JPWO2015147322A1 - 燃料炭化水素油の製造方法及び装置 - Google Patents

Abstract

高温高圧の条件や水素の添加を必要とすることなく、二酸化炭素を原料としてメタノールを生成し、さらに軽油や重油などの燃料炭化水素を収率良く生成する方法及び装置として、触媒の存在下で空気をバブリングさせた水とメタノールとを混合し、得られる混合液と原料炭化水素油とを混合して乳化液を作製し、この乳化液と、二酸化炭素を含む気体又は水溶液とを接触させることを特徴とする、炭化水素油の増量方法を提供する。

Description

この発明は、炭化水素油の生成方法及び装置に関する。

近年、二酸化炭素排出による地球温暖化問題が深刻化している。産業界では、低排出への取り組み、代替エネルギの開発などの努力をしており、一定の効果を達成している。一方、東日本大震災で影響を受けた原子力発電が事実上ストップしている現在、化石燃料をこれまで以上に使用せざるを得ず、ますます二酸化炭素の排出に拍車をかけている。
また、近年、エネルギによる環境破壊が問題となっている。化石燃料は、有毒ガスの元である硫黄分、窒素分、フェノール分が含まれており、環境破壊に繋がることが知られている。また、ＣＯ２の発生による地球温暖化の対策も急務である。この環境破壊を防止若しくは抑制するために、化石燃料の使用により発生する有毒ガスを削減することや、燃料効率を高めることが有効である。
このような観点から、燃料炭化水素の燃料効率を改善させる発明として、本発明者による特許文献１に記載されたものがある。特許文献１に開示された発明は、天然植物性複合酵素を水に混合して作成された活性水を油と反応させ、酵素による原料油の加水分解反応により、反応した水も燃料として機能するものであるため、燃料効率を向上させることができ、有害物質の発生を抑制することが容易であり、しかも安定している燃料油を製造する方法及び装置を提供し、環境破壊防止に貢献することができるものである。

特開２０１２−７２１９９

ところで、近年、二酸化炭素排出による地球温暖化問題、および化石燃料の枯渇による代替エネルギ問題を抜本的に解決できる手段が求められている。水素と二酸化炭素の反応により、ガソリン留分等の燃料炭化水素を生成できることは明らかになっているが、高温高圧の条件下での反応が要求される。また、水素を原料として用いずに、二酸化炭素を原料として炭化水素を合成する方法は、人工光合成の実現として様々な取り組みが行われているが、燃料炭化水素を効率的に製造するには至っていない。
この発明は、上述した課題に鑑みなされたものであって、高温高圧の条件や水素の添加を必要とすることなく、二酸化炭素を含む気体もしくは液体を原料としてメタノールを生成し、さらに軽油や重油などの燃料炭化水素を収率良く生成する方法及び装置を提供することを目的とする。

本発明者は、上記課題を解決するため鋭意研究を行った結果、メタノールを含む水、炭化水素油（燃料炭化水素）及び二酸化炭素をを含む気体もしくは液体を、常温下で加圧することなく混合することで、原料に使用した炭化水素油よりも増量した炭化水素油を生成することに成功し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は以下の通りである。
本発明にかかる炭化水素油の増量方法は、触媒の存在下で空気をバブリングさせた水とメタノールとを混合し、得られる混合液と原料炭化水素油とを混合して乳化液を作製し、この乳化液と、二酸化炭素を含む気体又は水溶液とを接触させることを特徴とする。

また、本発明にかかる炭化水素油の製造方法は、触媒の存在下で空気をバブリングさせた水とメタノールとを混合し、得られる混合液と原料炭化水素油とを混合して乳化液を作製し、この乳化液と、二酸化炭素を含む気体又は水溶液とを接触処理し、得られる処理物から炭化水素油を採取することを特徴とする。

上記炭化水素油の増量方法又は炭化水素油の製造方法において、炭化水素油は、次式（１）及び（２）：
CO₂ + H₂O +C_nH_2n+2= C_n+1H_2n+4 + 3/2O₂ （１）
CH₃OH +C_nH_2n+2= C_n+1H_2n+4 + H₂O （２）
に示される反応に基づいて生成されるものである。

ここで、上記炭化水素油の増量方法又は炭化水素油の製造方法において、触媒が酵素及び/又はゼオライトもしくはゼオライト様の物質であることが好ましく（触媒は、ゼオライトもしくはゼオライト様の物質に担持させた物質であってもよい）、水が活性種を含むものであることが好ましく、炭化水素油が軽油、重油、灯油、ケロシン及びガソリンのいずれかであることが好ましい。

さらに、本発明にかかる炭化水素油の生成装置は、触媒の存在下で空気をバブリングさせた水とメタノールとを混合する混合槽と、この混合槽に含まれる混合液と炭化水素油とを混合して乳化液を作製する乳化液作製槽と、作製された乳化液と二酸化炭素とを接触させる接触槽とを備えたことを特徴とする。

ここで、前記接触槽は、前記乳化液を、大気中の二酸化炭素、いずれかの槽からもしくは二酸化炭素回収装置などによって回収された二酸化炭素に曝気するか、又は二酸化炭素を含む気体若しくは水溶液を前記乳化液作製槽に導入するものであることが好ましい。

この発明によれば、メタノールを含む水、燃料炭化水素、および二酸化炭素を混合することで、燃料炭化水素を少なくとも10%増量することができる。
従って、本発明により、温暖化の原因とされている二酸化炭素を原料として、エネルギ源となる燃料炭化水素を生成することができるので、植物が光合成によって大気中の炭素を固定しエネルギーとして用いているのと同様の作用を奏することができ、人類が地球全体の課題としているエネルギ問題及び環境問題をともに解決することができる。

活性水を製造する活性水製造装置の構成図である。 均質混合装置の構成図である。 攪拌タンクの構成を示す構成図である。 攪拌器の構成を説明する説明図である。 攪拌器の内部を示す縦断面図である。 パルスフィルタと精密フィルタの構成を説明する説明図である。 ニュートン分離槽の縦断面図である。 別の実施例の攪拌器を示す縦断面図である。

本発明は、メタノールを含む水と燃料炭化水素を混合して乳化状態にし、乳化状態のメタノール／水／燃料炭化水素混合溶液と、二酸化炭素を含む気体又は水溶液とを接触させることにより、燃料炭化水素の増量を行うというものである。本発明の方法により得られる燃料炭化水素は、原料の燃料炭化水素と比較して少なくとも10％、好ましくは20％、より好ましくは30％、さらに好ましくは40％も増量されている。例えば、生成された燃料炭化水素の増加割合は、原料の燃料炭化水素の10％〜100％であり、好ましくは10％〜50％であり、さらに好ましくは30％〜50％である。
従って、本発明により、極めて効率的に燃料炭化水素を製造することができる。
本発明は、以下の工程を含む。
(i) 触媒の存在下で空気をバブリングさせることにより水を活性化させる水処理工程。
(ii) 活性化した水と炭化水素油とメタノールを混合して乳化液を作製する工程。

(iii) 乳化液と、二酸化炭素とを接触させる工程。
ここで、水処理工程の後に混合工程を実施し、さらにその後に反応工程を実施する代わりに、水処理工程と混合工程とを同時に実施したり、混合工程と反応工程とを同時に実施することもでき、さらには、水処理工程、混合工程及び反応工程をすべて同時に実施することもできる。

本発明において、上記(i)から(iii)までの工程における反応式は 次式（１）及び（２）によって示される。

CO₂ + H₂O +C_nH_2n+2= C_n+1H_2n+4 + 3/2O₂ （１）
CH₃OH +C_nH_2n+2= C_n+1H_2n+4 + H₂O （２）
二酸化炭素が関与する上記式（１）は、以下の連鎖反応で表現することができる。
CO₂+ 2H₂O → CH₃OH + 3/2O₂ （３）
CH₃OH +C_nH_2n+2→ C_n+1H_2n+4+ H₂O （４）
使用する水は、活性種（例えば活性酸素やヒドロキシラジカル）を含む状態にすることが好ましい。活性種を含むようにするためには、水をヒドロキシラジカル化するほか、水処理工程において、リパーゼ等の酵素を水に混合したり、ゼオライトもしくはゼオライト様の物質を反応系に含めることによりなされる。また、所定時間空気にてバブリングすることが好ましい。例えば、上記（１）及び（２）に示す式の反応が常温化でなされるように活性化するためには、常温下で７２時間バブリングすることが好ましいが、原料の水の状態により適意時間を変更しても構わない。また、混合工程は、全体が均質となるように実施することが好ましい。

本発明において、炭化水素油とは、炭化水素を主成分とし、常温常圧下（例えば温度15度及び1気圧）において液状を呈するものを意味し、C_nH_2n+2又はC_n+1H_2n+4で示される物質である（鎖式飽和炭化水素）。nは、例えば１〜４０であり、好ましくは１〜２０である。このような炭化水素油としては、重油、軽油（例えばn=10〜20）、ガソリン（例えばn=4〜10）、ナフサ、ケロシン（例えばn=10〜15）、灯油（例えばn=9〜15）などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
なお、本明細書においては、炭化水素油を「燃料炭化水素」又は「燃料油」ともいう。同様に触媒の存在下で空気をバブリングさせた水を「酵素水」又は「水」ともいう。
本発明にかかる燃料炭化水素の生成方法は、その生成装置として、特開２０１２―７２１９９に開示された燃料製造装置を利用することにより実施することができる。すなわち、図１は、水を活性化する水処理装置１の構成図である。水処理装置１は、複数の混合槽１１（１１ａ〜１１ｄ）と、安定化槽１４と、各槽に空気を送り込むブロワーポンプ１５と、各槽間で液体を移動させるポンプＰと、その移動の際に不純物などを除去するフィルタＦとで構成されている。混合槽１１ａ〜１１ｄは、図示上下に２系統設けられており、両系統とも、混合槽１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの順にポンプＰとフィルタＦとで接続されている。

混合槽１１ａには、例えば軟水、酵素粉末（例えばＥＰ−１０）含むゼオライトもしくはゼオライト様の物質が、１０００リットル、５００ｇの割合で供給され、この軟水、酵素粉末及びゼオライトがブロワーポンプ１５から供給される空気によって、例えば７２時間、攪拌混合される。水と酵素粉末を含むゼオライトもしくはゼオライト様の物質の比率は、例えば軟水９９．９５％（重量比）に対して酵素粉末０．０５％（重量比）程度とすることが好ましい。また、この酵素粉末を構成する酵素の由来は特に限定されるものではなく、動物由来であると植物由来であると微生物由来であるとを問わない。酵素は、リパーゼを主原料とすることが好ましく、リパーゼとセルラーゼで構成することがさらに好ましい。また、酵素は、二価酸化鉄を含むことが好ましい。また、酵素は、リパーゼを９８％（重量比）、セルラーゼを２％（重量比）とすることがより好ましい。これらの酵素は、マンゴー、アボカド、パイナップル、ノニ、サジー等の果物から抽出することができる。また、市販の酵素を用いてもよい。酵素粉末は、このような酵素を熱乾燥させた粉末とし、保存性を高めて用いることが好ましい。

この混合水は、一定時間経過後にポンプＰによって次の混合槽１１ｂへ移動される。この移動の際、フィルタＦで不純物が取り除かれる。そして、混合槽１１ｂでは、再度ブロワーポンプ１５から供給される空気によって攪拌混合される。これを混合槽１１ｄまで繰り返したのち、安定化槽１４にてアルコールが添加される。このアルコールは、例えばメタノールやエタノールとすることができ、メタノールを用いることが好ましい。このアルコールの配合率は、例えば混合水に対してメタノール５％〜２０％（重量比）程度とすることが好ましい。
アルコールが添加された精製活性水は、安定化槽１４からポンプＰにより取り出される。その際、３つのフィルタＦにより不純物が取り除かれる。取り出された精製活性水は、適宜の容器に移す、あるいは、次の図２に示す燃料製造装置２の活性水タンク２２に貯留する。
本実施例において、水処理装置１によって活性化された水は、常温においても、反応工程において、原料油を加えたときに反応式（１）及び（２）の反応がなされるように活性化されている。

図２は、均質混合装置２の構成図を示す。均質混合装置２は、原料油を貯留する油貯留部としての原料油タンク２１、活性水を貯留する活性水貯留部としての活性水タンク２２、２つの攪拌タンク２３、制御盤２４、パルス付与部２５、ニュートン分離槽２６、分離タンク２７、精密フィルタ部２８、完成タンク２９、および排液タンク３０により構成されている。
原料油タンク２１は、原料となる油を貯留するタンクであり、貯留している原料油を必要量ずつ攪拌タンク２３へパイプＲを通じて注ぎ込む。原料油は、例えばＡ重油、Ｂ重油、Ｃ重油、軽油、灯油等とすることができ、この実施例ではＡ重油を用いる。
活性水タンク２２は、活性水製造装置１で精製した活性水を貯留するタンクであり、貯留している活性水を必要量ずつ攪拌タンク２３へパイプＲを通じて注ぎ込む。
攪拌タンク２３は、注ぎ込まれた原料油（この例ではＡ重油）と活性水を攪拌して反応させて燃料油を製造するタンクである。ここでの反応は、酵素による原料油の加水分解反応である。この攪拌タンク２３に注ぎ込む原料油と活性水の比率は、原料油の種類によって適宜調整するとよく、例えば、Ａ重油６０％と活性水４０％、軽油７０％と活性水３０％、あるいは、灯油７０％と活性水３０％といった比率にすることが好ましいが、原料油の性状により、さらに適意調整して構わない。

制御盤２４は、各部を制御する制御部であり、電力供給のＯＮ／ＯＦＦなどの各種制御を実行する。パルス付与部２５は、攪拌タンク２３で製造された燃料油に振動を与えて残渣物を取りやすくする。残渣物は、例えば反応し切れなかった水、重油中の不純物等である。
ニュートン分離槽２６は、燃料油を貯留して重力によって残渣物を下方へ落とし、上方に残る燃料油を抽出する。
分離タンク２７は、燃料油からさらに残渣物を分離する。精密フィルタ部２８は、燃料油からフィルタによって残渣物を取り除く。完成タンク２９は、完成した燃料油を貯留する。排液タンク３０は、パルス付与部２５およびニュートン分離槽２６で発生した排液を貯留する。

図３は、攪拌タンク２３の構成を示す構成図である。攪拌タンク２３は、略円筒形の攪拌空間４０が設けられ、この攪拌空間４０内に、攪拌器４３（４３Ｌ，４３Ｒ）、及びポンプ４４（４４Ｌ，４４Ｒ）が設けられている。攪拌器４３は、図示左方の攪拌器４３Ｌが攪拌空間４０内の下方に設けられ、図示右方の攪拌器４３Ｒが攪拌空間４０内の上方に設けられており、それぞれが上下左右に分散配置されている。各攪拌器４３は、ポンプ４４（４４Ｌ，４４Ｒ）が接続されており、このポンプ４４から燃料油、活性水、あるいは活性水と油の混合物などが供給される。
ポンプ４４Ｌは、吸入口４１Ｌが上方に配置されたパイプが接続されており、ポンプ４４Ｌが燃料油、活性水、あるいは活性水と油の混合物を攪拌器４３Ｌへ送り出すことによって、攪拌空間４０内の燃料油、活性水、あるいは活性水と油の混合物などを略均等に循環させている。
ポンプ４４Ｒは、吸入口４１Ｒが下方に配置されたパイプが接続されており、ポンプ４４Ｌが燃料油、活性水、あるいは活性水と油の混合物を攪拌器４３Ｌへ送り出すことによって、攪拌空間４０内の燃料油、活性水、あるいは活性水と油の混合物などを略均等に循環させている。このポンプ４４Ｌ，４４Ｒは、いずれも３０圧〜４０圧のポンプを用いることが好ましい。

図４は、攪拌器４３の構成を説明する説明図である。攪拌器４３は、内部中空の金属製であり、略円筒形の頭部５１と、その下に続く逆円錐形の胴部５９と、その下の後端部６０とで主に構成されている。頭部５１の上面中央には、円筒形の中心軸５３が設けられている。この中心軸５３は、上下方向に貫通する流入孔５３ａ（図５参照）が設けられており、この流入孔５３ａから燃料油、活性水、あるいは活性水と油の混合物が流入する。
頭部５１の側面の一部には、燃料油、活性水、あるいは活性水と油の混合物が流入する流入口５７が設けられている。この流入口５７は、外から内へ貫通する孔であり、円筒形の連結カバー５５で周囲が囲繞されている。連結カバー５５の内面にはネジ溝５６が設けられており、ポンプ４４と連結するパイプが取り付けられる構成になっている。
また、流入口５７の位置および連結カバー５５の向きは、図４（Ｂ）のＡ−Ａ断面図に示すように、攪拌器４３の中心より偏心して内周へ向かって燃料油、活性水、あるいは活性水と油の混合物が流入するように構成されている。これにより、流入口５７のから流入した燃料油等が、円筒形の中心軸５３を軸にして効率よく回転する。
図５のＢ−Ｂ断面図に示すように、攪拌器４３の内部には、内周に沿って複数のピン６３が立設されている。この複数のピン６３は、それぞれが交差しないように隙間を空けて配置されている。例えば、０．０３ｍｍのピンを、１０ｍｍ程度の間隔を開けて５５〜８０本設けるとよい。

攪拌器４３の後端部６０には、排出孔６１が設けられている。このように構成された攪拌器４３は、油と活性水を効率よく攪拌して分解反応させることができる。詳述すると、流入口５７から流入した燃料油、活性水、あるいは活性水と油の混合物は、中心軸５３の周囲を回転しつ、排出孔６１へ向かって回転半径が徐々に小さくなる竜巻状に移動する。その際、内部に設けられた複数のピン６３によって攪拌される。また、竜巻状に回転することによって、中心軸５３の下方付近に負圧が発生し、これによって流入孔５３ａから燃料油、活性水、あるいは活性水と油の混合物が流入する。すなわち、図３に示した攪拌器４３Ｌは、吸入口４１Ｌから吸入する主に油をポンプ４４Ｌによって流入口５７から取り込み、流入孔５３ａから主に活性水を取り込んで攪拌する。これと逆に攪拌器４３Ｒは、吸入口４１Ｒから吸入する主に活性水をポンプ４４Ｒによって流入口５７から取り込み、流入孔５３ａから主に油を取り込んで攪拌する。この攪拌器４３により、強力な水圧の中で活性水と油を激突させて攪拌し、反応式（1）の反応を促進させることができる。
この攪拌器４３を備えた攪拌タンク２３にて所定時間（例えば１５分〜２０分程度）攪拌すると、攪拌器４３内で竜巻状に移動して攪拌されている油と酵素が３００回から５００回接触し、加水分解反応が促進されて分子構造が小さくなり、比重も軽くなる。

図６（Ａ）は、パルス付与部２５に設けられるパルスフィルタ７０の斜視図である。このパルスフィルタ７０は、２つのラインミキサーの間に設けられ、格子状の間仕切り７１の間に形成される孔に燃料油を通過させる。このパルス付与部２５（特に間仕切り７１）は、セラミック焼成体で形成されている。
間仕切り７１は、内部でスクリュー状に緩やかにねじれており、流入してきた燃料油を振動させ、反応を促進させる。これにより、不純物を取り除きやすい状態にすることができる。
図６（Ｂ）は、精密フィルタ部２８に設けられる精密フィルタ８０の斜視図を示す。この精密フィルタ８０は、メッシュ状の素材で形成された円筒形の筒部８２の周囲に、中心から放射状に広がるフィルタ８１が設けられている。このフィルタ８１に対して外周から筒部８２内へ向けて燃料油を通過させることで不純物を取り除くことができる。
フィルタ８１は放射状に設けられているため、図６（Ｃ）の一部拡大平面図に示すように、基部側８１ａから先端側８１ｃまでの板状面８１ｂ全体で燃料油を通過させることができる。このため、基部側８１ａに不純物が蓄積してきて通過しづらくなっても、板状面８１ｂで燃料油を問題なく通過させて不純物を取り除くことができる。

図７は、本発明にかかる接触槽としてのニュートン分離槽２６の縦断面図を示す。ニュートン分離槽２６は、底部付近に設けられた傾斜板９６と、その上方位置に交互に複数設けられた高位板９２と低位板９３とで主に構成され、前段に液体流入口９１が、後段に液体排出口９５が設けられている。高位板９２は、下端と傾斜板９６の間に空間が設けられており、燃料油が前後へ移動できるように構成されている。低位板９３は、上端が高位板９２より低く形成されており、貯留している燃料油の上部を溢れさせて隣の貯留部に移動させることができる。この低位板９３は、下端部に可動板９４が設けられており、この可動板９４の下端が傾斜板９６に接触するように構成されている。高位板９２と低位板９３は、この順で交互に並べて構成されており、傾斜板９６の傾斜に合わせて下端が次々に短くなるように構成されている。

この構成により、液体流入口９１から第１貯留部９０ａに流入した燃料油は、不純物が下方へ蓄積して精製されるとともに、反応式（１）及び（２）により燃料油が生成されて、次の第２貯留部９０ｂへあふれ出る。これを第１貯留部９０ａから第４貯留部位９０ｄまで繰り返して綺麗になった燃料油は、液体排出口９５から排出される。
各貯留部９０ａ〜９０ｄで沈殿した不純物は、傾斜板９６に沿って下方へ移動する。この際、可動板９４が開いて不純物が下方へ移動することを許容する。なお、この可動板９４は、逆方向には開かないため、不純物が逆流することはない。
傾斜板９６に沿って下方へ移動した不純物は、回収開口部９７からバルブ９９ａを介して回収部９８へ移動し、この回収部９８内に回収される。バルブ９９ａは、間欠的に開閉動作し、ある程度残渣が溜まれば開放して回収部９８に回収し、閉鎖する。このとき、回収部９８の上部付近に設けられた排気バルブ９９ｃより排気される。回収部９８に回収した不純物は、回収バルブ９９ｂから取り出して廃棄等するとよい。

なお、攪拌器４３は、図８に示すように異なるタイプの攪拌器４３Ａを用いてもよい。この攪拌器４３Ａは、後端部６０に排出孔が設けられていない。また、上述した実施例の中心軸５３の代わりに中心パイプ５４が設けられている。この中心パイプ５４は、内部に中空部６７を有する円筒形状を有しており、その上端６７ａが燃料油の排出口として機能する。このように構成された攪拌器４３Ａは、流入口５７から流入した活性水と油を回転させ、回転半径を小さくしながら竜巻状に下方へ移動させ、中心パイプ５４の下端から上端へ移動して上端から排出される。この攪拌器４３Ａも、上述した実施例の攪拌器４３と同一の作用効果を奏することができる。
以上に説明した水処理装置１、均質混合装置２及びニュートン分離槽２６により、反応式（1）及び（2）による反応をなさしめ、燃料油を生成することができる。
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。但し、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

燃料油の生成試験
本発明者は、上記装置を用いて燃料炭化水素の生成試験を行った。この試験では、上述した発明を実施するための形態に記載した装置を用い、同形態に記載した方法を採用した。

＜試験結果＞
本試験では、原料油として軽油を用い、新燃料として、原料油とメタノール／活性水と混合して調製した燃料（混合体積比は、370:150）を得ることができた。
本試験により、投入した物質は、次のとおりである。

比 重 体積（リットル） 質量（ｋｇ）
軽油 ０．８４５ ３３６４．３０ ２８４２．８３
酵素水 １ ７０５７．１０ ７０５７．１０
メタノール ０．７９ ４１２．６０ ３２５．９５
合計 １０８３４．００ １０２２５．８９
これに対し、オーバフローした新燃料と各タンクの残量の合計は、次のとおりである。
軽油 ０．８４５ ４９２３．９２ ４１６０．７１
メタノール酵素水 ０．９７５ ５５８７．９６ ５４４８．２６
合計 １０５１１．８８ ９６０８．９７
よって、軽油の収支は＋１３１７．８８ｋｇ、メタノール酵素水の収支は−１９３４．８０ｋｇとなり、全収支は−６１６．９２ｋｇとなり、軽油の増加率は４６．３６％にも及ぶことができた。

追加試験
また、実施例１の後に行った同様の追加試験でも、下記のデータが得られた。

［追加試験１による生成分］
全体物質収支 −１６．０ｋｇ
成分物質収支
軽油 １２６．５ｋｇ
水 −１１７．１ｋｇ
メタノール −２５．３ｋｇ
軽油増加率 ４０．２％
［追加試験２による生成分］
連続９バッチ（１バッチ ３７０リットルの軽油）の生成試験を実施した。

投入軽油 ：２８１３．８５ｋｇ
生成軽油 ：３８２６．８８ｋｇ
軽油増加率：３６％
［追加試験３による生成分］
投入量（総計９７６８．１ｋｇ）
ニュートンタンク準備
メタノール酵素水（ロードセル測定数値：７０３６．０ｋｇ、メタノール濃度０．７８６％）
（内訳：酵素水（６９８０．７ｋｇ）、メタノール（５５．３ｋｇ）、軽油（無し））
１クール（６バッチ）投入総量
メタノール酵素水：８６８．６ｋｇ（(i)１４５．３、(ii)１４４．０、(iii)１４５．６、(iv)１４３．６、(v)１４５．２、(vi)１４４．９）ｋｇ
軽油：１８６３．５ｋｇ（２２１８．４５ｌ、比重０．８４０）（(i)３１０．３、(ii)３１０．３、(iii)３１１．１、(iv)３１０．３、(v)３１１．３、(vi)３１０．２）ｋｇ
（基本準備：酵素水１３０ｋｇ／１３０ｌ、メタノール２５．７ｋｇ／３２．５ｌ、軽油３１９．２ｋｇ／３８０ｌ）
回収量（総量９６０８．６ｋｇ）
全行程１クール（６バッチ）終了後、手作業にて質量を計測した。

メタノール酵素水：７０９２．７ｋｇ
軽油：２５１５．９ｋｇ（２９９５．１２ｌ、比重０．８４）
マスバランス（−１５９．５ｋｇ）
投入量−回収量＝９７６８．１ｋｇ−９６０８．６ｋｇ＝ −１５９．５ｋｇ
ここで、ロードセルの測定値によると総重量が−１４０ｋｇとなっていたため、実質的な質量の増減は約１９．５ｋｇ程度となる。

メタノール酵素水の増減：−８１１．９ｋｇ（投入量７９０４．６ｋｇ−回収量７０９２．７ｋｇ）
軽油の増減：＋６５２．４ｋｇ（投入量１８６３．５ｋｇ−回収量２５１５．９ｋｇ、７７６．６ｌ）
軽油増加率：３５．０％

試験結果の検証
上記試験結果の物質収支データに基づき、増量した軽油の炭素源を検証した。
まず、物質収支データに基づく軽油増量の炭素源を検証すると、新燃料生成によって得られた物質収支データから、以下の点が明らかとなった。

１）メタノールの減少量だけでは、軽油増量を説明できないことから、別の炭素源が存在することが明らかになった。

２）水の減少が明確に観測されたことから、メタノール以外の炭素源が必要であり、化学反応式（12）（二酸化炭素が反応に関与すると水が消費される）が成り立つと考えざるを得ないことから、空気中の二酸化炭素が軽油増量の炭素源（カーボンソース）となると考えて差し支えない。
上記より、炭素源がメタノール以外に必要であり、二酸化炭素が反応に関与すると水が消費されることから、空気中の二酸化炭素が軽油増量の炭素源（カーボンソース）となり得ることが示された。なお、実施例１、２における軽油の生成率が異なる点については、反応式（１）〜（４）から、水が増加のための原料であり、この水の性状（pH、硬度、濁度など）により生成率が異なること等が考えられるものの、上記実施例より、概ね３０％以上の増量が可能であることは実証できた。

炭素源の検証
二酸化炭素が軽油増量の炭素源となるかどうかを調べるため、炭素安定同位体１３Ｃが軽油中の炭化水素に導入されるかどうかの検証を次の手順で行った。
＜実験手順＞
１）内容量約500mlのPETボトル（容器1）を、13Cで標識したCO₂で満たし、密栓した。
２）パルスタンクから流出する混合液100g（液温30.5℃）を容器1に入れて、密栓した。
３）５秒ほど振とうして静置した。その際、容器1が潰れることを確認した。
４）上記操作を完了してから６日後、炭素安定同位体比δ13Cをサーモフィッシャーサイエンス社DELTA V ADVANTAGEを使用して計測した。
この計測は、同位体研究所（横浜市鶴見区末広町１−１−４０横浜市産学共同研究センター内、代表取締役：塙章）により行った。
２回の分析（分析１、分析２）の結果、炭素安定同位体比（δ１３ＣvsＰＤＢ）が、分析１では−２６．４（％）であり、分析２では−２７．８（％）であった。
すなわち、１３Ｃと接触させた軽油のδ１３Ｃが、元軽油のδ１３Ｃと比較して、1.4‰値が高くなっている。これは、13Cの含有量が元軽油と比較して高いことを示している。したがって、二酸化炭素が軽油増量の炭素源（カーボンソース）となることが実証された。

このように、新燃料製造時の物質収支と炭素安定同位体１３Ｃを用いた反応試験により、軽油増量のための炭素源（カーボンソース）として、メタノールだけではなく、二酸化炭素が関与していることが実証された。
つまり、大気中の二酸化炭素の炭素を炭素源とした場合、この炭素を人工的に固定することができ、これを原料として燃料（上記実施例では軽油）を合成（増量）することが副次的に示された。本件発明によって実現される化学反応式より、二酸化炭素を取り込んで、酸素を放出し、炭素を燃料という形でエネルギー源に変換していることから、もはや人工光合成と言って差し支えない反応が生じていることは明らかである。そして、驚くべきことに、上記の反応式（1）（2）による反応が、本件実施例では、高温高圧をかけることなく、すべて常温下にてなされている。もっとも、本件発明は、これらの反応式（1）（2）による反応をすべて常温下にてなされることのみに限定されるものではない。例えば、いずれかの工程を加温下ないしは加圧下で行うことにより、さらなる短時間で高性能のメタノールまたは燃料炭化水素を生成することもできる。

なお、上記実施例では、燃料（軽油）と反応させたが、反応式（1）によって取り込んだ炭素はメタノールとして利用可能なことから、当該メタノールをさまざまな化学製品の原料や燃料そのものに加工することができ、その応用範囲は広い。
さらに、最近、燃焼ガスから二酸化炭素を回収する装置が多数発表されている。現在、この装置から回収された二酸化炭素は、大深度地下の地殻内に廃棄されているが、この回収した二酸化炭素を本発明の反応系に組み込むことが可能であり、炭素循環の効果が生まれ、大気中の二酸化炭素を増やすことなく燃焼が可能となるし、この場合には、高濃度の二酸化炭素を反応させることができるので、より効率の良いメタノールまたは燃料の生成をすることができる。

以上より、本発明は、地球環境の視点からも、画期的な技術であるといえる。
なお、炭素安定同位体比（δ１３Ｃ：デルタ１３Ｃ）について、補足する。すなわち、元素や同位体の絶対濃度の直接測定することは極めて困難なので、同位体の相対存在比を測定する方法が一般的に採用されている。安定同位体比δは、標準物質の安定同位体存在比と分析サンプルの安定同位体存在比がどれくらい隔たっているか（ずれ）が、千分率（1/1000：パーミル）で示される。炭素（Ｃ）の標準物質は、矢石（PDB：Pee Dee ベレムナイト アメリカ・ノースキャロライナ州のPee Dee層に算出する矢石（イカの仲間の化石）の炭酸カルシウム）で、１２Ｃが９８．８９４％、１３Ｃが１．１０６％である。

実施例４の検証
実施例４までの説明において、二酸化炭素が炭化水素油増量の炭素源であることを理論的に検証してきたが、実際に二酸化炭素の存在による増量について試験を実施した。なお、装置の構造上、完全に（例えば大気中の）二酸化炭素を遮断できない構造のため、強制的に二酸化炭素を曝露させた場合の挙動について試験を行った。

＜試験手順１＞
パルスタンクから流出される混合液５０ｇをサンプリングして５００mlの密閉容器に入れ、以下の条件にて増量の程度を計測した。計測は、上記サンプリングから１時間後に行った。

・ 容器内の空隙が大気の場合（通常の場合、二酸化炭素濃度は300ppm程度である）
増量：約１５％
・ 容器内の空隙を二酸化炭素で完全に満たした場合
増量：約２６％
(i) においても増量されているのは、撹拌タンク・パルスタンク内が開放構造であり、大気に曝露されることと、投入したメタノールの反応とによるものである。(i)と(ii)の違いは曝露されている二酸化炭素濃度の違いだけであり、(ii)が大きく増量しているのは混合液に曝露される二酸化炭素の濃度が高く、反応が早く進行したものと考えることができる。
上記試験により、１時間後に増量の差が確認でき、二酸化炭素の存在によって反応時間の短縮が示唆されたため、次に二酸化炭素濃度の違いによる反応時間の差について試験を実施した。

＜試験手順２＞
パルスタンクから流出される混合液５０ｇをサンプリングして５００mlの透明密閉容器に入れ、以下の条件にて増量の時間経過を計測した。

・ 容器を密閉せず、大気に開放した場合（通常の場合、二酸化炭素濃度は300ppm程度である）
約３０％まで増量する時間：約２２時間
・ 容器内の空隙を二酸化炭素で完全に満たし、密閉した場合
約３０％まで増量する時間：約９０分
上記の試験結果より、積極的に二酸化炭素を曝露することで、反応時間を短縮する可能性を確認することができた。

酸素が発生することを示す化学反応式CO₂+ H₂O +C_nH_2n+2 = C_n+1H_2n+4+ 3/2O₂の化学反応式（１））のように、実際に反応中に酸素が発生されているかどうかを、酸素検知管を用いることにより定性的に確認した。

＜試験手順＞
撹拌タンクの稼働中にタンク上部の気体をサンプリングし、酸素検知管にて酸素濃度を計測した。また、タンク近傍の大気（バックグラウンド）についても同様に行った。

・ タンク近傍の大気（バックグラウンド）
酸素濃度：約２１％
・ 撹拌タンク内の気体
酸素濃度：約２２．５％〜２３％
この試験結果により、上記化学反応式（１）において、酸素が発生することを確認することができた。

本発明は、様々な油の増量に利用することができ、例えばＡ重油、Ｂ重油、Ｃ重油、軽油、灯油等に利用することができる。

１ 水処理装置
２ 均質混合装置
２３ 攪拌タンク
２５ パルス付与部
２６ ニュートン分離槽（接触槽）
２７ 分離タンク
４３Ｌ，４３Ｒ，４３Ａ 攪拌器
６３ ピン

Claims (9)

1. 触媒の存在下で空気をバブリングさせた水とメタノールとを混合し、得られる混合液と原料炭化水素油とを混合して乳化液を作製し、この乳化液と、二酸化炭素を含む気体又は水溶液とを接触させることを特徴とする、炭化水素油の増量方法。
2. 触媒の存在下で空気をバブリングさせた水とメタノールとを混合し、得られる混合液と原料炭化水素油とを混合して乳化液を作製し、この乳化液と、二酸化炭素を含む気体又は水溶液とを接触処理し、得られる処理物から炭化水素油を採取することを特徴とする、炭化水素油の製造方法。
3. 炭化水素油は、次式（１）及び（２）：
   CO₂ + H₂O +C_nH_2n+2= C_n+1H_2n+4 + 3/2O₂ （１）
   CH₃OH +C_nH_2n+2= C_n+1H_2n+4 + H₂O （２）
   に示される反応に基づいて生成されるものである請求項１又は２に記載の方法。
4. 触媒が酵素及び/又はゼオライトもしくはゼオライト様の物質である請求項１又は２に記載の方法。
5. 水が活性種を含むものである請求項１又は２に記載の方法。
6. 炭化水素油が軽油、重油、灯油、ケロシン及びガソリンのいずれかである請求項１又は２に記載の方法。
7. 触媒の存在下で空気をバブリングさせた水とメタノールとを混合する混合槽と、この混合槽に含まれる混合液と炭化水素油とを混合して乳化液を作製する乳化液作製槽と、作製された乳化液と二酸化炭素とを接触させる接触槽とを備えたことを特徴とする炭化水素油の生成装置。
8. 前記接触槽は、前記乳化液を、大気中の二酸化炭素、若しくはいずれかの槽から回収された二酸化炭素に曝気するか、又は二酸化炭素を含む気体若しくは水溶液を前記乳化液作製槽に導入するものである請求項７に記載の装置。
9. 前記接触槽は、前記乳化液を、二酸化炭素回収装置などによって回収された二酸化炭素に曝気するものである請求項７に記載の装置。

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