JPH04225831A - 炭酸ガスの固定及び海洋投棄システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は炭酸ガスを海洋に投棄す
る方法に係り、特に、炭酸ガスを水との安定な水和物に
して深海に導入するため海洋生態系への影響を最小限に
抑えることが可能な炭酸ガスの固定及び海洋投棄システ
ムに関する。

【０００２】

【従来の技術】地球環境問題に関し、温室効果ガスに起
因する地球温暖化が問題となっている。温室効果ガスと
して大気中の炭酸ガス（ＣＯ２），メタン（ＣＨ４），
亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ），フロンガスが挙げられるが、こ
のうち、フロンガスはオゾン層破壊の主因物質であるこ
とが判明し、近い将来全廃の方向にある。一方、炭酸ガ
スは石炭、石油、天然ガスといった化石燃料の消費によ
って排出され、大気中でのその濃度が圧倒的に大きいこ
とから、温暖化の主因とされており、その増加が問題と
なっている。温暖化の影響として、海水の温度上昇に伴
う海水の膨張、北極、南極の氷の溶解による海面上昇、
降水量の変化など気象への影響、また地球生態系への影
響が指摘されている。このため、温暖化抑制のためのＣ
Ｏ２　発生量の削減が重要課題となっている。ＣＯ２　
発生量削減のため発生源の代替エネルギの検討がなされ
ている一方で、地球の表面の７０％以上が海であり、「
海洋を利用したＣＯ２固定法」による削減が提案されて
いる（化学工学誌、ＶＯＬ５４．ＮＯ１）。例えば、１
）海洋施肥法、２）深水循環、表層混合法、３）沈み込
み流利用法、４）直接吸収法、５）海藻による固定法で
ある。 １），２）は海洋のプランクトンの増殖及び死滅、分解
による大気中ＣＯ２　の海洋への吸収固定を促進させる
ものである。３）の沈み込み流利用法は、地球の海洋に
大循環流があり、ノルウエー沖で冷却された海水が深層
に沈み込み、太西洋を南下してインド洋，太平洋へと流
れ、その過程で表層に流れ、再び、ノルウエー沖に戻る
といわれている。このため、ノルウエー沖で沈み込み流
を利用して海中にＣＯ２　を吸収固定する可能性が提案
されている。一方、直接吸収法は、排出されるＣＯ２　
を直接海洋に導き吸収させる方法である。この方法は、
１９７９年ユニバーシティ　　オブ　　ローマのマスタ
ック氏（Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　ＲｏｍｅのＭｕ
ｓｔａｃｃｉ）、１９８４年にブルックヘブンナショナ
ル　　ラボラトリーのスタンバーグ氏（Ｂｌｏｏｋｈａ
ｖｅｎＮａｔｉｏｎａｌ　Ｌａｂ．のＳｔｅｉｎｂｅｒ
ｇ）らにより検討された報告がある。前者はＣＯ２　の
海水によるスプレー吸収及び海中バブリング法の検討で
、後者は液化炭酸ガスを深海へ注入する場合のコスト試
算である。しかし、いずれの方法も問題があり実施され
ていない。

【０００３】近年、ＣＯ２発生量削減のためのＣＯ２回
収技術と共に、回収ＣＯ２の処分に関して海洋投棄に関
心が高まっている。特に、ＣＯ２　と水との包接水和物
（ハイドレートあるいはクラスレート）に関する報道が
多く見られ、実用化が期待されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ＣＯ２量削減対策で、
回収したＣＯ２の処分について現状では具体的な処理方
法がなく、海洋を利用する処理方法では次のような問題
がある。

【０００５】１）海洋施肥法や深水循環法などは、間接
的な方法で気長なＣＯ２　固定化システムであり、現状
のＣＯ２　量の増加に対する緊急の削減対策として対応
できない。

【０００６】２）海洋への直接吸収法では、ＣＯ２　は
海水の飽和溶解量しか吸収できない。

【０００７】３）特に、吸収法は海水のｐＨが酸性に変
化し、海洋の生態系に直接影響する。などの問題がある
。

【０００８】本発明の目的は、ＣＯ２　を迅速に処理す
るとともに海洋の生態系への影響を抑制することにある
。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、 １）、陸上で所定の圧力、温度条件の容器内でＣＯ２と
水を接触させＣＯ２と水との水和物（以下、ハイドレー
トと称す）を生成する。

【００１０】２）、海上から深海に導入パイプを敷設し
て、フィーダにより移送してハイドレートを深海に投棄
する。

【００１１】これにより、物性が安定しているハイドレ
ートは自重で海底に沈降するとともに、海水のｐＨへの
影響も少ない。このため、ＣＯ２　を大量、迅速に海洋
に投棄して固定することができる。

【００１２】

【作用】本発明はＣＯ２と海水を接触させるとＣＯ２分
子と水分子が結合して固体の水和物を生成し、その物性
が安定していることに着目してなされたものである。海
中へのＣＯ２バブリング法では、ＣＯ２は海水に飽和溶
解量しか吸収させることが出来ず、過剰のＣＯ２は海中
を上昇して海面、大気へと放散される。特に、ＣＯ２溶
解により海水のｐＨが酸性に変化して海洋に拡散するこ
とから魚類の他、海洋の生態系に直接影響し、地球環境
に及ぼす影響は計りしれない。これに対して、前記クラ
スレートの結合構造はＣＯ２．８Ｈ２Ｏ　で、その物性
は安定した固体であると報告されている。このため、ク
ラスレートにして海中に投棄すると海水ｐＨへの影響が
少ないことが予想でき、さらにその比重は１．１と海水
（１．０２６）より重く自重で沈降するため海底に固定
することができる。図４は、ＣＯ２　の圧力−温度線図
を示す。沸騰線を境にガス相と液相が存在し、ハイドレ
ート生成領域は温度１０℃以下、圧力１３気圧以上であ
るといわれている。（文献；ＡＬＢＥＲＴ　Ｔ．ＢＯＺ
ＺＯ，ＡＬＬＥＮ　Ｊ．ＢＡＲＤＵＨＮ　ａｔ　ａｌ，
Ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ　ＶＯＬ．１６１９７５　　
ｐ３０３−３２０）そこで、発明者らは深海を模擬した
高圧ベッセル（例えば、圧力５０気圧、温度５℃）内で
、液化ＣＯ２　と海水を接触させハイドレートを生成さ
せ、この時のｐＨ変化をみた。５０気圧下では瞬時に海
水のｐＨ８．２　が４．８〜５．４の範囲に変わり、ハ
イドレート生成よりはるかに速くｐＨが変化する。そこ
で、同条件下でベッセル内の酸性の海水を抜き出しハイ
ドレートのみをベッセル内に残し、不活性ガス（Ｎ２）
でベッセル内のＣＯ２ガスを置換した後、新たにｐＨ８
．２の海水を注入すると、海水はｐＨ６．８〜７．２ま
でにしか変化しなかった。ｐＨが７．０　前後に変化し
たのは、ハイドレートに付着していた酸性水による影響
が大であるものと考えられる。この結果、生成したハイ
ドレートは（１）不活性ガス中でも安定して存在、（２
）海水ｐＨへの影響は小さい。本発明はこれらの知見に
基づいてなされたものである。なお、ハイドレートは生
成条件において存在するものである。第５図は海水温度
と水深の関係の一例を示す。太陽の光が届かない水深１
０００ｍ（１００気圧）以上であれば、温度５℃以下で
ある。すなわち、海洋の深海ではハイドレート生成条件
は容易に得ることができ、この範囲にパイプを敷設して
ハイドレートを、直接、移送して投棄すれば、深海の生
態系への影響も小さい。

【００１３】

【実施例】以下、図面を用いて説明する。

【００１４】図１は本発明の一実施例を示す。液化ガス
貯槽１，ハイドレート生成槽２及びハイドレート供給器
３，移送装置４と導入パイプ５及びフィーダ６で構成さ
れる。ＣＯ２を回収して圧縮し、液化ＣＯ２として液化
ガス貯槽１にため、これをポンプでハイドレート生成槽
２に送液して槽内の水と接触させハイドレートを生成さ
せる。水は河川水、海水等任意でよい。生成したハイド
レートを回収して移送装置４により導入パイプ５を介し
フィーダで海洋の深海に移送する。深海の任意の水深に
投棄されたハイドレートは自重で海底に沈降し固定でき
る。第２図はハイドレート生成槽２の一実施例を示す装
置概念図である。任意の水量を保有する槽２の底部に液
化ＣＯ２　、水の導入管２２と２３を接線方向に配置し
旋回流で混合接触させハイドレートを生成させ水面に浮
上させる。浮上したハイドレートをスクレーパ２４ａで
掻き取り、槽ジャケット２ａにオーバーフローさせ、こ
れを回収スクレーパ２４ａでハイドレート回収部２５に
移送する。水面を一定に保つため導入水量は図示してい
ないが液面計により監視される。ここでハイドレートは
槽ジャケット２ａの水切り板２ｂで移送中に混合、脱水
される。回収部２５に集められたハイドレートは回収フ
ィーダ２６で移送され、ハイドレート供給部３に送られ
る。この後、移送装置４で海中に敷設した導入パイプ５
からフィーダ６により深海に移送する。尚、深海に敷設
した水深の圧力が導入パイプを経てフィーダ内にかかる
ことになるため、ハイドレート生成槽は水圧と同圧力で
ハイドレートを生成させれば圧力差はない。

【００１５】図３はハイドレート生成槽２の他の実施例
を示す。槽底部に液化ＣＯ２　導入管２１と回収フィー
ダ２５を配置し、槽内の任意の位置に単または複数の撹
拌翼をもつ撹拌装置２４ａを具備する複数のハイドレー
ト生成槽２に任意の水量を水導入管２２から入れる。水
量に見合う液化炭酸ガスを吹き込み、槽内をハイドレー
ト化し、撹拌装置２４でハイドレートを撹拌混合して液
化炭酸ガス、付着水を脱離して槽底部より抜く。その後
、回収フィーダ２５によりハイドレートをハイドレート
供給器３に送り、移送装置４で海中に敷設した導入パイ
プ５からフィーダ６により深海に移送する。従って、ハ
イドレート移送時は他の槽はハイドレートを生成させる
ことにすれば、切り換え弁２６により連続的にハイドレ
ートを移送することが出来る。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、以下の効果がある（１
）物性が安定しているハイドレートであるため海水のｐ
Ｈ変化は少なく、海洋生態系への影響が少ない。

【００１７】（２）深海に投棄すればハイドレートの自
重で沈降し、海底に固定できる。

【００１８】（３）ＣＯ２を、直接、多量に迅速処理す
ることができる。

【００１９】そのため、ＣＯ２の削減効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すブロック図。

【図２】ハイドレート生成槽の一実施例の系統図。

【図３】他実施例のハイドレート生成槽装置の系統図。

【図４】ＣＯ２の圧力−温度線図。

【図５】海水温度と水深の関係を示す説明図。

【符号の説明】

１…液化ガス貯槽、２…ハイドレート生成槽、３…ハイ
ドレート供給器、４…移送装置、５…導入パイプ、６…
フィーダ。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】炭酸ガスを固定して海洋に投棄するシステ
   ムにおいて、次の工程 （イ）炭酸ガスと水を接触させ、炭酸ガスと水との包接
   水和物を生成させる工程、 （ロ）生成した前記包接水和物を水から分離して回収す
   る水和物回収工程、 （ハ）回収した前記包接水和物を深海に吐出する吐出工
   程、で構成されることを特徴とする炭酸ガスの固定及び
   海洋投棄システム。
2. 【請求項２】請求項１において、前記包接水和物を深海
   に移送する手段として、導入パイプを深海の任意の位置
   に導き、パイプ内をフィーダにより水和物を移送し、パ
   イプの先端からは水和物の自重により深海の海底に沈降
   させる炭酸ガスの海洋投棄システム。
3. 【請求項３】請求項１において、前記包接水和物の生成
   工程は、温度１０℃以下で炭酸ガスが液相となる圧力条
   件の容器内の水に液化炭酸ガスを吹き込み前記包接水和
   物を生成させる炭酸ガスの固定化システム。
4. 【請求項４】請求項３において、前記包接水和物を生成
   させる条件の圧力が、前記包接水和物を海中に移送する
   水深の水圧と同じである炭酸ガスの固定化システム。
5. 【請求項５】請求項３において、単独又は複数の前記容
   器内の水を水和物となるように液化炭酸ガスと接触させ
   る炭酸ガスの固定化装置。
6. 【請求項６】請求項２において、前記容器内の水に水よ
   り密度の小さい液化炭酸ガスを吹き込み水和物を生成さ
   せ、水面に浮上させる炭酸ガスの固定化装置。
7. 【請求項７】請求項５において、前記容器内水面に浮上
   した水和物をスクレーパで水面から水切りして回収する
   炭酸ガスの固定化装置。
8. 【請求項８】請求項３，４または５において、前記包接
   水和物を撹拌混合し、前記包接水和物の生成時に抱き込
   んだ液化炭酸ガス及び付着水を脱離する炭酸ガスの固定
   化装置。
9. 【請求項９】請求項５または８において、前記容器内の
   圧力を減圧し、前記容器内のガスの気化熱で水和物自体
   を冷却し氷晶にする炭酸ガスの固定化装置。
10. 【請求項１０】請求項２において、前記フィーダがフレ
    キシブルスクリューフィーダである炭酸ガスの海洋投棄
    装置。