JP2023530062A - コンクリート粉粒体の処理方法及びプラント - Google Patents

Abstract

本発明は、コンクリート粉粒体（２）を処理するための方法およびプラント（１）からなり、その後にコンクリート粉粒体をリサイクルすることを特徴とする。本方法においては、プラント（１）の、少なくとも部分的に気密な容器（４）にコンクリート粉粒体（２）が充填される。その後、容器（４）内のコンクリート粉粒体（２）に吸収されたＣＯ2量の、少なくとも１つのセンサ（８、９、１９）を介して特定された測定値に応じて、ＣＯ2を含むガスの連続的又は非連続的な供給が行われる。コンクリート粉粒体（２）の所定の飽和ＣＯ2が確認された後、ＣＯ2が吸収されたコンクリート粉粒体（２）が取り出される。【選択図】 図１

Description

本発明は、コンクリート粉粒体を後にリサイクルするための処理方法並びにプラントに関する。本発明は、特に、コンクリート粉粒体にＣＯ₂を吸収させるための方法並びにプラントに関する。更に本発明は、本発明の方法によって製造可能なコンクリート粉粒体並びにコンクリートに関する。

コンクリートを製造するためには、砂利及び砂の他に、とりわけセメントが重要な意味を持つ。しかしながら、セメントの製造は、多大な温室効果ガスを排出するだけでなく、コンクリートの製造における実質的なコスト要因となっている。今日では、資源である砂利及び砂を浪費しないようにするため、コンクリートのリサイクルが既に重要な意義を有している。もっとも、従来のリサイクル方式では、セメントを再び得ることはできず、また温室効果ガスの排出を抑制することも、回避することもできていない。従来のリサイクルは、通常の場合、取り壊される家屋又は他のコンクリート躯体の解体撤去によって行われる。解体コンクリートは続いて、コンクリート粉粒体に細粉され、例えば砂利の代替物として、新たなコンクリートの製造時に利用することができる。新たなセメントを加えることで、リサイクルコンクリートが生成される。しかしながら、この従来のリサイクルコンクリートは、通常の場合、一次コンクリートと比較すると、機械的な特性が低下している。一次コンクリートは、リサイクルされていないコンクリートであると解される。従って、通常の場合、従来のリサイクルされたコンクリートでは、一次コンクリートの品質と同等の品質を得るために、セメントの含有量を１０％程増加させている。更に、解体コンクリートから得られるコンクリート粉粒体は、ばらばらの固まっていない状態で、例えば道路建設資材として使用されることがある。しかしながら、その用途は大幅に制限されている。何故ならば、製造に起因して、コンクリートには有害金属が含有されており、この有害金属は、従来技術から公知のコンクリート粉粒体の特にばらばらの（固まっていない）状態においては、雨水によって溶解する恐れがあり、従って地下水を汚染する恐れがある。上記の理由から、今日のコンクリートリサイクルでは、せいぜい価値の低い砂利の代替物として得られるに過ぎず、またこの再生利用によって、コンクリートの温室効果ガスの排出を削減したり、コンクリート粒粉体をばらばらのまま懸念無く使用することもできない。

本発明の課題は、コンクリート粉粒体を後にリサイクルするための改善された処理方法並びにプラントを提供することである。とりわけ、ここでは特に、公知のリサイクル方式の抱える前述の問題を少なくとも部分的に解消することにある。

コンクリート粉粒体は、後にリサイクルするため、二酸化炭素（以下ではＣＯ₂と略記する）により処理することができる。リサイクルされた基準コンクリート（セメント、砂利、砂及びＣＯ₂が吸収されていないコンクリート粉粒体を含む）と、実質的に同一の組成を有する、ＣＯ₂が吸収されたコンクリートとを比較すると、ＣＯ₂が吸収されたコンクリート（セメント、砂利、砂及びＣＯ₂が吸収されたコンクリート粉粒体を含む）は、スランプが実質的に変わらなければ、より高い圧縮強度を示すことができる。この圧縮強度は、フレッシュコンクリートの硬度についての特性量である。同様に、ＣＯ₂が吸収されたコンクリートのセメントの割合を相応に低下させても、組成の変わらない基準コンクリートとの比較において、同一の圧縮強度を達成することができる。

これらの相関関係は、以下の表からも理解することができる。これらの表は、基準コンクリート及び種々の試験コンクリートの組成（表１）及び測定結果（表２）である。ここで、基準コンクリートは、ＣＯ₂が吸収されていない従来のコンクリート粉粒体を含む。これに対して、試験コンクリートは、ＣＯ₂が吸収されている。圧縮強度は、規格ＳＮ ＥＮ ２０６： ２０１３＋Ａ１：２０１６に従い、また、ＳＩＡデータシート「２０３０ Recyclingbeton」に即して特定した。スランプは、規格ＳＮ ＥＮ １２３５０－５：２０１９に準拠して特定した。

従って、セメントの割合が相応に低下されたＣＯ₂が吸収されたコンクリート（例えば、試験コンクリート３）では、温室効果ガス排出が大幅に低減されている。例えば、セメントを１０％低減させた場合、コンクリート製造時の排出を約８．５％削減することができる。他方では、既に存在するＣＯ₂排出ガスを、本方法の過程においてコンクリート粉粒体に結合することができ、それによって低減させることができる。例えば、コンクリート粉粒体１０００ｋｇあたり平均して１０ｋｇのＣＯ₂を結合した場合、排出を平均して更に４％削減できる。従ってこの技術により、理想的な条件下では、リサイクルコンクリートの製造のＣＯ₂排出を約１２．５％削減することができる。

更に、ＣＯ₂が吸収されたコンクリートは、より高い炭酸化耐性示すことが分かった。ここで、炭酸化耐性は、コンクリート内に注型された鉄筋の腐食及びコンクリート建築において発生する損傷にとっての重要な要因である。同様に、コンクリート粉粒体にＣＯ₂を吸収することによって、上述の有害金属をより良好に結合させることができ、その有害金属が周囲環境に意図せず漏れ出ることを低減することができる。これによって、ばらばらのコンクリート粉粒体の用途の可能性が広がる。

コンクリート粉粒体を処理し、後にリサイクルするための、特にＣＯ₂を吸収するための、特許請求の範囲に記載の方法は、以下の方法ステップを含む：少なくとも部分的に気密な容器にコンクリート粉粒体を充填するステップ。容器内のコンクリート粉粒体に吸収されたＣＯ₂吸収量を少なくとも１つのセンサを介して特定し、それに応じた体積流量のＣＯ₂を含むガスを供給するステップ。ここで、ガスの供給は、連続的に行われても良いし、非連続的に行われても良い。コンクリート粉粒体が所定の飽和ＣＯ₂に達しているか否かを確認し、達していない場合には、ガスの供給に関する前述の方法ステップを継続するステップ。コンクリート粉粒体が所定の飽和ＣＯ₂に未だ達していない場合、その所定の飽和ＣＯ₂に達するまで、ガスを用途に応じて連続的に又は非連続的に供給することができる。更に、本方法は、ＣＯ₂が吸収されたコンクリート粉粒体を容器から取り出すステップを含む。コンクリート粉粒体を取り出した後、このコンクリート粉粒体を、ＣＯ₂が吸収されたコンクリート粉粒体を含む、リサイクルされた（吸収された）コンクリートを製造するための更なる方法ステップにおいて使用することができる。このために、ＣＯ₂が吸収されたコンクリート粉粒体を、セメント、水、砂及び砂利によってコンクリートに加工することができる。

コンクリート粉粒体のＣＯ₂吸収とは、ＣＯ₂がコンクリート粉粒体内に拡散し、化学反応に起こすことと解される。この吸収プロセスのために、追加の水、特に液状の形態の追加の水を容器に加える必要はない。コンクリート粉粒体は、ＣＯ₂が拡散することができる細孔を含む。細孔には水（細孔水とも呼ばれる）が存在しても良く、この水とＣＯ₂が化学反応を起こす。細孔水はコンクリート粉粒体のセメント相と相平衡な状態にあり、カルシウムイオンを含む。ＣＯ₂が（化学的に）吸収されると、炭酸イオン及び重炭酸イオンが生じる。つまり、生じた細孔溶液は、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ₃）、若しくはその多形鉱物のカルサイト、アラゴナイト、ヴァテライトに関して過飽和となり、細孔が充填される。

しかしながら、コンクリート粉粒体は組成に応じて、特定量のＣＯ₂しか受容することができない。この最大飽和ＣＯ₂は、組成に応じて、１０００ｋｇのコンクリート粉粒体あたり３０ｋｇから４５ｋｇのＣＯ₂であると考えられる。本方法では、容器内におけるコンクリート粉粒体のその都度の最大の（少なくともほぼ最大の）飽和ＣＯ₂まで実施することができる。例えば、ガスの初期体積あたりのＣＯ₂濃度の変化及び／又は圧力の変化がもはや確認できない場合には、コンクリート粉粒体の最大飽和ＣＯ₂に達している。しかしながら、最大飽和ＣＯ₂を下回る所定の飽和ＣＯ₂に先に達した際にも、本方法を中止することができる。コンクリート粉粒体の所定の飽和ＣＯ₂は、最大飽和ＣＯ₂の５％から１００％の間であっても良い。しかしながら、高い飽和は、ＣＯ₂を十分に長い時間、ガス供給した時にしか達し得ず、相応に多量のＣＯ₂を必要とする。もっとも、良好な材料特性は、１０００ｋｇあたり５ｋｇのＣＯ₂から１０００ｋｇあたり１５ｋｇのＣＯ₂の間で所定の飽和ＣＯ₂において達成することができる。このことは、最大飽和ＣＯ₂の約１０％から５０％の所定の飽和ＣＯ₂に相当する。

コンクリート粉粒体に吸収されるＣＯ₂量は、通常の場合、最大飽和ＣＯ₂に達するまで、時間と共に指数関数的に減少する。例えば、所定の期間において、ＣＯ₂吸収量の変化が所定の限界値よりも小さい場合、所定の飽和ＣＯ₂に達したとみなすことができる。代替的又は補完的に、所定の飽和ＣＯ₂を確認するために、例えば、少なくとも１つのセンサを介して特定されたＣＯ₂吸収量を、時間と共にプロットして外挿することができる。この外挿を介して、容器内のコンクリート粉粒体の最大飽和ＣＯ₂に相当するＣＯ₂吸収量の（理論上の）限界値を決定することができる。この限界値（若しくは所定の飽和ＣＯ₂）が所定のパーセンテージに達すると、ガス供給を終了することができる。

容器へのガスの供給、若しくは容器に供給される体積流量の調整は、入口弁の調節を介して行うことができる。入口弁は、容器の流入管路に配置されても良い。吸収されたＣＯ₂量に応じた入口弁の調整、若しくは体積流量の調整は、少なくとも１つのセンサ並びに入口弁に作用接続されている制御ユニットによって行われる。有利には、（容器への初期充填後に）供給されるガスの体積流量は、既に吸収されたＣＯ₂を補う。このようにして、容器内には、可能な限り一定のＣＯ₂濃度が存在する。このことは、ＣＯ₂濃度が比較的高く、且つ容器内のＣＯ₂分布が一様である場合、一方では本方法がより高速に実施され、他方ではコンクリート粉粒体によるＣＯ₂の一様な吸収を達成できるという利点を有する。ここで、制御ユニットは、ガスの既知の組成、若しくはガスのＣＯ₂含有量から、また入口弁を介して供給された既知の体積流量から、ＣＯ₂の吸収が行われなかった場合には存在するであろう、容器内に理論上存在するＣＯ₂量を特定することができる。同様に、容器内の理論上の圧力を特定することができる。入口弁は、このために、入口弁を介して案内される体積流量を特定するための流量センサを含むことができるか、又は流量センサを入口弁の上流又は下流に接続することができる。代替的又は補完的に、流量センサを使用するために、入口弁の調整に応じて案内された体積流量を、データセットとして制御ユニットに格納することができる。

ガスの供給は、少なくとも一時的に中断することができる（ガスの非連続的な供給）。このことは、以下の一連のステップを繰り返し実施することによって行うことができる：容器と流体的に作用接続された入口弁を開放するステップ、ＣＯ₂を含むガスを容器に供給するステップ、及び入口弁を閉鎖するステップ。入口弁が閉鎖されると、吸収されたＣＯ₂量を特に簡単に特定することができる。入口弁が開放された状態において供給されるガスの体積流量は、有利には、合間に（入口弁が閉鎖されている間に）吸収されたＣＯ₂量を補う。この非連続的なガス供給は、コンクリート粉粒体が所定の飽和ＣＯ₂に達するまで継続することができる。ガスの非連続的な供給は、特に、（ガス供給中に）周囲環境又は周囲空気に対して部分的に開放されている容器に適している。その種の容器は、特に上方に向かって開放されているものであって良い。

非連続的なガス供給の代わりに、ガス供給の期間にわたって吸収されたＣＯ₂量に応じて、体積流量を連続的に供給させることができる（ガスの連続的な供給）。有利には、供給されるガスの体積流量は、既に吸収されたＣＯ₂量を補う。ＣＯ₂の吸収が時間と共に指数関数的に低減する場合、供給される体積流量を、その体積流量が相応に指数関数的に減少するように調整することができる。

ガスの容器内への（初期）充填は、ガスによる容器の所望の充填レベルに達するまで実施することができる。代替的又は補完的に、容器の（初期）充填は、所定のＣＯ₂濃度、特に容器内が９５％以上のＣＯ₂濃度となるまで実施することができる。初期充填後に、体積流量を低減しても良いし（更なる連続的な供給）、合間に中断しても良い（非連続的な供給）。この場合、更に供給される体積流量を、既述のように、容器内において吸収されたＣＯ₂量を補うように制御することができる。

コンクリート粉粒体に吸収されたＣＯ₂量を特定するために、少なくとも１つのセンサを、容器に配置するか、若しくは容器と流体的に作用接続することができる。少なくとも１つのセンサは、例えば、容器内のＣＯ₂濃度を測定するためのＣＯ₂濃度センサであっても良い。供給されたＣＯ₂量（また場合によっては、排出されたＣＯ₂の測定量）から、容器内の理論上のＣＯ₂量（吸収が行われていない場合の量）を特定することができる。従って、容器における濃度センサを介して、理論上のＣＯ₂量と、実際の（測定された）ＣＯ₂量との差から、吸収量を特定することができる。上述したように、例えば、特定の期間にわたり、理論上のＣＯ₂量と、容器内の実際のＣＯ₂量との差が所定の限界値よりも小さい場合、所定の飽和ＣＯ₂に達したとすることができる。代替的には、それまでの総プロセス期間にわたり上述の差が限界値に達したときに、所定の飽和ＣＯ₂に達したとすることができるか、若しくはガス供給を停止することができる。更に代替的には、外挿によって特定された、ＣＯ₂吸収量が理論上の限界値に達した場合、所定の飽和ＣＯ₂に達したとすることができる。ＣＯ₂濃度の測定を介して、行われたＣＯ₂吸収量を特定することは、容器が気密に閉鎖できない場合に特に適している。

ＣＯ₂濃度センサの代わりに、又はＣＯ₂濃度センサの他に、コンクリート粉粒体に吸収されたＣＯ₂量を、圧力を測定することによって同様に特定することができる。ＣＯ₂を含むガスの所定の体積の圧力は、ＣＯ₂がコンクリート粉粒体と接触して、ＣＯ₂が吸収されると低下する。即ち、吸収されずに容器内に存在するはずの理論上の圧力と、実際に容器内で測定された圧力との差を、ＣＯ₂吸収量として使用することができる。理論上の圧力は、既知の容器容積から、並びに供給された（オプションとして排出された）体積流量から、少なくとも近似的に特定することができる。圧力の測定を介して行われるＣＯ₂吸収量の特定は、特に容器にガスが非連続的に供給され、該容器が気密に閉鎖可能なものの場合に特に適している。上述したように、例えば、特定の期間にわたり、圧力の変化が所定の限界値よりも小さい場合、又は行われたＣＯ₂吸収量が特定の理論上の限界値に達した場合、所定の飽和ＣＯ₂に達したとすることができる。

更に、吸収されたＣＯ₂量の特定は、測定された温度も付加的に考慮することができる。化学反応の際に熱が放出されるので、この温度変化も同様に圧力に影響を及ぼすと考えられる。補完的な温度測定によって、理論上の圧力に及ぼす温度変化の影響を考慮することができる。ＣＯ₂濃度の測定を介して吸収されたＣＯ₂量を特定する際にも同様に、補完的な温度測定を考慮することができる。

代替的又は補完的に、吸収されたＣＯ₂量の特定は、測定された重量を付加的に考慮することもできる。このために、少なくとも１つのセンサは、容器及び制御ユニットに作用接続された衡器ないしロードセルであっても良い。例えば、ガス供給前に測定されたコンクリート粉粒体の重量を介して、容器内のガス供給に利用できる容積を少なくとも近似的に特定することができる。この特定を、例えば、理論上の圧力の特定に組み込むことができる。更に、ガス供給前のコンクリート粉粒体の重量と、ガス供給後にＣＯ₂が吸収されたコンクリート粉粒体の重量との差を特定することができる。これによって、実際に吸収されたＣＯ₂の量が推論される。これらの情報は、例えば、排出権証明書とも称されるＣＯ₂証明書に関して、これを取引するために企業によって利用することができる。

ＣＯ₂の吸収時に気体状の水が放出されるので、実施に応じて、容器内の相対湿度を補完的に測定することができる。供給されたガスが１％未満の相対湿度を示すことができる間は、最大飽和ＣＯ₂に達した際の容器には５０％から９５％の相対湿度が存在すると考えられる。従って、吸収されたＣＯ₂量の特定は、測定された相対湿度も付加的に考慮することができる。

上述したように、圧力及び／又はＣＯ₂濃度の測定による、吸収されたＣＯ₂量の特定は、重量及び／又は温度及び／又は相対湿度の測定によってより正確に行うことができる。例えば、測定された値及び／又は既知の値は、例えば理想気体の状態方程式及び質量保存の法則のような物理的な関係を介して相互に関連付けることができる。これによって、吸収されたＣＯ₂のより正確で包括的な監視が実現される。

組成に応じて、容器内に供給されるガスは、ＣＯ₂の他に、気体状の水及び／又は窒素及び／又は酸素を含んでも良い。容器に供給すべきガスは、容器に供給される前に、液体及び／又は気体として貯蔵タンクに貯蔵されていても良い。有利には、ガスはＣＯ₂を９５％から１００％含む。用途に応じて、ガスは再生可能なＣＯ₂を含んでも良い。再生可能なＣＯ₂とは、生物由来のＣＯ₂又は大気から得られるＣＯ₂と解される。生物由来のＣＯ₂は、通常の場合、既に純粋な形で得ることができ、もはや処理する必要がないという利点を有する。生物由来のＣＯ₂は、例えば、バイオメタン製造の副産物として、又はバイオマス（炭素、水素及び酸素を含むからなる生物資源）の燃焼から得ることができる。代替的に、ガスは同様に、ＣＯ₂を１０％から２５％含む排ガスであっても良い。例えば、セメント工場からの排ガスをセメントの製造に使用することができる。

一次コンクリートには、通常の場合、砂、砂利及びセメントを含む。例えば解体コンクリートとして取得されるコンクリート粉粒体は、以前の用途の種類に応じて更にモルタルを含む場合もある。コンクリート粉粒体は、通常の場合、４重量％から１０重量％の酸化カルシウムを含む。コンクリート粉粒体は、特に硬化セメントを含む。硬化セメントとは、セメントが水と反応し、水がセメントに吸収されたものと解される。この反応は水和と称され、反応生成物は硬化セメントと称される。水和の際に、セメントはその質量の２５％まで水と化学的に結合し、またその質量の１５％まで物理的に結合することができる。処理のために、解体コンクリートを細粉することができる。処理時の良好な結果は、粒子が０．０５ｍｍから５０ｍｍの直径を有する場合に得られる。処理のために、通常の場合、コンクリート粉粒体の成分が相互に分離することはない。

所定の飽和ＣＯ₂に達した後、容器内に存在する余剰ガスを排出することができる。この排出されたガスを再利用のために処理して、プラントの貯蔵タンクに戻すことができる。代替的に、余剰ガスをコンクリート粉粒体によって充填可能な収集容器にも同様に導入することができ、その収集容器において本方法が新たに実施される。例えば、本方法を容器及び収集容器において交互に実施することができる。代替的に、別のコンクリート粉粒体が充填された収集容器を、受動的なフィルタとして、即ち飽和ＣＯ₂を能動的には制御しないフィルタとして利用することができる。この収集容器内に配置されているコンクリート粉粒体は、余剰ガスを少なくとも部分的に、また特には完全に吸収することができる。

ＣＯ₂を含むガスを供給する前に、容器内にはコンクリート粉粒体以外に空気が存在する場合がある。入口弁がガス供給のために開放されると、容器内には、ＣＯ₂及び空気を含む混合ガスが生じる。容器内のＣＯ₂濃度を高めるために、特に容器内への初期充填時には、ＣＯ₂を含むガスの供給の他に、容器から混合ガスを連続的又は非連続的に排出することができる。この過程において、有利には、容器内のＣＯ₂の割合が増加する。容器から排出された混合ガスは、余剰ガスについての説明と同様に処理することができるか、又は収集容器に供給することができる。容器内が所定のＣＯ₂濃度に達した後、混合ガスの排出を停止することができ、またオプションとして、ガスの供給を少なくとも一時的に同様に停止することができる。

容器からのガスの排出は、出口弁を介して制御することができる。出口弁は、入口弁と同様に、出口弁を介して案内される体積流量を特定するための流量センサを含むことができるか、又は流量センサを出口弁の上流又は下流に接続することができる。上流又は下流に接続された流量センサは、同様に制御ユニットに作用接続されている。代替的又は補完的に、流量センサを使用するために、出口弁の調整に応じて案内された体積流量を、データセットとして制御ユニットに格納することができる。補完的に、出口弁の上流又は下流には、同様にＣＯ₂濃度センサを接続することができる。

ガスの供給及び／又は排出は、制御ユニットに作用接続されている少なくとも１つのポンプによって制御することができる。容器へのガスの供給及び／又は容器からの混合ガスの排出及び／又は容器からの余剰ガスの排出は、例えば、（周囲圧力との関係における）負圧によって行うことができる。負圧は８００００パスカルから９６０００パスカルであって良い。しかしながら、本方法を周囲圧力又はそれより高い圧力においても同様に実施することができる。

更に本発明は、コンクリート粉粒体を後にリサイクルするために処理するための、特にＣＯ₂を吸収させるためのプラントに関する。プラントは、貯蔵タンク並びに少なくとも部分的に気密な容器を含む。容器に供給されるガスは、液体の形態及び／又は気体の形態で貯蔵タンクに事前に貯蔵されても良いし、一時的に貯蔵されても良い。ここで容器は、コンクリート粉粒体を収容する及び／又は取り出すための少なくとも１つの開口部を有することができる。容器は、容器にガスを供給するための流入部を含み、この流入部は、流入管路を介して貯蔵タンクと流体的に作用接続可能である。ここで入口弁は、容器に供給されるガスの体積流量を制御するために用いられる。入口弁は、比例弁であっても良い。プラントは同様に、（上述したような）少なくとも１つのセンサ及び制御ユニットを含み、制御ユニットは、少なくとも１つのセンサ及び入口弁に作用接続されている。センサは、容器内においてコンクリート粉粒体に吸収されたＣＯ₂吸収量を制御ユニットによって特定するために用いられる。制御ユニットは、入口弁を通るガスの体積流量を制御するように設計されている。更に、制御ユニットは同様に、ポンプに作用接続することができる。ポンプは、容器の流入管路又は流出管路に配置することができる。ポンプは、真空ポンプであっても良い。このポンプは、上述したように、負圧を生じさせるために用いることができる。

体積流量の制御は、有利には自動的に行われる。上述の方法に応じて、制御ユニットは、以下のステップを繰り返し実施するように設計されている：少なくとも１つのセンサを介して特定された、容器内においてコンクリート粉粒体に吸収されたＣＯ₂吸収量に応じた体積流量のＣＯ₂を含むガスを供給するステップ、及びコンクリート粉粒体が所定の飽和ＣＯ₂に達しているか否かを確認するステップ。コンクリート粉粒体が所定の飽和ＣＯ₂にまだ達していない場合、所定の飽和ＣＯ₂に到達するまで、ガス供給の先行のステップを継続することができる。

効率的なガス供給のために、容器は有利には少なくとも部分的に気密である。容器の構成に応じて、容器は、容器底部と、周方向に延びる少なくとも１つの側壁と、を含むことができる。これらは、コンクリート粉粒体を収容するための容器の収容空間を包囲する。少なくとも１つの側壁は、例えば、管状であっても良い。管状の側壁は、円形又は角形の横断面を有することができる。有利には、底部及び少なくとも１つの側壁は気密に構成されている。用途に応じて、コンクリート粉粒体を、単一の開口部を介して充填することができ、また取り出すことができる。しかしながら有利には、プラントは、コンクリート粉粒体を充填するための第１の開口部と、コンクリート粉粒体を取り出すための第２の開口部と、を含む。例えば、第１の（上部）開口部と、重力方向に関して、この第１の開口部とは反対側に位置する第２の（下部）開口部と、を設けることができる。この場合、第２の（下部）開口部を開放した際に、コンクリート粉粒体を容器から自動的に落下させることができる。この実施形態においては、特に第２の（下部）開口部のみを気密に閉鎖可能に構成することができ、その一方で、第１の（上部）開口部を開放したままにすることができる。しかしながら、両方の開口部が気密に閉鎖可能である構成も考えられる。このために、プラントは、少なくとも１つの蓋を含むことができる。

有利には、少なくとも１つのセンサが、容器に配置されている。これは、センサが側壁における突出部、管の一部等に配置されており、且つ容器の収容空間に流体的に作用接続されている実施形態を含む。コンクリート粉粒体に吸収されたＣＯ₂吸収量を特定できるようにするために、（上述したような）異なるタイプのセンサを使用することができる。同様に、それらのタイプのセンサの内の１つ又は複数の任意の組み合わせも考えられる。ＣＯ₂は空気よりも重く、従って、基本的には容器の底部に集まりやすいので、例えば、容器内に複数の濃度センサを重力方向において上下に相前後させて配置することができる。

容器に均一且つ高速にＣＯ₂を供給するために、流入部は、複数のガス流入ノズルを含むことができる。それらのガス流入ノズルは、容器底部及び／又は少なくとも１つの側壁に配置することができ、特にマトリクス状に配置することができる。また、容器の収容空間内に複数の導入ノズルをマトリクス状に分布させることも考えられる。それら複数の導入ノズルは、環状管路を介して相互に接続することができる。容器の構成に応じて、ガス流入ノズルは容器の収容空間周りに、例えば環状に分散させて配置することができる。容器は、更に、容器からガスを流出させるための流出部を含むことができる。流出部と作用接続されている流出管路には、補完的に、出口弁及び／又は流量センサ及び／又は別のＣＯ₂濃度センサを配置することができる。

プラントの構成に応じて、該プラントは複数の容器を含むこともできる。例えば、複数の容器へのコンクリート粉粒体のガス供給を並行して行うことができる。代替的に、複数の容器を相前後して直列に接続することもできる。第１の容器からの余剰ガスは、例えば、第２の容器／収集容器に案内され、その第２の容器／収集容器において、本方法を上述したように繰り返すことができる。しかしながら代替的に、第１の容器からの余剰ガスが、単に受動的に、収集容器内に配置されているコンクリート粉粒体によって少なくとも部分的に吸収され、特に完全に吸収されることも考えられる。従って、第２の容器／収集容器は、第１の容器の流出管路と流体的に作用接続可能であっても良い。代替的又は補完的に、第２の容器／収集容器は、（第２の）入口弁を備えた別個の流入管路を介して貯蔵タンクと流体的に作用接続可能であっても良い。

プラントの上述の実施形態は、本発明による方法を実施するために用いられても良い。また、本方法の前述の実施形態は、本方法を実施するためのプラントの相応に構成された実施形態も開示しており、これは逆の場合にも当てはまる。

添付の図面に図示した実施例及びそれら実施例に関連する以下の説明に基づき、本発明の態様を詳細に説明する。

コンクリート粉粒体を処理するための本発明によるプラントの第１のバリエーションを示す。 コンクリート粉粒体を処理するための本発明によるプラントの第２のバリエーションを示す。

図１は、コンクリート粉粒体２を処理するための本発明によるプラント１の第１のバリエーションの概略図を示す。プラント１は、ＣＯ₂を含むガスを貯蔵するための貯蔵タンク３と、少なくとも１つの、少なくとも部分的に気密な容器４、１２と、を含む。図示した実施例においては、第１の容器４と、第２の（収集）容器１２と、が設けられている。２つの容器４、１２は、気密に閉鎖可能であっても良く、また（開放された状態では）それぞれ、コンクリート粉粒体２を収容する及び／又は取り出すための少なくとも１つの開口部（図示せず）を有する。第１の容器４は、容器４内にガスを供給するための流入部５を含み、この流入部５は、流入管路６を介して貯蔵タンク３と流体的に作用接続可能である。第２の容器１２は、流出部１３に作用接続されている、第１の容器の流出管路１４に作用接続されている。貯蔵タンク３と第１の容器４との間の流入管路６には、容器４内に供給されるガスの体積流を制御するために用いられる入口弁７が配置されている。入口弁７は、比例弁であっても良い。流入部５は、複数のガス流入ノズルを含んでも良い。高速な充填のために、容器４の収容空間及び／又は底部及び／又は少なくとも１つの側壁（図示せず）には、ガス流入ノズルが、マトリクス状に配置されていても良い。第１の容器４と第２の容器１２との間の管路には、ポンプ１７及び出口弁１８が配置されていても良い。ポンプ１７は、（入口弁７が開放された状態、且つ出口弁１８が開放された状態において）貯蔵タンク３から第１の容器４内にガスを吸い込むように設計されていても良い。このため、ポンプ１７は真空ポンプであって良い。加えて、第１の容器４の流出管路（若しくは２つの容器４、１２間の管路）にはＣＯ₂濃度センサ８が配置されていても良い。このＣＯ₂濃度センサ８は、容器４からどれ程のＣＯ₂が放出されているかを監視するために用いられる。

第１の容器４には、別のセンサ８、９、１０が配置されている。これらのセンサの測定値に基づいて、上述したように、コンクリート粉粒体２に吸収されたＣＯ₂吸収量を特定することができる。制御ユニット１１は、吸収されたＣＯ₂量に応じて、ガスの供給を制御するために用いられる。このために、センサ８、９、１０、入口弁７、出口弁１８及びポンプ１７は、制御ユニット１１に作用接続されている。入口弁７及び／又は出口弁１８は、流量センサを含んでも良い。制御ユニット１１は、特に、コンクリート粉粒体２のＣＯ₂が所定の飽和ＣＯ₂に達するまで、ガス供給及び／又はガス排出を自動的に制御するように設計されても良い。

コンクリート粉粒体２を有する容器４へのガスの初期充填のために、先ず入口弁７及び出口弁１８を開放することができる。続いて、ポンプ１７によって、貯蔵タンク３から容器４にガスを吸い込むことができる。容器４の流出管路１４における濃度センサ８は、ＣＯ₂濃度を監視することができる。容器４内が所望の最大ＣＯ₂濃度に達したとき、出口弁１８を閉鎖することができる。入口弁７を同様に少なくとも一時的に閉鎖することができる。容器４におけるセンサ８、９、１０は、容器４における圧力、ＣＯ₂濃度及び温度を測定することができる。測定値は、制御ユニットおいて、ＣＯ₂の吸収量を特定するために用いられる。吸収量に応じて、ＣＯ₂を含むガスが容器に追加供給されることによって、ＣＯ₂によるコンクリート粉粒体２の最適且つ可能な限り均一な飽和ＣＯ₂（若しくは吸収）が行われる。所定の飽和ＣＯ₂に達したとき、第１の容器４から余剰ガスを排出することができる。有利には、図示したケースのように、余剰ガスが、同様にコンクリート粒状体２が充填されている収集容器１２へと送られる。収集容器１２において、余剰ガスは、その収集容器１２内のコンクリート粉粒体２によって有利には完全に吸収される。このことは特に、収集容器１２の流出管路に配置されている別のＣＯ₂濃度センサ８によって検知することができる。代替的又は補完的に、ガス供給前のコンクリート粉粒体２と、ガス供給後のＣＯ₂が吸収されたコンクリート粉粒体２との重量差も同様に特定することができる。重量若しくは重量差を測定するために、容器４に衡器２１を配置することができる。

図２は、コンクリート粉粒体２を処理するための本発明によるプラントの第２のバリエーションの概略図を示す。プラント１はまた、ＣＯ₂を含むガスを貯蔵するための貯蔵タンク３と、少なくとも１つの、少なくとも部分的に気密な容器４と、を含む。図示した例では、容器４が上方に向けて開かれた構成となっており、コンクリート粉粒体２を充填するための上部開口部１９を含む。上部開口部１９側とは反対側の方向である第１の方向（重力方向）に、コンクリート粉粒体を抜き取るための下部開口部２０が配置されている。下部開口部２０は、気密に閉鎖された状態で示されている。上部開口部１９と下部開口部２０との間には、容器の環状の側壁が配置されている。この側壁は、有利には同様に気密である。環状の側壁は、横断面が円形に構成されていても良いし、角形に構成されていても良い。コンクリート粉粒体２が充填された後に、入口弁７が開放され、容器４には、下方から上方に向かって、ＣＯ₂を含むガスが充填される。このために、図示したケースでは、流入管路６にポンプ１７が配置されている。しかしながら、他の配置構成も同様に考えられる。ガスを高速に供給するために、容器４は、有利には、環状に配置されたガス流入ノズル１５を含む。それらのガス流入ノズル１５は、容器４におけるコンクリート粉粒体２のための収容空間に配置されても良く、また流入管路によって相互に接続されていても良いし、容器の収容空間を包囲しても良い。図示したケースでは、環状に配置されたガス流入ノズル１５の２つのグループが、第１の方向において上下に配置されている。容器４には、少なくとも１つのＣＯ₂濃度センサ８を配置することができる。しかしながら、有利には、複数のＣＯ₂濃度センサ８が第１の方向において分散されて配置され、それぞれが制御ユニット１１に作用接続されている。代替的又は補完的に、温度、圧力又は相対湿度を測定するためのセンサのような他のセンサもまた用いることができる。ＣＯ₂濃度センサ８は、有利には、容器４内のＣＯ₂濃度を連続的に測定する。制御ユニット１１は、コンクリート粉粒体２によって吸収されたＣＯ₂量に応じてガス供給を制御する。吸収されたＣＯ₂量は、上述の方法と関連させて説明したように、（１つ又は複数の）センサ８による測定を介して、制御ユニット１１によって特定される。ここで、吸収されたＣＯ₂量は、容器４に供給されたＣＯ₂と、測定された容器４内に存在するＣＯ₂との差とすることができる。既に吸収されたＣＯ₂量に応じて、ＣＯ₂を含むガスを容器４に追加供給することができる。これによって、容器４におけるコンクリート粉粒体２の効率的且つ均一な飽和が可能になる。重力方向において一番上に位置するＣＯ₂濃度センサ８は、容器４内のガスが所定の充填レベル１６を超過しないことを保証するために使用することができる。つまり、上部開口部１９からガスが漏れ出ることを阻止することができる。更に、容器４における（第１の開口部１９側の）表面に、炭化されていないコンクリート粉粒体又は部分的にしか炭化されていないコンクリート粒状体２の十分に厚い層が常に存在するように、プロセスを制御することができる。この層は、意図せずに上昇するＣＯ₂を吸収するためのフィルタ層として用いることができる。ＣＯ₂が吸収されたコンクリート粉粒体２が下部開口２０を介して容器４から取り出されると、この層は下方に降下し、例えば上方から別のコンクリート粉粒体２を補充して上記方法を繰り返し実施すると、所定の飽和ＣＯ₂が相応に行われる。

１ プラント
２ コンクリート粉粒体
３ 貯蔵タンク
４ 容器
５ 流入部
６ 流入管路
７ 入口弁
８ 濃度センサ
９ 圧力センサ
１０ 温度センサ
１１ 制御ユニット
１２ 収集容器
１３ 流出部
１４ 流出管路
１５ ガス流入ノズル
１６ 充填レベル
１７ ポンプ
１８ 出口弁
１９ 上部開口部
２０ 下部開口部
２１ 衡器

Claims (17)

1. コンクリート粉粒体を後にリサイクルするために処理する方法であって、
   ａ．少なくとも部分的に気密な容器（４）にコンクリート粉粒体（２）を充填するステップ、
   ｂ．前記容器（４）において前記コンクリート粉粒体（２）に吸収されたＣＯ₂量を少なくとも１つのセンサ（８、９）を介して特定し、それに応じた体積流量のＣＯ₂を含むガスを前記容器（４）に供給するステップ、
   ｃ．前記コンクリート粉粒体（２）が所定の飽和ＣＯ₂に達しているか否かを確認し、達していない場合には、前記ステップｂを継続するステップ、
   ｄ．ＣＯ₂が吸収された前記コンクリート粉粒体（２）を取り出すステップ、
   を含むことを特徴とする、方法。
2. 前記容器（４）に供給される前記ガスは、ＣＯ₂、特に再生可能なＣＯ₂を９５％から１００％含むことを特徴とする、請求項１記載の方法。
3. 少なくとも１つのセンサ（８、９、１０）による圧力及び／又はＣＯ₂濃度の測定を介して、前記の吸収された前記ＣＯ₂量を特定することを特徴とする、請求項１又は２記載の方法。
4. 前記の吸収されたＣＯ₂量は、更に、前記容器（４）において測定された温度及び／又は測定された重量及び／又は測定された相対湿度を考慮することを特徴とする、請求項３記載の方法。
5. 前記容器（４）へのガスの充填量および／または前記容器（４）における所定のＣＯ₂濃度が、所望のレベル、特に９５％以上のＣＯ₂濃度に達した場合、供給される前記ガスの体積流量が低減又は一時的に停止されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項記載の方法。
6. 低減又は一時的に停止される、ＣＯ₂を含む前記ガスの体積流量は、前記容器内に配置された前記コンクリート粉粒体に既に吸収されたＣＯ₂量を補うことを特徴とする、請求項５記載の方法。
7. 前記吸収されたＣＯ₂量の変化が、所定の期間において限界値を下回る場合、前記コンクリート粉粒体（２）が前記所定の飽和ＣＯ₂に達していることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項記載の方法。
8. 前記所定の飽和ＣＯ₂に達した後、余剰ガスが前記容器（４）から、別のコンクリート粉粒体（２）が充填されている収集容器（１２）に案内され、前記別のコンクリート粉粒体（２）は、前記余剰ガスを少なくとも部分的に吸収し、特に完全に吸収することを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項記載の方法。
9. 前記収集容器（１２）において、請求項１に記載の方法ステップｂからｄが繰り返されることを特徴とする、請求項８記載の方法。
10. コンクリート粉粒体（２）を処理し、後にリサイクルするためのプラント（１）であって、
    前記プラント（１）は、
    ａ．少なくとも部分的に気密な容器（４）と、
    ｂ．前記容器（４）に供給される前記ガスの体積流量を制御するための入口弁（７）と、
    ｃ．前記容器（４）において前記コンクリート粉粒体（２）に吸収されたＣＯ₂量を特定するための少なくとも１つのセンサ（８、９、１０）と、
    ｄ．前記少なくとも１つのセンサ（８、９、１０）及び前記入口弁（７）と作用接続されており、且つ前記入口弁（７）を介して供給される前記体積流を制御する制御ユニット（１１）と、を含み、
    前記容器（４）は、
    ｉ．前記コンクリート粉粒体（２）を収容する及び／又は取り出すための少なくとも１つの開口部（１９、２０）と、
    ｉｉ．流入管路（６）を介して貯蔵タンク（３）と流体的に作用接続可能で、ＣＯ₂を含むガスを該容器（４）に供給するための流入部（５）と、を備えることを特徴とするプラント（１）。
11. 前記制御ユニット（１１）は、以下の一連のステップ：
    ａ．前記容器（４）において前記コンクリート粉粒体（２）に吸収されたＣＯ₂量を少なくとも１つのセンサ（８、９）を介して特定し、それに応じた体積流量のＣＯ₂を含むガスを前記容器（４）に供給するステップ、
    ｂ．前記コンクリート粉粒体（２）が、所定の飽和ＣＯ₂に達しているか否かを確認するステップ、
    を自動的に実施するように構成されていることを特徴とする、請求項１０記載のプラント（１）。
12. 少なくとも１つのセンサ（８、９）は、前記容器（４）に配置されており、圧力を測定する圧力センサ（９）及び／又はＣＯ₂濃度を測定する濃度センサ（８）であることを特徴とする、請求項１０又は１１記載のプラント（１）。
13. 複数の濃度センサ（８）が、前記容器（４）内の、重力方向において上下に相前後して配置されていることを特徴とする、請求項１２記載のプラント（１）。
14. 前記流入部（５）は、前記容器（４）の収容空間及び／又は前記容器（４）の少なくとも１つの側壁及び／又は前記容器（４）の底部にマトリクス状に配置されている複数のガス流入ノズル（１５）を含むことを特徴とする、請求項１０から１３のいずれか一項記載のプラント（１）。
15. 前記プラント（１）は、別のコンクリート粉粒体（２）を収容するための収集容器（１２）を含み、前記収集容器（１２）は、前記容器（４）の流出管路（１４）を介して、前記容器（４）と流体的に作用接続可能であることを特徴とする、請求項１０から１４のいずれか一項記載のプラント（１）。
16. １０００ｋｇあたり少なくとも５ｋｇの飽和ＣＯ₂を示す、請求項１から９のいずれか一項の方法に従い製造されたコンクリート粉粒体（２）。
17. 請求項１６記載のコンクリート粉粒体（２）を含有するコンクリート。

Images