えば、炭酸、塩酸、硝酸、硫酸、重炭酸塩、炭酸塩といった新たな化学種を生成するか、または、燃焼ガス分子は単に水中に溶解する。ガス充填水はまた、燃焼ガスから水溶液中に飛沫同伴された粒状物質を含む水溶液を含む。種々の実施形態において、燃焼ガスとしては、二酸化炭素および一酸化炭素（ＣＯｘ）；窒素酸化物（ＮＯｘ）；硫黄酸化物（ＳＯｘ）および硫化物；塩化水素およびフッ化水素などのハロゲン化物（これらはまた、例えばＳＯｘ（例えばＳＯ３、ＳＯ２）と共に酸性ガスとみなされ得る）；フライアッシュなどの粒状物質、塵埃および砒素、ベリリウム、ホウ素、カドミウム、クロム、クロムＶＩ、コバルト、鉛、マンガン、水銀、モリブデン、セレニウム、ストロンチウム、タリウム、およびバナジウムを含む金属；ならびに、炭化水素、放射性材料、ダイオキシン、およびＰＡＨ化合物などの有機物が挙げられる。種々の実施形態において、本発明は、これらの成分のすべて、または、１種、または２種以上を同時に含む投入燃焼ガス流を処理するために適応可能なシステムを提供する。
【０１５６】
処理装置（例えば、図２Ｃの処理装置２１０）における水性カチオン溶液への充填は、例えば、炭酸、重炭酸塩、および／または、炭酸塩イオンの形態での水溶液中の燃焼ガス含有量を高め、および、処理装置を出る出口ガスの濃度を低減させる。種々の実施形態において、燃焼ガス充填水溶液は、４以下を含む、５以下などの、６以下のｐＨを有する酸性である。一定の実施形態においては、水への充填に用いられるガスのＣＯ２、ＮＯｘおよび／またはＳＯｘの濃度は、０．１％、１％、５％、１０％以上、７５％またはこれ以上などの、５０％以上を含む、２５％以上である。対象の接触プロトコルとしては、これらに限定されないが：例えば、一定量の水溶液をとおしたガスの通気といった直接接触プロトコル、例えば、単方向に流れる気体相および液体相流間の接触といった並流接触および混合、例えば、対向して流れる気体相および液体相流間の接触といった向流手段等が挙げられる。それ故、簡便であり得るとおり、および、本明細書において参照によりその全体が援用される米国特許第７，３７９，４８７号明細書に記載されているとおり、接触は、インフューザ、バブラー、流体ベンチュリ反応器、スパージャ、ガスフィルタ、噴霧、トレイ、フラットストリームまたは充填カラム反応器等の使用を介して達成され得る。種々の実施形態において、ガスは、水溶液の充填に用いられる前に処理されてもよい。所望されるとおり、例えば本明細書において参照によりその全体が援用される米国特許第５，６７０，１２２号明細書に記載されているとおり、例えば、ガスは、酸化条件に供されて、例えば、ＣＯをＣＯ２に、ＮＯをＮＯ２に、およびＳＯ２をＳＯ３に転化させ得る。
【０１５７】
例示であると共に図２Ｃに続く説明を如何様にも限定しない図２Ｃを参照すると、処理装置２１０では、非晶質または結晶質であり得る炭酸塩化合物、硫酸塩および亜硫酸塩化合物は凝縮される。ここで、廃棄物源２４０は、水溶液中に溶解しない固体廃棄物（例えば赤泥またはフライアッシュ）を含み、廃棄物中の塩基は中和され得、および、沈殿物質は、それ故、適切に、例えば、中和された赤泥またはフライアッシュといった中和された固形分を含有し得る。凝縮条件としては、水溶液の物理的環境を変化させて所望の沈殿物質を生成させるものが挙げられる。例えば、水の温度を、所望の炭酸塩化合物または硫酸塩化合物の凝縮を生じさせるのに好適なだけ高めてもよい。このような実施形態において、水の温度は、２５から４５℃を含む、２０から５０℃などの、５から７０℃の値に高められ得る。このように、所与の一連の凝縮条件は０〜１００℃の範囲の温度を有していてもよいが、温度は、一定の実施形態においては高められて、所望の沈殿物質が生成されてもよい。一定の実施形態においては、温度は、例えば、太陽エネルギー供給源、風力エネルギー供給源、水力発電エネルギー源等といった低または無二酸化炭素排出供給源から生成されたエネルギーを用いて昇温される。
【０１５８】
図４〜１１は本発明の方法の種々の実施形態を例示しており、これにより、排ガス流が処理されて、燃焼成分が除去されて組成物（例えば、沈殿物質）が生成され得る。いくつかの実施形態において、この方法は、例えば、煙道ガスといった産業廃ガスの少なくとも２種の成分の固体形態中への捕捉、例えば、水溶液からの成分または成分の誘導体の凝縮、または、成分または成分の誘導体の沈殿物質もしくは他の固体形態中への物理的な捕捉、または、凝縮および捕捉の組み合わせを提供する。成分としては、ＣＯ２、ＣＯ、ＳＯｘ、ＮＯｘ、水銀、砒素、鉛、セレニウム、フッ素、塩素、塩化水素、フッ化水素、粒状物質（例えば、フライアッシュ）、および、炭化水素が挙げられ得る。いくつかの実施形態において、存在する場合には、ＣＯ２の少なくとも１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、９５、または９９％が、産業廃ガスから除去される。いくつかの実施形態において、存在する場合には、ＣＯの少なくとも１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、９５、または９９％が産業廃ガスから除去される。いくつかの実施形態において、存在する場合には、ＳＯｘの少なくとも１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、９５、または９９％が産業廃ガスから除去される。いくつかの実施形態において、存在する場合には、ＮＯｘの少なくとも１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、９５、または９９％が、産業廃ガスから除去される。いくつかの実施形態において、存在する場合には、水銀の少なくとも１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、９５、または９９％が産業廃ガスから除去される。いくつかの実施形態において、存在する場合には、砒素の少なくとも１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、９５、または９９％が産業廃ガスから除去される。いくつかの実施形態において、存在する場合には、鉛の少なくとも１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、９５、または９９％が産業廃ガスから除去される。種々の実施形態において、燃焼ガスの成分の少なくとも１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、９５、または９９％が排ガス流から除去される。
【０１５９】
それ故、いくつかの実施形態においては、本発明は、ＣＯ２およびＳＯｘを含有する産業排ガスを処理するプロセスを提供し、ここで、プロセスは、ＣＯ２の少なくとも１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、９５、または９９％、および、ＳＯｘの少なくとも１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、９５、または９９％を、例えば、ＣＯ２およびＳＯｘ、または、その一方もしくは両方の誘導体を、水溶液からの沈殿物質などの固体形態中に捕捉することにより除去する。いくつかの実施形態において、本発明は、ＣＯ２およびＳＯｘを含有する産業排ガスを処理するための方法を提供し、ここで、プロセスは、ＣＯ２の少なくとも１０％、および、ＳＯｘの少なくとも１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、９５、または９９％を除去する。いくつかの実施形態において、本発明は、ＣＯ２およびＳＯｘを含有する産業排ガスを処理するためのプロセスを提供し、ここで、プロセスは、ＣＯ２の少なくとも３０％、および、ＳＯｘの少なくとも１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、９５、または９９％を除去する。いくつかの実施形態において、本発明は、ＣＯ２およびＳＯｘを含有する産業排ガスを処理するためのプロセスを提供し、ここで、プロセスは、ＣＯ２の少なくとも５０％、および、ＳＯｘの少なくとも１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、９５、または９９％を除去する。いくつかの実施形態において、本発明は、ＣＯ２およびＳＯｘを含有する産業排ガスを処理するためのプロセスを提供し、ここで、プロセスは、ＣＯ２の少なくとも７０％、および、ＳＯｘの少なくとも１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、９５、または９９％を除去する。
【０１６０】
いくつかの実施形態において、排ガス流は、前処理（例えば、図２Ｂを参照して記載されているとおり）されて、成分の１種以上を本発明のプロセスを受けやすくする（例えば、凝縮、あるいは、安定な固体形態での成分の捕捉）ために、溶解度、酸化状態、または、排ガス成分の１種以上の他の特性が高められてもよい。このような実施形態において、前処理は、１つのステップで、または、例えば、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１０以上の前処理ステップといった２つ以上のステップで行われ得る。本発明のいくつかの実施形態において、排ガス流は前処理されない。いくつかの実施形態において、排ガス流は、粒状物質制御技術（例えば、静電集塵装置、織布フィルタ等）で前処理されてフライアッシュなどの粒状物質が除去される。
【０１６１】
例えばフライアッシュといった粒状物質は、凝縮ステージで除去され得、または、凝縮反応の前に産業ガスから個別に除去され得、または、例えば、いくつかの粒状物質が除去され、残りの粒状物質が凝縮されるといったこれら２つの組み合わせであり得る。いくつかの実施形態において、粒状物質を沈殿物質に添加し戻してもよい。例えば、いくつかの実施形態においては、沈殿物質は処理されてセメントなどの建築材料となり、産業において時々実施されているとおり、粒状物質（例えば、フライアッシュ）を沈殿物質に添加してもよい。
【０１６２】
図４を参照すると、一実施形態においては、ステップ４００における方法は、排ガス流を金属イオン含有水溶液と接触させる工程を含み、これにより、以下の成分の少なくとも３種が排ガス流から除去され、不溶性で安定な沈殿物質中に含有される：二酸化炭素；一酸化炭素；窒素酸化物（ＮＯｘ）；硫黄酸化物（ＳＯｘ）；硫化水素；塩化水素；フッ化水素；フライアッシュ；塵埃；砒素、ベリリウム、ホウ素、カドミウム、クロム、クロムＶＩ、コバルト、鉛、マンガン、水銀、モリブデン、セレニウム、ストロンチウム、タリウムを含む金属；炭化水素；放射性材料、ダイオキシン、および、ＰＡＨ。
【０１６３】
図５に図示されている実施形態において、ステップ５００における方法は：二酸化炭素、窒素酸化物および硫黄酸化物を含む排ガス流を金属イオン含有水溶液と接触させる工程と、排ガス流から二酸化炭素、硫黄酸化物および水銀を含む沈殿物質を沈殿させる工程とを含む。
【０１６４】
図６に図示されている実施形態において、ステップ６００における方法は、煙道ガスの二酸化炭素および少なくとも２種の他の成分を不溶性で安定な沈殿物質に凝縮させる条件下で、産業供給源からの煙道ガスを金属イオン含有水溶液と接触させる工程を含む。
【０１６５】
図７に図示されている実施形態において、ステップ７００における方法は、煙道ガスを処理して粒状物質を除去する工程、次いで、煙道ガスを処理して、これから、二酸化炭素、水銀酸化物および硫黄酸化物を除去する工程により、産業供給源からの煙道ガスを処理して煙道ガスの望ましくない成分を除去する工程を含む。
【０１６６】
図８に図示されている実施形態において、ステップ８００における方法は、二酸化炭素、水銀および硫黄酸化物を含む排ガス流を処理して、単一のステップで、不溶性組成物中の二酸化炭素および硫黄酸化物を凝縮させることにより、二酸化炭素の少なくとも５０％および硫黄酸化物の少なくとも５０％を排ガス流から除去する工程を含む。
【０１６７】
図９に図示されている実施形態において、ステップ９００における方法は、二酸化炭素および水銀を含む排ガス流を処理して、二酸化炭素の少なくとも５０％および水銀の少なくとも５０％を二酸化炭素および水銀を凝縮させる工程を含む単一のプロセスで除去する工程を含む。
【０１６８】
他の実施形態において、方法は、煙道ガスを処理して粒状物質を除去し、次いで、煙道ガスを処理して二酸化炭素および硫黄酸化物（ＳＯｘ）の両方を除去する工程を含む、産業供給源からの煙道ガスを処理して煙道ガスの望ましくない成分を除去する工程を含む。
【０１６９】
図１０を参照すると、ステップ１０００での一実施形態における方法は：二価カチオン含有水溶液の存在下に第１の廃棄物流を第２の廃棄物流と接触させる工程を含み、これにより、廃棄物流の少なくとも一方中の汚染物質が中和される。種々の実施形態において、廃棄物流の少なくとも一方は二酸化炭素および他の燃焼ガスを含み、および、水性二価カチオン溶液はカルシウムおよび／またはマグネシウムイオンを含む。種々の実施形態において、非気体廃棄物流は、例えば、赤泥においては水酸化イオン、または、石炭灰においては酸化カルシウムといった利用可能な塩基を含む。種々の実施形態においては、カルシウム、および／または、炭酸マグネシウム、および、廃棄物の中和された構成成分を含む沈殿物質が、本明細書に記載のとおり、二価カチオン溶液中に得られる。種々の実施形態において、中和された廃棄物を含む沈殿物質は処分され得、および／または、本明細書に記載のとおり、炭酸塩含有沈殿物質と共に建築用製品として利用されることが可能である。
【０１７０】
図１１を参照すると、他の実施形態において、ステップ１１００における方法は、廃棄物を、二酸化炭素を含む排ガス流および水性二価カチオン溶液を含む液体流と接触させる工程を含む産業廃棄物を中和するステップを含み、これにより、廃棄物のｐＨが中和される。図１０の方法と同様に、図１１の方法は、赤泥および／またはフライアッシュを含む廃棄物流を、例えば、海水などの塩水、汽水、塩水または溶解した苦鉄質鉱物を含む水溶液中に利用可能であるカルシウムおよび／またはマグネシウムイオンを含む二価カチオン溶液といった、アルカリ土類金属イオンを含む水性二価カチオン溶液と一緒に反応させることにより処理する工程を含む。他の実施形態において、この方法は、化石燃料を燃焼させて、炭酸塩を水性二価カチオン溶液中に沈殿させることにより形成された二酸化炭素を含む排ガス流を利用する工程を含む。
【０１７１】
種々の実施形態において、炭酸塩含有沈殿物質は、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、カルシウムマグネシウム炭酸塩などの二価カチオン炭酸塩を含んでいてもよい。種々の実施形態において、沈殿物質は、以下の構成成分の１種以上で凝縮され得る：赤泥、フライアッシュ、塵埃、砒素、ベリリウム、ホウ素、カドミウム、クロム、クロムＶＩ、コバルト、鉛、マンガン、水銀、モリブデン、セレニウム、ストロンチウム、およびタリウムを含む金属。一実施形態においては、排ガス流は、溶液と接触させられて、粒状物質および窒素酸化物の１種以上が除去される前またはその後に処理される。他の任意のステップにおいて、この方法は、水溶液から上澄液および脱塩水を抽出する工程、および、上澄液の少なくとも一部を水溶液に循環させる工程を含む。種々の実施形態においては、例えば、二酸化炭素、水銀および／または硫黄酸化物といった廃棄物の基本的にすべてが特定の廃棄物流から除去され、例えば、水酸化イオンの５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％以上が廃棄物から除去される。
【０１７２】
組成物
本発明の組成物は、任意によりＣａ２＋、Ｍｇ２＋、または、これらの組み合わせなどの二価カチオンの、炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩を含む溶液、固形分、または、多相性材料（例えばスラリー）であり得る。本発明の方法により生成されたこのような組成物（例えば沈殿物質）中の炭素の量は様々であり得る。いくつかの実施形態において、組成物は、５〜１４％（ｗ／ｗ）、５〜１３％（ｗ／ｗ）、６〜１４％（ｗ／ｗ）、６〜１２％（ｗ／ｗ）および７〜１２％（ｗ／ｗ）を含む、５〜１５％（ｗ／ｗ）などの、１％〜１５％（ｗ／ｗ）の範囲の一定量の炭素（以下により詳細に記載したプロトコルを用いることによる測定で）を含み、ここで、相当量の炭素が、ＣＯ２の供給源からの炭素（以下により詳細に記載したプロトコルを用いることによる測定で）であり得る。このような実施形態において、組成物（例えば沈殿物質）中に存在する炭素の９０〜１００％を含む、５０〜１００％などの、１０〜１００％が、ＣＯ２の供給源（例えば、二酸化炭素を含む産業排ガス流）からのものである。いくつかの事例においては、二酸化炭素供給源に追跡可能である組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％以上であり、１００％を含む。
【０１７３】
本発明の組成物（例えば、炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩を含む沈殿物質）は、１０００トンの組成物当たり、１５０トン以上のＣＯ２を含む、１００トン以上のＣＯ２などの、５０トン以上のＣＯ２を、例えば、４００トン以上のＣＯ２を含む、３５０トン以上のＣＯ２などの、３００トン以上のＣＯ２を含む、２５０トン以上のＣＯ２などの、２００トン以上のＣＯ２を、例えば、６５０トン以上のＣＯ２を含む、６００トン以上のＣＯ２などの、５５０トン以上のＣＯ２を含む、５００トン以上のＣＯ２などの、４５０トン以上のＣＯ２を、例えば、７００トン以上のＣＯ２を貯蔵し得る。それ故、いくつかの実施形態においては、本発明の組成物（例えば、炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩を含む沈殿物質）は、例えば、９０％以上のＣＯ２を含む、７５％以上のＣＯ２などの、５０％以上のＣＯ２といった、２５％以上のＣＯ２を含む、１０％以上のＣＯ２などの、５％以上のＣＯ２を含む。特に本発明の沈殿物質といったこのような組成物は、既成環境において用いられることが可能である。いくつかの実施形態において、組成物は、建築材料などの製造物品の構成材（例えば、セメント、骨材、コンクリート、または、これらの組み合わせの構成材）として採用され得る。製造物品（建築材料など）における組成物の使用は分離されたＣＯ２の再放出をもたらさないために、組成物は保管−安定性のＣＯ２分離生成物のまま維持される。いくつかの実施形態において、本発明の組成物（例えば、炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩を含む沈殿物質）は、ポートランドセメントと組み合わされた場合、ＣＯ２を放出することなくポートランドセメントの化合物に溶解およびこれと結合し得る。
【０１７４】
ＣＯ２を炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩に転化するために採用される条件は、追加の排ガス流成分の１種以上を共生成物に転化し得（すなわち、ＣＯ２処理条件下で１種以上の追加の成分から生成された生成物）、ここで、このような追加の成分としては、硫黄酸化物（ＳＯｘ）；窒素酸化物（ＮＯｘ）；一酸化炭素（ＣＯ）；アンチモン（Ｓｂ）、砒素（Ａｓ）、バリウム（Ｂａ）、ベリリウム（Ｂｅ）、ホウ素（Ｂ）、カドミウム（Ｃｄ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、鉛（Ｐｂ）、マンガン（Ｍｎ）、水銀（Ｈｇ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、ラジウム（Ｒａ）、セレニウム（Ｓｅ）、銀（Ａｇ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、タリウム（Ｔｌ）、バナジウム（Ｖ）、および亜鉛（Ｚｎ）などの金属；粒状物質；ハロゲン化物または酸性ガス；有機物；有害物質；放射性同位元素等が挙げられる。このような１種以上の追加の排ガス流成分の共生成物は、本発明の目的のために、１種以上の追加の排ガス流成分の誘導体であるとみなされ得る。本発明の組成物は、炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩を、１種以上の追加の排ガス流成分、および／または、１種以上の追加の排ガス流成分の共生成物と組み合わせて含み得る。いくつかの実施形態において、このような１種以上の追加の成分および／または共生成物は、炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩を含む溶液の一部であり得る。いくつかの実施形態において、このような１種以上の追加の成分および／または共生成物は、１種以上の追加の成分および／または共生成物の炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩が伴う凝縮による、炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩を含む沈殿物質中の１種以上の追加の成分および／または共生成物の捕捉による、または、これらのいくつかの組み合わせによる、本発明の沈殿物質の一部であり得る。いくつかの実施形態において、このような１種以上の追加の成分および／または共生成物は、前述の溶液と沈殿物質との任意の組み合わせを含むスラリーの一部であり得る。
【０１７５】
本発明の組成物は、炭酸塩および／または重炭酸塩に追加して硫酸塩、亜硫酸塩等を含み得る。いくつかの実施形態において、組成物は、７０〜９９．９％炭酸塩および／または重炭酸塩を、０．０５〜３０％硫酸塩および／または亜硫酸塩と共に含む。例えば、組成物は、少なくとも５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、または９９．９％炭酸塩および／または重炭酸塩を含み得る。このような組成物は、少なくとも０．０５％、０．１％、０．５％、１．０％、５．０％、１０％、１５％、２０％、２５％、または３０％硫酸塩および／または亜硫酸塩をさらに含む。いくつかの実施形態において、本発明の組成物は、任意によりＳＯｘ（例えば、ＳＯ２、ＳＯ３等）を含む排ガス流から生成された沈殿物質中に凝縮または捕捉された、カルシウム、マグネシウム、または、これらの組み合わせの硫黄系化合物を含む。例えば、マグネシウムおよびカルシウムは反応して、それぞれ、ＭｇＳＯ４およびＣａＳＯ４、ならびに、他のマグネシウム含有化合物およびカルシウム含有化合物（例えば亜硫酸塩）を形成し得、煙道ガス脱硫（「ＦＧＤ」）などの脱硫ステップを伴わずに、排ガス流（例えば、煙道ガス流）から硫黄が効果的に除去される。加えて、ＣａＳＯ４、ＭｇＳＯ４、および、関連する化合物を含む組成物は、ＣＯ２の追加的な放出を伴わずに形成され得る。高レベルの硫黄系化合物（例えば硫酸塩）が存在する事例においては、水溶液は、ＣａＳＯ４、ＭｇＳＯ４、および／または、関連する化合物の形成の前、その最中、または、その後に、炭酸塩化合物を形成するためにカルシウムおよび／またはマグネシウムが利用可能であるよう、カルシウムおよび／またはマグネシウムで富化され得る。いくつかの実施形態において、複数の反応生成物（例えば、ＭｇＣＯ３、ＣａＣＯ３、ＣａＳＯ４、前述のものの混合物等）が異なるステージで収集され、一方で、他の実施形態においては、単一の反応生成物（例えば、炭酸塩、硫酸塩を含む沈殿物質等）が収集される。図１２Ａおよび図１２Ｂは、例えば、ブルーサイトテーリング（例えば、Ｍｇ（ＯＨ）２）および合成煙道ガス（１５％ＣＯ２、３．５％Ｏ２、残量Ｎ２）を含み、ＳＯ２を含まず（図１２Ａ）、および、４００ｐｐｍＳＯ２を含む（図１２Ｂ）実験用−合成炭酸マグネシウム間の形態の比較を提供する。図１２Ａおよび図１２Ｂの組成物は、それぞれ、３０．９％および３１．１％の炭酸化度を表す。
【０１７６】
本発明の組成物は、硝酸塩、亜硝酸塩等を含み得る。いくつかの実施形態において、本発明の組成物は、任意により、ＮＯｘ（例えば、ＮＯ２、ＮＯ３等）を含む排ガス流から生成された沈殿物質中に凝縮または捕捉された、カルシウム、マグネシウム、または、これらの組み合わせのこのような窒素系化合物を含む。例えば、マグネシウムおよびカルシウムは反応して、それぞれ、Ｍｇ（ＮＯ３）２およびＣａ（ＮＯ３）２、ならびに、他のマグネシウム含有化合物およびカルシウム含有化合物（例えば硝酸塩）を形成し得、選択触媒還元（「ＳＣＲ」）ステップまたは非選択触媒還元（「ＮＳＣＲ」）ステップを伴わずに、窒素が排ガス流（例えば、煙道ガス流）から効果的に除去され得る。加えて、Ｃａ（ＮＯ３）２、Ｍｇ（ＮＯ３）２、および関連する化合物を含む組成物は、ＣＯ２の追加の放出を伴わずに形成され得る。本発明の組成物は、微量金属（例えば、水銀）などの他の成分をさらに含む。水銀を微量金属の非限定的な例として用いて、本発明の組成物は、元素水銀（Ｈｇ０）、Ｈｇ２＋を含む水銀塩（例えば、ＨｇＣｌ２、ＨｇＣＯ３等）、Ｈｇ＋を含む水銀塩（例えば、Ｈｇ２Ｃｌ２、Ｈｇ２ＣＯ３等）、Ｈｇ２＋を含む水銀化合物（例えば、ＨｇＯ、有機水銀化合物等）、Ｈｇ＋を含む水銀化合物（例えば、Ｈｇ２Ｏ、有機水銀化合物等）、粒状水銀（Ｈｇ（ｐ））等を含み得る。Ｈｇ２＋を含む水銀塩、Ｈｇ＋を含む水銀塩、Ｈｇ２＋を含む水銀化合物、Ｈｇ＋を含む水銀化合物が、本発明の目的のための水銀誘導体とみなされ得る。いくつかの実施形態において、本発明の組成物は、任意により水銀などの微量金属を含む排ガス流から生成された沈殿物質中に凝縮または捕捉されたこのような水銀系化合物を含む。いくつかの実施形態において、組成物は、水銀（または他の金属）を、少なくとも０．１、０．５、１、５、１０、５０、１００、５００、１，０００、５，０００、１０，０００ｐｐｂの濃度で含む。水銀は反応してＨｇＣＯ３またはＨｇ２ＣＯ３、ならびに、他の水銀含有化合物（例えば、塩化物、酸化物）を形成し得、特定的なまたは非特定的な水銀の除去技術を伴わずに排ガス流（例えば煙道ガス流）から水銀が効果的に除去される。加えて、水銀および／または他の微量金属を含む組成物は、ＣＯ２の追加の放出を伴わずに形成され得る。
【０１７７】
本発明の沈殿物質は、共凝縮からもたらされる数々の炭酸塩および／または数々の炭酸塩無機塩類相を含み得、ここで、沈殿物質は、例えば、炭酸カルシウム（例えば、方解石）を炭酸マグネシウム（例えば、ネスケホナイト）と共に含み得る。沈殿物質はまた、単一種の炭酸塩を単一種の無機塩類相中に含み得、特にこれらに限定されないが、炭酸カルシウム（例えば、方解石）、炭酸マグネシウム（例えば、ネスケホナイト）、カルシウムマグネシウム炭酸塩（例えば、ドロマイト）、またはフェロ−カーボ−アルミノケイ酸が挙げられる。異なる炭酸塩が順番に凝縮され得るため、沈殿物質は、入手された条件下に応じて、比較的富んでいる（例えば、９０％〜９５％）か、または、１種の炭酸塩および／または１種の無機塩類相に基本的に富んで（例えば、９５％〜９９．９％）いればよく、または、沈殿物質は、一定量の他の炭酸塩および／または他の無機塩類相（または相）を含み得、ここで、所望の無機塩類相は沈殿物質の５０〜９０％である。いくつかの実施形態においては、沈殿物質は、炭酸塩に追加して、１種以上の水酸化物（例えば、Ｃａ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２）を含み得ることが認識されるであろう。沈殿物質中に存在する炭酸塩または水酸化物のいずれかは、完全にまたは部分的に非晶質であり得ることもまた認識されるであろう。いくつかの実施形態において、炭酸塩および／または水酸化物は完全に非晶質である。沈殿物質中に存在する炭酸塩または水酸化物のいずれかは、完全にまたは部分的に結晶質であり得ることもまた認識されるであろう。いくつかの実施形態において、炭酸塩および／または水酸化物は完全に結晶質である。
【０１７８】
出発材料の多様性により多くの異なる炭酸塩含有塩および化合物が可能であるが、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、または、これらの組み合わせを含む沈殿物質が特に有用である。沈殿物質は、不明確な非晶質炭酸塩化合物を含む、２種以上の異なる炭酸塩化合物、３種以上の異なる炭酸塩化合物、４種以上の異なる炭酸塩化合物、５種以上の異なる炭酸塩化合物等を含み得る。本発明の沈殿物質は、分子式Ｘｍ（ＣＯ３）ｎを有する化合物を含み得、式中、Ｘは、炭酸塩基またはその複数に化学的に結合することが可能である任意の元素または元素の組み合わせであり、ならびに、ｍおよびｎは、化学量論的に正の整数である。いくつかの実施形態において、Ｘは、アルカリ土類金属（元素周期律表の第ＩＩＡ欄に見いだされる元素）、アルカリ金属（元素周期律表の第ＩＡ欄に見いだされる元素）、またはこれらのいくつかの組み合わせであり得る。いくつかの実施形態において、沈殿物質は、カルシウムおよびマグネシウムの両方を含む炭酸塩無機塩類である、ドロマイト（ＣａＭｇ（ＣＯ３）２）、プロトドロマイト、ハンタイト（ＣａＭｇ３（ＣＯ３）４）、および／またはセルギーバイト（Ｃａ２Ｍｇ１１（ＣＯ３）１３・Ｈ２Ｏ）を含む。いくつかの実施形態において、沈殿物質は、方解石、霰石、ファーテライト、または、これらの組み合わせから選択される１種以上の相中の炭酸カルシウムを含む。いくつかの実施形態において、沈殿物質は、イカアイト（ＣａＣＯ３・６Ｈ２Ｏ）、非晶質炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３・ｎＨ２Ｏ）、モノハイドロカルサイト（ＣａＣＯ３・Ｈ２Ｏ）、または、これらの組み合わせから選択される炭酸カルシウムの水和物形態（例えば、Ｃａ（ＣＯ３）・ｎＨ２Ｏ、式中、分子式中には１つ以上の構造水が存在する）を含む。いくつかの実施形態において、沈殿物質は炭酸マグネシウムを含み、ここで、炭酸マグネシウムは水和水をまったく有さない。いくつかの実施形態において、沈殿物質は炭酸マグネシウムを含み、ここで、炭酸マグネシウムは、１、２、３、４、４以上の水和水から選択される任意の多数の異なる水和水（例えば、Ｍｇ（ＣＯ３）・ｎＨ２Ｏ）を有し得る。いくつかの実施形態において、沈殿物質は、１、２、３、４、４以上の異なる炭酸マグネシウム相を含み、ここで、炭酸マグネシウム相は水和水の数が異なる。例えば、沈殿物質は、菱苦土石（ＭｇＣＯ３）、バーリントン石（ＭｇＣＯ３・２Ｈ２Ｏ）、ネスケホナイト（ＭｇＣＯ３・３Ｈ２Ｏ）、ランスフォルダイト（ＭｇＣＯ３・５Ｈ２Ｏ）、および非晶質炭酸マグネシウムを含み得る。いくつかの実施形態において、沈殿物質は、アルチナイト（ＭｇＣＯ３・Ｍｇ（ＯＨ）２・３Ｈ２Ｏ）、水菱苦土石（Ｍｇ５（ＣＯ３）４（ＯＨ）２・３Ｈ２Ｏ）、または、これらの組み合わせなどの水酸化物および水和水を含む炭酸マグネシウムを含む。このように、沈殿物質は、本明細書において列挙されている種々の水和状態のすべてのまたはいくつかにおける、カルシウム、マグネシウム、または、これらの組み合わせの炭酸塩を含み得る。凝縮速度もまた沈殿物質の性質に影響を与え得、最も急速な凝縮速度は、溶液に所望の相をシード添加することにより達成された。シード添加なしでは、急速な凝縮は、例えば凝縮反応混合物のｐＨを急速に高めることにより達成され得、これは、より非晶質の構成成分をもたらす。しかも、ｐＨが高ければ、凝縮も急速となり、この凝縮はさらに非晶質の沈殿物質をもたらす。
【０１７９】
いくつかの実施形態において、沈殿物質中の炭酸カルシウム化合物の重量による量は、沈殿物質中の炭酸マグネシウム化合物の重量による量を超えていてもよい。いくつかの実施形態において、例えば、沈殿物質中の炭酸カルシウム化合物の重量による量は、沈殿物質中の炭酸マグネシウム化合物の重量による量を１０％以上、１５％以上、２０％以上、２５％以上、３０％以上などの５％以上で超えていてもよい。いくつかの実施形態において、沈殿物質中の炭酸カルシウム化合物対炭酸マグネシウム化合物の重量比は、２〜３対１を含む、２〜４対１などの、１．５〜５対１の範囲である。いくつかの実施形態において、沈殿物質中の炭酸マグネシウム化合物の重量による量は、沈殿物質中の炭酸カルシウム化合物の重量による量を超えていてもよい。例えば、沈殿物質中の炭酸マグネシウム化合物の重量による量は、沈殿物質中の炭酸カルシウム化合物の重量による量を、１０％以上、１５％以上、２０％以上、２５％以上、３０％以上などの５％以上で超えていてもよい。いくつかの実施形態において、沈殿物質中の炭酸マグネシウム化合物対炭酸カルシウム化合物の重量比は、２〜３対１を含む、２〜４対１などの、１．５〜５対１の範囲である。
【０１８０】
一定の二価カチオン含有水溶液（例えば、海水、塩水等）中で生成される本発明の沈殿物質は、淡水と組み合わされると溶解して、熱力学的により安定である（淡水中で）炭酸塩化合物を含む淡水沈殿物質を生成する炭酸塩化合物を含み得る。このように、初期沈殿物質の炭酸塩化合物は、淡水と組み合わされると溶解して、新たな炭酸塩化合物および新たな組成物（例えば沈殿物質）を生成し得る。（このような反応のいずれにおいても、ＣＯ２ガスは、顕著な量では、または、いくつかの場合において、まったく遊離されることなはい）。初期沈殿物質の炭酸塩化合物は、淡水中よりも塩水中において安定である化合物であり得、初期沈殿物質の炭酸塩化合物は準安定であると見られ得る。電量滴定によって測定した沈殿物質中の炭酸塩化合物の量は、８０％以上を含む、７０％以上などの、４０％以上であり得る。
【０１８１】
凝縮の最中に主要イオン比を調整することで沈殿物質の性質に影響を与え得る。主要イオン比は、かなりの影響を異形体の形成に対して有する。例えば、水中のマグネシウム：カルシウム比が高まるに伴って、霰石が、沈殿物質において、低マグネシウム方解石を超える炭酸カルシウムの主な異形体となる。マグネシウム：カルシウム比が低い場合は、低マグネシウム方解石が主な異形体となる。いくつかの実施形態において、Ｃａ２＋およびＭｇ２＋の両方が存在する場合、沈殿物質におけるＣａ２＋対Ｍｇ２＋の比（すなわち、Ｃａ２＋：Ｍｇ２＋）は、１：１〜１：２．５；１：２．５〜１：５；１：５〜１：１０；１：１０〜１：２５；１：２５〜１：５０；１：５０〜１：１００；１：１００〜１：１５０；１：１５０〜１：２００；１：２００〜１：２５０；１：２５０〜１：５００；１：５００〜１：１０００、または、これらの範囲である。例えば、いくつかの実施形態においては、沈殿物質におけるＣａ２＋対Ｍｇ２＋の比は、１：１〜１：１０；１：５〜１：２５；１：１０〜１：５０；１：２５〜１：１００；１：５０〜１：５００；または、１：１００〜１：１０００である。いくつかの実施形態において、沈殿物質におけるＭｇ２＋対Ｃａ２＋の比（すなわち、Ｍｇ２＋：Ｃａ２＋）は、１：１〜１：２．５；１：２．５〜１：５；１：５〜１：１０；１：１０〜１：２５；１：２５〜１：５０；１：５０〜１：１００；１：１００〜１：１５０；１：１５０〜１：２００；１：２００〜１：２５０；１：２５０〜１：５００；１：５００〜１：１０００、または、これらの範囲である。例えば、いくつかの実施形態においては、沈殿物質におけるＭｇ２＋対Ｃａ２＋の比は、１：１〜１：１０；１：５〜１：２５；１：１０〜１：５０；１：２５〜１：１００；１：５０〜１：５００；または、１：１００〜１：１０００である。
【０１８２】
出発材料の多様性のために、カルシウムまたはマグネシウム以外の対イオンを含む炭酸塩含有塩および化合物が可能である。このような他の対イオン（例えば、Ａｓ、Ａｇ、Ｂａ、Ｂｅ、Ｃｄ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｈｇ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｓｅ、Ｓｒ、Ｔｌ、Ｖ、Ｚｎ等）は、炭酸塩含有塩および化合物中のカルシウムおよび／またはマグネシウムを置き換えるか、または、間隙空間を占有し得る。いくつかの実施形態において、このような他の対イオンは、任意により塩またはいくつかの他の化合物の一部として、炭酸塩含有塩および化合物によって封じ込まれている場合がある。例えば、いくつかの実施形態においては、本発明の組成物（例えば、沈殿物質）は、炭酸カルシウムを霰石の形態で含む。このような実施形態において、カルシウムは、特にこれらに限定されないが、ストロンチウム、鉛、および亜鉛を含む多数の異なる金属により置き換えられていてもよく、これらの各々は、様々な形態で、本発明の１種以上の出発材料（例えば、排ガス流、プロトン除去剤の供給源、二価カチオンの供給源等）において見いだされ得る。組成物は、例えば、ストロンチウムに富む霰石であるモッソタイト（ｍｏｓｓｏｔｔｉｔｅ）を含み得るか、または、組成物は、霰石およびストロンチアナイトの混合物（例えば、（Ｃａ，Ｓｒ）ＣＯ３）を含み得る。組成物は、例えば、鉛に富む霰石であるタルノウィッツ石を含み得るか、または、組成物は、霰石および白鉛鉱の混合物（例えば、（Ｃａ，Ｐｂ）ＣＯ３）を含み得る。組成物は、例えば、Ｚｎに富む霰石であるニコルソナイト（ｎｉｃｈｏｌｓｏｎｉｔｅ）を含み得るか、または、組成物は、霰石および菱亜鉛鉱の混合物（例えば、（Ｃａ，Ｚｎ）ＣＯ３）を含み得る。前述の例示的実施形態の観点においては、組成物（例えば、沈殿物質）は、Ａｓ、Ａｇ、Ｂａ、Ｂｅ、Ｃｄ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｈｇ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｓｅ、Ｓｒ、Ｔｌ、Ｖ、またはＺｎの炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩を含み得る。一例として、本発明の組成物は、Ａｇ、Ｂａ、Ｂｅ、Ｃｄ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｓｒ、Ｔｌ、Ｚｎ、またはこれらの組み合わせの炭酸塩を含み得る。前述の金属の炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩は、独立して形成され得るか（例えば、ストロンチアナイト）、または、マグネシウムおよび／またはカルシウムマトリックス中に存在し得る（例えば、モッソタイト）。Ａｓ、Ａｇ、Ｂａ、Ｂｅ、Ｃｄ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｈｇ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｓｅ、Ｓｒ、Ｔｌ、Ｖ、およびＺｎなどの金属は、排ガス流、プロトン除去剤の供給源、二価カチオンの供給源、または、これらの組み合わせによって供給され得る。炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩を形成しない、このような供給源（例えば、排ガス流、プロトン除去剤の供給源、二価カチオンの供給源）において見いだされる金属および他の成分は、沈殿物質中に捕捉され得るか、または、これに吸着され得る。いくつかの実施形態において、金属および／または他の成分は、炭酸塩、重炭酸塩、または、炭酸塩および重炭酸塩を形成するかその一部となり、および、準安定移行後に、沈殿物質中に捕捉されるか、または、吸着される。例えば、本発明の沈殿物質は、ストロンチウムに富む霰石を含み得る。このような組成物は、塩水から生成される場合、淡水に溶解して、ストロンチウムがこれ以上カルシウムを置換しない方解石を含む沈殿物質が生成され得る。代わりに、ストロンチウムは沈殿物質中に捕捉され得るか、または、沈殿物質に吸着され得る。いくつかの実施形態において、金属および／または他の成分は、沈殿物質に封じ込められた新たな化合物を形成する。
【０１８３】
本発明の組成物（例えば、沈殿物質、または、補助セメント材、セメント、微小骨材、粗大骨材、および、コンクリートなどのこれらの組み合わせを含むこれに由来各々する生成物）は、様々な形態で、Ａｓ、Ａｇ、Ｂａ、Ｂｅ、Ｃｄ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｈｇ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｓｅ、Ｓｂ、Ｔｌ、Ｖ、またはＺｎ、または、これらの組み合わせなどの金属、ならびに、環境中に放出された場合に汚染物とみなされ得る他の化学種を含有していてもよい。このような汚染物を環境中へ放出するための可能性は、組成物を抽出溶液と混合し、得られる混合物を撹拌し、および、撹拌混合物をろ過してテスト可能な浸出溶液を生成することによりテスト可能である。本発明の組成物は、異なるテストが異なる環境条件をシミュレートするために開発されているため、多様なテストのいずれかを用いてテスト可能である。このようなテストとしては、これらに限定されないが、Ｔｏｘｉｃｉｔｙ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ  Ｌｅａｃｈｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ（ＴＣＬＰ；ＵＳ  ＥＰＡ  Ｍｅｔｈｏｄ  １３１１）、Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ  Ｔｏｘｉｃｉｔｙ  Ｔｅｓｔ（ＥＰ−Ｔｏｘ；ＵＳ  ＥＰＡ  Ｍｅｔｈｏｄ  １３１０）、Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ  Ｌｅａｃｈｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ（ＳＰＬＰ；ＵＳ  ＥＰＡ  Ｍｅｔｈｏｄ  １３１２）、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ  Ｗａｓｔｅ  Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｔｅｓｔ（ＷＥＴ；Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ  Ｃｏｄｅ  ｏｆ  Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓ）、Ｓｏｌｕｂｌｅ  Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ  Ｌｉｍｉｔ  Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ（ＳＴＬＣ；Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ  Ｃｏｄｅ  ｏｆ  Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓ）、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｆｏｒ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｔｅｓｔ（ＡＳＴＭ  Ｄ  ３９８７−８５）、およびＭｕｌｔｉｐｌｅ  Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ（ＭＥＰ；ＵＳ  ＥＰＡ  Ｍｅｔｈｏｄ  １３２０）が挙げられ、このようなテストおよび定義されている制限は、本特許出願の出願日に存在しているテストである。例えば、英国、タイ、日本、スイス、ドイツ、スウェーデン、オランダにおける廃棄物管理規則によって定義されている規定の抜水テスト条件もまた用い得る。このようなテストは、例えば、抽出溶液、液体対固体（Ｌ／Ｓ）比、および／または、抽出数および時間において異なり得る。抽出溶液に関して、このようなテストでは、通例、水性酢酸、水性クエン酸、蒸留水、合成雨水、または、炭酸水が用いられる。
【０１８４】
本発明の組成物による汚染物の環境中への潜在的な放出に対するテストは、組成物中の汚染物の計測可能な放出（例えば、抽出物または浸出溶液で）を達成する反復可能な様式での、ｐＨ、温度、圧力、時間等を変更する工程などの組成物の化学的環境および／または物理的環境を変更する工程を含み得る。いくつかの実施形態において、組成物は、ｐＨ８．５、ｐＨ８．０、ｐＨ７．５、ｐＨ７．０、ｐＨ６．５、ｐＨ６．０、ｐＨ５．５、ｐＨ５．２、ｐＨ５．０、ｐＨ４．８、ｐＨ４．６、ｐＨ４．４、ｐＨ４．２、ｐＨ４．０、ｐＨ３．８、ｐＨ３．６、ｐＨ３．４、ｐＨ３．２、ｐＨ３．０、ｐＨ２．８、ｐＨ２．６、ｐＨ２．４、ｐＨ２．２、ｐＨ２．０、ｐＨ１．８、ｐＨ１．６、ｐＨ１．４、ｐＨ１．２、ｐＨ１．０、ｐＨ０．８、ｐＨ０．６、ｐＨ０．４、またはｐＨ０．２未満のｐＨを有する溶液（例えば水溶液）に供され得る。このようなｐＨレベルは、酸（例えば、ＨＣｌ）を水に添加することにより、または、特定のｐＨで緩衝溶液を調製することにより達成され得る。酸性溶液または緩衝剤の調製に通例用いられる一定の試薬は本発明の組成物と反応するため、試薬の適切な選択がｐＨの組成物に対する影響を単離するために重要である。例えば、リン酸を用いて特定のｐＨで緩衝溶液を調製してもよいが、リン酸は、炭酸カルシウムを含む組成物と反応して、リン酸カルシウムが形成され得る。環境中への汚染物の潜在的な放出のためのテストは、低温または高温を利用し得る。例えば、いくつかの実施形態においては、０℃、１０℃、２０℃、２５℃、３０℃、４０℃、５０℃、６０℃、７０℃、８０℃、９０℃、または１００℃を超える温度が用いられ得る。このようなテストにおける温度は、前述の温度のいずれかの間の範囲であり得る（例えば、６０〜８０℃；２０〜２５℃（室温））。組成物が特定のｐＨおよび／または温度に供される時間は、汚染物の計測可能な放出（存在する場合）をもたらす任意の好適な時間であり得る。例えば、いくつかの実施形態においては、組成物は、特定のｐＨおよび／または温度に、０．５、１、２、４、６、８、１６、２４、３２、４０、４８、７２、９６時間供され得る。数日間（例えば、５、６、７等）、数週間（例えば、１、２、３、４等）、または、数ヶ月（例えば、２、３、４、５、６等）にわたる時間もまた、環境中への汚染物の潜在的な放出のためのテストの範囲内である。いくつかの実施形態において、例えば、本発明の組成物（例えば、セメントまたはコンクリートなどの沈殿物質を含む沈殿物質または組成物）による環境中への汚染物の潜在的な放出のためのテストは、基本的に、酢酸の水溶液から基本的に構成される２×１Ｌの抽出流体を調製する工程であって、１Ｌの抽出流体の各々は基本的に脱イオン水中の５．７ｍＬ酢酸から構成されている工程；粉末化組成物の粒子の最狭寸法が既に１ｃｍ未満でない場合、粒子の最狭寸法が１ｃｍ未満であるよう組成物を粉末化する工程；１００ｇの粉末化組成物を２Ｌの抽出流体と一緒に抽出容器に入れて抽出組成物を生成する工程；転倒型の抽出容器を室温で１８±２時間回転させる工程；抽出組成物を０．６μｍ〜０．８μｍの孔径を有するホウケイ酸ガラス繊維でろ過して浸出���液を生成する工程；および浸出溶液のｐＨを１Ｎ硝酸でｐＨ２またはｐＨ２未満のｐＨに調節する工程からなる。浸出溶液中の汚染物、または、その不在を検出および定量化する好適なテストが用いられ得る。前述のテストは例示的であると共に、当業者は、このような汚染物が存在する場合、本発明の組成物から、検出可能、かつ、定量化可能な汚染物をテストし得る同様のテストを設計することが可能である。環境中への汚染物の潜在的な放出のためのテストのいずれにおいても、追加のステップの追加は、環境中への汚染物の潜在的な放出に影響を与える可能性があり、追加のステップにより放出された汚染物の調整されたレベルが適正であるかを判定するために、本明細書に規定のプロトコルとの比較が必要となってしまうことが理解されるべきである。
【０１８５】
本発明の組成物（例えば、補助セメント材、セメント、微小骨材、粗大骨材、および、コンクリートなどのこれらの組み合わせを含む沈殿物質またはこれに由来する生成物）は、本発明の組成物が環境への導入に好適であるよう、前述のテストの１つ以上（例えば、ＴＣＬＰ）において定義された金属および／または他の化学種に対する上限（本出願の出願日現在）を満たすか高める。本発明の組成物が、前述のテストの１つ以上（例えば、ＴＣＬＰ）において定義された金属および／または他の化学種に対する上限を満たさないか高めない場合、組成物は、効果的に希釈されて、このような上限を満たすかまたは超える希釈組成物が生成されてもよい。いくつかの実施形態において、例えば、本発明の沈殿物質は、一定の限界（例えば、ＴＣＬＰにおいて０．２ｍｇ／Ｌ）を満たしていないか高めていない場合、セメントにおける補助セメント材に用いられ得る。このような実施形態において、沈殿物質を含むセメントは、沈殿物質が単独では満たすか高めなかった一定の限界（例えば、ＴＣＬＰにおいて０．２ｍｇ／Ｌ）を満たすか高める可能性がある。このように、本発明の沈殿物質は、補助セメント材、セメント、微小骨材、粗大骨材、コンクリート、またはこれらの組み合わせに用いられ得、ここで、沈殿物質、補助セメント材、セメント、微小骨材、粗大骨材、コンクリート、またはこれらの組み合わせの１種以上は、前述のテストの１つ以上（例えば、ＴＣＬＰ）において定義された金属および／または他の化学種に対する上限（本出願の出願日現在）を満たすか高め、および、ここで、このような材料は環境への導入に好適である。
【０１８６】
連邦規則集（資源保全再生法２４条を参照のこと）には、汚染物のリストと、これらに関連する、本発明の組成物などの固体または多相性材料（例えば、スラリー）からのＴＣＬＰ抽出物における最大許容可能濃度（本出願の出願日現在）が含まれている。汚染物（例えば、水銀）が、材料のＴＣＬＰ（本明細書において参照によりその全体が援用される、「Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｅｖａｌｕａｔｉｎｇ  Ｓｏｌｉｄ  Ｗａｓｔｅ，  Ｐｈｙｓｉｃａｌ／Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｔｈｏｄｓ」におけるＭｅｔｈｏｄ  １３１１，ＥＰＡ  Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ  ＳＷ−８４６）抽出物中におけるその最大許容可能濃度を超えた場合、材料は、毒性の特徴により危険であるとみなされ得る。例えば、一定の浸出性重金属を含有する材料は、ＴＣＬＰ抽出物がこれらの重金属に対する閾値を超える濃度を有している場合、危険な材料として区分され得、この閾値は、Ｈｇについては０．２ｍｇ／Ｌ（またはｐｐｍ）およびＢａについては１００ｍｇ／Ｌの範囲である。例えば、ＴＣＬＰ分析が抽出物中に０．２ｍｇ／Ｌ超の水銀をもたらした場合、この材料は、水銀に関して危険な材料であると区分され得る。同様に、ＴＣＬＰ分析が抽出物中に１００ｍｇ／Ｌ超のバリウムをもたらした場合、この材料は、バリウムに関して危険な材料であると区分され得る。資源保全再生法２４条は、特に限定されないが、Ａｓ、Ｃｄ、Ｃｒ、Ｈｇ、およびＰｂを含み、これらの各々は、化石燃料（例えば石炭）の燃焼からもたらされる排ガス流中に見いだされ得、および、これらの各々は、様々な形態で、本発明の組成物に組み込まれ得る。このリストはまた、二価カチオンおよび／またはプロトン除去剤の産業廃棄物供給源中に存在し得る多数の汚染物を含み、これらの汚染物は、様々な形態で、本発明の組成物中に組み込まれ得る。例えば、二価カチオンの供給源および／またはプロトン除去剤であり得るフライアッシュは、Ａｓ、Ｂａ、Ｃｄ、Ｃｒ、Ｓｅおよび／またはＨｇを含有し得、これらの各々がリスト上に見られ、および、これらの各々は、様々な形態で、本発明の組成物に組み込まれ得る。他の非限定的な例において、二価カチオンおよび／またはプロトン除去剤の供給源であり得る赤泥は、Ｃｒ、Ｂａ、Ｐｂ、および／またはＺｎを含有し得、これらの各々が資源保全再生法２４条におけるリスト上に見られ、および、これらの各々は、様々な形態で、本発明の組成物に組み込まれ得る。
【０１８７】
このように、いくつかの実施形態においては、本発明の組成物は、Ｔｏｘｉｃｉｔｙ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ  Ｌｅａｃｈｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ、Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ  Ｔｏｘｉｃｉｔｙ  Ｔｅｓｔ、Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ  Ｌｅａｃｈｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ  Ｗａｓｔｅ  Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｔｅｓｔ、Ｓｏｌｕｂｌｅ  Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ  Ｌｉｍｉｔ  Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｆｏｒ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｔｅｓｔ、およびＭｕｌｔｉｐｌｅ  Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅからなる群から選択されるテストの１種以上によって環境中に浸出しないと予測された汚染物を含む。テストおよびテストの組み合わせは、可能性のある汚染物および組成物の保管条件に応じて選択され得る。例えば、いくつかの実施形態においては、組成物は、Ａｓ、Ｃｄ、Ｃｒ、Ｈｇ、および、Ｐｂ（またはこれらの生成物）を含み得、これらの各々は、石炭火力発電プラントの排ガス流中に見いだされ得る。ＴＣＬＰはＡｓ、Ｂａ、Ｃｄ、Ｃｒ、Ｐｂ、Ｈｇ、Ｓｅ、およびＡｇに対してテストを行うため、ＴＣＬＰは、環境（例えば、既成環境）中で保管される固体および多相性組成物に対する適切なテストであり得る。いくつかの実施形態において、本発明の組成物はＡｓを含み、ここで、この組成物はＡｓを環境中に浸出しないと予測されている。例えば、組成物のＴＣＬＰ抽出物は５．０ｍｇ／Ｌ未満のＡｓをもたらし、これは、この組成物がＡｓに関して危険ではないことを示している。いくつかの実施形態において、本発明の組成物はＣｄを含み、ここで、この組成物はＣｄを環境中に浸出しないと予測されている。例えば、組成物のＴＣＬＰ抽出物は１．０ｍｇ／Ｌ未満のＣｄをもたらし、これは、この組成物がＣｄに関して危険ではないことを示している。いくつかの実施形態において、本発明の組成物はＣｒを含み、ここで、この組成物はＣｒを環境中に浸出しないと予測されている。例えば、組成物のＴＣＬＰ抽出物は５．０ｍｇ／Ｌ未満のＣｒをもたらし、これは、この組成物がＣｒに関して危険ではないことを示している。いくつかの実施形態において、本発明の組成物はＨｇを含み、ここで、この組成物はＨｇを環境中に浸出しないと予測されている。例えば、組成物のＴＣＬＰ抽出物は０．２ｍｇ／Ｌ未満のＨｇをもたらし、これは、この組成物がＨｇに関して危険ではないことを示している。いくつかの実施形態において、本発明の組成物はＰｂを含み、ここで、この組成物はＰｂを環境中に浸出しないと予測されている。例えば、組成物のＴＣＬＰ抽出物は５．０ｍｇ／Ｌ未満のＰｂをもたらし、これは、この組成物がＰｂに関して危険ではないことを示している。いくつかの実施形態において、本発明の組成物は、所与のテストにおける異なる汚染物の組み合わせに関して危険ではない可能性がある。例えば、組成物は、所与のテストにおけるすべての金属汚染物に関して危険ではない可能性がある。組成物のＴＣＬＰ抽出物は、例えば、Ａｓが５．０ｍｇ／Ｌ未満であり、Ｂａが１００．０ｍｇ／Ｌであり、Ｃｄが１．０ｍｇ／Ｌであり、Ｃｒが５．０ｍｇ／ｍＬであり、Ｐｂが５．０ｍｇ／Ｌであり、Ｈｇが０．２ｍｇ／Ｌであり、Ｓｅが１．０ｍｇ／Ｌであり、および、Ａｇが５．０ｍｇ／Ｌであり得る。実際に、本発明の組成物でＴＣＬＰ分析においてテストされた金属のすべてでなければそのほとんどは検出限界未満であり得る。いくつかの実施形態において、本発明の組成物は、所与のテストにおけるすべての（例えば、無機、有機等）汚染物に関して危険ではない可能性がある。いくつかの実施形態において、本発明の組成物は、Ｔｏｘｉｃｉｔｙ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ  Ｌｅａｃｈｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ、Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ  Ｔｏｘｉｃｉｔｙ  Ｔｅｓｔ、Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ  Ｌｅａｃｈｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ  Ｗａｓｔｅ  Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｔｅｓｔ、Ｓｏｌｕｂｌｅ  Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ  Ｌｉｍｉｔ  Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｆｏｒ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｔｅｓｔ、およびＭｕｌｔｉｐｌｅ  Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅからなる群から選択されるテストのいずれかの組み合わせにおけるすべての汚染物に関して危険ではない可能性がある。このように、本発明の組成物は、環境に放出されれば汚染物としてみなされ得る排ガス流、二価カチオンの産業廃棄物供給源、プロトン除去剤の産業廃棄物供給源、または、これらの組み合わせから、種々の化学種（またはその共生成物）と共にＣＯ２（例えば、炭酸塩、重炭酸塩あるいはこれらの組み合わせとして）を効果的に分離し得る。本発明の組成物は、環境汚染物（例えば、Ｈｇ、Ａｇ、Ａｓ、Ｂａ、Ｂｅ、Ｃｄ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｓｅ、Ｔｌ、Ｖ、Ｚｎ、または、これらの組み合わせなどの金属および金属の共生成物）を非浸出性形態で組み込む。
【０１８８】
いくつかの実施形態において、本発明は、二酸化炭素を含む排ガス流、および、任意により、多数の固体、液体または多相性廃棄物流のいずれかを処理して、ＴＣＬＰプロトコルに準拠した浸出溶液をもたらす組成物を生成する方法を提供する。このような本発明の組成物は、沈殿物質、補助セメント材、セメント、微小骨材、粗大骨材、コンクリート、またはこれらの組み合わせを含み得、これらの各々は、以下の実施例２または実施例３に従ってテストされ得る。いくつかの実施形態において、例えば、沈殿物質、補助セメント材、セメント、微小骨材、粗大骨材、コンクリート、または、これらの組み合わせは、酢酸の水溶液から基本的に構成される２×１Ｌの抽出流体を調製する工程であって、１Ｌの抽出流体の各々は基本的に脱イオン水中の５．７ｍＬ酢酸から構成されている工程；粉末化固体の粒子の最狭寸法が既に１ｃｍ未満でない場合、粒子の最狭寸法が１ｃｍ未満であるよう、固体を粉末化する工程；１００ｇの粉末化固体を２Ｌの抽出流体と一緒に抽出容器に入れて抽出組成物を生成する工程；転倒型の抽出容器を室温で１８±２時間回転させる工程；抽出組成物を０．６μｍ〜０．８μｍの孔径を有するホウケイ酸ガラス繊維でろ過して浸出溶液を生成する工程；浸出溶液のｐＨを１Ｎ硝酸でｐＨ２またはｐＨ２未満のｐＨに調節する工程、ならびに、金属および／または他の化学種の浸出溶液を分析する工程からなるＴＣＬＰ手法においてテストされ得る。いくつかの実施形態において、本発明の組成物は、ＴＣＬＰ手法によりもたらされた浸出溶液中に０．０５ｍｇ／Ｌ、０．５０ｍｇ／Ｌ、５．０ｍｇ／Ｌ、５０ｍｇ／Ｌ、または５００ｍｇ／Ｌ未満のＡｓをもたらす。あるいは、または、前述の実施形態の組み合わせにおいて、組成物は、ＴＣＬＰ手法によりもたらされた浸出溶液中に１．００ｍｇ／Ｌ、１０．０ｍｇ／Ｌ、１００ｍｇ／Ｌ、１，０００ｍｇ／Ｌ、または１０，０００ｍｇ／Ｌ未満のＢａをもたらす。あるいは、または、前述の実施形態のいずれかの組み合わせにおいて、組成物は、ＴＣＬＰ手法によりもたらされた浸出溶液中に０．０１ｍｇ／Ｌ、０．１０ｍｇ／Ｌ、１．０ｍｇ／Ｌ、１０ｍｇ／Ｌ、または１００ｍｇ／Ｌ未満のＣｄをもたらす。あるいは、または、前述の実施形態のいずれかの組み合わせにおいて、組成物は、ＴＣＬＰ手法によりもたらされた浸出溶液中に０．０５ｍｇ／Ｌ、０．５０ｍｇ／Ｌ、５．０ｍｇ／Ｌ、５０ｍｇ／Ｌ、または５００ｍｇ／Ｌ未満のＰｂをもたらす。あるいは、または、前述の実施形態のいずれかの組み合わせにおいて、組成物は、ＴＣＬＰ手法によりもたらされた浸出溶液中に０．００２ｍｇ／Ｌ、０．０２ｍｇ／Ｌ、０．２０ｍｇ／Ｌ、２．０ｍｇ／Ｌ、または２０ｍｇ／Ｌ未満のＨｇをもたらす。あるいは、または、前述の実施形態のいずれかの組み合わせにおいて、組成物は、ＴＣＬＰ手法によりもたらされた浸出溶液中に０．０１ｍｇ／Ｌ、０．１０ｍｇ／Ｌ、１．０ｍｇ／Ｌ、１０ｍｇ／Ｌ、または１００ｍｇ／Ｌ未満のＳｅをもたらす。あるいは、または、前述の実施形態のいずれかの組み合わせにおいて、組成物は、ＴＣＬＰ手法によりもたらされた浸出溶液中に０．０５ｍｇ／Ｌ、０．５０ｍｇ／Ｌ、５．０ｍｇ／Ｌ���５０ｍｇ／Ｌ、または５００ｍｇ／Ｌ未満のＡｇをもたらす。前述の観点において、および、単なる一例として、組成物は、ＴＣＬＰ手法によりもたらされた浸出溶液中に０．２ｍｇ／Ｌ未満のＨｇおよび１．０ｍｇ／Ｌ未満のカドミウムをもたらす。前述は例示的であること、および、本明細書に記載の浸出溶液中の金属および金属のレベルの任意の組み合わせは本発明の範囲内であることが理解されるべきである。本明細書に記載のこのような本発明の組成物は、建築用製品等に好適である。
【０１８９】
産業ＣＯ２に由来する１種以上の合成炭酸塩を含む沈殿物質は、産業ＣＯ２が由来する（化石燃料の燃焼による）化石燃料（例えば、石炭、油、天然ガス、または、煙道ガス）の炭素同位体相対組成（δ１３Ｃ）を反映する。‰（千分率）の単位を有する炭素同位体相対組成（δ１３Ｃ）値は、化石化したベレムナイトの標準（ＰＤＢ標準）に対する、炭素の２つの安定な同位体、すなわち１２Ｃおよび１３Ｃの濃度の比の計測値である。
δ１３Ｃ‰＝［（１３Ｃ／１２Ｃサンプル−１３Ｃ／１２Ｃ  ＰＤＢ標準）／（１３Ｃ／１２Ｃ  ＰＤＢ標準）］×１０００
【０１９０】
このように、合成炭酸塩含有沈殿物質のδ１３Ｃ値は、ＣＯ２ガス供給源に対するフィンガープリントとなる。δ１３Ｃ値は、供給源毎（すなわち化石燃料供給源）に様々であり得るが、本発明の組成物に対するδ１３Ｃ値は、一般に、必ずではないが、−９‰〜−３５‰の範囲である。いくつかの実施形態において、合成炭酸塩含有沈殿物質に対するδ１３Ｃ値は、−１‰〜−５０‰、−５‰〜−４０‰、−５‰〜−３５‰、−７‰〜−４０‰、−７‰〜−３５‰、−９‰〜−４０‰、または、−９‰〜−３５‰である。いくつかの実施形態において、合成炭酸塩含有沈殿物質に対するδ１３Ｃ値は、−３‰、−５‰、−６‰、−７‰、−８‰、−９‰、−１０‰、−１１‰、−１２‰、−１３‰、−１４‰、−１５‰、−１６‰、−１７‰、−１８‰、−１９‰、−２０‰、−２１‰、−２２‰、−２３‰、−２４‰、−２５‰、−２６‰、−２７‰、−２８‰、−２９‰、−３０‰、−３１‰、−３２‰、−３３‰、−３４‰、−３５‰、−３６‰、−３７‰、−３８‰、−３９‰、−４０‰、−４１‰、−４２‰、−４３‰、−４４‰、または−４５‰未満（すなわち、より負である）であり、ここで、δ１３Ｃ値がより負であるほど、１２Ｃにおいて合成炭酸塩含有組成物はより富んでいる。任意の好適な方法を用いて１３Ｃ値を計測すればよく、方法としては、特に限定されないが、質量分光測定またはオフアクシスインテグレーテッドキャビティアウトプットスペクトロスコピー（ｏｆｆ−ａｘｉｓ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ−ｃａｖｉｔｙ  ｏｕｔｐｕｔ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）（オフアクシスＩＣＯＳ）が挙げられる。
【０１９１】
凝縮反応のマグネシウム含有生成物およびカルシウム含有生成物に追加して、ケイ素、アルミニウム、鉄、および、他のものを含む化合物および材料もまた調製されて、本発明の方法およびシステムでの沈殿物質に組み込まれ得る。このような化合物の沈殿物質への組み込みは、プロセスからもたらされる沈殿物質を含むセメントの反応性を変性するか、または、硬化したセメントおよびこれらから形成されたコンクリートの特性を変化させることが所望され得る。非晶質シリカ、非晶質アルミノケイ酸、結晶質シリカ、ケイ酸カルシウム、カルシウムアルミナケイ酸等などの１種以上の成分の組み込みは、ＣＯ２処理共生成物（例えば、硫酸塩；亜硫酸塩；本明細書に記載の金属およびこれらの塩、ならびに、他の化合物等）を保持する本発明の沈殿物質の能力を増強し得る。ＣＯ２処理共生成物の保持は、カプセル化または組み込み（例えば、ＣＯ２処理共生成物の沈殿物質中の種々の種への化学的結合）を含み得る。金属ケイ酸塩を含む材料は、これらの成分の１つの供給源として凝縮反応混合物に添加されて、非晶質シリカ、非晶質アルミノケイ酸、結晶質シリカ、ケイ酸カルシウム、カルシウムアルミナケイ酸等などの１種以上の成分を含有する炭酸塩含有沈殿物質を生成し得る。いくつかの実施形態において、沈殿物質は、炭酸塩（例えば、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム）およびシリカを、１：１〜１：１．５；１：１．５〜１：２；１：２〜１：２．５；１：２．５〜１：３；１：３〜１：３．５；１：３．５〜１：４；１：４〜１：４．５；１：４．５〜１：５；１：５〜１：７．５；１：７．５〜１：１０；１：１０〜１：１５；１：１５〜１：２０、または、これらの範囲の炭酸塩：シリカ比で含む。例えば、いくつかの実施形態においては、沈殿物質は、炭酸塩およびシリカを１：１〜１：５、１：５〜１：１０、または１：５〜１：２０の炭酸塩：シリカ比で含む。いくつかの実施形態において、沈殿物質は、シリカおよび炭酸塩（例えば、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム）を、１：１〜１：１．５；１：１．５〜１：２；１：２〜１：２．５；１：２．５〜１：３；１：３〜１：３．５；１：３．５〜１：４；１：４〜１：４．５；１：４．５〜１：５；１：５〜１：７．５；１：７．５〜１：１０；１：１０〜１：１５；１：１５〜１：２０、または、これらの範囲のシリカ：炭酸塩比で含む。例えば、いくつかの実施形態においては、沈殿物質は、シリカおよび炭酸塩を、１：１および１：５、１：５および１：１０、または１：５および１：２０のシリカ：炭酸塩比で含む。普通、本発明の方法により生成された沈殿物質は、ケイ素系材料と少なくとも１種の炭酸塩相との混合物を含む。普通、シリカが凝縮反応混合物中に存在する（すなわち、シリカは金属ケイ酸塩を含む材料の消化後に除去されていない）場合に限り、反応速度がより急速であれば、より多くのシリカが炭酸塩含有沈殿物質に組み込まれる。
【０１９２】
沈殿物質は、保管に安定な形態（これは、単に空気乾燥された沈殿物質であり得る）であり得ると共に、存在するとしても顕著な分解（例えば、ＣＯ２の損失）を伴わずに、長期にわたって、露出された（すなわち、大気に解放された）条件下で地上で保管され得る。いくつかの実施形態において、沈殿物質は、露出条件下で、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、さらには１００，０００，０００年以上にわたって安定であり得る。沈殿物質の保管に安定な形態は、例えば、−１００℃〜６００℃の範囲の温度および０〜１００％の範囲の湿度といった多様に異なる環境条件下で安定であり得、ここで、これらの条件は、穏やか、強風、または、荒天であり得る。沈殿物質の保管に安定な形態は、通常の雨水のｐＨ下に地上で保管されていても、ほとんど分解しないため、分解量は、あったとしても、生成物からのＣＯ２ガスの放出の観点での計測では、５％／年を超えず、および、一定の実施形態においては、１％／年または０．００１％／年を超えることはない。実際には、本発明によりもたらされる沈殿物質は、通常のｐＨの降雨を含めて温度および水分の通常の条件に露出された場合に、少なくとも１、２、５、１０、あるいは、２０年、または、２０年を超えて、例えば、１００年を超えてその総ＣＯ２の１％、５％または１０％を超えて放出しない。いくつかの実施形態において、沈殿物質は、通常のｐＨの降雨を含めて温度および水分の通常の条件に露出された場合に、少なくとも１年にわたって、その総ＣＯ２の１％を超えて放出しない。いくつかの実施形態において、沈殿物質は、通常のｐＨの降雨を含めて温度および水分の通常の条件に露出された場合に、少なくとも１年にわたって、その総ＣＯ２の５％を超えて放出しない。いくつかの実施形態において、沈殿物質は、通常のｐＨの降雨を含めて温度および水分の通常の条件に露出された場合に、少なくとも１年にわたって、その総ＣＯ２の１０％を超えて放出しない。いくつかの実施形態において、沈殿物質は、通常のｐＨの降雨を含めて温度および水分の通常の条件に露出された場合に、少なくとも１０年にわたって、その総ＣＯ２の１％を超えて放出しない。いくつかの実施形態において、沈殿物質は、通常のｐＨの降雨を含めて温度および水分の通常の条件に露出された場合に、少なくとも１００年にわたって、その総ＣＯ２の１％を超えて放出しない。いくつかの実施形態において、沈殿物質は、通常のｐＨの降雨を含めて温度および水分の通常の条件に露出された場合に、少なくとも１０００年にわたって、その総ＣＯ２の１％を超えて放出しない。
【０１９３】
このような安定性を適度に予測することが可能である任意の好適な代替マーカーまたはテストが用いられ得る。例えば、高温条件、および／または、中程度からより極度のｐＨ条件を含む加速テストは、長時間にわたる安定性を適度に示すことが可能である。例えば、沈殿物質の意図される用途および環境に応じて、沈殿物質のサンプルは、５０、７５、９０、１００、１２０、または１５０℃に、１、２、５、２５、５０、１００、２００、または５００日間にわたって、１０％〜５０％相対湿度で露出され得、その炭素の１％、２％、３％、４％、５％、１０％、２０％、３０％、または５０％未満の損失は、所与の期間（例えば、１、１０、１００、１０００、１０００年以上）にわたる、本発明の沈殿物質の安定性の十分な証拠であるとみなされ得る。
【０１９４】
多数の好適な方法のいずれかを用いて沈殿物質の安定性をテストし得、ここで物理的試験法および化学的試験法が含まれ、方法は、沈殿物質中の化合物が、上記に特定した安定性（例えば石灰岩）を有することが公知である天然の化合物と同様であるか、または、同一であることの判定に好適である。沈殿物質のＣＯ２含有量は任意の好適な方法によって監視されてもよく、１つのこのような非限定的な例は電量分析である。ｐＨ、圧力、ＵＶ放射線等を含む他の条件は、ここでも、意図されるか、または、可能性のある環境に応じて適切に調整され得る。任意の好適な条件が用いられ得、当業者は、示された期間にわたる必要な安定性を合理的に推論し示すであろうことが認識されるであろう。加えて、一般に容認されている化学的知識が、沈殿物質は示された期間にわたる必要な安定性を有しているであろうことを示す場合、実際の計測に追加して、または、その代わりにこれもまた用いられ得る。例えば、本発明の沈殿物質の一部であり得るいくつかの炭酸塩化合物（例えば、所与の異形体形で）は地質学的に周知であり得、および、認識可能な損壊を伴わずに、数十年間、数世紀、または、さらには数千年間にわたって通常の天候に耐えてきたこと、従って、必要な安定性を有していることが公知であり得る。
【０１９５】
本発明の組成物のための例示的な二酸化炭素放出プロトコルは、組成物からの二酸化炭素の計測可能な放出を達成する反復可能な様式での、ｐＨ、温度、圧力、時間等を変更する工程などの組成物の化学的環境および／または物理的環境を変更する工程を含み得る。いくつかの実施形態において、組成物は、ｐＨ８．５、ｐＨ８．０、ｐＨ７．５、ｐＨ７．０、ｐＨ６．５、ｐＨ６．０、ｐＨ５．５、ｐＨ５．２、ｐＨ５．０、ｐＨ４．８、ｐＨ４．６、ｐＨ４．４、ｐＨ４．２、ｐＨ４．０、ｐＨ３．８、ｐＨ３．６、ｐＨ３．４、ｐＨ３．２、ｐＨ３．０、ｐＨ２．８、ｐＨ２．６、ｐＨ２．４、ｐＨ２．２、ｐＨ２．０、ｐＨ１．８、ｐＨ１．６、ｐＨ１．４、ｐＨ１．２、ｐＨ１．０、ｐＨ０．８、ｐＨ０．６、ｐＨ０．４、またはｐＨ０．２未満のｐＨを有する溶液（例えば水溶液）に供され得る。このようなｐＨレベルは、酸（例えば、ＨＣｌ）を水に添加することにより、または、特定のｐＨで緩衝溶液を調製することにより達成され得る。酸性溶液または緩衝剤の調製に通例用いられる一定の試薬は本発明の組成物と反応するため、試薬の適切な選択がｐＨの組成物に対する影響を単離するために重要である。例えば、リン酸を用いて特定のｐＨで緩衝溶液を調製してもよいが、リン酸は、炭酸カルシウムを含む組成物と反応して、リン酸カルシウムが形成され得る。この点を考慮して、追加の化学薬剤は添加されるべきではなく、これは、酸ベースの反応以外の反応による二酸化炭素の放出を促進し得るか、または、組成物と反応して異なる組成物を生成し得る。本発明の組成物のための二酸化炭素放出プロトコルは、低温または高温を利用し得る。例えば、いくつかの実施形態においては、０℃、１０℃、２０℃、２５℃、３０℃、４０℃、５０℃、６０℃、７０℃、８０℃、９０℃、または１００℃を超える温度が用いられ得る。このようなテストにおける温度は、前述のもののいずれかの範囲であり得る（例えば、６０〜８０℃、２０〜２５℃（室温））。組成物が特定のｐＨおよび／または温度に供される時間は、二酸化炭素の放出をもたらす任意の好適な時間であり得る。例えば、いくつかの実施形態においては、組成物は、特定のｐＨおよび／または温度に、０．５、１、２、４、６、８、１６、２４、３２、４０、４８、７２、９６時間供され得る。数日間（例えば、５、６、７等）、数週間（例えば、１、２、３、４等）、または、数ヶ月（例えば、２、３、４、５、６等）にわたる時間もまた、本発明の二酸化炭素放出プロトコルの範囲内である。いくつかの実施形態において、例えば、組成物は、基本的に、粉末化組成物の粒子の最狭寸法が既に１ｃｍ未満でない場合、粒子の最狭寸法が１ｃｍ未満であるよう、本発明の組成物（例えば、沈殿物質、または、セメントもしくはコンクリートなどの沈殿物質を含む組成物）を粉末化する工程、および、粉末化組成物をｐＨ４．８〜ｐＨ５．２のｐＨおよび６０〜８０℃の温度を有する溶液中に４８時間浸漬する工程からなる二酸化炭素放出プロトコルにおいてテストされ得る。いくつかの実施形態において、組成物は、１００ｇの組成物当たり、０．２５、０．５、１．０、２．０、４．０、６．０、８．０、１０、２０、３０、４０、または５０グラム以下の二酸化炭素を生成する。二酸化炭素の放出、または、その不在を検出および定量化する任意の好適なテストが用いられ得る。このテストは例示的であると共に、当業者は、組成物からの二酸化炭素の計測可能な放出を達成するために用いられ得る同様のテストを設計することが可能である。二酸化炭素放出プロトコルのいずれにおいても、追加のステップの追加は、ＣＯ２の放出に影響を与える可能性があり、追加のステップによるＣＯ２放出の調整されたレベルが適正であるかを判定するために、本明細書に規定のプロトコルとの比較が必要とされてしまうことが理解されるべきである。
【０１９６】
長期間（例えば、地質学的時間スケール）にわたって安定である形態でＣＯ２を分離させる炭酸塩含有沈殿物質は、上記のとおり長い期間にわたって保管され得る。炭酸塩対シリカの一定の比を達成するために必要であれば、沈殿物質はまた、ケイ素系材料（例えば、金属ケイ酸塩を含む材料の消化後の個別のケイ素系材料から；市販されているＳｉＯ２；等）と混合されてポゾラン材料を形成し得る。本発明のポゾラン材料は、ケイ酸質またはアルミノケイ酸質材料であり、これは、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）などのアルカリと組み合わされると、ケイ酸カルシウムおよび他のセメント状材料を形成することによりセメント特性を示す。火山灰、フライアッシュ、シリカフューム、高反応性メタカオリン、および、粉末化された粒状溶鉱炉スラグ等などのＳｉＯ２含有材料を用いて、ポゾラン材料を生成する本発明の組成物を強化し得る。いくつかの実施形態において、本発明のポゾラン材料、０．５％〜１．０％、１．０％〜２．０％；２．０％〜４．０％、４．０％〜６．０％、６．０％〜８．０％、８．０％〜１０．０％、１０．０％〜１５．０％、１５．０％〜２０．０％、２０．０％〜３０．０％、３０．０％〜４０．０％、４０．０％〜５０．０％、または、重複するこれらの範囲のＳｉＯ２含有材料で強化される。このようなＳｉＯ２含有材料は、例えば、本発明の静電集塵装置または織布フィルタから入手され得る。
【０１９７】
上記に示されているとおり、いくつかの実施形態においては、沈殿物質は、このような炭酸塩は淡水中よりも塩水中において安定であり、どのようなｐＨの淡水との接触でも、炭酸塩が他の淡水安定無機塩類に溶解および再沈殿するという特徴を有する準安定炭酸塩化合物を含む。いくつかの実施形態において、炭酸塩化合物は、例えば、走査電子顕微鏡検査（ＳＥＭ）による測定で０．１μｍ〜１００μｍ、１〜１００μｍ、１０〜１００μｍ、５０〜１００μｍの範囲の粒径を有する小粒子として存在し得る。いくつかの実施形態において、炭酸塩化合物の粒径は、ＳＥＭによる測定で０．５〜１０μｍの範囲である。いくつかの実施形態において、粒径は、単一のモード分布を示す。いくつかの実施形態において、粒径は、双峰分布または多峰分布を示す。一定の実施形態においては、粒子は、Ｂｒａｕｎｅｒ，Ｅｍｍｉｔ，＆Ｔｅｌｌｅｒ（ＢＥＴ）Ｓｕｒｆａｃｅ  Ａｒｅａ  Ａｎａｌｙｓｉｓによる測定で、例えば、０．５〜１００ｍ２／ｇｍ、０．５〜５０ｍ２／ｇｍ、または０．５〜２．０ｍ２／ｇｍの範囲の大表面積を有する。いくつかの実施形態において、沈殿物質は、かん状結晶および／または非晶質固形分を含み得る。かん状結晶は構造が様々であり得、一定の実施形態においては、５００対１、２５０対１、または１０対１の範囲の長さ対直径比を有する。一定の実施形態においては、結晶の長さは、０．５μｍ〜５００μｍ、１μｍ〜２５０μｍ、または５μｍ〜１００μｍの範囲である。さらに他の実施形態において、基本的に完全に非晶質の固形分が生成される。
【０１９８】
噴霧乾燥された材料（例えば、沈殿物質、ケイ素系材料、ポゾラン材料等）は、噴霧乾燥されたことにより、一定の粒径を有し得る（すなわち、噴霧乾燥された材料は、比較的狭い粒径分布を有し得る）。このように、いくつかの実施形態においては、噴霧乾燥された材料の少なくとも５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％、９７％、または９９％が、所与の平均粒径の±１０ミクロン、±２０ミクロン、±３０ミクロン、±４０ミクロン、±５０ミクロン、±７５ミクロン、±１００ミクロン、または±２５０ミクロン以内に含まれる。いくつかの実施形態において、所与の平均粒径は５〜５００ミクロンである。いくつかの実施形態において、所与の平均粒径は５〜２５０ミクロンである。いくつかの実施形態において、所与の平均粒径は５〜１００ミクロンである。いくつかの実施形態において、所与の平均粒径は５〜５０ミクロンである。いくつかの実施形態において、所与の平均粒径は５〜２５ミクロンである。例えば、いくつかの実施形態においては、噴霧乾燥された材料の少なくとも７０％が所与の平均粒径の±５０ミクロン以内に含まれ、ここで、所与の平均粒径は、５０〜２５０ミクロン、または、１００〜２００ミクロンなどの５〜５００ミクロンである。このような噴霧乾燥された材料は、本発明のセメント、微小骨材、モルタル、粗大骨材、コンクリート、および／またはポゾランの製造に用いられ得るが；しかしながら、当業者は、セメント、微小骨材、モルタル、粗大骨材、コンクリート、および／またはポゾランの製造は噴霧乾燥された沈殿物質を必要としないことを認識するであろう。空気乾燥された沈殿物質はまた、例えば、本発明のセメント、微小骨材、モルタル、粗大骨材、コンクリート、および／またはポゾランの製造に用いられ得る。
【０１９９】
一般に、ポゾラン材料は、普通ポートランドセメントよりも低いセメント特性を有するが、水酸化カルシウムのような富石灰媒体の存在下では、これは、後日の強度（＞２８日間）に向けてより良好なセメント特性を示す。ポゾラン反応は、セメントの水和の最中に生じる残りの反応よりも遅い場合があり、それ故、本発明のポゾラン材料を含むコンクリートの短期強度は、純粋なセメント状材料で形成されたコンクリートほど高くない可能性がある。この強度の現れに対するメカニズムは、第２のセメント相（ケイ酸カルシウムはより低いＣ／Ｓ比で水和する）を形成するケイ酸の石灰との反応であり、これが、通常は７日後に、ゆっくりとした強化特性を示す。強度の発達の程度は、最終的には、ポゾラン材料の化学組成に応じる。ケイ素系材料（任意により、シリカおよび／またはアルミナが添加された）、特に非晶質ケイ素系材料の組成を高めると、一般に、より良好なポゾラン反応および強度がもたらされる。シリカフュームおよび高反応性メタカオリンなどの高度に反応性のポゾランは、本発明の沈殿物質を含むコンクリートが強度を得る速度を高める「早強」コンクリートをもたらし得る。
【０２００】
ケイ酸およびアルミノケイ酸を含む沈殿物質は、微細ケイ酸質および／またはアルミノケイ酸質材料（例えばケイ素系材料）の存在により、セメントおよびコンクリート産業においてポゾラン材料として容易に利用され得る。ケイ酸質および／またはアルミノケイ酸質沈殿物質は、ポートランドセメントとブレンドされ得るか、または、コンクリート混合物における直接的な無機塩類混和物として添加され得る。いくつかの実施形態において、ポゾラン材料は、カルシウムおよびマグネシウムを、固化時間、硬化、および、得られる水化生成物（例えばコンクリート）の長期安定性を完全とする比（上記の通り）で含む。沈殿物質中の炭酸塩の結晶質、塩化物、硫酸塩、アルカリ等の濃度は、ポートランドセメントとのより良好な相互作用のために制御され得る。いくつかの実施形態において、沈殿物質はシリカを含み、このシリカの１０〜２０％、２０〜３０％、３０〜４０％、４０〜５０％、５０〜６０％、６０〜７０％、７０〜８０％、８０〜９０％、９０〜９５％、９５〜９８％、９８〜９９％、９９〜９９．９％が４５ミクロン未満の粒径（例えば、最大寸法で）を有する。いくつかの実施形態において、ケイ酸質沈殿物質はアルミノシリカを含み、このアルミノシリカの１０〜２０％、２０〜３０％、３０〜４０％、４０〜５０％、５０〜６０％、６０〜７０％、７０〜８０％、８０〜９０％、９０〜９５％、９５〜９８％、９８〜９９％、９９〜９９．９％が４５ミクロン未満の粒径を有する。いくつかの実施形態において、ケイ酸質沈殿物質はシリカとアルミノシリカとの混合物を含み、この混合物の１０〜２０％、２０〜３０％、３０〜４０％、４０〜５０％、５０〜６０％、６０〜７０％、７０〜８０％、８０〜９０％、９０〜９５％、９５〜９８％、９８〜９９％、９９〜９９．９％が４５ミクロン未満の粒径（例えば、最大寸法で）を有する。
【０２０１】
本明細書に開示の方法により生成されたポゾラン材料は、建設材料として利用され得、この材料は、建設材料として用いられるために処理されるか、または、建築物（例えば、商業、住宅等）および／またはインフラストラクチャー（例えば、舗道、道路、橋、陸橋、壁、堤防、ダム等）用の既存の建設材料において用いられるために処理され得る。建設材料は任意の構造に組み込まれ得、基礎、駐車構造、家屋、オフィス建築物、商業事務所、政府建築物、および、支持構造（例えば、ゲート用の足場、フェンスおよびポール）をさらに含む構造が既成環境の一部としてみなされている。建設材料は、構造要素またはこのような構造の非構造要素の構成要素であり得る。ポゾラン材料を建設材料として、または、建設材料において用いる追加の利益は、プロセスにおいて利用されたＣＯ２（例えば、排ガス流から得られたＣＯ２）が既成環境において効果的に分離されていることである。
【０２０２】
いくつかの実施形態において、本発明のポゾラン材料は、水と組み合わせた後に固化および硬化する水硬セメント（例えば、普通ポートランドセメント）の成分として利用され得る。沈殿物質をセメントおよび水と組み合わせることにより生成した生成物の固化および硬化は水との反応でセメントから形成される水和物の生成からもたらされ、ここで、水和物は水中に基本的に不溶性である。このような水硬セメント、その製造方法、および、使用は、その出願の開示が参照により本明細書において援用される、同時係属中の２００８年５月２３日に出願の米国特許出願公開第１２／１２６，７７６号明細書に記載されている。いくつかの実施形態において、セメントとブレンドされたポゾラン材料は、重量基準で、０．５％〜１．０％、１．０％〜２．０％、２．０％〜４．０％、４．０％〜６．０％、６．０％〜８．０％、８．０％〜１０．０％、１０．０％〜１５．０％、１５．０％〜２０．０％、２０．０％〜３０．０％、３０．０％〜４０．０％、４０．０％〜５０．０％、５０％〜６０％、または、これらの範囲がポゾラン材料である。例えば、いくつかの実施形態においては、セメントとブレンドされたポゾラン材料は、重量基準で、０．５％〜２．０％、１．０％〜４．０％、２．０％〜８．０％、４．０％〜１５．０％、８．０％〜３０．０％、または１５．０％〜６０．０％がポゾラン材料である。
【０２０３】
いくつかの実施形態において、ポゾラン材料は、他のセメント状材料とブレンドされるか、または、セメントに混和物または骨材として混合される。本発明のモルタルは、建設用ブロック（例えばレンガ）を一緒に結合するために用いられ、および、建設用ブロックの間の隙間を埋まるために用いられる。本発明のモルタルはまた、他の用途のうち、既存の構造の修復に用いられ得る（例えば、元のモルタルが損なわれた、または、侵食された部分の交換）。
【０２０４】
いくつかの実施形態において、ポゾラン材料は、骨材の生成に利用され得る。いくつかの実施形態において、骨材は、プレスおよびその後の破砕により沈殿物質から製造される。いくつかの実施形態において、骨材は、押出し成形および得られた押出し材料の破壊により沈殿物質から製造される。このような骨材、その製造方法、および、使用は、その開示はその全体が参照により本明細書において援用される、同時係属中の２００９年５月２９日に出願の米国特許出願公開第１２／４７５３７８号明細書に記載されている。
【０２０５】
以下の実施例は、当業者に、完全な開示および本発明をどのように形成し使用かの説明を提供するために提示されており、本発明の範囲が限定されることは意図されていない。用いられている数字については正確さが担保されるよう試みたが、（例えば量、温度等）、いくつかの実験の誤差および偏差が考慮されるべきである。そうではないと明記されていない限り、部は重量部であり、分子量は重量平均分子量であり、温度は摂氏温度（℃）であり、および、圧力は大気圧であるかまたは大気圧に近い。
【実施例】
【０２０６】
以下の分析計装およびその使用方法を用いて、本発明により生成した材料が特徴づけられ得る。
【０２０７】
電量測定：サンプルを含有する液体および固体炭素が２．０Ｎ過塩素酸（ＨＣｌＯ４）で酸性化されて、二酸化炭素ガスをキャリアガス流中に発生させ、その後、ｐＨ３．０の３％ｗ／ｖ硝酸銀でガス洗浄して、無機炭素電量計（ＵＩＣ  Ｉｎｃ、モデルＣＭ５０１５）による分析の前に、発生した硫黄ガスが除去される。セメント、フライアッシュ、および、海水のサンプルは過塩素酸の添加の後に加熱されたブロックで加熱されてサンプルの消化が補助される。
【０２０８】
Ｂｒｕｎａｕｅｒ−Ｅｍｍｅｔｔ−Ｔｅｌｌｅｒ（「ＢＥＴ」）比表面積：比表面積（ＳＳＡ）計測は、ジ窒素での表面吸収による（ＢＥＴ方法）。乾燥サンプルのＳＳＡは、Ｆｌｏｗｐｒｅｐ（商標）０６０サンプル脱気システムでサンプルを調製した後に、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ  Ｔｒｉｓｔａｒ（商標）  ＩＩ  ３０２０  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ａｒｅａ  ａｎｄ  Ｐｏｒｏｓｉｔｙ  Ａｎａｌｙｚｅｒで計測される。簡潔には、サンプル調製は、およそ１．０ｇの乾燥サンプルを高温で、ジ窒素ガス流に露出させながら脱気して、残存水蒸気および他の吸着材をサンプル表面から除去する工程を含む。サンプルホルダ中のパージガスはその後排気され、および、サンプルは、一連の圧力上昇時にジ窒素ガスに露出させる前に冷却される（吸着膜厚に関連する）。表面がガスシールされた後、サンプルホルダ内の計画的な減圧によりジ窒素が粒子の表面から放出される。脱着したガスが計測され、総表面積計測値に翻訳される。
【０２０９】
粒径分析（「ＰＳＡ」）：静的光散乱を用いて粒径分析および分布が計測される。乾燥粒子がイソプロピルアルコール中に懸濁され、Ｈｏｒｉｂａ  Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｓｉｚｅ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  Ａｎａｌｙｚｅｒ（Ｍｏｄｅｌ  ＬＡ−９５０Ｖ２）が二重波長／レーザ構成で用いられて分析される。Ｍｉｅ散乱理論が用いられて、０．１ｍｍ〜１０００ｍｍのサイズ画分の関数として、粒子の個体数が算出される。
【０２１０】
粉末Ｘ線回析（「ＸＲＤ」）：粉末Ｘ線回析がＲｉｇａｋｕ  Ｍｉｎｉｆｌｅｘ（商標）（株式会社リガク）で行われて結晶質相が識別されると共に、異なる識別可能なサンプル相の質量分率が推定される。乾燥、固体サンプルが微粉末に手作業で粉末化され、サンプルホルダに装填される。Ｘ線供給源は銅陽極（Ｃｕ  ｋα）であり、３０ｋＶおよび１５ｍＡで電力供給されている。Ｘ線走査は、５〜９０°２θ、２°２θ／分の走査速度で、および、１ステップ当たり０．０１°２θのステップサイズで行われる。Ｘ線回析プロファイルは、Ｘ線回析パターン分析ソフトウェアＪａｄｅ（商標）（バージョン９、Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｄａｔａ  Ｉｎｃ．（ＭＤＩ））を用いるＲｉｅｔｖｅｌｄ精密化により分析される。
【０２１１】
フーリエ変換赤外分光分析（「ＦＴ−ＩＲ」）：ＦＴ−ＩＲ分析は、Ｓｍａｒｔ  Ｄｉｆｆｕｓｅ  Ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅモジュールを備えるＮｉｃｏｌｅｔ  ３８０で実施される。すべてのサンプルが３．５±０．５ｍｇで計量され、および、手作業で０．５ｇ  ＫＢｒと共に、粉砕化し、その後、プレスし、および、ＦＴ−ＩＲに５−分窒素パージで挿入される前に平らにされる。スペクトルは４００〜４０００ｃｍ−１の範囲内で記録される。
【０２１２】
走査電子顕微鏡検査（「ＳＥＭ」）
ＳＥＭは、１５ｋＶの固定加速電圧を３０〜６５Ｐａの作用圧力で用いるＨｉｔａｃｈｉ  ＴＭ−１０００タングステンフィラメント卓上顕微鏡およびシングルＢＳＥ半導体検出器を用いて実施した。固体サンプルを炭素系接着剤を用いてステージ上に固定し；濡れたサンプルは分析前にグラファイトステージに減圧乾燥する。ＥＤＳ分析はＯｘｆｏｒｄ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  ＳｗｉｆｔＥＤ−ＴＭシステムを用いて実施されるが、そのセンサは、１６５ｅＶのエネルギー分解能で１１Ｎａ−９２Ｕの検出範囲を有する。
【０２１３】
塩化物：塩化物濃度は、１リットルの溶液当たり３００〜６０００ｍｇ塩化物のテスト範囲を有し、１００〜２００ｐｐｍインクリメントで計測するＣｈｌｏｒｉｄｅ  ＱｕａｎＴａｂ（登録商標）Ｔｅｓｔ  Ｓｔｒｉｐｓ（生成物番号Ｎｏ．２７５１３４０）で測定される。
【０２１４】
Ｘ線蛍光（「ＸＲＦ」）：ＸＲＦは、銀陽極Ｘ線供給源およびペルティエ冷却Ｓｉ（Ｌｉ）Ｘ線検出器を備えるＴｈｅｒｍｏ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  ＡＲＬ  ＱＵＡＮＴ’Ｘ  Ｅｎｅｒｇｙ−Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  ＸＲＦを用いて、固体粉末サンプルの分析を実施する。サンプルは、アルミニウムサンプルカップを用いて３１ｍｍのペレットにプレスされる。サンプルの各々について、各々を特定の元素の分析のために調整した３種の異なるスペクトルが集められる：第１のものは４ｋＶでＸ線フィルタを用いず、第２のものは１８ｋＶで薄い銀フィルタを用い、および、第３のものは３０ｋＶで厚い銀フィルタを用い、すべては、減圧条件下で行う。スペクトルは、ＷｉｎＴｒａｃｅソフトウェアを用い、認定された基準材料での較正により達成されるＦｕｎｄａｍｅｎｔａｌ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ分析法を用いて分析される。
【０２１５】
熱重量分析（「ＴＧＡ」）：固体粉末サンプルのＴＧＡ分析は、ＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  ＳＤＴ  Ｑ６００で、同時ＴＧＡ／ＤＳＣ（示差走査熱量測定法）で実施される。アルミナるつぼ中のサンプルは、２０℃／分の一定のランプ速度で室温から１０００℃に加熱される炉に置かれる。温度にかかる重量損失プロファイルがＵｎｉｖｅｒｓａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓソフトウェアを用いて分析される。
【０２１６】
融合結合プラズマ発光分光分析法（「ＩＣＰ−ＯＥＳ」）：典型的な酸性化された液体サンプルのＩＣＰ−ＯＥＳ分析は、ＣＥＴＡＣオートサンプラーを備えるＴｈｅｒｍｏ  ＩＣＡＰ  ６５００を用いて実施される。ｉＴＥＶＡ制御ソフトウェアが、データ取得および分析用に用いられる。ＩＣＰ−ＯＥＳの典型的な検出限界はｐｐｍ範囲である。高濃度の溶解塩（Ｎａ、Ｃａ、Ｍｇ）を含有するサンプルは、マトリックス排除検体予濃縮用のキレート化カラムを備えるＥｌｅｍｅｎｔａｌ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｉｎｃ．（ＥＳＩ）−ｓｅａＦＡＳＴオートサンプラーを備えるＩＣＡＰ  ６５００を用いて分析され得る。
【０２１７】
実施例１．排ガス流処理
Ａ．器具
図１Ｆのシステム
・石炭火力ボイラー（１３０）
・気体−液体／気体−液体−固体接触器（１１２）
・再循環タンク（１１６）
・再循環ポンプ（１１８）
・反応器（１１４）
・塩基タンク（１４０）
【０２１８】
Ｂ．材料
石炭
・瀝青炭石炭（２×５００ｌｂｓ）
・亜瀝青炭（５００ｌｂｓ）
・５０％ＮａＯＨ（９０ガロン）
・ＣａＣｌ２（５０ｋｇ）
・海水
・淡水
【０２１９】
Ｃ．手法
プロセス用の主原料は、１）ＣＯ２、ＳＯｘ、ＮＯｘ、微量金属等を提供するための石炭−由来煙道ガス、２）ＣＯ２を水性炭酸塩および／または重炭酸塩に転化するためのアルカリ分の供給源、および、３）炭酸カルシウムを沈殿させるためのカルシウムカチオンの供給源であった。
【０２２０】
ＣＯ２処理システムは、石炭火力ボイラー由来の煙道ガスからの約７０％ＣＯ２吸収を含む目標商業プロセスをシミュレートするための条件下で実施した。２ステッププロセスを気体−液体接触で用い、および、吸収は一方のユニットプロセスにおいて生じてＣＯ２−充填溶液を生成し、凝縮は他方のユニットプロセスにおいて生じ、ここで、ＣＯ２−充填溶液は二価カチオン流と混合して炭酸塩含有沈殿物質を含むスラリーを形成した。
【０２２１】
石炭火力ボイラーシミュレータ（０．３ＭＷｔｈ）は、煙道ガスのおよそ５０ＳＣＦＭ後流をＣＯ２処理システムに供給した。ＣＯ２濃度はおよそ１２〜１４体積％に制御した。３種の異なる石炭種を３回の連続した操作で燃焼させた：２種の瀝青炭はＲａｌｅｉｇｈおよびＤｏｄｇｅ  Ｈｉｌｌ鉱山産であり、ならびに、１種の亜瀝青炭はＰｏｗｄｅｒ  Ｒｉｖｅｒ  Ｂａｓｉｎ  Ｒａｗｈｉｄｅ鉱山産であった。石炭および関連する灰は、ＣＯ２処理システムにおけるこれらの経路および最終的な結果の完全な評価を行うために微量金属用のアッセイにかけた。
【０２２２】
気体−液体接触器／吸収器は、７０％ＣＯ２吸収およびアルカリ分の高利用の商業規模の目標をモデリングした条件下で操作した。アルカリ分の供給源は、淡水中に希釈した５０％水酸化ナトリウム５０部の内の約１部であった。
【０２２３】
凝縮は、ＣＯ２−充填溶液の後流と二価カルシウムカチオンの供給源としてのシミュレートされた硬質塩水とを混合する工程を含んでいた。この場合、二価カチオン供給源は、およそ０．２Ｍ  Ｃａ２＋の溶液が得られるよう淡水中に溶解された塩化カルシウム二水和物であった。
【０２２４】
脱水は、減圧ろ過法を用いて炭酸塩含有沈殿物質および上澄の両方を収集して行った。次いで、沈殿物質をオーブン乾燥させて、さらなる処理の前に残存水分を除去させた。
【０２２５】
以下の表２は、サンプルした種々のプロセス流、計測した量、および、用いたテスト方法を示す。
【０２２６】
【表２】
2012519076.tif 000004
【０２２７】
Ｄ．結果
表３は、ＨＦ消化、および、その後の、用いた石炭および生成したフライアッシュサンプルのＩＣＰ−ＭＳアッセイの結果をもたらす。モル濃縮係数は、各石炭および灰タイプについての微量金属濃度および灰割合を用いて算出した。「１」の値は、親石炭と同モル数の金属がフライアッシュ中にあることを示す。「２」の値は、親石炭に比して２倍のモル数の金属がフライアッシュ中に存在することを示す。＞１の値は、質量の保存に反しており、これは、灰サンプルは、生成された灰のすべてに対する全粒径分布の代表的ではない部分から採取されたことを示し得る。加えて、フライアッシュ中の濃縮された金属の量は、個々の灰粒子の温度履歴および滞留時間に応じて異なり得るが、これもまた未知である。微量金属がどのように分割するかを完全に特徴付けるためにはさらなる研究を行う必要性があり得る。
【０２２８】
【表３】
2012519076.tif 000005
【０２２９】
表４は、ＥＰＡ  ｍｅｔｈｏｄ  ２９を用いた煙道ガスアッセイの結果を示す。燃焼計算を用いて、石炭の微量金属含有量の１００％が煙道ガス流に入ったと想定して濃度を示した。これらのデータは、ほとんどの微量金属（水銀およびセレニウムは除外）は、十分に耐熱性であって、わずかな画分のみがバグハウス下流の煙道ガスに残留することを示す。
【０２３０】
【表４】
2012519076.tif 000006
【０２３１】
表５は、各石炭タイプの煙道ガス濃度から算出した除去効率を示す。吸収器入口流および出口ガス流に係る除去効率は金属種のほとんどについて顕著であった。注目すべき興味深い特性は、水銀除去の石炭タイプに対する依存関係である。表７を参照すると、石炭中の塩素の濃度は、Ｄｏｄｇｅ  Ｈｉｌｌに対しては約０．３ｍｇ／ｋｇ、Ｒａｌｅｉｇｈに対しては約０．０３ｍｇ／ｋｇ、および、Ｒａｗｈｉｄｅに対しては約０．００３ｍｇ／ｋｇであった。Ｄｏｄｇｅ  Ｈｉｌｌに対する除去効率は他の低塩素石炭と比しておよそ２倍である。この測定値は、より高い塩化物含有量を有する石炭の燃焼の最中に生成されたであろうより高いレベルの水溶性の塩化水銀（ＩＩ）による可能性が高い。
【０２３２】
表中の全体的な除去効率は、吸収器を決して通ることはなくスタックから出る石炭原材料中の微量金属の割合の推定値を示している。これは水銀を除くほとんどの元素について９９％超であるが、これは、水銀は規制の関心が最も高い微量元素であるため特に重要である。その高い揮発度のために、水銀のほとんどは気相中に残留して、バグハウスを通過する。また、元素水銀の画分は処理される可能性は低いため、活性炭素注入、または、酸化水銀の生成を促進させる燃焼火炎の補助クロロ化などの追加の制御技術が完全な除去のために有益で有り得る。
【０２３３】
【表５】
2012519076.tif 000007
【０２３４】
表６は、種々の酸性ガスの吸収器の入口／出口の結果を示す。吸収器において用いられるスクラビング技術の高い水溶性およびアルカリ性条件のために、きわめて高いレベルの酸性ガス回収が達成された。吸収器に係るＳＯ２の９９．９％除去にもっとも注目すべきである。ＨＦ除去は、検出限界に対するその濃度のために定量化することが比較的困難であった：その除去は、広い範囲にわたってのみ条件付けることが可能である。
【０２３５】
【表６】
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【０２３６】
表７は、１）プロセス水（淡水）、２）合成塩水、および、３）上澄液流に対する微量金属アッセイの結果を示す。石炭の金属の１００％が液体流に入った場合の算出理論的最大レベルもまた示されており、この計算は、３．５％過剰Ｏ２での燃焼を仮定している。Ｃａ２＋は、溶液中の他の金属の読取値に干渉する。結果的には、サンプルはＣａ２＋の干渉を排除するために相当に希釈される必要があり、これが、次いで、検出限界を高めてしまった。
【０２３７】
【表７】
2012519076.tif 000009
【０２３８】
表８は、形成された沈殿物に対する微量金属アッセイ結果を示す。いくつかの金属に対する検出限界は理論的最大値と同等であり、このような微量金属の唯一の供給源が石炭由来の煙道ガスである場合には定量化が困難である；しかしながら、微量金属は、淡水供給源、塩基供給源（例えば、天然または産業廃棄物）、ならびに、ダクト、パイプ、および、吸収器からの腐食／浸出などの他の供給源からもたらされる可能性もある。
【０２３９】
【表８】
2012519076.tif 000010
【０２４０】
実施例２．モルタル調製および浸出
Ａ．器具
・化学てんびん（０．１ｍｇの計測能）
・Ｈｏｂａｒｔミキサ
・２インチ×２インチ×２インチ立方体黄銅製モールド
・２３℃／９８％相対湿度室
・圧縮試験器
・シャッターボックスおよびタングステンカーバイド研削容器
・ピペッター（５ｍＬおよび１ｍＬ）
・ｐＨ＝１．６８、４．０および７．０用のｐＨ−メータおよび較正溶液
・ｐＨ紙片（ｐＨ０〜１４）
・１０００ｍＬ入用（ＴＣ）メスシリンダー
・２０００ｍＬフラスコ
・磁気攪拌機および攪拌プレート
・ボトル（Ｗｉｄｅ−Ｍｏｕｔｈ  ＥＰ  Ｔｏｘ  Ｂｏｔｔｌｅ，Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）Ｒｅｓｉｎ  ＦＥＰ，ＮＡＬＧＥＮＥＶＷＲ  ＃１６１２４−９７０）
・Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ４位ロータ／攪拌機
・フィルタホルダ（ポリプロピレン、１５ｃｍ、ＶＷＲ  ＃３０３０５−１２０）
・エルレンマイヤーフラスコ（ホウケイ酸ガラス、５００ｍＬ、ＶＷＲ  ＃８９０００−３８８）
・ガラスファイバーフィルタ紙（ホウケイ酸塩０．７μｍ、ワットマンＧＦ／Ｆ  １５ｃｍφ、ＶＷＲ  ＃２８４９７−９０９）
・浸出溶液サンプル用５０ｍＬ液体サンプル容器
【０２４１】
Ｂ．材料
・ポートランドセメント（ＯＰＣ４−３）
・沈殿物質（乾燥粉末形態）
・試薬グレード酢酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ、ＶＷＲ  ＃ＪＴ９５０８−６）
・Ａｌｃｏｎｏｘ
・脱イオン水
・１８％硝酸（ＩＣＰ−ＯＥＳサンプル酸性化用）
【０２４２】
Ｃ．固体成分の総分析
本研究に用いたポートランドセメントロット、ならびに、沈殿物質は完全な消化および分析のために送り出した（ＣＡＭ／ＣＣＲ  １７  Ｍｅｔａｌｓ−Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  ｍｅｔｈｏｄ  ＳＷ３０５０Ｂ−ＭｃＣａｍｐｂｅｌｌ  Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｌａｂ−１５３４  Ｗｉｌｌｏｗ  Ｐａｓｓ  Ｒｄ，Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，ＣＡ  ９４５６５）。
【０２４３】
Ｄ．抽出液体の調製
抽出流体２番（ＥＰＡ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄ  １３１１の§５．７．２に準拠）を、「入用」（ＴＣ）メスシリンダーを用いて、５．７ｍＬ氷酢酸を脱イオン水で１Ｌの体積にまで希釈することにより調製した。ｐＨ１．６８、ｐＨ４．０およびｐＨ７．０較正溶液を用いてｐＨ計を較正し、および、抽出流体のｐＨをｐＨ２．８８＋０．０５で計測した。２つの１Ｌバッチを調製して本方法によって要求されるに８０〜１００ｇの粉末化固体一致させた。浸出テストの各々について新たな抽出流体を調製する必要があることに注目されたい。
【０２４４】
Ｅ．ペーストサンプルの調製
混合工程：ＡＳＴＭ手法Ｃ３０５に準拠して、合計で６５０ｇのセメント状材料、および、０．５０の脱イオン水対セメント状材料比を用いてペーストサンプルを調製した。３つの２インチ×２インチ×２インチの立方体を、その後、予めグリース処理した黄銅製モールド中でキャストした。
【０２４５】
硬化工程：立方体のモールドを９８％相対湿度チャンバに２４時間保持し、その後、ペーストキューブをモールドから取り出した。次いで、個別のキューブを、９８％相対湿度室の棚に４５°の角度で（キューブ面のいずれか１つに水が集まらないように）２８日間の間置いた。
【０２４６】
粉末化工程：硬化期間の終了後、３つのサンプルの各々を軽く押さえて水気をとり、個別のＺｉｐｌｏｃ（登録商標）バッグに入れた。シャッターボックス中で粉末化する前に、そのＺｉｐｌｏｃ（登録商標）バッグの中で各キューブを迅速に砕いた（圧縮試験器を用いて）。各サンプルについて、約１００ｍＬの砕いた固体シャッターボックスを１０秒作動させて、いくらかの粗い／砂粒サイズの粒子を含む微粉末を得た。粒径分布はＥＰＡにより要求される粒径分布よりもかなり微細であるが、これは、最悪の展開に対してテストするために意図的に選ばれた。
【０２４７】
Ｆ．抽出
各サンプルの抽出は、ＥＰＡ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄ  １３１１の§４．２．２に記載のボトル抽出方法に準拠して実施した。ボトルを２Ｌの抽出液体２番で満たし、これに１００ｇ粉末化固体を追加した。蓋をしっかりと閉め、および、ダクトテープでテープ留めし、および、ボトルをロータ−攪拌機に入れて１８±２時間攪拌した。２Ｌの脱イオン水で満たした追加のボトルをホルダの１つに入れ、同じ時間だけ攪拌して、他の抽出サンプルと共に分析用アリコートを調製した。
【０２４８】
Ｇ．ろ過
各サンプルのろ過を、新たなホウケイ酸フィルタ紙を用いて実施した。濾液のｐＨもまた計測した。濾液の３０ｍＬアリコートをその後調製し、１８％硝酸でｐＨ２以下のｐＨに酸性化した。ブランクろ過サンプルもまた、アリコートを他のブランクサンプルおよび浸出溶液と共に分析に提出することが可能であるよう、きれいなフィルタおよび脱イオン水を用いて調製した。
【０２４９】
Ｈ．分析
３つのサンプル（浸出溶液、ボトルブランク、および、フィルタブランク）を、ＩＣＰ−ＯＥＳ（Ｔｈｅｒｍｏ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  ｉＣＡＰ  ６５００  ＩＣＰ）により、ＱＣ２６およびＨｇ法を用いて分析した。
【０２５０】
Ｉ．結果
表９は、生成した材料で実施したモルタルペースト浸出研究の結果を示す。２０％の普通ポートランドセメント（ＯＰＣ）代替物を用いてサンプルを調製した。
【０２５１】
【表９】
2012519076.tif 000011
【０２５２】
実施例３．代替モルタル浸出分析
実施例２に概略を示した手法によれば、モルタルキューブが調製され、モルタルキューブのペーストサンプルが調製され、および、ペーストサンプルが新たに調製された抽出液体２番で抽出される。潜在的に高い塩濃度のため、ろ過した抽出サンプルは、ＩＣＰ−ＯＥＳによる分析の前に１：１００に希釈されるか、または、ろ過抽出サンプルは、塩マトリックス排除および検体予濃縮用のキレート化カラムを備えて構成されたＩＣＰ−ＯＥＳサンプル導入システム（例えば、Ｅｌｅｍｅｎｔａｌ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｉｎｃ．（ＥＳＩ）−ｓｅａＦＡＳＴ）中で処理される。この実施例においては、ろ過抽出サンプルのろ過は、対象である検体の多くを未検出としてしまう可能性があるため、ＩＣＰ−ＯＥＳサンプル導入システムが好ましい。
【０２５３】
実施例４：沈殿物質および出発材料のδ１３Ｃ値の計測
この実験は、プロパンおよび富マグネシウム産業廃棄材料の燃焼からもたらされた煙道ガスを用いて実施した。この手法は、大気に開放された容器において実施した。
【０２５４】
出発材料は、プロパン燃焼器からの煙道ガス、海水（Ｓａｎｔａ  Ｃｒｕｚ，ＣＡ周辺産）、および、富マグネシウム産業廃棄物としてブルーサイト（Ｍｇ（ＯＨ）２）テーリングであった。ブルーサイトテーリングは、テーリングの乾燥アリコートのＸ線回析パターンのＲｉｅｔｖｅｌｄ分析による測定で、およそ８５％Ｍｇ（ＯＨ）２、１２％ＣａＣＯ３、および、３％ＳｉＯ２であった。
【０２５５】
容器を地元で入手可能な海水で満たした。ブルーサイトテーリングを海水に追加し、アルカリ性のｐＨ、および、ＣＯ２の大気中への放出を伴わない炭酸塩含有沈殿物質の凝縮に好適な二価カチオン濃度とした。アルカリ性の海水溶液からの炭酸塩含有沈殿物質の凝縮に好適な量および時間で、煙道ガスをスパージした。反応成分の相互作用のために十分な時間をとり、その後、上澄溶液としても知られる残留する海水溶液から沈殿物質を分離し、および、噴霧乾燥した。得られた粉末は、路床、コンクリート等において用いられる骨材などの建築材料としての使用のためのさらなる処理に好適であった。本明細書に記載されているとおり、得られた粉末はまた、単純な保管に好適であった。あるいは、沈殿物質は、任意により大気との平衡の後、海水溶液に残され、および、保管されてもよい。
【０２５６】
炭酸塩含有沈殿物質および上澄溶液をもたらすプロセス出発材料のδ１３Ｃ値を計測した。用いた分析システムはＬｏｓ  Ｇａｔｏｓ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ製であり、直接吸収分光法を用いて２％〜２０％ＣＯ２の範囲のガスに対するδ１３Ｃおよび濃度データをもたらす。この機器は既知の同位体組成物を含む標準５％ＣＯ２ガスを用いて較正し、および、２Ｍ過塩素酸中で消化させたトラバーチンおよびＩＡＥＡ大理石＃２０のサンプルから発生したＣＯ２の計測は、文献中に見出される値の許容可能な計測誤差の範囲内の値をもたらした。ＣＯ２源ガスのサンプルをシリンジを用いて採った。ＣＯ２ガスをガス乾燥器（Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）ポリマー製のＰｅｒｍａ  Ｐｕｒｅ  ＭＤ  Ｇａｓ  Ｄｒｙｅｒ，Ｍｏｄｅｌ  ＭＤ−１１０−４８Ｆ−４）に通過させ、次いで、市販されている卓上炭素同位体分析システムに通した。ブルーサイトテーリングおよび沈殿物質などの固体サンプルは、先ず、加熱した過塩素酸（２Ｍ  ＨＣｌＯ４）で消化した。密閉消化系から発生したＣＯ２ガスを、次いで、ガス乾燥器に通した。ここから、ガスを収集し、および、分析システムに注入して、δ１３Ｃデータをもたらした。同様に、上澄溶液を消化してＣＯ２ガスを発生させ、次いで、これを乾燥させ、分析機器に通して、δ１３Ｃデータをもたらした。
【０２５７】
煙道ガス、産業廃棄物（ブルーサイトテーリング）、炭酸塩含有沈殿物質、および、上澄溶液の分析からの計測値は以下のとおりである。沈殿物質および上澄溶液に対するδ１３Ｃ値は、それぞれ、−１９．９２‰および−２４．８‰であった。反応の両方の生成物のδ１３Ｃ値は、煙道ガス、ＣＯ２源、（δ１３Ｃ＝−２５．００‰）の組み込み、および、いくらかの炭酸カルシウム（δ１３Ｃ＝−６．７３‰）を含んでいたブルーサイトテーリングの影響を反映している。参考として、空気のδ１３Ｃ値は−８‰であると受け入れられている。この実施例は、炭酸塩のＣＯ２源が、燃焼、ならびに、二酸化炭素から生成された溶液である場合の、炭酸塩組成物中の炭素の主な供給源を確認するために、δ１３Ｃ値が用いられ得ることを示す。
【０２５８】
実施例５．沈殿物質および出発材料のδ１３Ｃ値の計測
この実験は、ボトルに入れたＳＯ２およびＣＯ２ガスおよび産業廃棄材料としてのフライアッシュの混合物を用いて実施した。この手法は、密閉容器内で実施した。
【０２５９】
出発材料は、ＳＯ２およびＣＯ２ガス、脱イオン水、および、産業廃棄材料としてのフライアッシュの市販されているボトル入りの混合物であった。
【０２６０】
容器に脱イオン水を満たした。フライアッシュを消和させ、脱イオン水に添加して、アルカリ性のｐＨ、および、ＣＯ２の大気への放出を伴わない炭酸塩含有沈殿物質の凝縮に好適な二価カチオン濃度とした。アルカリ性の溶液からの炭酸塩含有沈殿物質の凝縮に好適な量および時間でＳＯ２／ＣＯ２ガスをスパージした。反応成分の相互作用のために十分な時間をとり、その後、上澄溶液としても知られる残留する溶液から沈殿物質を分離し、および、噴霧乾燥した。得られた粉末は、例えば、既成環境における材料として、例えば、路床、コンクリート等において用いられる骨材として用いるためのさらなる処理に好適であった。得られた粉末は、路床、コンクリート等において用いられる骨材などの建築材料としての使用のためのさらなる処理に好適であった。本明細書に記載されているとおり、得られた粉末はまた単純な保管に好適であった。あるいは、沈殿物質は、任意により大気との平衡の後、海水溶液に残され、および、保管されてもよい。
【０２６１】
プロセス出発材料、炭酸塩含有沈殿物質および上澄溶液のδ１３値を実施例４に詳述されているとおり計測した。
【０２６２】
ＳＯ２／ＣＯ２ガス、産業廃棄物（フライアッシュ）、炭酸塩含有沈殿物質、および、上澄溶液の分析からの計測値は以下のとおりである。沈殿物質および上澄溶液に対するδ１３Ｃ値は、それぞれ、−１５．８８‰および−１１．７０‰であった。反応の両方の生成物のδ１３Ｃ値は、ＳＯ２／ＣＯ２ガス（δ１３Ｃ＝−１２．４５‰）、および、ガスに完全に燃焼されなかったいくらかの炭素を含んでいたフライアッシュ（δ１３Ｃ＝−１７．４６‰）の組み込みを反映している。それ自体が化石燃料燃焼の生成物であるフライアッシュは、用いたＣＯ２より負のδ１３Ｃを有していたため、沈殿物質の全体的なδ１３Ｃ値は、ＣＯ２自体のものよりも負であることを反映している。例えば、空気のδ１３Ｃ値は−８‰であると受け入れられている。この実施例は、ＳＯｘ（ＳＯ２）ならびにＣＯ２を含むガス混合物が用いられる場合の炭酸塩組成物中の炭素の主な供給源を確認するために、δ１３Ｃ値が用いられ得ることを示す。
【０２６３】
本発明の好ましい実施形態を本明細書に示し、および、記載してきたが、このような実施形態は単なる一例として提供されていることが当業者には明らかであろう。数多くの変形、変更、および、代替が、本発明から逸脱することなく当業者により行われるであろう。本明細書に記載の本発明の実施形態に対する種々の変更が、本発明の実施において採用され得ることが理解されるべきである。以下の特許請求の範囲が本発明の範囲を定義し、および、これらの特許請求の範囲内の方法および構造、ならびに、これらの均等物はこれによりカバーされていることが意図される。
【図１Ａ】
2012519076.tif 000012
【図１Ｂ】
2012519076.tif 000013
【図１Ｃ】
2012519076.tif 000014
【図１Ｄ】
2012519076.tif 000015
【図１Ｅ】
2012519076.tif 000016
【図１Ｆ】
2012519076.tif 000017
【図２Ａ】
2012519076.tif 000018
【図２Ｂ】
2012519076.tif 000019
【図２Ｃ】
2012519076.tif 000020
【図３】
2012519076.tif 000021
【図４】
2012519076.tif 000022
【図５】
2012519076.tif 000023
【図６】
2012519076.tif 000024
【図７】
2012519076.tif 000025
【図８】
2012519076.tif 000026
【図９】
2012519076.tif 000027
【図１０】
2012519076.tif 000028
【図１１】
2012519076.tif 000029
【図１２Ａ−１２Ｂ】
2012519076.tif 000030
【国際調査報告】
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2012519076.tif 000032
2012519076.tif 000033