JP2011173050A - 二酸化炭素の隔離方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】二酸化炭素の処理技術について、既設廃トンネルやＢＯＸカルバートなどのコンクリート構造体を有効利用することに着目し、従来技術よりも簡単で且つ経済的に二酸化炭素を隔離する。
【解決手段】コンクリート構造体は既設廃トンネル１０からなり、既設廃トンネル１０の開口部１１にコンクリート壁２０を形成し、コンクリート壁２０に二酸化炭素の供給管３０を取り付け、閉塞された既設廃トンネル１０の内部に二酸化炭素を加圧貯留する。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンクリート構造体を利用した二酸化炭素の隔離方法及びその装置に関するものである。

近年、地球温暖化の原因物質として二酸化炭素が問題視されているが、二酸化炭素の処理技術としては、発電所等の二酸化炭素の大量発生源から回収した二酸化炭素を液化し、洋上基地から長尺のパイプで深度３５００ｍ以上の深海に投入して沈降させ、深海底に貯留する方法が一般的に知られている。
しかし、このような液体二酸化炭素の海底投棄については、液体二酸化炭素が沈降する際その一部が海水中に溶解し海水のＰＨを変化させるため、生態系等の深海環境へ悪影響を及ぼすおそれがあることが考えられる。また、深海底に溜まった液体二酸化炭素が海水中へ溶け出し、長期間にわたって少なからず深海環境の変化をもたらすことが考えられる。このような課題を解決するため、以下に示すような発明が提案されている。

特開平８−２３０７７２号公報（特許文献１）には、深海環境及び深海海底環境への悪影響を防止する液体ＣＯ２の海底投棄システムを提供することを目的とし、二酸化炭素を深海投棄するシステムにおいて、洋上に浮設され液体ＣＯ２運搬船により運ばれた液体二酸化炭素を受入れ、二酸化炭素の液相状態が保持される深度の海中で袋へ封入するための投入管及び投入口を有する洋上基地と、液体二酸化炭素を封入するための上記袋を収納した複数個のカプセルを搭載し、二酸化炭素の液相状態が保持される深度の海中へ運搬し、この深度において、袋へ液体二酸化炭素を封入した後、この液体二酸化炭素を袋とともに海底へ落下させる作業を行う無人潜水作業船と、洋上にあって上記無人潜水作業船をコントロールするコントロール基地とからなることを特徴とする「二酸化炭素の海底投棄システム」が提案されている。

また、特開平５−１９３９２２号公報（特許文献２）には、二酸化炭素を安全且つ確実に海中に投棄し得るようにすることを目的とし、内部を低温高圧状態に保持されたクラスレート生成容器に二酸化炭素と海水を入れて両者の境界面に二酸化炭素・水クラスレートの膜を生成させ、該膜に振動を与えて二酸化炭素・水クラスレートの膜を破壊し二酸化炭素・水クラスレートの粒子を水中に沈降させることを特徴とする「二酸化炭素処理方法」が提案されている。

また、特開平５−７６７５０号公報（特許文献３）には、二酸化炭素を安全且つ確実に海中に投棄し得るようにすることを目的とし、海上に浮かべられた浮体に設けたポンプの吸入側に液体二酸化炭素送給管及び海水吸入管を接続すると共に、ポンプの吐出側に海中へ向って延びる液体二酸化炭素投棄管を接続し、該液体二酸化炭素投棄管の海中に位置する部分の一部又は全部を複数の分岐管に分岐することを特徴とする「二酸化炭素処理装置」が提案されている。

しかし、上記のような二酸化炭素を海中に投棄する方法については、設備・運搬・処理のいずれもコストが膨大にかかるばかりでなく、長期間にわたって環境に対して何ら悪影響を及ぼすことがないことが完全に実証されるまでには至っていない。

一方、最近の二酸化炭素抑制対策として、プランクトンなどの海洋生物や、樹木などの利用技術、電気化学的手法、地中隔離などの技術の研究開発が課題となっている。二酸化炭素を貯蔵・固定化する技術の研究開発について、例えば、以下に示すような発明が提案されている。

特開２００７−１７７５８５号公報（特許文献４）には、簡易に所望の領域に形成することができ、大気中の二酸化炭素を効果的に固定化しうる二酸化炭素固定化表面層を提供することを目的とし、法面或いは建造物の表面に、水、セメント、混和材料、骨材、及び、アルカリ分解性樹脂又は紫外線分解性樹脂からなる有機繊維を含有するコンクリート組成物を吹き付けて構成され、コンクリート組成物中に三次元配向された該有機繊維に起因する空洞孔を設けてなる二酸化炭素固定化表面層を形成し、大気中の二酸化炭素を固定化することを特徴とする「二酸化炭素固定化表面層及びその製造方法」が提案されている。

特開平８−２３０７７２号公報 特開平５−１９３９２２号公報 特開平５−７６７５０号公報 特開２００７−１７７５８５号公報

本発明は、二酸化炭素の処理技術について、既設廃トンネルやＢＯＸカルバートなどのコンクリート構造体を有効利用することに着目し、従来技術よりも簡単で且つ経済的に二酸化炭素を隔離することができる二酸化炭素の隔離方法及びその装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、コンクリート構造体を利用した二酸化炭素の隔離方法であって、前記コンクリート構造体の開口部にコンクリート壁を形成して当該コンクリート構造体を閉塞し、前記コンクリート壁に二酸化炭素の供給管を取り付けた後、前記供給管を通して外部から二酸化炭素を圧送し前記コンクリート構造体の内部に加圧貯留しておくことを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の閉塞したコンクリート構造体を複数個設けた後、前記供給管を介してコンクリート構造体同士を接続することによりコンクリート構造体群を形成し、前記コンクリート構造体群の内部に二酸化炭素を加圧貯留しておくことを特徴とする。

さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の前記コンクリート構造体は、既設廃トンネル、ＢＯＸカルバート、又は既設廃トンネルとＢＯＸカルバートとの組み合わせからなり、山間部の廃路線や過疎地域の土地を有効活用して多様な場所に経済的に施工できることを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、コンクリート構造体を利用した二酸化炭素の隔離装置であって、前記コンクリート構造体は既設廃トンネルからなり、前記既設廃トンネルの開口部にコンクリート壁を形成し、前記コンクリート壁に二酸化炭素の供給管を取り付け、閉塞された既設廃トンネルの内部に二酸化炭素を加圧貯留しておくことを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、コンクリート構造体を利用した二酸化炭素の隔離装置であって、前記コンクリート構造体はＢＯＸカルバートからなり、前記ＢＯＸカルバートの各接続部の内部底板と外部側面にコンクリートを打設して漏れ防止処理を施し、前記ＢＯＸカルバートの開口部にコンクリート壁を形成し、前記コンクリート壁に二酸化炭素の供給管を取り付け、閉塞されたＢＯＸカルバートの内部に二酸化炭素を加圧貯留しておくことを特徴とする。

さらに、請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の閉塞された既設廃トンネルと、請求項５に記載の閉塞されたＢＯＸカルバートを組み合わせて前記供給管を介してそれぞれを接続したことを特徴とする。

以上のように、本発明にかかるコンクリート構造体を利用した二酸化炭素の隔離方法及びその装置によれば、従来技術よりも簡単で且つ経済的に二酸化炭素を隔離することができる。また、山間部の廃路線や過疎地域の土地を有効活用して多様な場所に経済的に施工できることから、二酸化炭素に起因する環境問題の解決が図れると共に、新たな産業政策を必要とする過疎化に苦しむ地方の経済問題等の解決にも役立てることができる。

既設廃トンネルをコンクリート壁により閉塞した状態を示す説明図である。 既設廃トンネルの開口部に形成したコンクリート壁を示す断面図である。 コンクリート壁に取り付ける二酸化炭素の供給管を示す説明図である。 ＢＯＸカルバートをコンクリート壁により閉塞した状態を示す説明図である。 ＢＯＸカルバートの接続部の内部底板を示す説明図である。 ＢＯＸカルバートの接続部の外部側面を示す説明図である。 既設廃トンネルとＢＯＸカルバートを組み合わせた施工例を示す概念図（１）である。 既設廃トンネルとＢＯＸカルバートを組み合わせた施工例を示す概念図（２）である。

以下、本発明の実施の一形態について図面を参酌しながら説明する。
本実施例では、既設廃トンネル、ＢＯＸカルバート、又は既設廃トンネルとＢＯＸカルバートとの組み合わせからなるコンクリート構造体を利用した二酸化炭素の隔離方法及びその装置について説明するが、コンクリート構造体はこれらに限定されるものではなく、コンクリートにより囲まれた内部空間を有する構造体であれば利用できる可能性がある。また、コンクリートの耐用年数は約５０年程度あるため、長期間の使用が可能である。

図１は、既設廃トンネルをコンクリート壁により閉塞した状態を示す説明図である。コンクリート構造体は、図１に示すように、既設廃トンネル１０からなり、既設廃トンネル１０の両端の開口部１１にはコンクリート壁２０が形成されている。コンクリート壁２０は、図２に示すように、既設廃トンネル１０の開口部１１ａ、１１ｂに引抜強度を確保する差し筋アンカー２１ａ、２１ｂを介在させて鉄筋を縦横に並べて配置し（例えば、Ｄ１６＠２００）配筋２２が施され、適度の強度を有するコンクリート（例えば、２１−８−２０ＢＢ）を打設して形成される。また、コンクリート壁２０の大きさは、開口部１１の風化の状態によって変化するが、できるだけ内部の厚さ（図２中の記号Ｌ＝５００ｍｍ以上）と上下の幅に余裕を持たせるように施工する。また、漏れを防止するために止水セパ（図示省略）を使用する。
図３に示すように、コンクリート壁２０の供給口２３には二酸化炭素の供給管３０が取り付けられている。供給管３０は、都市ガス供給に使用されている塩ビ管を使用し、逆止弁３１を介在させて取り付けられる。また、供給管３０には漏れ検知センサー３２を備えておくのが好ましい。

図４は、ＢＯＸカルバートをコンクリート壁により閉塞した状態を示す説明図である。コンクリート構造体は、図４に示すように、ＢＯＸカルバート４０からなり、ＢＯＸカルバート４０の両端の開口部４１にはコンクリート壁５０が形成されている。コンクリート壁５０は、上述した既設廃トンネル１０の両端の開口部１１に形成するコンクリート壁２０と基本的な構造が同じである。
図５に示すように、ＢＯＸカルバート４０の各接続部の内部底板には、鉄筋を縦横に並べて配置し（例えば、Ｄ１６＠２００）、適度の強度を有するコンクリート（例えば、２１−８−２０ＢＢ）を打設して漏れを防止するための内部接続コンクリート５１が形成される（縦横の大きさが５００ｍｍ程度）。また、図６に示すように、ＢＯＸカルバート４０の各接続部の外部側面には、適度の強度を有するコンクリート（例えば、２１−８−２０ＢＢ）を打設して漏れを防止するための外部接続コンクリート５２が形成される（幅が５００ｍｍ程度）。
コンクリート壁５０の供給口（図示省略）には、上述した既設廃トンネル１０のコンクリート壁２０と同様に二酸化炭素の供給管３０が取り付けられている。

次に、既設廃トンネルとＢＯＸカルバートとの組み合わせからなるコンクリート構造体群を利用した二酸化炭素の隔離装置の施工例について説明する。

（施工例）
図７は、既設廃トンネルとＢＯＸカルバートを組み合わせた施工例を示す概念図（１）である。
（１）事前検査
既設廃トンネル１０を利用する場合は、トンネル内部のコンクリートに亀裂や破損箇所がないか事前に調べておく必要がある。そのため、トンネル両端の開口部を一時的に閉鎖し内部に空気を圧入して漏れがないかどうか検査する。
なお、漏れる可能性が発見されたトンネルは利用せず、そのトンネルを除外して前後のトンネルについて施工する。
（２）施工
図１乃至図６に示すように、既設廃トンネル１０とＢＯＸカルバート４０をそれぞれコンクリート壁２０、５０により閉塞し、ＢＯＸカルバート４０には漏れを防止するための内部接続コンクリート５１及び外部接続コンクリート５２を形成し、次いで供給管３０を介して閉塞された既設廃トンネル１０と閉塞されたＢＯＸカルバート４０をそれぞれ接続し、図７及び図８に示すようなコンクリート構造体群を形成する。
最初の供給管３０は供給基地となる二酸化炭素圧送装置Ｂに接続されており、液体二酸化炭素を運搬する二酸化炭素運搬車両Ａから供給を受ける。ここで、二酸化炭素運搬車両Ａと二酸化炭素圧送装置Ｂについては、従来から知られている二酸化炭素の運搬技術や圧送技術を採用することができる。
図８は、既設廃トンネルとＢＯＸカルバートを組み合わせた施工例を示す概念図（２）である。
本発明によれば、山間部の廃路線や過疎地域の土地を有効活用して経済的に施工できる。また、ＢＯＸカルバートの設置場所は、図示する地上だけに限られるのではなく、地中に埋設することができるので多様な場所に経済的に施工できる。

Ａ 二酸化炭素運搬車両
Ｂ 二酸化炭素圧送装置
１０ 既設廃トンネル
１１ 開口部
２０ コンクリート壁
２１ 差し筋アンカー
２２ 配筋
２３ 供給口
３０ 供給管
３１ 逆止弁
３２ 漏れ検知センサー
４０ ＢＯＸカルバート
４１ 開口部
５０ コンクリート壁
５１ 内部接続コンクリート
５２ 外部接続コンクリート

Claims (6)

1. コンクリート構造体を利用した二酸化炭素の隔離方法であって、前記コンクリート構造体の開口部にコンクリート壁を形成して当該コンクリート構造体を閉塞し、前記コンクリート壁に二酸化炭素の供給管を取り付けた後、前記供給管を通して外部から二酸化炭素を圧送し前記コンクリート構造体の内部に加圧貯留しておくことを特徴とする二酸化炭素の隔離方法。
2. 請求項１に記載の閉塞したコンクリート構造体を複数個設けた後、前記供給管を介してコンクリート構造体同士を接続することによりコンクリート構造体群を形成し、前記コンクリート構造体群の内部に二酸化炭素を加圧貯留しておくことを特徴とする二酸化炭素の隔離方法。
3. 前記コンクリート構造体は、既設廃トンネル、ＢＯＸカルバート、又は既設廃トンネルとＢＯＸカルバートとの組み合わせからなり、山間部の廃路線や過疎地域の土地を有効活用して多様な場所に経済的に施工できることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の二酸化炭素の隔離方法。
4. コンクリート構造体を利用した二酸化炭素の隔離装置であって、前記コンクリート構造体は既設廃トンネルからなり、前記既設廃トンネルの開口部にコンクリート壁を形成し、前記コンクリート壁に二酸化炭素の供給管を取り付け、閉塞された既設廃トンネルの内部に二酸化炭素を加圧貯留しておくことを特徴とする二酸化炭素の隔離装置。
5. コンクリート構造体を利用した二酸化炭素の隔離装置であって、前記コンクリート構造体はＢＯＸカルバートからなり、前記ＢＯＸカルバートの各接続部の内部底板と外部側面にコンクリートを打設して漏れ防止処理を施し、前記ＢＯＸカルバートの開口部にコンクリート壁を形成し、前記コンクリート壁に二酸化炭素の供給管を取り付け、閉塞されたＢＯＸカルバートの内部に二酸化炭素を加圧貯留しておくことを特徴とする二酸化炭素の隔離装置。
6. 請求項４に記載の閉塞された既設廃トンネルと、請求項５に記載の閉塞されたＢＯＸカルバートを組み合わせて前記供給管を介してそれぞれを接続したことを特徴とする二酸化炭素の隔離装置。