JP5419089B2 - 排出ｃｏ２を固定した藻類の地中隔離による二酸化炭素削減システム - Google Patents

Description

本発明は、排出ＣＯ_２を固定した藻類を捕集して隔離することによりＣＯ_２を削減するシステムに関する。

近年、地球温暖化が問題視されてきており、温暖化の主要原因である大気中のＣＯ_２の濃度上昇を抑制するための具体的な政策が求められてきている。ＣＯ_２の濃度上昇を抑制するために、ＣＯ_２の排出規制や、排出権取引、ＣＯ_２の回収・貯留・隔離等が種々考えられている。従来から、藻類にＣＯ_２を供給することで、ＣＯ_２を藻類に固定する技術が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１では、藻類にＣＯ_２を供給し、太陽光を照射することで、藻類がその光合成作用によりＣＯ_２を取り込むことを利用して、ＣＯ_２を藻類に固定化している。これにより、例えば火力発電所等で大量に発生したＣＯ_２を吸収・固定し、地球温暖化防止を図っている。また、ＣＯ_２を固定した藻類は、例えば、肥料、飼料、土壌改良材として再利用されたり、若しくは廃棄される。

しかしながら、藻類を肥料等に再利用するということは、藻類が分解されるということであり、固定されていたＣＯ_２が大気に開放される。結局、図５に示すように、ＣＯ_２発生源からのＣＯ_２を藻類で吸収固定したのち、当該藻類の再利用により藻類が分解されてＣＯ_２が大気に開放され、そのＣＯ_２がまた藻類に吸収されるというように、ＣＯ_２が循環するだけである。このことは藻類を焼却等して処分した場合も同様である。

このように藻類を用いてＣＯ_２を吸収・固定し、当該藻類を再利用等する技術は、ＣＯ_２の排出を抑えて地球温暖化の防止することができない。

また、ＣＯ_２を中心とする環境負荷物質など排出物の絶対量について、抑制の目標値を具体的に定め、実行するというカーボンバランスという考え方がある。例えば、商品開発・生産から物流、さらにはリサイクル、廃棄まで、商品のライフサイクルすべての分野に対して目標値を設定し実行する。

このような考え方は、生産等の工程で排出されるＣＯ_２を削減することにはなるが、既に排出されたＣＯ_２を削減することについて考慮したものではない。

特開平１０−３１４５４６号公報

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、ＣＯ_２を取り込んだ藻類を捕集して隔離することで、ＣＯ_２を確実に削減することができる排出ＣＯ_２を固定した藻類の地中隔離による二酸化炭素削減システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するための第１の態様は、光合成により、大気中に排出された二酸化炭素を吸収した藻類を捕集し、当該藻類を地中に送ることで前記藻類を隔離する隔離手段とを備えることを特徴とする排出ＣＯ_２を固定した藻類の地中隔離による二酸化炭素削減システムにある。

かかる第１の態様では、藻類に光合成させてＣＯ_２を吸収し、該藻類は吸収したＣＯ_２と共に地中に隔離されるので、藻類に吸収されたＣＯ_２を大気に放出させることなくＣＯ_２を直接隔離することができる。これによりＣＯ_２の削減を実現できる。

地中とは、陸地の地中や海底下地層を総称したもので、水が枯れた井戸等の既存の穴や、油田開発用に掘削した穴等を含む。

本発明の第２の態様は、第１の態様に記載する排出ＣＯ_２を固定した藻類の地中隔離による二酸化炭素削減システムにおいて、前記藻類は、反応槽に貯留されたものであり、前記反応槽は、貯留された前記藻類に光が照射されるように構成されていることを特徴とする排出ＣＯ_２を固定した藻類の地中隔離による二酸化炭素削減システムにある。

かかる第２の態様では、反応槽で培養した藻類を用いて大気中のＣＯ_２を吸収し、隔離してＣＯ_２を削減することができる。

本発明の第３の態様は、第１の態様に記載する排出ＣＯ_２を固定した藻類の地中隔離による二酸化炭素削減システムにおいて、前記藻類は、湖沼に生息しているものであることを特徴とする排出ＣＯ_２を固定した藻類の地中隔離による二酸化炭素削減システムにある。

かかる第３の態様では、湖沼に生息する藻類を用いて大気中のＣＯ_２を隔離し、ＣＯ_２を削減することができる。特に、異常発生した藻類を対象とする場合、この藻類を捕集して水質改善を図ることもできる。

本発明の第４の態様は、第１〜第３の何れか一つの態様に記載する排出ＣＯ_２を固定した藻類の地中隔離による二酸化炭素削減システムにおいて、前記藻類に二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給手段を備えることを特徴とする排出ＣＯ_２を固定した藻類の地中隔離による二酸化炭素削減システムにある。

かかる第４の態様では、より多くのＣＯ_２を藻類に吸収させることができる。本態様は、火力発電所等の大量のＣＯ_２を排出する施設と併用して好適なものである。

本発明の第５の態様は、第１〜第４の何れか一つの態様に記載する排出ＣＯ_２を固定した藻類の地中隔離による二酸化炭素削減システムにおいて、前記藻類の増殖を促進させるための施肥手段を備えることを特徴とする排出ＣＯ_２を固定した藻類の地中隔離による二酸化炭素削減システムにある。

かかる第５の態様では、施肥手段により藻類の生産を増大させることができ、ＣＯ_２の吸収を促進することができ、これにより隔離するＣＯ_２を多くすることができる。

本発明の第６の態様は、第１〜第５の何れか一つの態様に記載する排出ＣＯ_２を固定した藻類の地中隔離による二酸化炭素削減システムにおいて、前記藻類が送られる地中は試掘井または廃油井であることを特徴とする排出ＣＯ_２を固定した藻類の地中隔離による二酸化炭素削減システムにある。

かかる第６の態様では、ＣＯ_２を吸収した藻類を試掘井または廃油井に隔離することができ、既存の深い地中部位にＣＯ_２を隔離することができ、ＣＯ_２を隔離するための穴等を新たに掘削する必要がない。

本発明の第７の態様は、第１〜第５の何れか一つの態様に記載する排出ＣＯ_２を固定した藻類の地中隔離による二酸化炭素削減システムにおいて、前記藻類が送られる地中は海底下地層であることを特徴とする排出ＣＯ_２を固定した藻類の地中隔離による二酸化炭素削減システムにある。

かかる第７の態様では、ＣＯ_２を吸収したプランクトンを海底下地層に隔離することができ、ＣＣＳ（ＣＯ_２の海底下貯留）の技術を応用することができる。

本発明の藻類の捕集・隔離によるＣＯ_２削減システムは、ＣＯ_２を吸収した藻類を捕集・隔離することによりＣＯ_２を確実に削減することが可能になる。

本発明の一実施例に係る排出ＣＯ_２を固定した藻類の地中隔離による二酸化炭素削減システムの概略構成図である。 湖沼に生息する排出ＣＯ_２を固定した藻類の地中隔離による二酸化炭素削減システムの概略構成図である。 積極的に藻類を培養する場合における二酸化炭素削減システムの概略構成図である。 藻類の培養を促進する施肥手段を有する二酸化炭素削減システムの概略構成図である。 従来技術に係る二酸化炭素削減システムの概念図である。

図１に基づいて、排出ＣＯ_２を固定した藻類の地中隔離によるＣＯ_２削減システムを説明する。図１には本発明の一実施例に係る排出ＣＯ_２を固定した藻類の地中隔離による二酸化炭素削減システムを説明するための概略構成を示してある。本実施形態に係る二酸化炭素削減システムは、ＣＯ_２の発生源（二酸化炭素供給手段）の一例である火力発電所の敷地に設けられており、火力発電所等から排出されるＣＯ_２（排出ＣＯ_２）を吸収・隔離するものである。

図示するように、火力発電所１の屋外には反応槽２が設けられている。反応槽２は、上面が開放された容器であり、内部に藻類３が水とともに貯留されている。また、反応槽２は、火力発電所１のＣＯ_２の排出部（図示せず）と配管４を介して接続されており、火力発電所１で排出されたＣＯ_２が反応槽２に貯留された藻類３に供給されている。

反応槽２に貯留された藻類３には、火力発電所１から排出されたＣＯ_２が供給される。反応槽２は、特に図示しないがガラスなどの太陽光を透過する部材で形成された蓋がしてあり、火力発電所１から排出されたＣＯ_２のみが反応槽２内に供給されるようになっている。屋外に配置された反応槽２の内部に太陽光が照射されるので、光合成が行われる。この光合成により、火力発電所１から排出されたＣＯ_２が藻類３に吸収される。なお、当然ながら、大気中のＣＯ_２についても反応槽２の水面近傍で藻類３に吸収される。

ＣＯ_２は、空気よりも水の方がより多く溶け込む。したがって、藻類３以外の植物を用いるよりもＣＯ_２を効率的に吸収させることができる。なお、藻類３としては、より微細な大きさのものを用いることが好ましい。微細であれば、水との接触面積がより大きくなるため、効率的にＣＯ_２を吸収できるからである。微細藻類としては、例えば、藍藻（ミクロキスティス属、アナベナ属、アナベノプシス属）や、緑藻（クロレラ属、イカダモ属、クラミドモナス属）などが挙げられる。いずれの藻類を利用してもよいが、その中でもＣＯ_２を固定する能力が高いものを選択することが好ましい。

一方、反応槽２は、隔離手段（ポンプ５）を介して空洞部６と接続されており、ポンプ５により反応槽２の藻類３が汲み上げられて空洞部６に投入されるようになっている。すなわち、この藻類３は、ＣＯ_２が吸収された状態のまま隔離手段（ポンプ５）により捕集されて敷地内の地中（空洞部６）に送られ、藻類３は吸収されたＣＯ_２と共に空洞部６に隔離される。

ここでいう「地中」とは、ＣＯ_２が吸収された藻類３が大気に触れず分解されない、または、分解されても地上に出ることがない場所をいう。地中の具体例としては、藻類３の隔離のために新たに掘削した空洞部６であってもよいし（図１参照）、燃料を取り出したあとの油田の空隙（廃油井）や、油田の試掘を行ったあとの空隙（試掘井）等を挙げることができる。特に、油田の空隙等を適用する場合、既存の地中の空隙を利用してＣＯ_２を地中に隔離することができる。他にも、火力発電所１など沿岸部に近接した場所においては、藻類３は、海底に配設されたパイプラインを介して海底下地層に隔離してもよい。

ポンプ５としては、例えば、軸方向に断面形状が連続的に変化するステータの内部で偏心状態のロータを回転させ、スラリー状の搬送物を軸方向に圧送するモーノポンプや、ねじ状のスクリューを回転させてスラリー状の搬送物を軸方向に移送するスクリューポンプ等を適用することができる。藻類３がスラリー状になっている場合には、これらのモーノポンプやスクリューポンプを用いることが好ましい。なお、特に図示しないが、濾過装置等を設けて水を分離し、藻類３だけを空洞部６に圧送してもよい。

上述したＣＯ_２削減システムでは、反応槽２で藻類３に光合成させてＣＯ_２を吸収し、この藻類３は吸収したＣＯ_２と共に空洞部６に隔離されるので、藻類３に吸収されたＣＯ_２を大気に放出させることなくＣＯ_２を直接隔離することができる。このため、火力発電所１からのＣＯ_２を吸収した藻類３を捕集・隔離してＣＯ_２を確実に削減することが可能になる。

特に、ＣＯ_２を直接に地下の空洞部６に隔離するのではなく、藻類３に固定させ、その藻類３を空洞部６に隔離している点に特徴がある。直接ＣＯ_２を空洞部６に隔離すると、ＣＯ_２は気体であるため地中の隙間を経由して地上にリークする虞がある。

しかしながら、本発明では、ＣＯ_２は藻類３に隔離されているため、このようなリークの虞がないため、空洞部６にＣＯ_２を隔離した状態を安定的に維持することができる。また、ＣＯ_２のリークの虞がないことから、空洞部６は浅い深度に存在するものでよい。したがって、深い深度の空洞部を設けるよりも低コストに実現することができる。

従来技術に係る藻類によるＣＯ_２削減は、藻類を分解するものであるので（図５参照）、ＣＯ_２が大気に開放され、ＣＯ_２削減の実効が無いものであった。しかしながら、本発明に係る二酸化炭素削減システムでは、上述したようにＣＯ_２が固定された藻類３が隔離されるため、ＣＯ_２削減の実効があり、かつ実用的なものにすることが可能になる。

図２に基づいてＣＯ_２削減システムの他の実施例を説明する。図２には湖沼に生息する排出ＣＯ_２を固定した藻類の地中隔離による二酸化炭素削減システムを説明するための概略構成を示してある。なお、図１に示したものと同一のものには同一符号を付し、重複する説明は省略する。

上述した二酸化炭素削減システムでは、火力発電所１から排出されたＣＯ_２を直接的に藻類３に固定したものであったが、大気に排出されたＣＯ_２を間接的に藻類３に固定してもよい。このような二酸化炭素削減システムを例示する。

図示するように、湖沼７には、いわゆる青粉（アオコ）のように異常発生した藻類３が生息している。湖沼７の近傍には、藻類３を捕集するポンプ５が配置されている。このポンプ５により捕集された藻類３は、濾過装置８を介して空洞部６に投入されるようになっている。なお、濾過装置８は、水と藻類３を分離する装置である。濾過装置８で分離された水は、湖沼７が干上がらないように、湖沼７に還元されるようになっている。

そして、濾過装置８で分離された藻類３は、図１に示したＣＯ_２削減システムと同様に、ＣＯ_２が吸収された状態のまま空洞部６に送られ、藻類３は吸収されたＣＯ_２と共に空洞部６に隔離される。このため、異常発生した藻類３に吸収された多量のＣＯ_２を大気に放出させることなくＣＯ_２を直接隔離することができる。

つまり、本実施形態に係る二酸化炭素削減システムは、藻類３の異常発生を、ＣＯ_２を隔離する機会とし、藻類３を吸収することで青粉と呼ばれる状態を解消して湖沼７の水質改善を図るとともに、ＣＯ_２の削減を同時に行うことができる。

以上に説明した実施例では、火力発電所１等において発電などの事業の実施により必然的に生じるＣＯ_２を吸収・隔離するために藻類３を用いた。また、異常発生した藻類３を、水質改善とともにＣＯ_２削減のために吸収・隔離した。しかしながら、本発明の二酸化炭素削減システムは、大気中のＣＯ_２を吸収・隔離するために藻類３を積極的に培養するものであってもよい。

図３、図４には、積極的に藻類３を培養する場合における二酸化炭素削減システムの概略構成を示してある。

図３に示すように、本実施形態に係る二酸化炭素削減システムは、培養槽２Ａとポンプと空洞部６とからなるＣＯ_２吸収プラントとして構成されている。具体的には、培養槽２Ａは、上面が開放した容器であり、その内部に太陽光が照射するように配置されている。この培養槽２Ａは、地中を掘削して設けた空洞部６の近傍に設けられており、ポンプ５により培養槽２Ａの藻類３が空洞部６に投入されるようになっている。

このような培養槽２Ａでは、大気中のＣＯ_２が培養槽２Ａ内に取り込まれるとともに、太陽光が照射されるので、藻類３の光合成が行われる。この光合成により、大気中のＣＯ_２が藻類３に吸収される。この藻類３は、図１に示したＣＯ_２削減システムと同様に、藻類３はＣＯ_２が吸収された状態のまま空洞部６に送られ、藻類３は吸収されたＣＯ_２と共に空洞部６に隔離される。このため、大気中のＣＯ_２を大気に放出させることなくＣＯ_２を直接隔離することができる。

なお、培養槽２Ａから藻類３を捕集し、隔離した後は、新たに藻類３を培養槽２Ａ中に供給するか、若しくは、藻類３が一定量に増えるまで放置することとなるが、さらに積極的に藻類３を培養するように施肥手段を設けてもよい。

図４に示すように、藻類３の培養を促進するため、藻類３の生息する環境を肥沃化する施肥手段９が用いられる。施肥手段９は、培養槽２Ａ内に鉄（鉄化合物）を散布するものである。この施肥手段９による鉄の散布により、培養槽２Ａ中の鉄分を補い、藻類３の生息する環境を肥沃化して藻類３を増殖させることができる。また、鉄の他に、硝酸、アンモニア（窒素化合物）、リン酸を添加して藻類３を増加させる施肥を実施することも可能である。

本発明は、藻類を捕集して隔離することによりＣＯ_２を削減するシステムの産業分野で利用することができる。

１ 火力発電所
２ 反応槽
２Ａ 培養槽
３ 藻類
４ 配管
５ ポンプ（隔離手段）
６ 空洞部（地中）
７ 湖沼
８ 濾過装置
９ 施肥手段

Claims (7)

1. 光合成により、大気中に排出された二酸化炭素を吸収した藻類を捕集し、当該藻類を地中に送ることで前記藻類を隔離する隔離手段とを備える
   ことを特徴とする排出ＣＯ_２を固定した藻類の地中隔離による二酸化炭素削減システム。
2. 請求項１に記載する排出ＣＯ_２を固定した藻類の地中隔離による二酸化炭素削減システムにおいて、
   前記藻類は、反応槽に貯留されたものであり、
   前記反応槽は、貯留された前記藻類に光が照射されるように構成されている
   ことを特徴とする排出ＣＯ_２を固定した藻類の地中隔離による二酸化炭素削減システム。
3. 請求項１に記載する排出ＣＯ_２を固定した藻類の地中隔離による二酸化炭素削減システムにおいて、
   前記藻類は、湖沼に生息しているものである
   ことを特徴とする排出ＣＯ_２を固定した藻類の地中隔離による二酸化炭素削減システム。
4. 請求項１〜請求項３の何れか一項に記載する排出ＣＯ_２を固定した藻類の地中隔離による二酸化炭素削減システムにおいて、
   前記藻類に二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給手段を備える
   ことを特徴とする排出ＣＯ_２を固定した藻類の地中隔離による二酸化炭素削減システム。
5. 請求項１〜請求項４の何れか一項に記載する排出ＣＯ_２を固定した藻類の地中隔離による二酸化炭素削減システムにおいて、
   前記藻類の増殖を促進させるための施肥手段を備える
   ことを特徴とする排出ＣＯ_２を固定した藻類の地中隔離による二酸化炭素削減システム。
6. 請求項１〜請求項５の何れか一項に記載する排出ＣＯ_２を固定した藻類の地中隔離による二酸化炭素削減システムにおいて、
   前記藻類が送られる地中は試掘井または廃油井である
   ことを特徴とする排出ＣＯ_２を固定した藻類の地中隔離による二酸化炭素削減システム。
7. 請求項１〜請求項５の何れか一項に記載する排出ＣＯ_２を固定した藻類の地中隔離による二酸化炭素削減システムにおいて、
   前記藻類が送られる地中は海底下地層である
   ことを特徴とする排出ＣＯ_２を固定した藻類の地中隔離による二酸化炭素削減システム。

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