JP7221553B2 - 二酸化炭素固定装置及び二酸化炭素固定方法 - Google Patents

二酸化炭素固定装置及び二酸化炭素固定方法 Download PDF

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本発明は、二酸化炭素固定装置及び二酸化炭素固定方法に関する。
特許文献１には、水酸化ナトリウム及び塩化カルシウムを含む混合液と二酸化炭素を含む気体とを接触させるための接触手段を含む二酸化炭素固定装置が記載されている。しかし、二酸化炭素固定における反応効率のさらなる向上が求められている。
また、従来の二酸化炭素固定装置は、反応を行い、停止操作をした後に、反応生成物を取り出すという、バッチ法による二酸化炭素固定を行う必要があった。
特許第６７８３４３６号公報
そこで、本発明は、二酸化炭素固定における反応効率の向上、及び、連続運転が可能な二酸化炭素固定装置の提供を目的とする。
前記目的を達成するために、本発明の一段階反応型二酸化炭素固定装置は、反応塔、バブル状ガス供給装置、及び、水流生成装置を含み、
前記反応塔の上方に排気孔が設けられ、
前記排気孔には、開閉弁が配置され、
前記反応塔の前記排気孔の下方に反応薬供給孔が設けられ、
前記反応塔は、前記反応薬供給孔の下方に反応液を貯留可能であり、
前記反応塔の底部に排出孔が設けられ、
前記排出孔には、ろ過装置が配置され、
前記バブル状ガス供給装置は、前記反応液中に配置可能なように、前記反応塔内部において前記反応薬供給孔の下方に配置され、
前記水流生成装置は、前記反応液中に配置可能なように、かつ、前記バブル状ガス供給装置の上方に位置するように、前記反応塔内部において前記反応薬供給孔の下方に配置され、
前記反応薬供給孔から、水酸化ナトリウム及び塩化カルシウムが前記反応液中に供給可能であり、
前記バブル状ガス供給装置は、二酸化炭素含有ガスをバブル状で前記反応液中に供給可能であり、
前記開閉弁が閉じることにより、前記排気孔が閉塞し、前記バブル状ガス供給装置による前記ガス供給により前記反応塔内部が加圧状態となり、
前記水流生成装置は、前記反応液において、上方及び下方の少なくとも一方の水流を生成可能であり、
前記反応液において、二酸化炭素、水酸化ナトリウム及び塩化カルシウムが反応して、炭酸カルシウム及び塩化ナトリウムが生成し、
前記炭酸カルシウムは前記ろ過装置により捕捉され、
前記塩化ナトリウムは、塩化ナトリウム水溶液として前記ろ過装置を通過して、前記排出孔から排出される。
本発明の二段階反応型二酸化炭素固定装置は、第１反応塔、第２反応塔、バブル状ガス供給装置、第１水流生成装置、第２水流生成装置、及び、流路を含み、
前記第１反応塔の上方に排気孔が設けられ、
前記排気孔には、第１開閉弁が配置され、
前記第１反応塔の前記排気孔の下方に第１反応薬供給孔が設けられ、
前記第１反応塔は、前記第１反応薬供給孔の下方に第１反応液を貯留可能であり、
前記第１反応塔の底部に第１排出孔が設けられ、
前記第１排出孔は、前記流路の一端と連結し、
前記バブル状ガス供給装置は、前記第１反応液中に配置可能なように、前記第１反応塔内部において前記第１反応薬供給孔の下方に配置され、
前記第１水流生成装置は、前記第１反応液中に配置可能なように、かつ、前記バブル状ガス供給装置の上方に位置するように、前記第１反応塔内部において前記第１反応薬供給孔の下方に配置され、
前記第１反応薬供給孔から、水酸化ナトリウムが前記第１反応液中に供給可能であり、
前記バブル状ガス供給装置は、二酸化炭素含有ガスをバブル状で前記第１反応液中に供給可能であり、
前記第１開閉弁が閉じることにより、前記排気孔が閉塞し、前記バブル状ガス供給装置による前記ガス供給により前記第１反応塔内部が加圧状態となり、
前記第１水流生成装置は、前記第１反応液において、上方及び下方の少なくとも一方の水流を生成可能であり、
前記第１反応液において、二酸化炭素が吸収され、
前記第２反応塔には、第１反応液供給孔が設けられ、
前記第１反応液供給孔は、前記流路の他端と連結し、
前記第２反応塔には、第２反応薬供給孔が設けられ、
前記第２反応塔は、前記第２反応薬供給孔の下方に第２反応液を貯留可能であり、
前記第２反応塔の底部に第２排出孔が設けられ、
前記第２排出孔には、ろ過装置が配置され、
前記第２水流生成装置は、前記第２反応液中に配置可能なように、前記第２反応塔内部において前記第２反応薬供給孔の下方に配置され、
前記第２反応塔内部に、前記第１反応液供給孔から二酸化炭素を吸収した前記第１反応液が供給され、
前記第２反応薬供給孔から塩化カルシウムが前記二酸化炭素を吸収した前記第１反応液に供給されて前記第２反応液となり、
前記第２水流生成装置は、前記第２反応液において、上方及び下方の少なくとも一方の水流を生成可能であり、
前記第２反応液において炭酸カルシウム及び塩化ナトリウムが生成し、
前記炭酸カルシウムは前記ろ過装置により捕捉され、
前記塩化ナトリウムは、塩化ナトリウム水溶液として前記ろ過装置を通過して、前記第２排出孔から排出される。
本発明の一段階反応型二酸化炭素固定方法は、反応工程、バブル状ガス供給工程、及び、水流生成工程を含み、
前記反応工程は、反応塔を用いて実施され、
前記バブル状ガス供給工程は、バブル状ガス供給装置を用いて実施され、
前記水流生成工程は、水流生成装置を用いて実施され、
前記反応塔の上方に排気孔が設けられ、
前記排気孔には、開閉弁が配置され、
前記反応塔の前記排気孔の下方に反応薬供給孔が設けられ、
前記反応塔は、前記反応薬供給孔の下方に反応液を貯留可能であり、
前記反応塔の底部に排出孔が設けられ、
前記排出孔には、ろ過装置が配置され、
前記バブル状ガス供給装置は、前記反応液中に配置可能なように、前記反応塔内部において前記反応薬供給孔の下方に配置され、
前記水流生成装置は、前記反応液中に配置可能なように、かつ、前記バブル状ガス供給装置の上方に位置するように、前記反応塔内部において前記反応薬供給孔の下方に配置され、
前記反応薬供給孔から、水酸化ナトリウム及び塩化カルシウムが前記反応液中に供給可能であり、
前記バブル状ガス供給装置は、二酸化炭素含有ガスをバブル状で前記反応液中に供給可能であり、
前記開閉弁が閉じることにより、前記排気孔が閉塞し、前記バブル状ガス供給装置による前記ガス供給により前記反応塔内部が加圧状態となり、
前記水流生成装置は、前記反応液において、上方及び下方の少なくとも一方の水流を生成可能であり、
前記反応液において、二酸化炭素、水酸化ナトリウム及び塩化カルシウムが反応して、炭酸カルシウム及び塩化ナトリウムが生成し、
前記炭酸カルシウムは前記ろ過装置により捕捉され、
前記塩化ナトリウムは、塩化ナトリウム水溶液として前記ろ過装置を通過して、前記排出孔から排出される。
本発明の二段階反応型二酸化炭素固定方法は、第１反応工程、第２反応工程、バブル状ガス供給工程、第１水流生成工程、及び、第２水流生成工程を含み、
前記第１反応工程は、第１反応塔を用いて実施され、
前記第２反応工程は、第２反応塔を用いて実施され、
前記バブル状ガス供給工程は、バブル状ガス供給装置を用いて実施され、
前記第１水流生成工程は、第１水流生成装置を用いて実施され、
前記第２水流生成工程は、第２水流生成装置を用いて実施され、
前記第１反応塔の上方に排気孔が設けられ、
前記排気孔には、第１開閉弁が配置され、
前記第１反応塔の前記排気孔の下方に第１反応薬供給孔が設けられ、
前記第１反応塔は、前記第１反応薬供給孔の下方に第１反応液を貯留可能であり、
前記第１反応塔の底部に第１排出孔が設けられ、
前記第１排出孔は、流路の一端と連結し、
前記バブル状ガス供給装置は、前記第１反応液中に配置可能なように、前記第１反応塔内部において前記第１反応薬供給孔の下方に配置され、
前記第１水流生成装置は、前記第１反応液中に配置可能なように、かつ、前記バブル状ガス供給装置の上方に位置するように、前記第１反応塔内部において前記第１反応薬供給孔の下方に配置され、
前記第１反応薬供給孔から、水酸化ナトリウムが前記第１反応液中に供給可能であり、
前記バブル状ガス供給装置は、二酸化炭素含有ガスをバブル状で前記第１反応液中に供給可能であり、
前記第１開閉弁が閉じることにより、前記排気孔が閉塞し、前記バブル状ガス供給装置による前記ガス供給により前記第１反応塔内部が加圧状態となり、
前記第１水流生成装置は、前記第１反応液において、上方及び下方の少なくとも一方の水流を生成可能であり、
前記第１反応液において、二酸化炭素が吸収され、
前記第２反応塔には、第１反応液供給孔が設けられ、
前記第１反応液供給孔は、前記流路の他端と連結し、
前記第２反応塔には、第２反応薬供給孔が設けられ、
前記第２反応塔は、前記第２反応薬供給孔の下方に第２反応液を貯留可能であり、
前記第２反応塔の底部に第２排出孔が設けられ、
前記第２排出孔には、ろ過装置が配置され、
前記第２水流生成装置は、前記第２反応液中に配置可能なように、前記第２反応塔内部において前記第２反応薬供給孔の下方に配置され、
前記第２反応塔内部に、前記第１反応液供給孔から二酸化炭素を吸収した前記第１反応液が供給され、
前記第２反応薬供給孔から塩化カルシウムが前記二酸化炭素を吸収した前記第１反応液に供給されて前記第２反応液となり、
前記第２水流生成装置は、前記第２反応液において、上方及び下方の少なくとも一方の水流を生成可能であり、
前記第２反応液において炭酸カルシウム及び塩化ナトリウムが生成し、
前記炭酸カルシウムは前記ろ過装置により捕捉され、
前記塩化ナトリウムは、塩化ナトリウム水溶液として前記ろ過装置を通過して、前記第２排出孔から排出される。
本発明は、二酸化炭素固定における反応効率の向上、及び、連続運転が可能な二酸化炭素固定装置を提供することができる。
図１は、実施形態１の二酸化炭素固定装置の一例を示す模式断面図である。 図２は、水流生成装置の一例を示す概略図であり、（Ａ）が正面図、（Ｂ）が上面図である。 図３は、実施形態１の二酸化炭素固定方法における処理の一例を示すフローチャートである。 図４は、実施形態１の変形例の二酸化炭素固定装置の一例を示す模式断面図である。 図５は、実施形態２の二酸化炭素固定装置の一例を示す模式断面図である。 図６は、実施形態２の変形例２の二酸化炭素固定装置の一例を示す模式断面図である。 図７は、参考例１における、水酸化ナトリウム水溶液との接触後の二酸化炭素濃度を示すグラフである。 図８は、参考例１における、水酸化ナトリウム水溶液との接触後の二酸化炭素濃度を示すグラフである。 図９は、参考例２における、水への吸収後の気体の体積を示すグラフである。
本発明の一段階反応型二酸化炭素固定装置は、例えば、さらに、電気分解装置を含み、前記電気分解装置は、前記排出孔から排出された塩化ナトリウム水溶液を電気分解して水酸化ナトリウム水溶液を生成し、前記水酸化ナトリウム水溶液は、前記反応薬供給孔から、前記反応液中に供給される、という形態であってもよい。
本発明の二段階反応型二酸化炭素固定装置は、例えば、さらに、濃度センサー、制御部、及び、第２開閉弁を含み、前記濃度センサーは、前記第１反応液中に配置可能なように、前記第１反応塔内部に配置され、前記第２開閉弁は、前記流路に配置され、前記濃度センサーにより、前記第１反応液の反応薬の濃度が測定されて、測定結果が前記制御部に送信され、前記制御部は、前記測定結果に応じて、前記第２開閉弁の開閉を制御する、という形態であってもよい。
本発明の二段階反応型二酸化炭素固定装置は、例えば、前記第１反応塔が複数であり、前記第２反応塔において、複数の前記第１反応液供給孔が設けられ、複数の前記流路により、複数の前記第１反応塔の前記第１排出孔及び複数の前記第１反応液供給孔が連結している、という形態であってもよい。
本発明の二段階反応型二酸化炭素固定装置は、例えば、さらに、電気分解装置を含み、前記電気分解装置は、前記第２排出孔から排出された塩化ナトリウム水溶液を電気分解して水酸化ナトリウム水溶液を生成し、前記水酸化ナトリウム水溶液は、前記第１反応薬供給孔から、前記第１反応液中に供給される、という形態であってもよい。
本発明の一段階反応型二酸化炭素固定方法は、例えば、さらに、電気分解工程を含み、前記電気分解工程は、電気分解装置を用いて実施され、前記電気分解装置は、前記排出孔から排出された塩化ナトリウム水溶液を電気分解して水酸化ナトリウム水溶液を生成し、前記水酸化ナトリウム水溶液は、前記反応薬供給孔から、前記反応液中に供給される、という形態であってもよい。
本発明の二段階反応型二酸化炭素固定方法は、例えば、さらに、濃度測定工程、及び、制御工程を含み、前記濃度測定工程は、濃度センサーを用いて実施され、前記制御工程は、制御部を用いて実施され、前記濃度センサーは、前記第１反応液中に配置可能なように、前記第１反応塔内部に配置され、第２開閉弁は、前記流路に配置され、前記濃度センサーにより、前記第１反応液の反応薬の濃度が測定されて、測定結果が前記制御部に送信され、前記制御部は、前記測定結果に応じて、前記第２開閉弁の開閉を制御する、という形態であってもよい。
本発明の二段階反応型二酸化炭素固定方法は、例えば、前記第１反応塔が複数であり、前記第２反応塔において、複数の前記第１反応液供給孔が設けられ、複数の前記流路により、複数の前記第１反応塔の前記第１排出孔及び複数の前記第１反応液供給孔が連結している、という形態であってもよい。
本発明の二段階反応型二酸化炭素固定方法は、例えば、さらに、電気分解工程を含み、前記電気分解工程は、電気分解装置を用いて実施され、前記電気分解装置は、前記第２排出孔から排出された塩化ナトリウム水溶液を電気分解して水酸化ナトリウム水溶液を生成し、前記水酸化ナトリウム水溶液は、前記第１反応薬供給孔から、前記第１反応液中に供給される、という形態であってもよい。
本発明の実施形態について説明する。なお、本発明は、以下の実施形態には限定されない。なお、以下の各図において、同一部分には、同一符号を付している。また、各実施形態の説明は、特に言及がない限り、互いの説明を援用できる。さらに、各実施形態の構成は、特に言及がない限り、組合せ可能である。本明細書で使用する用語は、特に言及しない限り、当該技術分野で通常用いられる意味で用いることができる。
［実施形態１］
（一段階反応型二酸化炭素固定装置）
図１は、本実施形態の一段階反応型の二酸化炭素固定装置１を横方向から見た場合の一例を示す模式断面図である。なお、図１において、二酸化炭素固定装置１の内部を透視的に図示している。図１に示すように、二酸化炭素固定装置１は、反応塔１１、バブル状ガス供給装置１２、及び、水流生成装置１３を含む。二酸化炭素固定装置１に含まれる各構成の大きさ、及び形成材料等は、特に制限されず、適宜設定することができる。
二酸化炭素固定装置１は、後述するように、各構成を上下方向に設けることにより、例えば、反応塔１１を高さ方向により長い構造とすることができる。このため、反応液ＲＳに加わる圧力が増加し、後述する二酸化炭素含有ガスの反応液ＲＳへの溶解度を増加させ、また、二酸化炭素含有ガスと反応液ＲＳとの接触時間を増加させることにより、反応効率を向上することができる。
反応塔１１の形成材料は、二酸化炭素固定反応を行うことができればよく、特に制限されず、例えば、固形のものでもよいし、シート状の材料とこれを支持するフレームとを組合わせたもの等でもよい。後者の場合、前記シート状の材料は、強度を有し、大量の気体を処理する反応が可能であり、且つ溶液反応が可能であることが好ましい。後者の場合、例えば、反応塔１１として、農業用等のビニールハウスを利用して、二酸化炭素の固定を行うことも可能である。この場合、例えば、後述するように、水酸化ナトリウム及び塩化カルシウムを、ミストや液滴の状態で、反応塔１１内に供給してもよい。
二酸化炭素固定装置１において、反応塔１１の上方に排気孔１１０が設けられている。図１において、排気孔１１０から、反応塔１１内の空気を排気している。
排気孔１１０には、開閉弁１１０１Ａが配置されている。開閉弁１１０１Ａは、排気孔１１０を開閉できればよく、特に制限されず、例えば、電磁弁があげられる。開閉弁１１０１Ａが閉じることにより、排気孔１１０が閉塞する。そして、後述するバブル状ガス供給装置１２によるガス供給により、反応塔１１内部が加圧状態となる。反応塔１１内部が加圧状態となることにより、前記二酸化炭素含有ガスのガス分圧が増加し、後述する二酸化炭素含有ガスと反応液ＲＳとの反応効率を向上することができる。さらに、前記二酸化炭素含有ガスのガス分圧が増加することにより、反応液ＲＳの量を減らした状態や、反応薬の濃度を低減させた状態であっても、反応を進行させることができる。これにより、例えば、反応液ＲＳや反応生成物の処理、及び、後述する電気分解における再利用等を、容易にすることができる。
開閉弁１１０１Ａは、例えば、排気孔１１０を開または閉の状態にすることができてもよいし、排気孔１１０を開く度合いを調節することにより、排気孔１１０を通るガスの流量を制御し、反応塔１１内部の加圧状態を制御可能でもよい。
前記加圧状態における圧力は、例えば、反応塔１１内の水面の高さ、ポンプの力、及び排気孔１１０の開閉状態等により決定される。前記圧力は、例えば、以下の法則に従う。パスカルの原理より、密閉された容器内で一点に受けた圧力は流体のすべてに伝わる。ドルトンの法則によれば、ガス濃度はそのガスの分圧に比例する。さらに、ヘンリーの法則によれば、気体の溶解度はその気体の圧力に比例する。前記加圧状態における圧力は、特に制限されず、例えば、１気圧を超える圧力である。
なお、二酸化炭素固定装置１において、後述する排出孔１１２にも開閉弁１１０１Ｂが設けられている。この点以外は、開閉弁１１０１Ｂは、開閉弁１１０１Ａと同様である。開閉弁１１０１Ｂは、例えば、排出孔１１２を開または閉の状態にすることができてもよいし、排出孔１１２を開く度合いを調節することにより、排出孔１１２を通る反応液ＲＳの流量を制御し、反応塔１１内部の加圧状態を制御可能でもよい。
排気孔１１０は、さらに、ミストトラッパー１１０２を含む。ミストトラッパー１１０２により、化学物質を含むミストの装置外への拡散を防止することができる。
二酸化炭素固定装置１において、反応塔１１の排気孔１１０の下方に反応薬供給孔１１１が設けられている。反応薬供給孔１１１から、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）及び塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）が反応液ＲＳ中に供給可能である。図１において、反応塔１１は、反応薬供給孔１１１の下方に反応液ＲＳを貯留している。
反応薬供給孔１１１は、例えば、固体または水溶液として、水酸化ナトリウム及び塩化カルシウムを反応液ＲＳ中に供給することができる。反応薬供給孔１１１は、例えば、水酸化ナトリウム及び塩化カルシウムを混合した状態で供給してもよいし、それぞれ別に供給してもよい。
反応薬供給孔１１１が、前記水溶液として、水酸化ナトリウム及び塩化カルシウムを反応液ＲＳ中に供給する場合、例えば、前記水溶液をミスト状にして供給してもよい。これにより、例えば、反応塔１１内において、反応液ＲＳと前記二酸化炭素含有ガスとの反応系に加えて、前記ミスト状の水溶液と前記二酸化炭素含有ガスとの反応系を含むことができる。この場合、例えば、反応塔１１内部が加圧状態となることにより、各反応系の反応を促進することができる。
反応薬供給孔１１１から、水酸化ナトリウム及び塩化カルシウムが供給されることにより、反応液ＲＳは、水酸化ナトリウム及び塩化カルシウムを含む水溶液になる。前記供給後の反応液ＲＳにおける水酸化ナトリウムの濃度は、特に制限されず、例えば、0.01Ｎ以上、及び0.05Ｎ以上、ならびに、0.2Ｎ以下、0.2Ｎ未満、及び0.1Ｎ以下である。なお、前記濃度の単位「Ｎ」は、規定度を示し、水酸化ナトリウムの場合、0.01Ｎは、0.01ｍｏｌ／Ｌである。前記供給後の反応液ＲＳにおける塩化カルシウムの濃度は、特に制限されず、例えば、0.005ｍｏｌ／Ｌ以上、及び0.05ｍｏｌ／Ｌ以上、ならびに、0.5ｍｏｌ／Ｌ以下、0.5ｍｏｌ／Ｌ未満、及び0.1ｍｏｌ／Ｌ以下である。
前記供給される水酸化ナトリウム及び塩化カルシウムとして、例えば、海水を電気分解した水溶液を用いてもよい。前記海水を電気分解した水溶液は、例えば、後述する変形例における電気分解装置１４を用いて生成されてもよい。
バブル状ガス供給装置１２は、反応液ＲＳ中に配置可能なように、反応塔１１内部において反応薬供給孔１１１の下方に配置されている。図１において、バブル状ガス供給装置１２は、二酸化炭素含有ガス（ＣＯ２）をバブル状で反応液ＲＳ中に供給している。前記「バブル状」におけるバブルの大きさ等は、特に制限されない。バブル状ガス供給装置１２が、前記二酸化炭素含有ガスをバブル状で反応液ＲＳ中に供給することにより、例えば、反応面積が増加し、前記二酸化炭素含有ガスと反応液ＲＳとの反応効率を向上することができる。
図１において、バブル状ガス供給装置１２は、水平方向に細長い円筒形状（パイプ状）であり、図に示すように、円筒形状の表面に設けられた細かい孔から二酸化炭素含有ガスを放出することにより、前記二酸化炭素含有ガスをバブル状で反応液ＲＳ中に供給することができる。バブル状ガス供給装置１２は、二酸化炭素含有ガスをバブル状で反応液ＲＳ中に供給できればよく、その形状等は特に制限されない。バブル状ガス供給装置１２は、例えば、板状でもよい。また、バブル状ガス供給装置１２は、前記二酸化炭素含有ガスと反応液ＲＳ中とを攪拌する等によりバブル（マイクロバブル）を形成し、このバブルを反応液ＲＳ中に供給するものでもよい。具体的には、例えば、マイクロバブルフォーマー、及びバブルフォーマー等があげられる。
前記二酸化炭素含有ガスは、特に制限されず、例えば、燃焼排ガス、室内空気、及び大気等があげられる。前記二酸化炭素含有ガスにおける二酸化炭素の濃度は、特に制限されず、0を超えて100％以下である。
水流生成装置１３は、水流生成部（図中、羽部１３１Ａ及び１３１Ｂ）が、反応液ＲＳ中に配置可能なように、かつ、バブル状ガス供給装置１２の上方に位置するように、反応塔１１内部において反応薬供給孔１１１の下方に配置されている。
水流生成装置１３は、反応液ＲＳにおいて、上方及び下方の少なくとも一方の水流を生成可能である。図１において、水流生成装置１３は、スクリューであり、図中、矢印で示すように軸が回転することに伴い、羽部１３１Ａ及び１３１Ｂが回転し、反応液ＲＳにおいて、水流を生成している。なお、図１に示すように、反応塔１１に、スクリューである水流生成装置１３の軸受１１３が設けられていることが好ましい。前記スクリューは、例えば、回転方向を交互に変更することができる。前記水流は、例えば、重力に逆らう方向の水流により加圧効果がより得られることから、上向きの水流であることが好ましい。
水流生成装置１３は、前記水流を生成可能であればよく、前記羽部を含むスクリューのほか、例えば、図２（（Ａ）：正面図、（Ｂ）：上面図）に示すように、軸と、前記軸に接続された複数の板状構造とを含み、それぞれの前記板状構造の平面部が前記軸の回転方向に略垂直となるように前記複数の板状構造が配置され、前記軸の回転に伴う前記板状構造の回転により水流を生成可能なものでもよい。なお、図２において、前記軸と前記板状構造との接続部については図示を省略している。この場合、例えば、前記板状構造の配置角度の調整等により、上方及び下方の少なくとも一方の水流を生成可能とすることができる。
水流生成装置１３が、反応液ＲＳにおいて、前記水流を生成することにより、例えば、反応面積が増加し、前記二酸化炭素含有ガスと反応液ＲＳとの反応効率を向上することができる。さらに、後述する反応生成物である炭酸カルシウムがバブル状ガス供給装置１２に沈着することを防ぐことができる。このため、前記沈着による反応の中断を防ぐことができ、連続運転を可能にすることができる。
そして、反応液ＲＳにおいて、二酸化炭素、水酸化ナトリウム及び塩化カルシウムが反応して、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）及び塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）が生成する。
二酸化炭素固定装置１において、反応塔１１の底部に排出孔１１２が設けられている。排出孔１１２には、ろ過装置１１２０が配置されている。ろ過装置１１２０は、例えば、フィルターである。ろ過装置１１２０により、前記生成した前記炭酸カルシウムが捕捉される。一方、前記生成した前記塩化ナトリウムは、塩化ナトリウム水溶液としてろ過装置１１２０を通過して、排出孔１１２から排出される。図１において、排出孔１１２から塩化ナトリウム水溶液を排出している。ろ過装置１１２０により前記生成した前記炭酸カルシウムが捕捉され、前記生成した前記塩化ナトリウムが排出孔１１２から排出されることにより、前記反応生成物を分離するための反応の中断を防ぐことができ、連続運転を可能にすることができる。
（一段階反応型二酸化炭素固定方法）
本実施形態の一段階反応型二酸化炭素固定方法は、反応工程、バブル状ガス供給工程、及び、水流生成工程を含む。前記反応工程は、反応塔を用いて実施される。前記バブル状ガス供給工程は、バブル状ガス供給装置を用いて実施される。前記水流生成工程は、水流生成装置を用いて実施される。前記反応塔の上方に排気孔が設けられ、前記排気孔には、開閉弁が配置され、前記反応塔の前記排気孔の下方に反応薬供給孔が設けられ、前記反応塔は、前記反応薬供給孔の下方に反応液を貯留可能であり、前記反応塔の底部に排出孔が設けられ、前記排出孔には、ろ過装置が配置され、前記バブル状ガス供給装置は、前記反応液中に配置可能なように、前記反応塔内部において前記反応薬供給孔の下方に配置され、前記水流生成装置は、前記反応液中に配置可能なように、かつ、前記バブル状ガス供給装置の上方に位置するように、前記反応塔内部において前記反応薬供給孔の下方に配置され、前記反応薬供給孔から、水酸化ナトリウム及び塩化カルシウムが前記反応液中に供給可能であり、前記バブル状ガス供給装置は、二酸化炭素含有ガスをバブル状で前記反応液中に供給可能であり、前記開閉弁が閉じることにより、前記排気孔が閉塞し、前記バブル状ガス供給装置による前記ガス供給により前記反応塔内部が加圧状態となり、前記水流生成装置は、前記反応液において、上方及び下方の少なくとも一方の水流を生成可能であり、前記反応液において、二酸化炭素、水酸化ナトリウム及び塩化カルシウムが反応して、炭酸カルシウム及び塩化ナトリウムが生成し、前記炭酸カルシウムは前記ろ過装置により捕捉され、前記塩化ナトリウムは、塩化ナトリウム水溶液として前記ろ過装置を通過して、前記排出孔から排出される。本実施形態の一段階反応型二酸化炭素固定方法において、その他の構成及び条件は、特に制限されない。
本実施形態の二酸化炭素固定方法について、図３（Ａ）を用いて説明する。図３（Ａ）は、前記二酸化炭素固定方法の一例を示すフローチャートである。本実施形態の二酸化炭素固定方法は、例えば、図１の二酸化炭素固定装置１を用いて、次のように実施できる。なお、本実施形態の二酸化炭素固定方法は、図１の二酸化炭素固定装置１の使用には限定されない。図３（Ａ）のフローチャートは、各工程の処理の順番の一例であり、本発明はこの順番に限定されず、各工程は、二酸化炭素の固定反応を行うことができる範囲で、同時に行ってもよいし、前後させてもよい。
反応工程（Ｓ１０１）は、反応塔１１を用いて実施される。反応工程（Ｓ１０１）は、例えば、反応薬供給孔１１１から、水酸化ナトリウム及び塩化カルシウムが反応液ＲＳ中に供給される、反応液供給工程を含む。反応工程（Ｓ１０１）は、例えば、開閉弁１１０１Ａが閉じることにより、排気孔１１０が閉塞する、排気口閉塞工程を含む。
バブル状ガス供給工程（Ｓ１０２）は、バブル状ガス供給装置１２を用いて実施される。バブル状ガス供給工程（Ｓ１０２）は、例えば、バブル状ガス供給装置１２により、二酸化炭素含有ガスをバブル状で反応液ＲＳ中に供給する。
前記排気口閉塞工程およびバブル状ガス供給工程（Ｓ１０２）により、例えば、反応塔１１内部が加圧状態となる。
水流生成工程（Ｓ１０３）は、水流生成装置１３を用いて実施される。水流生成工程（Ｓ１０３）は、例えば、反応液ＲＳにおいて、上方及び下方の少なくとも一方の水流を生成する工程を含む。
そして、反応液ＲＳにおいて、二酸化炭素、水酸化ナトリウム及び塩化カルシウムが反応して、炭酸カルシウム及び塩化ナトリウムが生成し、前記炭酸カルシウムはろ過装置１１２０により捕捉され、前記塩化ナトリウムは、塩化ナトリウム水溶液としてろ過装置１１２０を通過して、排出孔１１２から排出され、終了する（ＥＮＤ）。
本実施形態の二酸化炭素固定方法は、例えば、さらに、電気分解工程を含み、前記電気分解工程は、後述する電気分解装置１４を用いて実施されてもよい。前記電気分解工程は、例えば、排出孔１１２から排出された塩化ナトリウム水溶液を電気分解して水酸化ナトリウム水溶液を生成する工程を含む。そして、例えば、前記反応工程（Ｓ１０１）において、前記水酸化ナトリウム水溶液が、反応薬供給孔１１１から、反応液ＲＳ中に供給される。
（変形例）
本変形例の二酸化炭素の固定装置１は、図４に示すように、さらに、電気分解装置１４を含む。この点以外は、実施形態１の二酸化炭素固定装置１と同様である。
電気分解装置１４は、排出孔１１２から排出された塩化ナトリウム水溶液を電気分解して水酸化ナトリウム水溶液を生成する。そして、前記水酸化ナトリウム水溶液は、反応薬供給孔１１１から、反応液ＲＳ中に供給される。
電気分解装置１４は、前記塩化ナトリウム水溶液を電気分解して水酸化ナトリウム水溶液を生成できればよく、条件等は、特に制限されない。電気分解装置１４による電気分解において、例えば、前記塩化ナトリウム水溶液に電圧をかけることで、陰極で還元反応、陽極で酸化反応を起こし、前記混合液中の塩化ナトリウムを化学分解することができる。そして、陽極付近において塩素（Ｃｌ２）が生じ、陰極付近において水素（Ｈ２）が生じ、水酸化ナトリウム水溶液を生成することができる。
［実施形態２］
（二段階反応型二酸化炭素固定装置）
図５は、本実施形態の二段階反応型の二酸化炭素固定装置２を横方向から見た場合の一例を示す模式断面図である。なお、図５において、二酸化炭素の固定装置２の内部を透視的に図示している。図５に示すように、二酸化炭素の固定装置２は、第１反応塔１１Ａ、第２反応塔１１Ｂ、バブル状ガス供給装置１２、第１水流生成装置１３Ａ、第２水流生成装置１３Ｂ、及び、流路１５を含む。二酸化炭素固定装置２に含まれる各構成の大きさ、及び形成材料等は、特に制限されず、適宜設定することができる。
二酸化炭素固定装置２において、第１反応塔１１Ａの上方に排気孔１１０が設けられている。図５において、排気孔１１０から、第１反応塔１１Ａ内の空気を排気している。
排気孔１１０には、第１開閉弁１１０１Ａが配置されている。第１開閉弁１１０１Ａは、実施形態１の開閉弁１１０１Ａと同様である。第１開閉弁１１０１Ａが閉じることにより、排気孔１１０が閉塞する。そして、バブル状ガス供給装置１２によるガス供給により第１反応塔１１Ａ内部が加圧状態となる。第１反応塔１１Ａ内部が加圧状態となることにより、二酸化炭素含有ガスと後述する第１反応液ＲＳ１との反応効率を向上することができる。
二酸化炭素固定装置２において、第１反応塔１１Ａの排気孔１１０の下方に第１反応薬供給孔１１１Ａが設けられている。第１反応薬供給孔１１１Ａから、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）が第１反応液ＲＳ１中に供給可能である。第１反応薬供給孔１１１Ａは、実施形態１の反応薬供給孔１１１と同様である。前記供給後の第１反応液ＲＳ１における水酸化ナトリウムの濃度は、例えば、0.2Ｎを超える高濃度とすることもできる。図５において、第１反応塔１１Ａは、第１反応薬供給孔１１１Ａの下方に第１反応液ＲＳ１を貯留している。
バブル状ガス供給装置１２は、第１反応液ＲＳ１中に配置可能なように、第１反応塔１１Ａ内部において第１反応薬供給孔１１１Ａの下方に配置されている。図５において、バブル状ガス供給装置１２は、二酸化炭素（ＣＯ２）含有ガスをバブル状で第１反応液ＲＳ１に供給している。バブル状ガス供給装置１２が、前記二酸化炭素含有ガスをバブル状で第１反応液ＲＳ１中に供給することにより、前記二酸化炭素含有ガスと第１反応液ＲＳ１との反応効率を向上することができる。
第１水流生成装置１３Ａは、第１反応液ＲＳ１中に配置可能なように、かつ、バブル状ガス供給装置１２の上方に位置するように、第１反応塔１１Ａ内部において第１反応薬供給孔１１１Ａの下方に配置されている。第１水流生成装置１３Ａは、実施形態１の水流生成装置１３と同様である。
第１水流生成装置１３Ａは、第１反応液ＲＳ１において、上方及び下方の少なくとも一方の水流を生成可能である。第１水流生成装置１３Ａが、第１反応液ＲＳ１において、前記水流を生成することにより、前記二酸化炭素含有ガスと第１反応液ＲＳ１との反応効率を向上することができる。
そして、第１反応液ＲＳ１において、二酸化炭素が吸収される。
二酸化炭素固定装置２において、第１反応塔１１Ａの底部に第１排出孔１１２Ａが設けられている。第１排出孔１１２Ａは、流路１５の一端と連結している。流路１５は、配管ということもでき、特に制限されず、例えば、パイプ、ホース等があげられる。
二酸化炭素固定装置２において、第２反応塔１１Ｂには、第１反応液供給孔１６が設けられている。第１反応液供給孔１６は、流路１５の他端と連結している。第２反応塔１１Ｂ内部に、第１反応液供給孔１６から二酸化炭素を吸収した第１反応液ＲＳ１が供給される。
二酸化炭素固定装置２において、第２反応塔１１Ｂには、第２反応薬供給孔１１１Ｂが設けられている。この点以外は、第２反応薬供給孔１１１Ｂは、実施形態１の反応薬供給孔１１１と同様である。第２反応薬供給孔１１１Ｂから塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）が前記二酸化炭素を吸収した第１反応液ＲＳ１に供給されて第２反応液ＲＳ２となる。図５において、第２反応塔１１Ｂは、第２反応薬供給孔１１１Ｂの下方に第２反応液ＲＳ２を貯留している。
第２水流生成装置１３Ｂは、第２反応液ＲＳ２中に配置可能なように、第２反応塔１１Ｂ内部において第２反応薬供給孔１１１Ｂの下方に配置されている。この点以外は、第２水流生成装置１３Ｂは、実施形態１の水流生成装置１３と同様である。
第２水流生成装置１３Ｂは、第２反応液ＲＳ２において、上方及び下方の少なくとも一方の水流を生成可能である。第２水流生成装置１３Ｂが、第２反応液ＲＳ２において、前記水流を生成することにより、反応生成物である炭酸カルシウムがバブル状ガス供給装置１２に沈着することを防ぐことができる。
そして、第２反応液ＲＳ２において炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）及び塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）が生成する。
二酸化炭素固定装置２において、第２反応塔１１Ｂの底部に第２排出孔１１２Ｂが設けられている。この点以外は、第２排出孔１１２Ｂは、実施形態１の排出孔１１２と同様である。第２排出孔１１２Ｂには、ろ過装置１１２０が配置されている。ろ過装置１１２０により、前記生成した前記炭酸カルシウムが捕捉される。一方、前記生成した前記塩化ナトリウムは、塩化ナトリウム水溶液としてろ過装置１１２０を通過して、第２排出孔１１２Ｂから排出される。図５において、第２排出孔１１２Ｂから塩化ナトリウム水溶液を排出している。
二酸化炭素固定装置２は、図５に示すように、さらに、濃度センサー１７、制御部（図示せず）、及び、第２開閉弁１１０１Ｃを含んでもよい。
濃度センサー１７は、第１応液ＲＳ１中に配置可能なように、第１反応塔１１Ａ内部に配置される。濃度センサー１７により、第１応液ＲＳ１の反応薬の濃度が測定されて、測定結果が前記制御部に送信される。濃度センサー１７は、前記反応薬の濃度を測定できればよく、特に制限されない。前記反応薬の濃度の測定において、例えば、炭酸イオン（ＣＯ３ ２－）、及び水酸化物イオン（ＯＨ－）の濃度を測定してもよい。前記制御部は、例えば、CPU(Central Processing Unit)である。
第２開閉弁１１０１Ｃは、流路１５に配置される。この点以外は、第２開閉弁１１０１Ｃは、実施形態１の開閉弁１１０１Ａと同様である。前記制御部は、前記測定結果に応じて、第２開閉弁１１０１Ｃの開閉を制御する。前記測定結果に応じて、第２開閉弁１１０１Ｃの開閉を制御することにより、二酸化炭素含有ガスと後述する第１反応液ＲＳ１との反応の進行に応じて、第２反応塔１１Ｂ内部に、第１反応液供給孔１６から二酸化炭素を吸収した第１反応液ＲＳ１を供給することができる。
前記制御部は、例えば、二酸化炭素固定装置１の各部の制御を行うことができ、例えば、第２反応薬供給孔１１１Ｂの開閉等の制御を行ってもよい。
（二段階反応型二酸化炭素固定方法）
本実施形態の二段階反応型二酸化炭素固定方法は、第１反応工程、第２反応工程、バブル状ガス供給工程、第１水流生成工程、及び、第２水流生成工程を含み、前記第１反応工程は、第１反応塔を用いて実施され、前記第２反応工程は、第２反応塔を用いて実施され、前記バブル状ガス供給工程は、バブル状ガス供給装置を用いて実施され、前記第１水流生成工程は、第１水流生成装置を用いて実施され、前記第２水流生成工程は、第２水流生成装置を用いて実施され、前記第１反応塔の上方に排気孔が設けられ、前記排気孔には、第１開閉弁が配置され、前記第１反応塔の前記排気孔の下方に第１反応薬供給孔が設けられ、前記第１反応塔は、前記第１反応薬供給孔の下方に第１反応液を貯留可能であり、前記第１反応塔の底部に第１排出孔が設けられ、前記第１排出孔は、流路の一端と連結し、前記バブル状ガス供給装置は、前記第１反応液中に配置可能なように、前記第１反応塔内部において前記第１反応薬供給孔の下方に配置され、前記第１水流生成装置は、前記第１反応液中に配置可能なように、かつ、前記バブル状ガス供給装置の上方に位置するように、前記第１反応塔内部において前記第１反応薬供給孔の下方に配置され、前記第１反応薬供給孔から、水酸化ナトリウムが前記第１反応液中に供給可能であり、前記バブル状ガス供給装置は、二酸化炭素含有ガスをバブル状で前記第１反応液中に供給可能であり、前記第１開閉弁が閉じることにより、前記排気孔が閉塞し、前記バブル状ガス供給装置による前記ガス供給により前記第１反応塔内部が加圧状態となり、前記第１水流生成装置は、前記第１反応液において、上方及び下方の少なくとも一方の水流を生成可能であり、前記第１反応液において、二酸化炭素が吸収され、前記第２反応塔には、第１反応液供給孔が設けられ、前記第１反応液供給孔は、前記流路の他端と連結し、前記第２反応塔には、第２反応薬供給孔が設けられ、前記第２反応塔は、前記第２反応薬供給孔の下方に第２反応液を貯留可能であり、前記第２反応塔の底部に第２排出孔が設けられ、前記第２排出孔には、ろ過装置が配置され、前記第２水流生成装置は、前記第２反応液中に配置可能なように、前記第２反応塔内部において前記第２反応薬供給孔の下方に配置され、前記第２反応塔内部に、前記第１反応液供給孔から二酸化炭素を吸収した前記第１反応液が供給され、前記第２反応薬供給孔から塩化カルシウムが前記二酸化炭素を吸収した前記第１反応液に供給されて前記第２反応液となり、前記第２水流生成装置は、前記第２反応液において、上方及び下方の少なくとも一方の水流を生成可能であり、前記第２反応液において炭酸カルシウム及び塩化ナトリウムが生成し、前記炭酸カルシウムは前記ろ過装置により捕捉され、前記塩化ナトリウムは、塩化ナトリウム水溶液として前記ろ過装置を通過して、前記第２排出孔から排出される。本実施形態の一段階反応型二酸化炭素固定方法において、その他の構成及び条件は、特に制限されない。
本実施形態の二酸化炭素固定方法について、図３（Ｂ）を用いて説明する。図３（Ｂ）は、前記二酸化炭素固定方法の一例を示すフローチャートである。本実施形態の二酸化炭素固定方法は、例えば、図５の二酸化炭素固定装置２を用いて、次のように実施できる。なお、本実施形態の二酸化炭素固定方法は、図５の二酸化炭素固定装置２の使用には限定されない。図３（Ｂ）のフローチャートは、各工程の処理の順番の一例であり、本発明はこの順番に限定されず、各工程は、二酸化炭素の固定反応を行うことができる範囲で、同時に行ってもよいし、前後させてもよい。
第１反応工程（Ｓ２０１Ａ）は、第１反応塔１１Ａを用いて実施される。第１反応工程（Ｓ２０１Ａ）は、例えば、第１反応薬供給孔１１１Ａから、水酸化ナトリウムが第１反応液ＲＳ１中に供給される、第１反応液供給工程を含む。第１反応工程（Ｓ２０１Ａ）は、例えば、第１開閉弁１１０１Ａが閉じることにより、排気孔１１０が閉塞する、排気口閉塞工程を含む。
バブル状ガス供給工程（Ｓ２０２）は、バブル状ガス供給装置１２を用いて実施される。バブル状ガス供給工程（Ｓ２０２）は、例えば、バブル状ガス供給装置１２により、二酸化炭素含有ガスをバブル状で第１反応液ＲＳ１中に供給する。
前記排気口閉塞工程およびバブル状ガス供給工程（Ｓ２０２）により、例えば、第１反応塔１１Ａ内部が加圧状態となる。
第１水流生成工程（Ｓ２０３Ａ）は、第１水流生成装置１３Ａを用いて実施される。第１水流生成工程（Ｓ２０３Ａ）は、例えば、第１反応液ＲＳ１において、上方及び下方の少なくとも一方の水流を生成する工程を含む。
そして、第１反応液ＲＳ１において、二酸化炭素が吸収される。
第２反応工程（Ｓ２０１Ｂ）は、第２反応塔１１Ｂを用いて実施される。第２反応工程（Ｓ２０１Ｂ）は、例えば、第２反応塔１１Ｂ内部に、第１反応液供給孔１６から二酸化炭素を吸収した第１反応液ＲＳ１が供給される、第１反応液供給工程を含む。第２反応工程（Ｓ２０１Ｂ）は、例えば、第２反応薬供給孔１１１Ｂから塩化カルシウムが前記二酸化炭素を吸収した第１反応液ＲＳ１に供給されて第２反応液ＲＳ２となる、第２反応薬供給工程を含む。
第２水流生成工程（Ｓ２０３Ｂ）は、第２水流生成装置１３Ｂを用いて実施される。第２水流生成工程（Ｓ２０３Ｂ）は、例えば、第２反応液ＲＳ２において、上方及び下方の少なくとも一方の水流を生成する工程を含む。
そして、第２反応液ＲＳ２において炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）及び塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）が生成する。また、ろ過装置１１２０により、前記生成した前記炭酸カルシウムが捕捉される。一方、前記生成した前記塩化ナトリウムは、塩化ナトリウム水溶液としてろ過装置１１２０を通過して、第２排出孔１１２Ｂから排出され、終了する（ＥＮＤ）。
本実施形態の二酸化炭素固定方法は、例えば、さらに、濃度測定工程、及び、制御工程を含み、前記濃度測定工程は、濃度センサー１７を用いて実施され、前記制御工程は、制御部を用いて実施されてもよい。前記濃度測定工程は、例えば、濃度センサー１７により、第１反応液ＲＳ１の反応薬の濃度が測定されて、測定結果が前記制御部に送信される。前記制御工程は、例えば、前記測定結果に応じて、第２開閉弁１１０１Ｃの開閉を制御する。
本実施形態の二酸化炭素固定方法は、例えば、さらに、電気分解工程を含み、前記電気分解工程は、後述する電気分解装置を用いて実施されてもよい。前記電気分解工程は、例えば、第２排出孔１１２Ｂから排出された塩化ナトリウム水溶液を電気分解して水酸化ナトリウム水溶液を生成する工程を含む。そして、例えば、第１反応工程（Ｓ２０１Ａ）において、前記水酸化ナトリウム水溶液が、第１反応薬供給孔１１１Ａから、第１反応液ＲＳ１中に供給される。
（変形例１）
本変形例の二酸化炭素固定装置２は、実施形態１の二酸化炭素固定装置１の変形例と同様に、さらに、電気分解装置を含む。この点以外は、実施形態２の二酸化炭素固定装置２と同様である。
前記電気分解装置は、第２排出孔１１２Ｂから排出された塩化ナトリウム水溶液を電気分解して水酸化ナトリウム水溶液を生成する。そして、前記水酸化ナトリウム水溶液は、第１反応薬供給孔１１１Ａから、第１反応液ＲＳ１中に供給される。
（変形例２）
本変形例の二酸化炭素固定装置２は、図６に示すように、第１反応塔１１Ａが２つである。そして、第２反応塔１１Ｂにおいて、２つの第１反応液供給孔１６が設けられ、２つの流路１５により、２つの第１反応塔１１Ａの第１排出孔１１２Ａ及び２つの第１反応液供給孔１６が連結している。なお、図６において、第１反応塔１１Ａ、第１反応液供給孔１６、流路１５、第１排出孔１１２Ａ、及び第１反応液供給孔１６がそれぞれ２つである場合を例示しているが、これには制限されず、３つ以上の複数でもよい。
本変形例の二酸化炭素固定装置２によれば、例えば、稼働する反応塔１１Ａを切り替える等により、連続反応方式を実施しやすくすることができる。
つぎに、本発明の参考例について説明する。ただし、本発明は、下記参考例により制限されない。市販の試薬は、特に示さない限り、それらのプロトコルに基づいて使用した。
［参考例１］
水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液と、二酸化炭素（ＣＯ２）含有ガスとを接触させ、二酸化炭素を固定できることを確認した。
水酸化ナトリウム水溶液として、１Ｎの水酸化ナトリウム水溶液（和光純薬工業社製）を蒸留水で希釈し、０．１Ｎの水酸化ナトリウム水溶液を作製した。
４Ｌのガラス製ボトル（市販のもの）に、３Ｌの０．１Ｎの前記水酸化ナトリウム水溶液を入れ、蓋（前記ボトルに付属のもの；プラスチック製）をした。前記水溶液に、空気をバブリングすることにより接触させた。前記バブリングは、水槽生物用のバブリング装置（製品名：ブクブク（セットに含まれるエアポンプ、ホース、及びエアストーンを組立てたもの）、コトブキ工芸株式会社製）を用いて、前記ボトルの蓋に開けた穴から前記ホースを前記水溶液中に通すことにより行った。前記バブリングの条件は、２０ｃｍ３／秒で、２分間、３分間及び４分間とした。そして、前記接触後に、それぞれ、二酸化炭素濃度を測定した。前記二酸化炭素濃度の測定は、前記ボトルの蓋に気体の排出口を設け、二酸化炭素検出器（XP-3140、COSMO製）を用いて、前記排出口における気体中の二酸化炭素濃度を測定した。
この結果を、図７に示す。図７は、前記接触後の前記二酸化炭素濃度を示すグラフである。図７において、縦軸は、二酸化炭素濃度（ＰＰＭ）を示し、横軸は、左から、２分間、３分間及び４分間の前記接触後を示す。なお、前記二酸化炭素濃度の値は、合計４サンプルの測定値の平均値とした。図７に示すように、２分間、３分間及び４分間の前記接触後において、別途計測した空気中の二酸化炭素濃度（７００±３３ＰＰＭ）と比較して、二酸化炭素濃度が減少していた。また、２分間の接触により、二酸化炭素濃度はほぼプラトーに達していた。
つぎに、前記バブリングに代えて、スクリュー（DIGITAL HOMOGENEIZER（井内社製）に、羽部として、１個のフッ素樹脂（PTFE）３枚羽根スクリュー型撹拌羽根（アズワン社製、型番：NR2680）を取り付けたもの）を用いて、２分間、４９０ｒｐｍ及び１００５ｒｐｍの条件で、前記接触を行った。
この結果を、図８に示す。図８は、前記接触後の前記二酸化炭素濃度を示すグラフである。図８において、縦軸は、二酸化炭素濃度（ＰＰＭ）を示し、横軸は、左から、４９０ｒｐｍ、及び１００５ｒｐｍの条件を示す。なお、前記二酸化炭素濃度の値は、合計３または４サンプルの測定値の平均値とした。図８に示すように、４９０ｒｐｍ、及び１００５ｒｐｍの条件において、別途計測した空気中の二酸化炭素濃度（８４７±２３ＰＰＭ）と比較して、二酸化炭素濃度が減少していた。
以上のように、水酸化ナトリウム水溶液と、二酸化炭素含有ガスとを接触させ、二酸化炭素を固定できることを確認できた。
［参考例２］
水と、二酸化炭素（ＣＯ２）含有ガスとを接触させ、水が二酸化炭素を吸収することを確認した。
１００ｍＬのメスシリンダーに、７０ｍＬの１００％の二酸化炭素を入れた。約５℃の水で満たされたポリバケツ内に、前記メスシリンダーを倒立した状態で入れ、５時間、放置することにより、前記メスシリンダー内の前記二酸化炭素を前記水に吸収させた。その後、前記メスシリンダー内に残存する気体の体積を測定した。また、比較例として、前記二酸化炭素に代えて空気を前記メスシリンダーに入れ、同様に実験を行った。
この結果を、図９に示す。図９は、前記吸収後の前記メスシリンダー内に残存する気体の体積を示すグラフである。図９において、縦軸は、体積（ｍＬ）を示し、横軸は、左から、空気（Ａｉｒ）（比較例）、及び二酸化炭素（ＣＯ２）の前記吸収後を示す。図９に示すように、二酸化炭素は、当初の体積（７０ｍＬ）から約半分の体積まで減少しており、水に溶けやすいことがわかった。一方、空気は、当初の体積から殆ど減少せず、水への吸収は見られなかった。
以上のように、水と、二酸化炭素含有ガスとを接触させ、水が二酸化炭素を吸収することを確認できた。
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。
以上のように、本発明によれば、二酸化炭素固定における反応効率の向上、及び、連続運転が可能な二酸化炭素固定装置を提供することができる。
１、２ 二酸化炭素固定装置
１１ 反応塔
１１Ａ 第１反応塔
１１Ｂ 第２反応塔
１１０ 排気孔
１１０１Ａ 開閉弁、第１開閉弁
１１０１Ｂ 開閉弁
１１０１Ｃ 第２開閉弁
１１０２ ミストトラッパー
１１１ 反応薬供給孔
１１１Ａ 第１反応薬供給孔
１１１Ｂ 第２反応薬供給孔
１１２ 排出孔
１１２Ａ 第１排出孔
１１２Ｂ 第２排出孔
１１２０ ろ過装置
１１３ 軸受
１２ バブル状ガス供給装置
１３ 水流生成装置
１３Ａ 第１水流生成装置
１３Ｂ 第２水流生成装置
１３１Ａ、１３１Ｂ 羽部
１４ 電気分解装置
１５ 流路
１６ 第１反応液供給孔
１７ 濃度センサー
ＲＳ 反応液
ＲＳ１ 第１反応液
ＲＳ２ 第２反応液

Claims (6)

  1. 第１反応塔、第２反応塔、バブル状ガス供給装置、第１水流生成装置、第２水流生成装置、及び、流路を含み、
    前記第１反応塔の上方に排気孔が設けられ、
    前記排気孔には、第１開閉弁が配置され、
    前記第１反応塔の前記排気孔の下方に第１反応薬供給孔が設けられ、
    前記第１反応塔は、前記第１反応薬供給孔の下方に第１反応液を貯留可能であり、
    前記第１反応塔の底部に第１排出孔が設けられ、
    前記第１排出孔は、前記流路の一端と連結し、
    前記バブル状ガス供給装置は、前記第１反応液中に配置可能なように、前記第１反応塔内部において前記第１反応薬供給孔の下方に配置され、
    前記第１水流生成装置は、前記第１反応液中に配置可能なように、かつ、前記バブル状ガス供給装置の上方に位置するように、前記第１反応塔内部において前記第１反応薬供給孔の下方に配置され、
    前記第１反応薬供給孔から、水酸化ナトリウムが前記第１反応液中に供給可能であり、
    前記バブル状ガス供給装置は、二酸化炭素含有ガスをバブル状で前記第１反応液中に供給可能であり、
    前記第１開閉弁が閉じることにより、前記排気孔が閉塞し、前記バブル状ガス供給装置による前記ガス供給により前記第１反応塔内部が加圧状態となり、
    前記第１水流生成装置は、前記第１反応液において、上方及び下方の少なくとも一方の水流を生成可能であり、
    前記第１反応液において、二酸化炭素が吸収され、
    前記第２反応塔には、第１反応液供給孔が設けられ、
    前記第１反応液供給孔は、前記流路の他端と連結し、
    前記第２反応塔には、第２反応薬供給孔が設けられ、
    前記第２反応塔は、前記第２反応薬供給孔の下方に第２反応液を貯留可能であり、
    前記第２反応塔の底部に第２排出孔が設けられ、
    前記第２排出孔には、ろ過装置が配置され、
    前記第２水流生成装置は、前記第２反応液中に配置可能なように、前記第２反応塔内部において前記第２反応薬供給孔の下方に配置され、
    前記第２反応塔内部に、前記第１反応液供給孔から二酸化炭素を吸収した前記第１反応液が供給され、
    前記第２反応薬供給孔から塩化カルシウムが前記二酸化炭素を吸収した前記第１反応液に供給されて前記第２反応液となり、
    前記第２水流生成装置は、前記第２反応液において、上方及び下方の少なくとも一方の水流を生成可能であり、
    前記第２反応液において炭酸カルシウム及び塩化ナトリウムが生成し、
    前記炭酸カルシウムは前記ろ過装置により捕捉され、
    前記塩化ナトリウムは、塩化ナトリウム水溶液として前記ろ過装置を通過して、前記第２排出孔から排出され、
    前記第１反応塔が複数であり、
    前記第２反応塔において、複数の前記第１反応液供給孔が設けられ、
    複数の前記流路により、複数の前記第１反応塔の前記第１排出孔及び複数の前記第１反応液供給孔が連結している、
    二段階反応型二酸化炭素固定装置。
  2. さらに、濃度センサー、制御部、及び、第２開閉弁を含み、
    前記濃度センサーは、前記第１反応液中に配置可能なように、前記第１反応塔内部に配置され、
    前記第２開閉弁は、前記流路に配置され、
    前記濃度センサーにより、前記第１反応液の反応薬の濃度が測定されて、測定結果が前記制御部に送信され、
    前記制御部は、前記測定結果に応じて、前記第２開閉弁の開閉を制御する、
    請求項１記載の二段階反応型二酸化炭素固定装置。
  3. さらに、電気分解装置を含み、
    前記電気分解装置は、前記第２排出孔から排出された塩化ナトリウム水溶液を電気分解して水酸化ナトリウム水溶液を生成し、
    前記水酸化ナトリウム水溶液は、前記第１反応薬供給孔から、前記第１反応液中に供給される、
    請求項１又は２に記載の二段階反応型二酸化炭素固定装置。
  4. 第１反応工程、第２反応工程、バブル状ガス供給工程、第１水流生成工程、及び、第２水流生成工程を含み、
    前記第１反応工程は、第１反応塔を用いて実施され、
    前記第２反応工程は、第２反応塔を用いて実施され、
    前記バブル状ガス供給工程は、バブル状ガス供給装置を用いて実施され、
    前記第１水流生成工程は、第１水流生成装置を用いて実施され、
    前記第２水流生成工程は、第２水流生成装置を用いて実施され、
    前記第１反応塔の上方に排気孔が設けられ、
    前記排気孔には、第１開閉弁が配置され、
    前記第１反応塔の前記排気孔の下方に第１反応薬供給孔が設けられ、
    前記第１反応塔は、前記第１反応薬供給孔の下方に第１反応液を貯留可能であり、
    前記第１反応塔の底部に第１排出孔が設けられ、
    前記第１排出孔は、流路の一端と連結し、
    前記バブル状ガス供給装置は、前記第１反応液中に配置可能なように、前記第１反応塔内部において前記第１反応薬供給孔の下方に配置され、
    前記第１水流生成装置は、前記第１反応液中に配置可能なように、かつ、前記バブル状ガス供給装置の上方に位置するように、前記第１反応塔内部において前記第１反応薬供給孔の下方に配置され、
    前記第１反応薬供給孔から、水酸化ナトリウムが前記第１反応液中に供給可能であり、
    前記バブル状ガス供給装置は、二酸化炭素含有ガスをバブル状で前記第１反応液中に供給可能であり、
    前記第１開閉弁が閉じることにより、前記排気孔が閉塞し、前記バブル状ガス供給装置による前記ガス供給により前記第１反応塔内部が加圧状態となり、
    前記第１水流生成装置は、前記第１反応液において、上方及び下方の少なくとも一方の水流を生成可能であり、
    前記第１反応液において、二酸化炭素が吸収され、
    前記第２反応塔には、第１反応液供給孔が設けられ、
    前記第１反応液供給孔は、前記流路の他端と連結し、
    前記第２反応塔には、第２反応薬供給孔が設けられ、
    前記第２反応塔は、前記第２反応薬供給孔の下方に第２反応液を貯留可能であり、
    前記第２反応塔の底部に第２排出孔が設けられ、
    前記第２排出孔には、ろ過装置が配置され、
    前記第２水流生成装置は、前記第２反応液中に配置可能なように、前記第２反応塔内部において前記第２反応薬供給孔の下方に配置され、
    前記第２反応塔内部に、前記第１反応液供給孔から二酸化炭素を吸収した前記第１反応液が供給され、
    前記第２反応薬供給孔から塩化カルシウムが前記二酸化炭素を吸収した前記第１反応液に供給されて前記第２反応液となり、
    前記第２水流生成装置は、前記第２反応液において、上方及び下方の少なくとも一方の水流を生成可能であり、
    前記第２反応液において炭酸カルシウム及び塩化ナトリウムが生成し、
    前記炭酸カルシウムは前記ろ過装置により捕捉され、
    前記塩化ナトリウムは、塩化ナトリウム水溶液として前記ろ過装置を通過して、前記第２排出孔から排出され、
    前記第１反応塔が複数であり、
    前記第２反応塔において、複数の前記第１反応液供給孔が設けられ、
    複数の前記流路により、複数の前記第１反応塔の前記第１排出孔及び複数の前記第１反応液供給孔が連結している、
    二段階反応型二酸化炭素固定方法。
  5. さらに、濃度測定工程、及び、制御工程を含み、
    前記濃度測定工程は、濃度センサーを用いて実施され、
    前記制御工程は、制御部を用いて実施され、
    前記濃度センサーは、前記第１反応液中に配置可能なように、前記第１反応塔内部に配置され、
    第２開閉弁は、前記流路に配置され、
    前記濃度センサーにより、前記第１反応液の反応薬の濃度が測定されて、測定結果が前記制御部に送信され、
    前記制御部は、前記測定結果に応じて、前記第２開閉弁の開閉を制御する、
    請求項４記載の二段階反応型二酸化炭素固定方法。
  6. さらに、電気分解工程を含み、
    前記電気分解工程は、電気分解装置を用いて実施され、
    前記電気分解装置は、前記第２排出孔から排出された塩化ナトリウム水溶液を電気分解して水酸化ナトリウム水溶液を生成し、
    前記水酸化ナトリウム水溶液は、前記第１反応薬供給孔から、前記第１反応液中に供給される、
    請求項４又は５に記載の二段階反応型二酸化炭素固定方法。
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JP2018530425A (ja) 2015-08-18 2018-10-18 ユナイテッド アラブ エミレーツ ユニバーシティＵｎｉｔｅｄ Ａｒａｂ Ｅｍｉｒａｔｅｓ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ 二酸化炭素の回収及び脱塩のための方法
JP6739680B1 (ja) 2020-01-22 2020-08-12 健司 反町 二酸化炭素の固定方法、固定化二酸化炭素の製造方法、および二酸化炭素の固定装置
JP6783436B1 (ja) 2019-08-29 2020-11-11 健司 反町 二酸化炭素の固定方法、固定化二酸化炭素の製造方法、および固定化二酸化炭素の製造装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018530425A (ja) 2015-08-18 2018-10-18 ユナイテッド アラブ エミレーツ ユニバーシティＵｎｉｔｅｄ Ａｒａｂ Ｅｍｉｒａｔｅｓ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ 二酸化炭素の回収及び脱塩のための方法
JP2018134604A (ja) 2017-02-23 2018-08-30 川崎重工業株式会社 二酸化炭素分離回収システム
JP6783436B1 (ja) 2019-08-29 2020-11-11 健司 反町 二酸化炭素の固定方法、固定化二酸化炭素の製造方法、および固定化二酸化炭素の製造装置
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