TW201033153A - Reduced-carbon footprint concrete compositions - Google Patents

Description

201033153 六、發明說明： 相關申請案的交互參照 本申請案為美國專利申請案第12/571,398號（申請 於 2009 年 9 月 30 曰’標題為“c〇2_sequesteringF〇rmed

Building Materials”)之部份接續申請案，其主張美國臨 時專利申請案第61/101，631號（申請於2008年9月30 曰，標題為“C〇2 Sequestration”）；美國臨時專利申請案 第61/110,489號（申請於2008年10月31曰，標題為 ❹ “C〇2-Sequestering Formed Building Materials”）；美國臨 時專利申請案第61/149,610號（申請於2009年2月3 日，標題為 “C02-Sequestering Formed Building Materials”）；和美國臨時專利申請案第61/246,042號（申 . 明於 2009 年 9 月 25 日，標題為 “c〇2-Sequestering

Formed Building Materials”)之利益，該等專利申請案每 個以引用方式納入本文中’且我們對每個主張優先權。 本申請案也主張美國臨時專利申請案第61/107,645號 ⑩ （申請於2008年10月22日，標題為“Low_Carbon

Footprint Carbon Compositions”）；美國臨時專利申請案 第61/116,141號（申請於2008年11月19日，標題為 “Low-Carbon Footprint Carbon Compositions”）；美國臨 時專利申請案第61/117,542號（申請於2008年11月24 日’標題為 “Low-Carbon Footprint Carbon Compositions”）；美國臨時專利申請案第61/148 353號 (申請於 2009 年 1 月 29 日’標題為”Low-Carbon Footprint Carbon Compositions”）；美國臨時專利申請案第 61/149,640號（申請於2009年2月3日，標題為 3 201033153 “Low_Carbon Footprint Carbon Compositions”）；美國臨 時專利申請案第61/225,880號（申請於2009年7月15 日’標題為 Low-Carbon Footprint Carbon Compositions’’）；美國臨時專利中請案第61/234,251號 (申请於2Q09年8月14日’標題為“Methods and Systems for Treating Industrial Waste”)之利益，該等專利申請案 每個以引用方式納入本文中’且對每個我們主張優先 權。 【發明所屬之技術領域】 提供減少碳足跡混凝土組成物、和其製造和使用之 方法。減少碳足跡混凝土組成物之觀點包括吸存c〇2 之碳酸鹽化合物，其可存在於水硬性水泥及/或混凝土 之集料成分中。該等減少碳足跡混凝土組成物發現於各 種應用之用途，包括於各種建材和建築物應用中的用 途。 【先前技術】 背景 混凝土是世界上最廣泛地使用的工程材料。據估 計，混凝土之目前弇世界消耗量為每年n億噸。 (Concrete, Microstructure, Properties and Materials(2006, McGraw-Hill))。混凝土是一種術語，其係指示具有嵌入 其中之粒子或集料的碎片之黏合介質的複合材料。在大 部分目前所使用之建築混凝土中，黏合介質係由水硬性 水泥和水之混合物形成。 201033153 盔it^§今所使用之水硬性水泥係以波特蘭水泥 新土 。在趕走二氧化碳和用化學方式將主成分合併於 =合物之高溫方法中，波特蘭水泥主要地由石灰石、 1、一黏土礦物和石膏製造。每噸所產生的水泥，燃燒混 5物所需之能量消耗約4 GJ。 因為二氧化碳都由水泥生產方法本身以及由產生 ^力以運行生產方法之發電廢產 生，所以水泥生產目前 疋現有二氧化碳大氣排放的主要來源。據估計，水泥廠 Ο 佔全球二氧化碳排放量的5%。由於全球暖化和海洋酸 化成為一個日益嚴重的問題且希望持續減少二氧化碳 氣體排放(全球暖化之主要原因），所以水泥生產工業將 受到增加之監視。 * 水泥廠中所使用之化石燃料包括煤、天然氣、油、 . 舊輪胎、都市廢棄物、石油焦和生物燃料。燃料也來自 洛砂、油頁岩、煤液及經由合成氣製造之煤氣化和生物 燃料。水泥廠為C〇2排放的主要來源，來自化石燃料之 Φ 燃燒和將石灰石、頁岩和其他成分改變成波特蘭水泥之 煅燒所釋放的C〇2二者。水泥廠也產生廢熱。此外，水 泥廠產生其他污染物NOx、SOx、VOCs、粒子和汞。 水泥廠也產生水泥窯灰(CKD) ’其有時必須填埋，時常 填埋在有害材料填埋位置中。. 二氧化碳(C〇2)排放已被確認為全球暖化和海洋酸 化之現象的主要貢獻者。c〇2為燃燒之副產物且其產生 操作、經濟和環境的問題。預期C〇2之升高的大氣濃度 和其它溫室氣體將助長更多的熱量儲存在大氣層内從 而提高表面溫度和迅速的氣候變化。C〇2也與海洋相互 5 201033153 作用而將pH值降低至8.〇qC〇2監測已顯示大氣c〇2 已從在1950年代的約百萬分之一(p㈣升高至今日 之約380Ppm，且預期在未來十年内超過4〇〇卯瓜。氣 候變化的衝擊可能在經濟上是昂#的且對環境有害。減 少性氣候變化的潛在風險將需要C Ο 2的吸存。 【發明内容】 概述 - w a 料’轉明提供—種方法，其包一 造：之溶液和包含％之工業廢氣3 少碳二成分及b)將合成碳酸鹽成分併入余 物且有相；於i組成物’其中該減少碳足跡混凝土組¥ 具體凝土組成物之減少碳足跡。在^ 通混凝以;概凝土喊物具有相對於4 減少碳足跡混凝足跡。在—些具體實例中，1 土組成物的碳足跡有小於75%之如普通⑽ 混凝土組成、物且士在—些具體實例中，該減少碳足系 碳足跡。在—些^、於5g%之如普通混凝土組成物6 物具有小於25%^實例中，該減少碳足跡混凝土組月 些具體實例中，普，混凝土組成物的碳足跡。在一 足跡。在一此具體'^碳足跡混凝土組成物具有中性石」 具有負碳足實例中，該減少碳足跡混凝土組成在 足跡混凝土體實例巾’該碳㈣之減少石) 氧化碳二者產生。斤吸存之二氧化碳和所避免之二 於〇磅c〇 /版3在一些具體實例中，該負碳足跡係，， 2 之减少混凝土組成物。在一些具體實4 201033153 中，該負碳足跡係小於250磅C〇2/碼3之減少混凝土組 成物，在一些具體實例中，該負碳足跡係小於500磅 C〇2/碼3之減少混凝土組成物。在一些具體實例中，該 負碳足跡係小於1000磅C〇2/碼3之減少混凝土組^ 物。在一些具體實例中，該合成碳酸鹽成分為補充黏結 材料、細集料、粗集料或反應性波索蘭（1)0沒01肪叫材 料。在一些具體實例中，該合成碳酸鹽成分為文石、碳 酸鎂石、水菱鎂礦、一水方解石或其組合物。在一些具 ® 體實例中，該合成碳酸鹽成分為文石和水菱鎂礦之組合 物在些具體實例中，該合成碳酸鹽成分為文石和碳 酸鎂石之組合物。在一些具體實例中，該合成碳酸鹽成 分為碳酸鎂石和一水方解石之組合物。在一些具體實例 r 中’该合成碳酸鹽成分具有小於-10%。之5nc。在一些具 , 體實例中，該合成碳酸鹽成分具有小於-20%。之δ13〇在 些具體實例中，該合成碳酸鹽成分具有小於_3〇%。之 δΙ3〇 ❿ 在一些具體實例中，本發明提供一種減少碳足跡組 成物，其係由一種包含下列之方法製得：a)從包含二 價陽離子之溶液和包含c〇2之工業廢氣製造一種合成 碳酸鹽成分及b)將合成碳酸鹽成分併入減少碳足跡混 凝土組成物，其中該減少碳足跡洱凝土組成物具有相對 於普通混凝土組成物之減少碳足跡。 在一些具體實例中，本發明提供一種組成物，其包 含介於2.5%和50%之間的鈣；介於2.5〇/〇和50%之間的 鎂；和至少25%碳酸鹽類、碳酸氫鹽類或其混合物，在 一些具體實例中，該組成物包含介於2.5%和25。/〇之間 7 201033153 的約。在-些具體實例中’該组成物包含介於抓和ι〇% 之間的約。在-些具體實例_，該組成物包含介於5% 和3〇%之間的鎮。在-些具體實例中，該組成物包含介 於H)%和鄕之間的鎂。在一些具體實例中，該組成物 包含至少50%碳酸鹽類、碳酸氫鹽類或其組合物。在一 ，具體實射’該組成物包含至少75%碳酸鹽類、碳酸 氫鹽類或其混合物。在—些具體實例中，該組成物包含 文石、碳酸鎂石、水菱鎂礦、—水方解石或其組合物。 在-些具體實财，触祕包含文石和水祕礦之植 合物。在一些具體實例中，該組成物包含文石和碳酸鎂° 5物在些具體實例中，該組成物包含碳酸鎮 石和一水方解石之組合物。 錢 t些鍾實财，本發明提供—種減少碳足跡混 J、、且成物，其包含吸存C〇2之成分。該吸存c〇2之， 、刀可為補充黏結材料或集料例如粗集料或細集料· ^些具體實财少碳足跡賤土組成物包含吸存 〇2之補充黏結材料和吸存叫之集料。在—些具體 =中’該減少碳^跡混凝土組成物包含波特蘭i泥熟❹ 在-些具體實财，本發明提供—種刊化組成 土組成=水和包含吸存co2之成分的減少碳足跡混凝 «亥吸存C〇2之成分可為補充黏結材料 =!:=T些具體實例中，該減= 疑土組成物包含吸存C02之補充黏結材料和吸 料。在—些具體實例中，該減少碳足跡混凝土 成物包含波特蘭水泥熟料。 8 201033153 在-些具體實例中，本發明提供凝 方法’該方法包含合併水硬性水泥與吸存之 該吸存〇)2之成分可為補絲結材 刀隹 料或細集料。在-些具體實例中;例如粗集 組成物包含吸存co2之補充歧跡混凝土 枓。在一些具體實例中，該減少碳足 二杲 含波特蘭水泥熟料。 /ttw 、、且成物包 在一些具體實例中，本發明提供〜 Φ ❹ 吸存〇)2之成分的減少碳^跡混凝土水與包含 製造水合混凝土組成物且使水合混凝方法以 固體產物。該吸存co2之成分可為補充黏=== 例如粗集料或細集料。在一些具體實例中，哕1二， 跡混凝土組成物包含吸存co2之補充黏結：料二= co2之集料。在-些具體實例中，該減知=和及存 組成物包含波特蘭水泥熟料。在一些具體; 體產物為結構產物。 UT及固 說明 在一些具體實例中，不赞明提供蜮少碳 組成物。本發明之減少碳足跡混凝土包括一種々 鹽類、璋酸氫鹽類或其組合物之成分(例如，0 3炭酸 本發明之另外觀點包括製造和使用減少碳足 跡此硬土之方法。 在更詳細描述本發明之前，要瞭解本發日林被限制 於本文中所述之特定具體實例，同樣地具體實、 變。也要瞭解在本文中所使用之用辭只是^可被改 巧f描述特定 9 201033153 具體實例，且該用辭不意欲被限制 以所附中請專利範圍限制。除非另有=明的範圍將只 用之所有技術和科學術語具有邀 ，本文中所使 般技藝人切普遍了解者相料技藝之一 上 在提供一範圍之值的情形下，應 限和下限之間的各中間值 ^ 了解介於該範圍的 一，除非上下文另有清楚地規定，和=單位的十分之 其他所述或中間值， 包含在本發明中在戶:絲圍之任何 上限和下限可獨立地被包含在較=較小範圍之 =發明中，受到任何明確地排;圍:二包含 在所述範圍包括限狀n l中之界限。 括限制之-或二者的範圍也包含在除該等所包 某些範圍係以術語“約，，加於发a 文中。本文中使用術語“約，，提數值呈現於本 字。於術語加於前之數字的數 接、；似於具邮収數字時， 的未引述之數字可為提供具體引述之數字 的實質同專物而呈現於上下文的數字。 予 在本說明書中所引用的所有出 =引用方式納人本文中，猶如各二 案被明確且各別地指示以引用方式納入之相 =園。此外’各賴引用Μ版物、專利和專 =弓丨用方式納人本文中以揭示或描述有《版物;; ϋ用之標的物質。任何引用之出版物其揭示在申請曰之 j不應被㈣為祕切發明而承認本發明無權早 於_出版物。此外，所提供之出版日期可與有可能需 201033153 要破獨立證實之實際出版日期不同。 ,要>主意，如使用在本文和所附申請專利範圍中，單 非=式（a)’，、“一（an)，，和“該(the)，，包括複數引用，除 下文另有清楚地規定。要進一步注意申請專利範圍 ^卓擬為排除任何可選擇的要素。同樣地，此陳述係意 7為關於申請專利範圍要素的詳述之排他術語: 二等等之使用，或“負，，限制之使用的前置基礎。 如熱習該項技術者在閱讀此揭示時將顯而易知 八和本文中所描述和說明的各個具體實例具有各別的成 二〇特徵，其可容易地與任何其他幾個具體實例之特徵 2或組合而沒有偏離本發明之範圍或精神。任何所引 :仙以所述項目之順序或以邏輯上是可能的任何 itί進行。雖然與本文中所述者相似或相同之任何 在本發明之實施㈣说中，但現 在描述代表性的說明方法和材料。 在進-步描述發明中，首核更詳細地描述減 ❹ 組成物、以及其製造之方法和系統，其次， 討使用減少碳足跡混凝土組成物之方法。 減〉石厌足跡混凝土組成物 體實射’本發明提供減少碳足跡混凝土 足跡混凝土組成物為可包括(例如)並通 二二Ϊ二較f、有減少碳足跡之混凝土組成物。在 人^使紅組錢包含來自 本發明之觀點，i b石燃料）的碳。例如，根據 本發月戯减少碳足跡混凝土組成物包含以CO2 11 201033153 的形式從燃燒化石燃料釋放之碳。在某些具體實例中， =存在，明組成物(例如，減少碳足跡混凝土組成 的石厌包含碳酸鹽、碳酸氫鹽或其混合物。因此， 在某些频㈣巾，根據本㈣讀點 物包含碳酸鹽類，其中至少-部分之在碳酸鹽 類t的碳可來自人們所使用之燃料(例如，化石姆料）。 同樣^本發明之減少碳足跡混凝土組成物的製造導致 ❹ 用作(例如)建築環境之組件的儲存穩定形 式，该域包含人造結構例如建築物、牆壁、道路、等 ==本發明之減少碳足跡混凝土組成物的製造 導致防止c〇2氣體進入大氣。 立方賴計算’絲土之碳足跡可藉由將每 :方=成为之磅數乘其每一磅碳足跡 二ί = t公斤/碼3(運輸—碼混凝土礙足跡之5 =、、疋有關於OPC成分，假設〇 86噸c〇2/嘴 水泥之從波特蘭水泥製造釋放的平 、 ❹ 每物寺蘭水泥』有二= 產反足跡。假设平均100哩的運輪距離，每 水泥之運輸足跡為0·016磅，對於每 特蘭 C〇2總碳足跡。為了碳足跡計算、，t 〇PC之〇·87㈣ .有_時叫二可具 (SCMs)(例如飛灰、㈣、等等 3充黏:㈣ 柳娜咖。辦為及= =減〇=為唯—水泥齡之參^凝土*較，本發 的Λ足跡減少之… 臂〇〇2/碼此凝土’5〇磅co2/竭3混凝 12 201033153 土，100磅C02/碼3混凝土，大於200磅C〇2/碼3混凝 土 ’大於300磅C02/碼3混凝土 ’大於400磅c〇2/碼3 混凝土，或大於500磅C02/碼3混凝土。例如，包含 OPC、20%吸存C02之SCM(例如，包含碳酸鹽、碳酸 氫鹽類或其組合物之SCM)和20%的飛灰之減少碳足跡 混凝土組成物可顯示約250磅C02/碼3混凝土之碳足跡 減少，例如244磅C〇2/碼3混凝土之減少。該類減少碳

足跡混凝土組成物顯示將近習知混凝土組成物之一半 足跡。 這些碳足跡之減少可用包括小於50重量％習知 SCMs(例如小於40重量％習知sCMs，包括小於3〇重 量％習知SCMs，例如，小於20%SCMs)之混凝土混合 物達成。術語“水硬性水泥，，係以其習知意義使用，係指 一種在與水或溶液合併之後凝固和硬化的組成物，其中 該溶劑為水，例如，一種摻合物溶液。藉由合併本發明 之水泥與水性液體所產生之產物的凝固和硬化起因於 乂口物之產生，该水合物係在與水反應時由水泥形成， 其中水合物基本上不溶解於水中。 在某些具體實例令，本發明之減少碳足跡混凝土組 成，為碳中性’在於當使用(例如)上述提供之計算指弓I ，定’它們實質上沒有碳足跡(如果有的話）。本發明之 石反中性混凝土組成物包括該等顯示小於50碎C〇2/焉3 =凝土(例如小於25 4 (XV碼3混凝土，包括小於、、 c〇2/碼3混凝土 ’例如，小於5磅c〇2/碼3混凝土 的組成物。在一些具體實例中，該碳中性提凝 成物顯示OC02/碼3混凝土或更小之碳足跡，例如 13 201033153 小於(也就是’更負於)_1磅C〇2/碼3混凝土，小於-2磅 C〇2/碼3混凝土，小於_3磅c〇2/碼3混凝土 ’小於-4磅 αν碼3混凝土，或小於_5磅c〇2/碼3混凝土之負碳足 跡。例如’包含OPC和大部份細合成集料（亦即，吸存 C〇2之集料’其包含碳酸鹽類、碳酸氫鹽類或其組合物） 之混凝土組成物可顯示大於500磅C02/碼3混凝土（例 如’ 537磅C〇2/碼3混凝土）之碳足跡減少，致使混凝土 組成物可被認為是碳中性。藉由取代（即“避免，，)(例如） 一部分之OPC可使該類碳中性混凝土組成物可為具有 更負的碳足跡。例如，混包含60%〇PC、20%飛灰、20% 吸存C〇2之SCM(例如，包含碳酸鹽類、碳酸氫鹽類或 其組合物之SCM)、和一部分細集料的凝土組成物用細 合成集料(也就是’吸存C02之集料’其包含碳酸鹽類、 碳酸氫鹽類或其組合物）代替可顯示碳中性足跡或顯著 負碳足跡。 在一些具體實例中，如上所述，小碳足跡混凝土具 有顯著負碳足跡。在該等具體實例中，組成物之負碳足 跡可小於(也就是’更負於)_1〇、_25、-50、-100、-250、 -500、-750，或-1000磅c〇2/碼3混凝土。例如，包含 OPC、20%吸存C〇2之SCM(例如，包含碳酸鹽類、礙 •酸氫鹽類或其組合物之SCM)、1〇〇%細合成集料（亦即， 只有細合成集料為細C〇2_吸存集料，其包含碳酸鹽類、 碳酸氫鹽類或其組合物）、100%粗合成集料（亦即，只有 粗合成集料為粗吸存C〇2之集料，其包含碳酸鹽類、碳 酸氫鹽類或其組合物）之混凝土組成物可顯示小於_1000 碎CCV碼3混凝土（例如’ Π46磅C02/碼3混凝土）之顯 201033153 著負碳足跡。該等混凝土組成物，由於取代且藉此避免 產生C〇2之成分例如〇pc，可顯示甚至更大碳足跡減 少（亦即’甚至更顯著負碳足跡）。同樣地，混凝土組成 物’其包含吸存C02之成分(例如，包含碳酸鹽類、碳 酸氫鹽類或其組合物之成分)代替產生co2之成分，可 顯示反映C〇2的淨避免之顯著負碳足跡，其中混凝土組 成物之碳足跡可為小於(也就是，更負於）_1〇〇〇磅C〇2/ 碼混凝土，例如-1250磅C02/碼3混凝土，包括-1500

傍c(v碼3混凝土 ’例如）_ι750镑c〇2/碼3混凝土或更 小。例如，混凝土組成物，其包含OPC、2〇%吸存c〇2 之SCM(例如，包含碳酸鹽類、碳酸氫鹽類或其組合物 之SCM)、1〇〇%細吸存c〇2之集料（也就是，只有細集 料為細吸存C〇2之集料，其包含碳酸鹽類、碳酸氳鹽類 或其混合物）、⑽細畴C()2之集料(也就是，只有粗 集料為粗吸存co2之集料，其包含碳酸鹽類、碳酸氫鹽 組合物），可顯示因cc>2的淨避免而產生之顯著 負，足跡，其中該負碳足跡可為(例如)聰镑⑽碼3 成物可以體實财，本發明之減少碳足跡混凝土組 括一此邱：之f ;尼f刀和集料成分為特徵。水泥成分包 2 ;Γί· 硬性水泥，例如OPC，且可或不包 料成分包括細及/或粗集料㈣、等等。集 存在—種吸存〇)2之成分(^凝土組成物之觀點包括

碳酸氫鹽類或其混合物之成種包含碳酸鹽類、 及/或吸存C〇2之集料，例如吸存叫之SCM 、或粗。這些成分現各自分開 201033153 地更詳細檢討。 碳足跡之實質上減少可因使用本發明之減少碳足 跡混凝土組成物而產生。例如，實質上碳減少可因合併 來自抵消普通波特蘭水泥之使用的水泥信用（credit)(也 就疋，避免C〇2)和來自化石點來源的吸存碳之量二者 而產生。每噸包含本發明之碳酸鹽/碳酸氫鹽成分（例 如’吸存C〇2之成分)的材料可產生最多至1噸或更多 之C〇2減少’例如L2噸或更多，包括16噸或更多， 例如2 °頓或更多之c〇2。各種包含本發明之碳酸鹽/碳 酸氫鹽（例如，吸存C〇2之成分）的二元、三元、四元、◎ 等等摻合物可產生該等減少。碳酸鹽/碳酸氫鹽成分(例 如，吸存c〇2之成分)可用作（例如)補充黏結材料（SCM) 連同飛灰、熔渣、及/或普通波特蘭水泥而產生具有小、 中性(也就是，約零）或負碳足跡之摻合水泥。該摻合水 . 泥也可具有在1，〇〇〇 pSi或以上之抗壓強度，包括在 2,000 psi或以上’例如在2,500 psi或以上，在28天或 更少，例如，14天或更少。同樣地，具有小、中性或 負碳足跡之本發明摻合水泥可產生適合使用於混凝土 〇 路面應用的品質混凝土。 減少碳足跡混凝土組成物包含小_、中性、或負-碳足 跡混凝土組成物。在一些具體實例中，小_、中性-或負_ 碳足跡混凝土組成物包含摻合水泥(例如，吸存c〇2之 補充黏結材料(SCM)連同飛灰、熔渣及/或波特蘭水泥） 和吸存C〇2之集料(例如，該集料為粗集料；細集料例 如砂；等等），該集料可根據美國專利申請案第號 12/475,378(申請於2009年5月29日，其以全文引用方 16 201033153 式納入本文中）從本發明之碳酸鹽/碳酸氫鹽成分（例 如’吸存co2之成分）製造。該等組成物可包括（例如） 具有約20%或更多（例如，35%或更多，包括50%或更 多）的吸存C〇2含量之細集料(例如，砂）。在一些具體實 例中’ s亥小-、中性-或負-碳混凝土組成物之抗壓強度在 28天可為2,5〇〇 pSi或更多’例如，3〇〇〇 pSi或更多，包 括4,0〇〇 psi。一些具體實例提供負_碳足跡混凝土組成 物，其顯示在28天之4,000 psi的抗壓強度。相等早期 G 強度(也就是，在28天）允許使用小-、中性-或負-碳足 跡混凝土組成物而沒有不利地影響施工進度。 在一些具體實例中，本發明提供小-、中性-或負一 礙足跡混凝土組成物，其不只符合強度和早期強度標 - 準，且也像普通混凝土組成物完成。本發明之摻合水泥 • -混凝土組成物以類似於習知OPC-混凝土組成物之方 式表現，促成本發明被用於相似的地方和用於相似的功 能。在一些具體實例中，掺合水泥_混凝土組成物可使 Φ 用於本發明。在一些具體實例中，可使用本發明之摻合 水泥-混凝土組成物。例如，摻合水泥_混凝土組成物可 放置於停車場(例如5,000平方呎停車場）。由於該等組 成物之較高反照率，摻合水泥_混凝土組成物經由減少 照明需求而減少碳排放。此碳排放之減少可在摻合水泥 _混凝土組成物的使用期限發生。例如，比較於柏油停 車場’包含小_、中性-或負-碳足跡混凝土組成物之停車 場的反照率和發光強度測量可用以測定所需照明的差 異，且因此，碳減少之程度可能由於使用較高反照率之 本發明混凝土組成物。該等組成物之反照率測試證明城 17 201033153 市熱島減少能力，例如)2-倍或更多、5-倍或更多、10-倍 或更多、20-倍或更多。 習知水硬性水泥

本發明組成物之一成分可為習知水硬性水泥。習知 水硬性水泥為任何不吸存co2之水泥的水泥(例如，包 含合成碳酸鹽類、合成碳酸氫鹽類或其混合物之水 泥）’例如’如更詳細檢討於下。在某些具體實例中作 為習知水硬性水泥感興趣者為波特蘭水泥。波特蘭水泥 成分可為任何方便的波特蘭水泥。如技藝中已知的，波 ❹ 特蘭水泥為藉由研磨波特蘭水泥熟料（大於90%)所產h 之粉末組成物，限制量的控制凝固時間之硫酸鈣，和清 多至5%次要成分（如各種標準所允許）。如歐洲標為 EN197.1所定義，波特蘭水泥熟料為水硬(hydrauiic)本 料，其將由至少三分之二的矽酸鈣類（3 Ca〇 si〇2和 CaO.Si〇2)之質量組成，剩餘物由含鋁和鐵之熟料相矛 其他化合物所纽成。㈤對峨之比應不小於2 〇。海 含量(Mg〇)應不超過5.〇質量％。在某些具體實例中，

ί:二ίο?:水泥成分可為任何符合美國試驗材步 予會的CHO(類型[爾)之AST C50 -波特蘭水泥的標準 現格(湯 -50 ^ ° AST, 且明確地使用該等性質。.^各自具有不同性質， 分的Si之’波特蘭水泥成 物中的量範圍從10至，/:(重量/重量？，泥在摻合 观(重量/_和包括40至60%(重量至 28 201033153 80%OPC和20%本發明吸存c〇2之SCM(例如，包含碳 酸鹽類、碳酸氫鹽類或其組合物之SCM)的摻合物。 習知SCMs 该等水泥可進一步包括一種或更多補充黏結組成 物，例如飛灰、熔渣、等等。在某些具體實例中，該等 水泥可為摻合物，在於它們不只包括碳酸鹽化合物組成 物成分也包括一種或更多可被加入而改良水泥性質之 額外成分，例如，以提供所要強度達成；提供所要凝固 ❾ 時間、等等。感興趣之可存在於本發明之摻合水泥的成 分包括(但不限制於）：高爐熔渣、飛灰、矽藻土、天然 或人造火山灰、矽石煙、石灰石、石膏、水合石灰、等 等。該等成分在所給予之本發明混凝土組成物中的量 (如果真有存在的話)可改變，和在某些具體實例中這些 ' 成分的量範圍從1至5〇%重量/重量，例如2至25°/〇重 量/重量’包括10至20%重量/重量。 °及存C〇2之成分 ® 本發明吸存C〇2之材料（即“吸存碳之材料”)包括該 等包含碳酸鹽類及/或碳酸氫鹽類之材料，其可與二價 陽離子例如鈣及/或鎂合併，或與單價陽離子例如鈉合 併。碳酸鹽類及/或碳酸氫鹽類可為溶液、固體形式， 或溶液和固體形式之組合物(例如，漿料）。碳酸鹽類及/ f碳酸氫鹽類可包含來自二氧化碳的來源之二氧化 碳；在一些具體實例中，該二氧化碳源於化石燃料之燃 燒，且因此，在碳酸鹽類及/或碳酸氫鹽類之一些(例如， 至少10、50、60、70、80、90、95〇/〇)或實質上全部例 如，至少99、99.5或99.9%)的碳為化石燃料來源(也就 19 201033153 疋’植物來源）。如已知的，植物來源之碳具有不同比 例的比無機來源之碳穩定的同位素（13c和12c)，和因此 在礙酸鹽類及/或碳酸氫鹽類中之破’在一些具體實例 中’具有小於(例如)_10〇/〇〇,或小於-15%〇,或小於_2〇%〇， 或小於-35%〇 ’或小於_3〇%0，或小於-35%。之δ13(：值。

如上面所概述，吸存C Ο 2之成分包括補充黏結材料 和集料二者’細和粗二者’其中該吸存C〇2之成分以碳 酸鹽類、碳酸氫鹽類或其混合物的形式穩定儲存顯著量 之C〇2。本發明之減少碳足跡混凝土組成物包括礙酸鹽 /碳酸氫鹽成分(例如，吸存C〇2之成分）。該等成分以存 儲穩定型式儲存顯著量之C〇2,以致於C〇2氣不能快速 地從產物產生和釋放至大氣中。在某些具體實例中，碳 酸鹽/碳酸氫鹽成分(例如，吸存C〇2之成分)可儲存50 噸或更多之C〇2，例如100噸或更多之c〇2，包括25〇 噸或更多之C〇2，例如500噸或更多之C〇2，例如75〇 噸或更多之C〇2,包括900噸或更多之c〇2,對於每1〇〇〇

噸本發明之減少碳足跡混凝土組成物。在某些具體實 中，減少碳足跡混凝土組成物之碳酸鹽/碳酸氫鹽成 (例如’吸存C02之成分包含）包含約5%或更多之C〇 例如約或更多之co2，包括約25%或更多之⑶ 例如約5G%或更多之c〇2，例如約75%歧多之c〇 或更多之⑶2(例如，以—或更多碳酸鹽 合物存在）。 本發明之碳酸鹽/碳酸氫鹽成分(例如，吸存C02之 包括-或更多微料合物。在碳酸鹽/碟酸氮 鹽成分(例如，吸存co2之成分）中碳酸鹽之量，如藉由 20 201033153 (例如）使用電量滴定中所描述之方案的電量分析測定， 可為40%或更高，例如7〇%或更高，包括8〇%或更高。 在一些具體實例中，其中Mg來源為鐵鎂礦物（美國專利 申請案第12/501，217號（申請於2009年7月10曰）和美 國臨時專利申請案第61/079,790號（申請於2008年7月 曰）中所描述’其各以引用方式納入本文中）或灰分（美 國專利申請案第12/486,692號（申請於2009年6月17 曰）和美國臨時申請案第61/073,319號（申請於2〇〇8年6

月17日）中所描述，其各以引用方式納入本文中），所產 生之產物可為包含矽石以及碳酸鹽之組成物。在這些具 體實例中，產物的碳酸鹽含量可低如1〇%。在一些這些 具體實例巾，產物㈣石含量可提供作為水泥或補充黏 結材料之性能。 本發明之減少碳足跡混凝土組成物的該吸存 之成分(例如，包含碳酸鹽類、碳酸氫鹽類或其混合物 之沈澱材料)以致使CO—吸存(也就是，固定)在減 足跡混凝土組成物巾之方式提供c〇2之長_存， 所吸存之co2不變成大氣的部份。當減少碳足跡混ς 土 組成物維持在習用其所欲用途之條件下時，減少 η成物保持所固㈣吸存之c〇2經反 :’1年或更久，5年或更久，ίο年或更久，25年;； 年或更久’朗。年或更久 ==(=更久)而沒有從該減少碳 、、且成物之‘，，I者（右有的話)释放c〇2。 跡'混凝土組成物’當使用於其預期用途時，減= 21 201033153 混凝土組成物整個壽命的降解之量（若有的話），如按照 c〇2氣體釋放測量，每年將不超過5% ,和在某此具體 ^例中每年將不超過1%。的確，由本發明提供;少 碳足跡混凝土組成物當為了其預期用途在正常溫度和 濕度的條件（包括正常pH的降雨）下暴露至少t、2、5、 10 ’或20年，或大於20年，例如，大於1〇〇年時，不 釋放大於1%、5%或10%之其總c〇2。在一些具體實例 中，減少碳足跡混凝土組成物當為了其預期用途在正常 溫度和濕度的條件（包括正常pH的降雨）下暴露至少^ 年時，不釋放大於1%之其總c〇2。在一些具體實例中，❹ 減少碳足跡混凝土組成物當為了其預期用途在正常溫 ^和濕度的條件（包括正常pH的降雨）下暴露至少i ^ 寸不釋放大於5%之其總C〇2。在一些具體實例中， 減少碳足跡混凝土組成物當為了其預期用途在正常溫' 度和濕度的條件（包括正常pH的降雨）下暴露至少丨= 時，不釋放大於1〇%之其總c〇2。在一些具體實例中， 減少碳足跡混凝土組成物當為了其預期用途在正常溫 度和濕度的條件（包括正常pH的降雨）下暴露至少1〇$❹ 時，不釋放大於之其總c〇2。在一些具體實例中， 減少碳足跡混凝土組成物當為了其預期用途在正常溫 度和濕度的條件（包括正常pH的降雨）下暴露至少1〇^ 年時，不釋放大於1%之其總c〇2。在一些具體實例中， 該減少碳足跡混凝土組成物當為了其預期用途在正常 溫度和濕度的條件（包括正常pH的降雨）下暴露至少 1000年時’不釋放大於1%之其總co2。 可使用能夠合理地預測該穩定性之任何適合的代 22 201033153 用品標誌或測試。例如，包含高溫及/或中度至更極端 p Η條件之條件的加速測試在很長時間内能夠合理地指 示穩定性。例如，視減少碳足跡混凝土組成物之環境和 所要用途而定，組成物之樣品可於50、75、90、1〇〇、 120，或 150〇C 下暴露卜 2、5、25、50、100、200，或 500天，在10%和50%相對濕度之間，和損失小於1%、 2%、3%、4%、5%、10%、20%、30%，或 50%之其碳 可考慮為本發明減少碳足跡混凝土組成物經所給定之 ❹ 一段時間（例如，1、10、1〇〇、1000 ’或大於1〇〇〇年） 之穩定性的充份證據。 減少碳足跡混凝土組成物的吸存C〇2之成分（例 如，包含碳酸鹽類、碳酸氳鹽類或其組合物之沈澱材料） - 的C〇2含量可以任何的適合的方法(例如，電量分析）監 測。如適當可調整其他條件，包括pH、壓力、UV輕射、 等等’再次視所要或有可能的環境而定。應了解可用使 熟習該項技術者將適度地總結之任何適合條件將指示 ❹ 經過所指示之時間周期上的必要穩定性。除此之外，如 果一般承認的化學知識指示組成物將具有所指示之一 段時間的必要穩定性，則除了真實的測量，或代替真實 的測量，此可也可被使用。例如，一些可為本發明減少 碳足跡混凝土‘組成物之部分的碳酸鹽华合物（例如，於 所給之多形體形式）可為地質學上眾所週知的，和可已 知已承受正常天氣幾十年、幾世紀或甚至幾千年，而沒 有明顯的分解，且所以具有必要的穩定性。 視特定減少碳足跡混凝土組成物而定，吸存c〇2 之成分(例如，包含碳酸鹽類、碳酸氫鹽類或其組合物2 23 201033153 之沈澱材料）的存在量可改變。在一些例子中，該吸存 c〇2之成分(例如，包含碳酸鹽類、碳酸氫鹽類或其組合 物之沈澱材料)在減少碳足跡混凝土組成物中的量範圍 從5至100%(重量/重量），例如5至90%(重量/重量）， 包括5至75%(重量/重量）、5至50%(重量/重量）、5至 25%(重量/重量)和5至1〇%(重量/重量）。 ❹ ❹ 減少碳足跡混凝土組成物當與缺乏碳酸鹽/碳酸氫 鹽成分(例如，吸存C〇2之成分)之對應混凝土組成物比 較時，其具有減少碳足跡。使用任何方便的碳足跡計算 器，本發明之減少碳足跡混凝土組成物的碳足跡減少之 大小，當與缺乏碳酸鹽/碳酸氫鹽成分(例如，吸存C〇2 之成分)之對應混凝土組成物比較可為5%或更多、例如 10%或更多、包括25%、50%、75%或甚至100%或更多。 在某些具體實例中，本發明之減少碳足跡混凝土組成物 可為碳中性，在於它們實質上沒有（若有的話)計算之碳 足跡，例如，如使用任何與所感興趣的特定混凝土組 物相關之便利碳足料算^測量。本發明之碳中性混凝 =組成物包括該等顯示5〇磅c〇2/碼3材料或 10,卿材料或更小，包括5 =小）之从跡的組成物’其中在某些具體實例中 土組成物具有0或負碎c〇2/碼3材料，例如負 二負3或更多例碼3混凝土組济 足跡^如炭更足客跡混凝土組搞具有顯著負石炭 1夕J如-100或更多磅c〇2/碼3或更小。 t明吸存co2之成分(也就是，包含碳酸鹽類、 厌夂氧虞類或其組合物之沈澱材料）包含否則會被釋放 201033153 到大氣中之c〇2，其大部分由燃燒化石燃料產生，該燃 料為植物來源。同樣地，本發明吸存c〇2之成分，其包 3—或更多來自工業C〇2之合成碳酸鹽類及/或碳酸氫 鹽類，反映化石燃料(例如，煤、油、天然氣或煙道氣) 之相對碳同位素組成(δ〗3〇，工業C02(來自化石燃料之 燃燒)從其獲得。具有％。單位(千分比）之相對碳同位素組 成(δ C)值為碳之二個穩定同位素（即和uc)之濃度 比的測量，相對於化石箭石之標準(pDB標準）。 © 513C%〇 = 準)]X 1000 同樣地，包含合成碳酸鹽及/或碳酸氫鹽之沈澱材 料(例如，吸存C〇2之成分）的δ13(：值作為co2氣體來源 ' (特別是從燃燒化石燃料釋放之co2)的指紋。δ13(：可隨 • 來源（亦即’化石燃料源）而改變’但本發明之礙酸鹽/ 碳酸氫鹽成分(例如’吸存C02之成分）的513C值通常(但 是不一定)在介於-9%。和-35%〇之間的範圍。在一些具體 _ 實例中，該包含合成碳酸鹽之沈澱材料的δ13(：值可介 於-1%。和-50%。之間、介於-5%。和-40%。之間、介於-5%〇和 -35%。之間、介於_7%〇和_40%。之間、介於-7%。和-35%。之 間、介於-9%。和-40%。之間或介於-9%。和-35%。之間。在一 • 些具體實例中該包含合成碳酸鹽之沈澱材料的513C 值可小於(也就是，更負）-3%〇、-5%〇、-6%〇、-7%〇、-8%〇、 -9%〇、-10%〇、-11%〇、_12%〇、-13%〇、-14%〇、-15%〇、-16%〇、 -17%〇、·18%〇、-19%〇、-20%〇、-21%〇、·22%〇、-23%〇、-24900、 -25%〇、·26%〇、-27%〇、-28%〇、-29%〇、-3096〇、-31 %〇、-32%〇、 -33%。、-34%。、-3596。、-36%。、-37%。、-38%。、-39%。、-40%〇、 25 201033153 -41%〇、-42%〇、-43%〇、-44%〇或-45%〇，其中該更負 S13C 值，該包含合成碳酸鹽之沈澱材料更富含12C。任何適 合方法可用於測量δ13(：值，方法包括(但不限制於）質譜 測定法或離轴積分腔輸出光譜(離轴ICOS)。 在一些具體實例中，本發明提供一種包含吸存C02 之成分的減少碳足跡混凝土組成物，該吸存C02之成分 包含碳酸鹽類、碳酸氫鹽類或其組合物，其中在碳酸鹽 類及/或碳酸氫鹽類中之碳具有小於-5%。之δ13(：值。在 一些具體實例中，該減少碳足跡混凝土組成物之S13C 值可介於-1%。和-50%。之間、介於-5%〇和-40%〇之間、介於 -5%〇和·35%。之間、介於-7%。和-40%〇之間、介於-7%〇和 -35%。之間、介於-9%〇和-40%。之間或介於和-35%。之 間。在一些具體實例中，該減少碳足跡混凝土組成物之 313C值可小於(也就是，更負）_3%〇、-5%〇、-6%〇、-7%〇、 -8%〇、-996。、-10%〇、-1196〇、-12%〇、-1396。、-1496。、-15%〇、 -16%〇、-1796〇、-18%〇、-19%〇、-20%〇、-21 %〇、_22%〇、-23%〇、 -24%〇、-25%〇、-26%〇、-27%〇、-28%〇、-29%〇、-30%〇、·31 %〇、 -3296ο、-3396。、_34%〇、·35%〇、-36%〇、-37%〇、-38%〇、-39%〇、 -4096。、-41%〇、-42%〇、-43%。、-44%〇或-45%〇，其中該更 負δ13(：值，該包含合成碳酸鹽之沈澱材料更富含12C。 吸存C02之成分的碳酸鹽化合物可為從二價陽離 子之溶液(例如鹽水)沈澱的介穩碳酸鹽化合物，如更詳 細描述於下者。本發明之碳酸鹽化合物組成物包括沈澱 結晶及/或非晶碳酸鹽化合物。感興趣之特殊礙酸鹽礦 物包括(但不限制於）：碳酸妈礦物、碳酸鎮礦物和碳酸 名弓鎮礦物。感興趣之碳酸#5礦物包括(但不限制於）：方 26 201033153 解石（CaC03)、文石（CaC03)、六方方解石（CaC03)、六 水碳鈣石（CaC03*6H20)和非晶碳酸鈣（CaC03*nH20)。 感興趣之碳酸鎂礦物包括（但不限制於）：菱鎂礦 (MgC03)、水碳鎂石（MgC03.2H20)、碳酸鎂石 (MgC03*H20)、lanfordite(MgC03,5H20)和非晶鎂碳酸 鈣(MgC03*nH20)。感興趣之碳酸鈣鎂鹽礦物包括(但不 限制於）白雲石（CaMgC03)、碳鈣鎂礦（CaMg3(C03)4)和 水碳鎂鈣石（Ca2Mgn(C03)n*H20)。在某些具體實例 ❹ 中’非碳酸鹽化合物像氫氧鎂石（Mg(OH)2)也可形成與 上列礦物之組合物。如在上所示，碳酸鹽化合物組成物 之化合物可為在鹽水中比在淡水中穩定之介穩碳酸鹽 化合物（且可包括一或更多介穩氫氧化物化合物），致使 • 當與任何PH的淡水接觸，它們溶解且再沈澱成在其他 淡水穩定化合物(例如）礦物例如低Mg方解石。 本發明之碳酸鹽/碳酸氳鹽成分(例如，吸存C〇2之 成分）可從(例如）沈澱自二價陽離子之溶液(例如，二價 ❹ 陽離子之水溶液)獲得(如下更詳細描述）。如碳酸鹽/碳 酸氳鹽成分(例如’吸存C02之成分）可從水沈澱，它們 可包括一或更多存在於水中之成分，其可從該等成分獲 得。例如’其中二價陽離子之溶液為鹽水，吸存c〇2 • 之產物（例如，包含碳酸鹽類、碳酸氫鹽類或其組合物 之沈澱材料）將包括一種或更多發現於鹽水來源中的化 合物。這些化合物識別來自鹽水來源之組成物的固體沈 殿物’其中這些識別成分和其量在本文中可總稱為鹽水 來源識別符。例如’如果鹽水來源是海水，則可存在於 沈澱材料之識別化合物包括(但不限制於）：氯化物、鈉、 27 201033153 硫、鉀、漠化物、碎、錄、等等。任何的該等來源-識 別或“標誌，，元素通常以小量存在，例如’以20,⑼〇 ppm 或更小的量’例如2000 ppm或更小的量存在。在某些 具體實例中，該“標誌”化合物可為銘’其可併入(例如） 文石晶格中’和組成PPm或更小’在某些具體 實例中範圍從3至10,000 ppm，例如來自5至5000 ppm，包括5至1000 ppm，例如’ 5至500 ppm，包括 5至100 ppm。另一所感興趣之“標誌”化合物為鎂，其 可以最多至20%莫耳取代碳酸鹽化合物中之鈣的量存 在。組成物之鹽水來源識別符可視用以產生鹽水-衍生 之碳酸鹽組成物的特定鹽水來源而改變。也感興趣者為 識別水源的同位素標誌。 SCM材料可儲存約〇 5噸或更多 an从wr*丄 之C〇2。換句話說，本

在某些具體實例中，吸存C02之成分，其包含碳酸 鹽類、碳酸氫鹽類或其組合物，可為補充黏結材料。 SCMs為該等與水硬性水泥組成物（例如波特蘭水泥)反 應至一程度而產生硬化材料之材料，雖然它們可或不可 水硬地黏結於本身中和本身之黏結。在某些具體實例 中，吸存C〇2之sCMs(例如，包含碳酸鹽類、碳酸氫鹽 類或其組合物之SCM)可致使每噸SCM儲存约〇 5噸或 更多，〇)2,例如約丨嘲或更多之⑽，包括約12嘲 或之C〇2。例如’本發明哕吸存c〇2之SCMs(例如， 包3奴酸鹽類、碳酸氫鹽類或其組合物之SCM)每噸 28 201033153 组点鹽類、*酸氫鹽類或其組合物)可以乾燥粒子 子’财)存在。在某些具體實财，乾燥粒 子』成物可由具有範圍從G1至⑽微米，例如10至

微求（如使用任何方便的粒徑測定讀，例如多 測或雷射散射或過篩之平均粒徑(也就是<38微米）測定 的粒子組成。在某些频實财，存在多峰(例如)雙峰 或其他分佈。雙峰分佈使表面積被減到最少，因此允許 水泥的較低液體/固體質量比，該水泥仍然提供早期反 應的較小反應性粒子。在這些例子中，較大的大小類別 之平均粒徑可向上至1000微米（1毫米組成SCM之 成分的表面積可改變。所給定之水泥可具有一旦與液體 合併而產生可固化組成物時足以提供液體對固體比之 平均表面積(例如，如更詳細描述於下），其範圍從〇5 米/克至50米2/克’例如0.75至20米2/克和包括〇 8〇 至1〇米2/克。在某些具體實例中，水泥之表面積範圍 在從0.9至5米2/克’例如0.95至2米2/克和包括1至 2 米 /克’如使用 Breuimer, Emmit,和 Teller(1953)中所 描述之表面積測定方案測定。 當存在時，吸存C〇2之SCM(例如，包含碳酸鹽類、 碳酸氫鹽類或其組合物之SCM)在混凝土組成物中的量 可改變。在某些具體實例中’混凝土包括從5至50%重 量/重量，例如5至25%重量/重量，包括5至1〇%重量/ 重量，10%至25%重量/重量的吸存C02之SCM(例如， 包含碳酸鹽類、碳酸氫鹽類或其組合物之SCM)。在某 些具體實例中，碳酸鹽化合物組成物組成大於50%的水 泥。 29 201033153 取代’或除了，吸存C02之SCM，混凝土組成物 可包括一或更多類型的吸存C02之集料(例如，包含碳 酸鹽類、碳酸氫鹽類或其組合物之集料），其可為細集 料、粗集料、等等。術語集料以其有關發現使用於(例 如）如上述所定義之混凝土、砂漿和其他材料的粒子組 成物之技藝中可接受的方式使用於本文中。本發明之集 料可為粒子組成物，其可分類成細或粗。根據本發明具 體實例之細集料為幾乎完全通過4號篩之粒子組成物 (ASTM C 125和ASTM C 33)。根據本發明具體實例之 細集料組成物（其可稱為“砂，，)具有範圍從〇 〇〇1吋至 © 0.25吋，例如〇.05吋至0.125吋和包括〇 〇1吋至〇 〇8 吋之平均粒徑。同樣地，細集料可用作混凝土組成物中 之砂的取代。本發明之粗集料為主要保留在4號筛上之 組成物(ASTM C 125和ASTM C 33)。根據本發明具體. 實例之粗集料組成物為具有範圍從〇125吋至6吋，例 如0.187吋至3.0吋和包括〇.25吋至1〇吋之平均粒徑

的組成物。同樣地，粗集料可用作混凝土組成物中之習 知集料的取代。 Q 在一些具體實例中，本發明吸存c〇2之集料（亦 即，合成包含碳酸鹽類、碳酸氫鹽類或其組合物之集料 可致^_每噸集料儲存約0.5噸或更多之c〇2，例如約i 噸或更多之co2,包括約L2噸或更多之c〇2。例如， 本發明吸存C02之集料(例如，包含碳酸鹽類、礙酸氫 鹽類或其組合物之集料)每嘲材料可儲存約Ο」嘲或更 多之co2’換句話說’本發明吸存c〇2之集料(例如， 包含碳酸鹽類、碳酸氫鹽類或其組合物之集料)每嘲材 30 201033153 料可具有_〇.5領C〇2之負碳足跡。除此之外，杯明之 鱗具有料變之密度，只__提供所要^給其 中使用該集料之建築物材料。在某些例子中，集料之密 度範圍在從1.1至5克/cc’例如15克/cc至3.15克化c， 和包括1.8克/cc至2.7克/cc。構成本發明之集料組成物 的集料粒子之硬度也可改變，和在某些例子中氏 硬度範圍在從1.5至9，例如2至7，包括4至5。 水泥成分(例如，熟料和SCM)對集料成分(例如， e 細和粗集料）之重量比可改變。在某些具體實例中，在 乾混凝土成分甲水泥成分對集料成分之重量比範圍在 從1 : 10至4: 10，例如2 : 10至5 : 1〇和包括來自55 : 1000 至 70 : 1〇〇。 . 本發明的吸存c〇2之集料(其包含碳酸鹽類、碳酸 氫鹽類或其組合物）包括例如一種或更多如上所述之碳 酉文鹽化合物，且進一步描述於美國臨時申譜.笛 61/056,972 號中。 '、 _ 掺合物 ❿ 在某些具體實例中，該等水泥可與一種或更多摻合 物一起使用。在一些具體實例中，該等水泥可與一種或 更多吸存C〇2之摻合物一起使用。摻合物為加至混凝土 以提供其不能用基本混凝土混合物獲得之所要性質或 改良混凝土性質以使其更快速地可使用或更適合於特 殊目的或用於成本減少之組成物。如該技藝中已知的， 換合物可為除了水硬性水泥、集料和水之外的任何材料 或組成物，其用作混凝土或砂漿之成分以提高一些特 性’或降低成本。所使用之摻合物的量可視摻合物之性 31 201033153 質而改變。在一些具體實例中’這些包括合成摻合物之 成分的量，範圍在從1至50%重量/重量’例如5至25% 重量/重量’包括1〇至20%重量/重量’例如，2至1〇% 重量/重量。 使用摻合物之主要理由可為（1)達成所得硬化混凝 土的某些結構改良；（2)改良在不利的天氣或運輸條件期 間混凝土在整個混合、運輸、放置和硬化的連續階段之 品質；（3)克服在混凝土作業期間某些緊急事件；及/或 (4)減少混凝土構造的費用。在一些例子中，所要的混凝 土性能特性可只藉由使用摻合物達成。在一些例子中，◎ 使用一種摻合物允許使用較便宜的構造方法或設計，從 其之節省可以抵銷摻合物的費用。 感興趣之摻合物包括精細分離礦物摻合物（finely divided mineral admixtures)。精細分離礦物換合物為在 混合方法之前或期間加至混凝土以改良或改變一些波 特蘭水泥混凝土的塑膠或硬化性質之粉末或粉碎形式 的材料。精細分離礦物摻合物可根據它們化學或物理性 質分類成.黏結材料；火山灰；火山灰和黏結材料；及❹ 標稱惰性材料。火山灰為一種矽質或鋁矽質 (aluminosiliceous)材料，其具有復小或沒有黏結值但在 水存在下和於精細分離形式將與由波特蘭水泥的水合 作用釋放之氫氧化舞化學反應而形成具有黏結性質的 材料。火山灰也可用以減少水在壓力了轉移通過混凝土 之速率。石夕藻土、蛋白石質熥石、黏土、頁岩、飛灰、 石夕石煙、火山凝灰岩和浮石岩為—些已知的火山灰。某 些磨細高爐熔渣和高鈣飛灰具有火山灰和水泥性質。標 32 201033153 稱惰性材料也可包括精細分離原料石英、白雲石、石灰 石、大理石、花岡岩和其他。飛灰係定義於ASTMC618 中。 飛灰’以及包含金屬石夕酸鹽類之材料（例如，矽灰 石、鐵鎂礦物例如撖欖石和蛇紋石）可用以製造吸存c〇2 之波索蘭材料（亦即，合成摻合物），其可使用於本發明 之石反中性或碳負混凝土組成物。該等波索蘭材料係描述 於美國專利申請案12/486,692(申請於2009年ό月17

曰）和美國專利申請案第丨2/5〇1，217號（申請於2009年7 月10日）中，其各以引用方式納入本文中。簡單地說， 飛灰的消化(例如，藉由熟化）或包含金屬矽酸鹽類之材 料除了二價陽離子、質子去除劑或其組合物之外產生以 矽石為基質之材料，其如果在碳酸鹽組成物的沈澱期間 存在，可被碳酸鈣、碳酸鎂或其組合物包封。同樣地， 以矽石為基質之材料作為用於沈澱碳酸鈣、碳酸鎂或其 紙合物之成核位置。以此方式製得之波索蘭材料可被純 化，其減少波索蘭材料的反應度，在某些具體實例中其 ^斤想要的。吸存C〇2之波索蘭材料，其包含合成碳酸 ^、碳酸氫鹽類或其組合物’在碳中性或 2圍可在從！至观重4/重量，例如5至^重凝量土/ 2 ’包括10至2G%重量/重量，例如，2至1〇%重量/ / °除此之外，吸存co2之波索蘭材料(例如， =鹽類1酸氫趋或其組合物讀㈣材料)致使 C蘭材料儲存0.25嘲或更多之c〇2，例如卜镇 二多之c〇2,包括每嘲波索蘭材料儲存1嘲或更多之 2 ’例如’ 2嘴或更多之C〇2。例如，本發明之吸存 33 201033153 钱更多之) 1波索蘭材料可儲存約0.25 蘭材料每嘴“可’本發明之吸存c〇2之波索 感興趣之摻人I有 *c〇2之負碳足跡。 至混凝土中以接:的—類型可為塑化劑。塑化劑可加 減少鞏固努力和改良之可加工性，其用於易於安置 凝土而沒有留^補強桿下均句流動所需要之加強混 阻滯劑、空氣°也興趣作為摻合物者為加速劑、

顏料。加速劑、腐__ 作用)且在相要、、曰二增广旋土形成之硬化速率(水合 用中特別日 硬化之應用和在低溫度應 ===?劑用以減慢水合作用之速率和增加 怒'和將其形成所要形狀的時間。阻滯劑 ，混凝土被使用於炎減候之應时特別重要。空氣爽

帶劑係用以將微小氣泡分散在整個混凝土中。空氣炎帶 劑具有利狀闕寒冷天氣之輯的特殊價值因為該 微2、夾帶氣泡有助於允許一些收縮和膨脹而防止混凝 土文到凍結-解凍損害。顏料也可加至混凝土中以提供 其美學目的之所要顏色性質。 同樣地，感興趣之摻合物包括(但不限制於）：凝固 加速劑、缓凝劑、空氣夾帶劑：消泡劑、鹼反應性減少 劑、黏合掺合物、分散劑、著色摻合物、腐餘抑制劑、 防潮摻合物、氣體產生劑、滲透性減少劑、泵送劑、收 縮補償摻合物、殺真菌摻合物、殺菌摻合物、殺蟲摻合 物、流變改性劑、精細分離礦物摻合物、火山灰、集料、 潤濕劑、強度提高劑、防水劑和任何其他混凝土或砂漿 34 201033153 換合物或添加劑。當使用摻合物時，新鮮黏結組成物， 換合物原料引入其中，可混合足夠間物促使摻合物原料 較均勻地分散在整個新鮮混凝土中。 Ο

凝固加速劑用以加速混凝土之凝固和早期強度發 展。可與摻合物系統一起使用之凝固加速劑可為（但不 限制於)鹼金屬、鹼土金屬或鋁之硝酸鹽；鹼金屬、鹼 ^金屬或鋁之亞硝酸鹽；鹼金屬、鹼土金屬或鋁之硫氰 酸鹽，烷醇胺；鹼金屬、鹼土金屬或鋁之硫代硫酸鹽； 驗至屬、驗土金屬或銘之氫氣化物；驗金屬、驗土金屬 或銘之紐鹽(較佳甲賴）；雜基驗；驗金屬或驗 土金屬之鹵鹽(例如，_)。可㈣於本分散方法之凝 固加速劑之例子包括（但不限制於）p〇zz〇LiTH^ NC534、非氯化物型凝固加速劑及/或 RHEOCRETE®CNI亞概!轉質腐#_劑，兩者 由俄亥俄州克里夫蘭的BAS_.公㈣上 賣0 也=興财紐祕合物。魏 减緩、延遲或放慢混凝: 滅U。匕們可在初步配料

始之後*時加到混凝土混合物巾心广万居U 熱天氣對混凝土凝固的加逮效：。，系用_ 又果’或當放置之困難條夺 發生時’延遲混凝土或水崎之開 】 作站的問題，或允許特別加工製 飞邈圯主 劑也用作低含量減㈣且也的時間。大部分缓凝 混凝土 t。可使用之阻滞劑包括Μ使—些空氣夾帶於 合物、玉米糖衆、木質素、;括膦限制於)氧基，化 麟‘、羧酸、羥基羧酸、 35 201033153 多羧酸、羥基化羧酸，例如反丁烯二酸、伊康酸、丙二 酸、硼砂酸、葡萄糖酸和酒石酸、木質磺酸鹽、抗壞血 酸、異抗壞血酸、磺酸-丙烯酸共聚物、及其對應鹽、 聚羥基矽烷、聚丙烯醯胺、醣類及其混合物。阻滯劑之 說明例係陳述於美國專利第5,427,617和5,2〇3,919號 中，以引用方式併入。適合使用於摻合物系統之阻滯劑 的另一例子為由俄亥俄州克里夫蘭的BASF摻合物公司 以商標DELVOR⑧販賣之水合控制摻合物。 作為摻合物也感興趣者為空氣夾帶劑。術語空氣夾 帶劑包括任何使空氣夾帶於黏結組成物之物質。一些空 氣夾帶劑也可減小於低濃度之組成物的表面張力。空氣 夾帶摻合物係用以故意地使微觀氣泡夾帶在混凝土 内。空氣夾帶急劇地改良混凝土在冰凍和解凍的循環期 間，露於溼氣之耐久性。除此之外’夾帶空氣大大地改 良/1·疑土對由化學防;東劑引起之表面剝落的抗 性。空氣夾帶也增加新鮮混凝土之可加工性同時去除或 減少分凝和滲出。用以達成這些所要效果之材料可選自 木树爿曰、天然樹脂、合成樹脂、磺化木質素、石油酸、❹ 蛋白膠材料、脂肪酸類、樹脂酸類、烷基苯磺酸鹽類、 碩化烴類、松香皂樹脂、陰離子性界面活性劑、陽離子 性^面活性劑、非離子性界面活性劑、天然松脂、合成 松脂、無機空氣夾帶劑、合成清潔劑及其對應鹽、及其 混合物。空氣夾帶劑係以在黏結組成物中產生所要含量 之空氣的量加入。可利用於摻合物系統的空氣夾帶劑之 例子包括(但不限制於）MB AE 90、MB VR和MICRO AIR®，全部可得自俄亥俄州克里夫蘭的bASF摻合物 36 201033153 公司。 作為摻合物也感興趣者為消泡劑。消泡劑係用以減 〉'魏結組成物中的空氣含量。可利用於黏結組成物的消 泡齊丨之例子包括(但不限制於)礦物油類、植物油類、脂 =馱類、脂肪酸酯類、羥基官能化合物、醯胺類、填酸 酉曰類、金屬皂類、聚矽氧類、包含環氧丙烷部分之聚合 烴類、烷氧化烴類、烷氧化聚烷氧化物、磷酸三丁 酉曰頬、鄰苯二甲酸二丁酯類、辛醇類、碳酸和硼酸之水 ❿ 不溶性自旨類、炔屬二醇類、環氧乙烷-環氧丙烷嵌段共 聚物和聚矽氧類》 作為摻合物也感興趣者為分散劑。術語分散劑如使 用在本說明書各處包括’特別是，聚羧酸鹽分散劑，有 • 或'又有聚醚單元。術語分散劑也表示包括該等用作塑化 劑、減水劑例如高度範圍減水劑、流化劑、防絮凝劑， 戈用於黏結組成物之強塑劑，例如木質續酸鹽、石黃化萘 磺酸鹽縮合物之鹽類、磺化三聚氰胺磺酸鹽縮合物之鹽 φ 類、貝他(beta)萘磺酸鹽、磺化三聚氰胺曱醛縮合物、 萘續酸鹽曱醛縮合物樹脂例如LOMAR D®分散劑 (Cognis Inc.，Cincinnati，Ohio)、聚天門冬胺酸酯類或寡 聚分散劑之化學品。可使用聚羧酸鹽分散劑，其意謂一 種具有懸垂側鏈之碳主鏈的分散劑，其中至少一部分之 側鏈經由羧酸基或醚基連接至主鏈。聚羧酸鹽分散劑之 例子可發現於美國公開第2002/0019459 A1號、美國專 利第6,267,814號、美國專利第6,290,770號、美國專利 第6,310，143號、美國專利第6，187,841號、美國專利第 5，158,996號、美國專利第6,008,275號、美國專利第 37 201033153 6，136,950號、美國專利第6,284,867號、美國專利第 5,609,681號、美國專利第5,494,516號；美國專利第 5,674,929號、美國專利第5,660,626號、美國專利第 5,668，195號、美國專利第5,661，206號、美國專利第 5,358,566號、美國專利第5,162,402號、美國專利第 5,798,425號、美國專利第5,612,396號、美國專利第 6,063，184號、美國專利第5,912,284號、美國專利第 5,840，114號、美國專利第5,753,744號、美國專利第 5,728,207號、美國專利第5,725,657號、美國專利第 5,703，174號、美國專利第5,665,158號、美國專利第 ® 5,643,978號、美國專利第5,633,298號、美國專利第 5,583，183號、和美國專利第5,393,343號中，其全部以 引用方式併入本文中，猶如完全寫在下文中。感興趣之 聚羧酸鹽分散劑包括但不制於以商標GLENIUM® 3030NS、GLENIUM®3200 HES、GLENIUM 3000NS®(俄 亥俄州克里夫蘭BASF摻合物公司）、ADVA®(W. R.

Grace Inc·，Cambridge，Mass.)、VISCOCRETE®(Sika， Zurich, Switzerland)、和 SUPERFLUX®(Axim Concrete ❹ Technologies Inc” Middlebranch, Ohio)販賣之分散劑或 減水劑。 作今摻合物也感興趣者為驗反應性減少劑。驗反應 性減少劑可減少鹼-集料反應和限制破壞性膨脹力，此 反應可在硬化混凝土中產生。鹼反應性減少劑包括火山 灰（飛灰、矽石煙）、高爐熔渣、鋰和鋇之鹽類和其他空 氣失帶劑。 天然和合成摻合物係為了美學和安全理由用以著 38 201033153 ^混二土。這些著色摻合物通常由顏料構成且包括碳 有機著色劑。 乳化鉻、乳化鈦、姑藍和 ，為摻合物也感興趣者為腐#抑制劑。腐⑽制劑 ’二土中用以防止嵌入鋼筋由於其高鹼性性質的腐 凝/之練祕s導致在鋼上職純和非雜 ^的氧化物膜。然而，碳酸鹽化作用㈣副⑽或

劑或海水的氣離子之存在可破壞或穿透膜且 腐餘。腐⑽制摻合物以化學方式中止腐蚀反應。 竣吊用以抑制腐#的材料為亞咖_、亞猶納、苯甲 酸鋼、某些魏鹽或㈣酸鹽類、石類、胺類和相 關的化學品。 也f興趣者㈣潮摻合物。防潮摻合物減少具有低 水泥含量、高水-水泥比或細料在集料中之缺陷的混凝 土之滲透性。這些摻合物延遲_滲透進人乾混凝土且 包括某些矣類、硬脂酸g旨類和石油產物。 ^也感興趣者為氣體形成劑摻合物。氣體形成劑，或 氣體形成劑，有時係以非常小量加至混凝土和水泥漿中 以在變硬之如引起輕微膨脹。膨脹的量係視所使用之氣 體形成材料的量和新鮮混合物之溫度而定。鋁粉、樹脂 皂和植物或動物膠）皂素或水解蛋白質可用作氣體產生 劑。 · 也感興趣者為滲透性減少劑。滲透性減少劑係用以 減少水在壓力下傳送通過混凝土之速率。石夕石煙、飛 灰、研磨熔渣、天然火山灰、減水劑和乳膠可用以減少 處凝土之滲透性。 39 201033153 、，也感興趣者為流變改性劑摻合物。流變改性劑可用 以增加黏結組成物之黏度。 流變改性劑之適當例子包括堅實矽石、膠態矽石、 羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、飛灰（定義於ASTM C6j8)、礦物油(例如輕質環烷）、水輝石黏土、聚氧伸烷 基類、多醣類、天然膠或其混合物。 也感興趣者為收縮補償摻合物 。可用於黏結組成物 中之收縮補償劑可包括(但不限制於）R〇(A〇)ti〇H，其 中R為Cw燒基或c5 6環烷基且為c2 3伸烷基，鹼金 屬硫，鹽、驗土金屬硫酸鹽類、驗土氧化物，較佳硫酸© 納^氧化舞。TETRAGUARD⑧為收縮減少劑之例子且 了知自俄亥俄州克里夫蘭BASF摻合物公司。 X在硬化混凝土上或申之細菌和真菌生長可透過使 用殺，菌和殺菌的摻合物被部份地控制。對於這些目 的，瑕有效的材料為多鹵化酚類、代爾靈(dialdrin)乳液 和銅化合物。 入在某些具體實例中也感興趣者為可加工性改良摻 :物。失帶空氣，其作用像潤滑劑，可用作可加工性改❹ 良劑。其他可加卫性_為減水劑和某些精細分離摻合 在某些具體實例巾’本發明之水泥係與纖維一起使 4i如其中需要纖維加強的混凝土者。纖維可用包含 之材料、鋼、碳、破璃纖維，或合成材料(例如， 耐論、聚乙烯、_、縲縈、高強度醯胺、（也 统疋Kevla，或其混合物）製成。 減少碳足跡組成物之製備 201033153 本發明之觀點包括製備減少碳足跡混凝土組成物 之方法。 減少碳足跡混凝土組成物可藉由首先製造碳酸鹽/ 碳酸氫鹽成分(例如’吸存c〇2之成分[亦即，沈澱材料]) 和然後從碳酸鹽/碳酸氫鹽成分(例如，吸存c〇2之成分） 製備減j/石厌足跡混凝土组成物而製得。減少碳足跡混凝 土組成物之碳酸鹽/碳酸氫鹽成分(例如，吸存c〇2之成 分)可從c〇2源、質子去除劑的來源(及/或產生質子除移 ❹ 之方法)和二價陽離子來源製造，該等材料各自立刻進 一步詳細描述於下文中。 二氧化碳 本發明之方法包括使某體積之二價陽離子的溶液 • (例二價陽離子的水溶液)與co2源接觸，然後使所 產生之溶液進行促進沈澱之條件。本發明之方法進一步 包括使某體積之二價陽離子的溶液(例如，二價陽離子 的水溶液)與CO2源接觸同時使溶液進行促進沈澱之條 Φ 件。在包含一價陽離子之溶液中可有足夠二氧化碳以沈 澱顯著量的包含碳酸鹽之沈澱材料(例如，來自海水）； 然而，可使用額外的二氧化碳。co2源可為任何方便的 C〇2源。C〇2源可為氣體、液體、固體(例如，乾冰）、 • 超臨界流體，或溶鮮在液體中之co2。在一些具體實例 中’該C〇2源為氣體c〇2源。氣流可為實質上純c〇2 或包含複成分，其包括co2和一或更多額外的氣體及/ 或其他物貝例如灰分和其他粒子。在一些具體實例中， §亥齓體C〇2源可為例如排放自工廠之廢氣流（亦即，工 廠有效方法之副產物）。工廠之性質可改變，工廠包括(但 41 201033153 不限制於）電廠、化學加工廠、機械加工廠、精製廠、 水泥廠、鋼廠和其他產生燃料燃燒副產物之C〇2的工廠 或另外一加工步驟(例如水泥廠之锻燒）。 包含co2之廢氣流包括還原（例如，合成氣、變換 合成氣、天然氣、氫等等)和氧化條件流(例如’來自燃 燒之煙道氣）二者。可方便用於本發明之特殊廢氣流包 括包含氧的燃燒工廠煙道氣(例如，來自煤或另一碳基 質燃料，有很少或沒有煙道氣的預處理）、增壓鍋爐產 物氣、煤氣化產物氣、變換煤氣化產物氣、厭氣消化槽 0 產物氣、井口天然氣流、重組天然氣或甲嫁水合物，等 等。來自任何方便來源之燃燒氣體可用於本發明之方，法 和系統中。在一些具體實例中，可使用工廠例如電廠、 水泥廠和煤加工廢之後燃燒流出物煙_中的燃燒氣體。 因此，廢物流可產自各種不同類型之工廠。用於本 發明之適當廢物流包括由燃燒化石燃料(例如，煤、油、 天然氣)和天然有機燃料沈積物（例如，洛砂、重油、油 頁岩、等等）之人為燃料產物的工廠產生之廢物流。在 一些具體實例中，適合於本發明之系統和方法的廢物流❹ 可為源自燃煤發電廠，例如煤粉電廠、超臨界燃煤電 廠、大規模燃煤電廠、流化床燃煤電薇；在一些具體實 例中，該廢物流可源自燃氣或燃油鍋爐和蒸汽渦輪電 廢、自燃氣或燃油锅爐簡單循環氣體渦輪電廠，或燃氣 或燃油鍋爐組合循環氣體渦輪電廠。在一些具體實例 中，可使用燃燒合成氣（亦即，由氣化有機物質、，例如， 煤、生質、等等所產生之氣體）的電_產生之廢物流。 在-些具體實例中，可使用來自整合氣化組合循環 42 201033153 (IGCC)廠之廢物流。在一些具體實例中，根據本發明之 系統和方法可使用熱回收蒸汽產生器（HRSG)廠所產生 之廢物流。 由水泥廠產生之廢物流也可適合於本發明之系統 和方法。水泥廠廢物流包括來自濕法和乾法廠二者之廢 物流，該工廠可使用豎窯或旋轉窯，且可包括預烺燒 爐。這些工廠各可燃燒單一燃料，或可順序地或同時地 燃燒二種或更多燃料。其他工廠例如冶煉廢和精製廠也 也可作為包括二氧化碳的廢物流之有效來源。 工業廢氣流可包含二氧化碳作為主要非空氣衍生 之成分，或尤其在燃煤發電廠之情況，可包含額外成分 例如氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)和一或更多額外氣 體。額外氣體和其他成分可包括C02、汞和其他重金 屬，和粉塵粒子(例如，來自煅燒和燃燒方法）。氣體流 中之額外成分也可包括鹵化物例如氯化氫和氟化氫；粒 子物質例如飛灰、粉塵和包括神、鈹、爛、锅、鉻、鉻 VI、鈷、鉛、錳、汞、鉬、硒、勰、鉈和釩之金屬；和 有機物例如烴類、戴奥辛和PAH化合物。可處理之適 合氣體廢物流，在一些具體實例中，具有以2〇〇ppm至 1，000,000 ppm(例如 200,000 ppm 至 1〇〇〇 ppm，包括 200,000 ppm 至 2000 ppm，例如 18〇,〇〇〇 ppm 至 2000 ppm，或 180,000 ppm 至 5000 ppm，也包括 18〇 〇〇〇 ppm 至10,000卯111)的量存在之(：〇2。廢物流(特別是各種燃 燒氣體的廢物流)可包括一或更多額外的成分，例如， 水，NOx(單氮氧化物：N0和N〇2)、s〇x(單硫氧化物： SO、S〇2和S〇3)、VOC(揮發性有機化合物）、重金屬例 43 201033153 如汞和粒子物質（懸浮在氣體中之固體或液體的粒子）。 煙道氣溫度也可改變。在一些具體實例中，該包含c〇 之煙道氣的溫度可從（TC至200CTC，例如從⑼^至7〇^ °c ’ 和包括 i〇〇〇c 至 400°C。 在一些具體實例中，一種或更多額外的成分或共產 物（亦即，在用以將c〇2轉化成碳酸鹽類之相同條^下 產自其他起始原料[例如，SOx、NOx、等等]的產物） 可被沈殿或捕獲在藉由使包含這些額外成分之廢氣流 與包含二價陽離子之溶液（例如，鹼土金屬離子例二

Ca2+和Mg2+)接觸而形成的沈澱材料中。舞及/或鎮之硫 酸鹽類、亞硫酸鹽類、等等可被沈澱或捕獲在產自包含 S〇x(例如，s〇2)之廢氣流的沈澱材料（進一步包含礙酸 約及/或鎂）。鎮和辦可反應而分別地形成MgS04、CaS04 以及其他含鎮和含約化合物(例如’亞硫酸鹽類），從煙 道氣流有效地去除硫而無脫硫步驟例如煙道氣脫硫 (“FGD”）。除此之外，可形成CaC03、MgC03和相關化 合物而沒有額外釋放C02。在其中二價陽離子之溶液包 含高含量硫化合物(例如，硫酸鹽）之例子中，溶液可富 含鈣和鎂致使鈣和鎂在形成CaS04、MgS04和相關化合 物之後或除了形成CaS04、MgS04和相關化合物之外可 利用於形成碳酸鹽化合物。在一些具體實例中，脫硫步 • * 驟可配合包含碳酸鹽之沈澱材料的沈澱分階段發生，或 脫硫步驟可在沈澱之前分階段發生。在一些具體實例 中’多種反應產物(例如，MgC03、CaC03、CaS04、前 述之混合物、等等）可在不同階段被收集，而在其他具 體實例中單一反應產物（例如，包含碳酸鹽類、硫酸鹽 44 201033153 類、等等之沈澱材料）可被收集。在使用這些具體實例 之步驟中，其他成分，例如重金屬（例如，汞、汞鹽、 含汞化合物），可被捕獲在包含碳酸鹽之沈殿材料中或 可分開地沈殿。 一部分來自工廠之氣態廢物流（亦即，不是整個氣 體廢物流）可用以產生沈澱材料。在這些具體實例中， 沈澱材料之沈殿中所使用的氣態廢物流的部分可為 75%或更少，例如60%或更少，且包括50%和更少之氣 ❹ 態廢物流。在另一其他具體實例中實質上(例如，80% 或更多）整個由工廠產生之氣體廢物流可使用於沈澱材 料之沈殿中。在這些具體實例中，80%或更多，例如90% 或更多，包括95°/〇或更多，最多至1〇〇%的由該來源產 生之氣體廢物流(例如’煙道氣)可被使用於沈澱材料之 沈澱。 雖然工業廢氣供應燃燒氣體較濃來源，本發明之方 法和系統也可應用於來自較不濃的來源（例如，大氣空 ^ 氣）以去除燃燒氣體成分，其包含濃度比(例如）煙道氣低 很多的污染物。因此，在一些具體實例中，該方法和系 統包含藉由產生穩定沈澱材料減少大氣空氣中的污染 物之濃度。在這些例子中，污染物（例，C〇2)之濃度， 在部分大氣空氣中可被減少10%或更多，20%或更多， 30%或更多，40%或更多，50%或更多，60%或更多，70% 或更多，80%或更多，90%或更多，95%或更多，99% 或更多，99.9%或更多，或99.99%。該等大氣污染物之 減少可以如本文中所述產率完成，或具有較高或較低產 率’且可以一個沈澱步驟或以一系列的沈濺步驟完成。 45 201033153 二價陽離子 本發：之方法包括使某體積之二價陽離子的溶液 ^ ’4陽離子的水溶液)與c〇2源接觸和使所產生 之洛液經歷促進舰之條件。在—些具體實例中，某體 積之二價陽離子的溶液(例如，：價陽離子的水溶液)可 與c〇2源接_時使雜進行促進沈澱之條件。二價陽 離子可來自任何許多不同二價_子源，視在特定地方 之可利^性蚊。該等來源包括工業廢物、海水、鹽水、

硬水、岩石和礦物（例如，石灰、方鎂石、包含金屬矽 酸鹽類之材料例如蛇紋石和撖欖石），和任何的盆他適 當來源。 ~

在一些地方，來自各種工業方法之工業廢物流提供 一價陽離子之方便來源（以及在某些例子中其他材料可 用於該方法巾’例如’金屬氫氧化物）。料廢物流包 括(但不限制於)採礦廢物；化石燃料燃燒灰(例如，燃燒 灰例如飛灰、底灰、鍋爐渣）；熔渣(例如鐵渣、磷渣、）； 水泥窯廢物；煉油廠/石化煉油廠廢物(例如油田和^烷 煤層鹽水）；煤層廢物（例如天然氣生產鹽水和煤層ς 水）’·紙加工廢物；水軟化廢鹽水(例如，離子交換流: 物）；矽加工廢物；農業廢物；金屬表面處理廢物^高 PH紡織埤物；和苛性泥漿。化石燃料燃燒灰、水泥窯 灰和熔渣、金屬氧化物之集體廢物源，進一步描述 國專利申請案第12/486,692號（申請於2009年6月^ 曰’其之揭示以引用方式納入本文中）。本文所述任何 二價陽離子來源可被混合和滿足實施發明之目的。 如’為了實施本發明’包含金屬之矽酸鹽類材料(例如 46 201033153 蛇紋石、橄禮石），其進一步描述於美國專利申請案第 12/501,217號（申請於2009年7月1〇曰，其以引用方式 合併於本文中）’可與任何本文中所述二價陽離子之來 源合併。 在一些地方，用於製造本發明之碳酸鹽/碳酸氫鹽 成分(例如，吸存C02之成分）的二價陽離子之方便源可 為水(例如，包含二價陽離子之水溶液例如海水或表面 鹽水），其可視實施本發明之特定地方而改變。可使用 ❹ 之二價陽離子的適合溶液包括水該等包含一或更多二 價陽離子(例如，驗土金屬陽離子例如Ca2+和Mg2+)之溶 液。在一些具體實例中，該二價陽離子之水溶液包含鹼 土金屬陽離子。在一些具體實例中，該鹼土金屬陽離子 包括與、鎂或其混合物。在一些具體實例中，該二價陽 離子之水溶液包含範圍在從50至50,000 ppm、50至 40,000 ppm、50 至 20,000 ppm、100 至 1〇,〇〇〇 ppm、200 至5000 ppm，或400至1000 ppm的量之鈣。在一些具 φ 體實例中，該二價陽離子之水溶液包含範圍在來自50 至 40,000 ppm、50 至 20,000 ppm、100 至 10,000 ppm、 200 至 10,000 ppm、5〇〇 至 5000 ppm，或 500 至 2500 ppm 的量之鎂。在一些具體實例中，其中存在Ca2+和Mg2+ 二者’在二價陽離子各水溶液中的Ca2+對Mg2+之比率 (亦即，Ca2+ : Mg2+ )可介於 1 : 1 和 1 : 2.5 ; 1 : 2.5 和 1 : 5 ; 1 : 5 和 1 : 1〇 ; i : 1〇 和 1 : 25 ; 1 : 25 和 1 : 50 ; 1 : 50 和 1 : 100 ; 1 : 1〇〇 和 1 : 150 ; 1 : 150 和 1 : 200 ; 1 : 200 和 1 : 250 ; 1 : 250 和 1 : 500 ; 1 : 500 和 1 : 1000 之間，或其範圍。例如，在一些具體實例中，在二價陽 47 201033153 離子之水溶液中的Ca2+對Mg2+之比率吁介於1:1和1: 10 ; 1 : 5 和 1 ·· 25 ; 1 : 1〇 和 1 : 5〇 ; i : 25 和 1 : 1〇〇 ; 1 : 50 和 1 : 5〇〇 ;或 1 : 1〇〇 和 i : 1〇〇〇 之間。在一些 具體實例中，在二價陽離子之水溶液中的Ca2+對Mg2+ 之比率（亦即，Ca2+ : Mg2+)可介於1 : 1和1 : 2.5 ; 1 · 2.5 和 1 : 5 ; 1 : 5 和 1 ·· 1〇 ; i : 1〇 和 i : 25 ; 1 : 25 和 1 : 50 ; 1 : 50 和 1 : 1〇〇 ; i : 1〇〇 和 i : 150 ; 1 : 15〇 和 1 : 200 ; 1 : 200 和 1 : 250 ; 1 : 250 和 1 : 500 ; 1 : ❹ 5〇〇和1 : 1〇〇〇之間，或其範圍。例如，在一些具體實 例中，在二價陽離子之水溶液中的Ca2+對Mg2+之比率 可介於 1 : 1 和 1 : 10 ; 1 : 5 和 1 : 25 ; i : 10 和 1 : 50 ; 1 · 25 和 1 . 1〇〇，1 : 5〇 和 1 : 5〇〇 ;或 1 : 1〇〇 和 1 · 1000之間。

Q 二價陽離子之水溶液可包含來自淡水、淡鹽水、海 水或鹽水(例如，天然鹽水或人為鹽水例如地熱工廠廢 水、海水淡化廠廢水）、以及具有大於淡水的鹽度之其 他鹽水(其任何一個可為天然或人為）之二價陽離子。淡 鹽水為比淡錢但不像海水那麼_水。錢水具有範 =約=至約35_每千份之一）的鹽度。海水為來 自海、洋或水之任何其他鹽水俨 35至約5。ppt的鹽度。鹽水係飽和t ::約 鹽水具有約5Gppt或更大之靜兔和或將近飽和。 該二價陽離子從其獲得之水源^:些具體實例中， 富含舞及/或富含鎂)之淡水源。在虽含礦物(例如， 二價陽離子從越得之水源可:具體實例中’該 河口、鹹水_、表面鹽水、深声、、洋、湖、沼澤、 曰1水、鹼性湖、内海或 48 201033153 類似者之天然鹽水來源。在一些具體實例中，誃-=2:，水源可為選自地熱工廠廢水或:二 如ciiH二價陽離子(例如’驗土金屬之陽離子例 和Mg )之方便來源。可使用任何的許多適

水源，包括範圍從較沒有礦物之來源至較富含礦物^ 3淡水源。富含礦物之淡水源可為天然，包括任何的 驗湖或内海° —些富含礦物之淡水源例如 富含賴之淡賴切為人為。例如，缺乏礦 17) 、水可J二價2陽離子的來源例如鹼土金屬陽離子(例 :’Ca、Mg2+、等等)接觸以產生富含礦物之水，其 適合於本文中所述之方法和純。二_離子或盆前驅 物(例如鹽類、礦物）可使用任何方便的方案（例如/，'加入 固體、懸浮液或溶液)加至淡水(或本文中所述之任何其 他類型的水)。在-些具體實例中，選自Ca2、Mg2《 二價陽離子可被加至淡水。在一些具體實例中，選自 Na和κ之單價陽離子被加至淡水。在一些具體實例 中，包含Ca2+之淡水可與燃燒灰(例如，飛灰、底灰、 鍋爐渣）或產物或其加工形式合併，產生包含鈣和鎂 離子之溶液。 、 * · θ在一些具體實例中，二價陽離子之水溶液可得自也 提供燃燒氣體流的工廠。例如，在水冷卻廠，例如海水 冷卹廠，已被工廠用於冷卻之水然後可用作產生沈澱材 料之水。如果需要’該水可在進人本發明之沈澱系统之 前冷卻。該等方法可與(例如）單流冷卻系統—起使用。 49 201033153 例如’城市或農業用水供應可用作工廠之單流冷卻系 統。來自工廠之水然後可用於產生沈澱材料，其中輸出 水具有減少硬度和較大純度。 用於產生質子去除之質子去除劑和方法

本發明之方法包括使某體積之二價陽離子的溶液 (例如’二價陽離子的水溶液)與co2源接觸（以溶解co2) 和使所產生之溶液進行促進沈澱之條件。在一些具體實 例中，某體積之二價陽離子的溶液(例如，二價陽離子 的水溶液)可與C〇2源接觸（以溶解C02)同時使溶液進 行促進沈澱之條件。C〇2溶解於二價陽離子之溶液中產 生碳酸，一種與碳酸氫鹽和碳酸鹽兩者成平衡中的種 類。為了產生包含碳酸鹽之沈澱材料，從包含二價陽離 ，之溶液中的各種種類(例如碳酸、碳酸氫鹽、水合氫、 等等）去除質子以將平衡改變向碳酸鹽。當質子被去

=，更多C〇2進入溶液中。在一些具體實例中，可使用 貝子去除劑及/或方法同時使包含二價陽離子之溶液(例 如包含一饧陽離子之水溶液)與co2接觸以在沈澱反 應的相中增加C02吸收’其中該pH可能保持不變、增 加或甚至減少’質子的迅速去除(例如，藉由加入驗)之 後以引起包含碳酸鹽之沈殺材料的迅速沈澱。可藉由任 何方便的方法（包括但不限制於天然f子去除劑之使 微生物和真之使用 8成化學質子去除劑之 用、人造廢物流之回收和使用電化學方式)從各種種 (例如碳酸、碳酸氫鹽、水合氫、等等)去除質子。 天然質子去除劑包含任何在較廣環境中發現之 子去除劑，其可產生或具有驗性局部環境。一些具體 50 201033153 例提供包括礦物之天然質子去除劑，其一旦加至溶液產 生鹼性局部環境。該等礦物包括（但不限制於）石灰 (CaO);方鎂石（MgO);氫氧化鐵礦物(例如，針鐵礦和 褐鐵礦）；和火山灰。在此提供用於消化該等礦物和包 含該等礦物之岩石的方法。一些具體實例提供使用水之 天然驗性體作為天然質子去除劑。水之天然鹼性體之例 子包括（但不限制於）表面水源（例如驗性湖例如加州莫 諾(Mono)湖）和地下水源（例如含水層例如位於加州瑟 ❿ 爾斯(Searles)湖之深地質驗性含水層）。其他具體實例提 供沈積物之使用來自水之乾鹼性體例如非洲大裂谷納 特龍(Natron)湖沿地殼。在一些具體實例中，在它們的 正常代謝中排泄驗性分子或溶液之微生物可用作質子 去除劑。該等微生物之例子為產生鹼性蛋白酶的真菌 (例如’具有9的最佳PH之深海真菌焦曲霉(Aspergillus ustus))和產生驗性分子的細菌（例如，來自不列顛哥倫比 亞省的艾蓮(Atlin)濕地之藍綠藻例如勒絲藻（Lyngbya φ sp.) ’其增加來自光合作用之副產物的pH)。在一些具 體實例中，微生物可用以產生質子去除劑，其中該微生 物（例如’巴氏芽孢桿菌（Bacillus pasteurii)’其將尿素水 解成氨)代謝污染物（例如尿素）而產生質子去除劑或包 含質子去除劑之溶液(例如，氨、氬氧化銨）。在一些具 體實例中，微生物可從沈澱反應混合物分別培養，其中 質子去除劑或包含質子去除劑之溶液係用於加至沈澱 反應混合物。在一些具體實例中’天然或製造酵素可與 質子去除劑併用以引起沈澱材料之沈澱。碳酸酐酶，其 為一種由植物和動物產生的酵素，加速碳酸在溶液中轉 51 201033153 變至碳酸氫鹽。同樣地，碳酸酐酶可用以提高c〇2之溶 解和加速沈殿材料之沈澱，如美國臨時專利申請案 61/252,929(申請於20〇9年1〇月19日）中所述，其以全 文引用方式納入本文中。 用於產生質子去除之化學試劑通常係指以大量產 生和商業上可得之合成化學試劑。例如，用於去除質子 之化學試劑包括(但不限制於）氫氧化物、有機鹼類、超 級鹼類、氧化物、氨和碳酸鹽類。氫氧化物包括在溶液 中提供氫氧化物陰離子之化學種類，包括(例如）氫氧化 鈉(NaOH)、氫氧化鉀(KOH)、氫氧化舞(Ca(OH)2)或氫❿ 氧化鎂(Mg(OH)2)。有機驗類為含碳分子，其通常為含 氮鹼類包括一級胺類例如曱胺、二級胺類例如二異丙 胺、三級胺類例如二異丙基乙胺、芳族胺類例如苯胺、 雜芳族例如吡啶、咪唑和苯并咪唑及其各種形式。在一 些具體實例中，選自吡啶、曱胺、咪唑、苯并咪唑、組 胺酸和磷氮烯(phophazene)之有機鹼可用以去除來自沈 澱材料的沈激之各種種類（例如，碳酸、碳酸氫鹽、水 合氫、等等）之質子。在一些具體實例中，氨可用以提❹ 高pH至足以沈澱來自二價陽離子之溶液和工業廢物流 之沈殺材料的程度。適合於用作質子去除劑之超級驗類 包括乙氧鈉、胺化鈉(NaNH2)、氫化鈉(NaH)、丁基鋰、 t * 一異丙基酿胺鐘、二乙基酿胺鐘和雙(三曱基石夕基）酸胺 鐘。包括（例如）氧化鈣（CaO)、氧化鎂(MgO)、氧化锶 (SrO)、氧化鈹(BeO)和氧化鋇(BaO)之氧化物也可為可 使用的適合質子去除劑。使用於本發明之碳酸鹽類包括 (但不限制於)碳酸鈉。 52 201033153 除了包含所感興趣的陽離子和其他適合金屬形式 之外，來自各種工業方法之廢物流可提供質子去除劑。 該等廢物流包括(但不限制於)採礦廢物；化石燃料燃燒 灰(例如，燃燒灰例如飛灰、底灰、鍋爐渣）；熔渣(例 如鐵渣、磷渣）；水泥窯廢物；煉油廒/石化煉油廠廢物(例 如油田和甲烷煤層鹽水）；煤層廢物(例如天然氣生產鹽 水和煤層鹽水）；紙加工廢物；水軟化廢鹽水(例如，離 子交換流出物）；矽加工廢物；農業廢物；金屬表面處 Ο 理廢物；高PH紡織廢物；和苛性泥漿。採礦廢物包括 任何來自金屬或另一來自泥土之貴重或有用材料的萃 取之廢物。在一些具體實例中’來自採礦之廢物可用以 s周整pH ’其中該廢物係選自來自拜耳鋁萃取方法之紅 泥；自來從海水之鎂萃取的廢物（例如，Mg(〇H)2例如 發現於加利福尼亞州莫斯登陸(Moss Landing)者）；和自 來包括浸濾、之採礦方法的廢物。例如，如美國臨時專利 申請案第61/161369號（申請於2009年3月18日’其以 _ 全文引用方式納入本文中）中所述紅泥可用以調整pH。 進一步描述於美國專利申請案第12/486,692號（申請於 2009年6月17日’其之揭示以全文引用方式納入本文 中）中之化石燃料燃燒灰、水泥窯灰和熔渣、金屬氧化 物之共同廢物來源可單獨使用或與其他質子去除劑併 用以提供用於本發明之質子去除劑。農業廢物，透過動 物廢物或過度的肥料使用，可包含氫氧化鉀(KOH)或氨 (NH3)或兩者。同樣地，在本發明一些具體實例中農業 廢物可用作質子去除劑。此農業廢物時常收集在池塘 中，但其也可滲透到含水層，在其中可被存取和使用。 53 201033153 電化學方法可為另一種從溶液中的各種種類去除 質子之方式，藉由從溶質（例如，碳酸或碳酸氫鹽之去 質子化)或從溶劑（例如，水合氫或水之去質子化)去除質 子。例如，如果質子製造來自c〇2溶解匹配或超過二溶 質分子去除電化學質子’可產生溶劑之去質子化。在一 些具體實例中’低電壓電化學方法可用以去除質子，例 如，當在c〇2被溶解在沈澱反應混合物或前驅物溶液中 以沈殿反應混合物時(也就是，一種可包含咬不包人一 價陽離子之溶液）。在一些具體實例中，‘解在 二價陽離子之溶液的c〇2可用低電壓電化學方法處理〇 以去除來自碳酸、碳酸氫鹽、水合氫之質子，或任何起 因於C〇2的溶解之種類或其組合。低電壓電化學方法操 作於2、1.9、i.8、L7，或L6 V或更小，例如i 5、M : 1.3、1.2、1.1 V或更小’例如！ v或更小，例如〇 9 v 或更小，0·8 V或更小，0.7 V或更小，〇 6 v或更小， 0.5 V或更小，0.4 v或更小，〇 3 v或更小，〇 2 v或更 小’或G.m更小之平均電壓。不產生氯氣之低電歷 電化學方法可方便地驗可於本發明之线和方法〇 中。不產生氧氣之用以去除質子的低電壓電化學方法也 可方便地祕本發明之純和方法中。在—些1體實例 中’低電壓？化學紐在陰極產生氫氣和料遷移至陽 極，在該處氫氣被轉化成質子。不產线氣之電化學方 法也可為方便的。在-些例子中，用时除質子的電化 學方法不產生任何的氣制產物。用於產生質子去除之 電化子方法進-步描述於美國專利巾請案第㈣ 號（申請於膽年12月24日）；美國專利申請案第 54 201033153 12/375,632號（申請於2008年12月23日）；國際專利申 請案第PCT/US08/088242號（申請於2008年12月23 曰）；國際專利申請案第PCT/US09/32301號（申請於 2009年1月28日）；國際專利申請案第PCT/US09/48511 號（申請於2009年6月24曰）；和美國專利申請案第 12/541，055號（申請於2009年8月13曰），該等專利申 凊案各個以其全文引用方式納入本文中。 或者’電化學方法經由（例如）氯鹼法，或其改良可 ❹ 用以產生苛性分子(例如，氫氧化物）。電極（亦即，陰極 和陽極）可存在於裝置中，該裝置含有包含二價陽離子 之溶液或氣體廢物流-進料(例如，C〇2-進料)溶液，和選 擇性障壁，例如膜’可分開電極。用於去除質子之電化 學系統和方法可產生可收穫和使用於其他目的之副產 物(例如’氫）。可使用於本發明之系統和方法中的額外 電化學方法包括(但不限制於)該等美國臨時專利申請案 第61/〇81，299號（申請於2008年7月16曰，和美國臨 ❿ 時專利申請案第61 /091，729號中所述者，其之揭示以引 用方式納入本文中。可使用上述質子去除劑之來源和產 生質子去除之方法的組合。 各種方法可用於從C02源、二價陽離子的來源和質 子去除劑的來源製造本發明混凝土的吸存CQ?之成 分。所感興趣之C02吸存方案包括(但不限制於)該等美 國專利申請案第12/126,776和12/163,205號；以及美國 臨時專利申請案號61/126,776(申請於2008年5月23 曰）；12/163,205(申請於 2008 年 6 月 27 曰）； 12/344,019(申請於 2008 年 12 月 24 曰）；和 12/475,378(申 55 201033153 請於2009年5月29曰）以及美國臨時專利申請案號 61/017,405 ； 61/017,419 ； 61/057,173 ； 61/056,972 ； 61/073,319 ； 61/079,790 ； 61/081,299 ； 61/082,766 ； 61/088,347 ； 61/088,340 ； 61/101,629 ；和 61/101，631017,405(申請於 2007 年 12 月 28 日）； 61/017,419(申請於 2007 年 12 月 28 日）；61/057,173(申 請於2008年5月29日）；61/056,972(申請於2008年5 月29曰）；61/073,319(申請於2008年6月17曰）； 61/079,790’（2008 年 7 月 10 日）；61/081，299(申請於 2008 ^ 年7月16日）；61/082,766(申請於2008年7月22日）； 61/088,347(申請於 2008 年 8 月 13 日）；61/088,340(申請 於2008年8月12曰）；61/1〇1，629(申請於2008年9月 30曰）；和61/101,631(申請於2008年9月30曰）中所揭 示者；該等專利申請案各個以引用方式納入本文中。 本發明吸存C〇2之成分(例如’包含碳酸鹽類、碳 酸氫鹽類或其組合物之成分）包括可藉由從二價陽離子 之溶液沈澱碳酸鈣及/或鎂組成物產生之碳酸鹽組成 物。本發明之碳酸鹽化合物組成物包括沈澱結晶及/或❿ 非晶碳酸鹽化合物。構成本發明吸存CO2之成分（例 如，包含碳酸鹽類、碳酸氫鹽類或其組合物之成分）的 碳酸鹽化合她成物包括介穩顧魏合物，其可沈殿 自二價陽離子之溶液，例如鹽水，如更詳細描述於下者: 為了方便’本發明在此處有時根據鹽水描述；然 而丄應了解可使用任何包含二價陽離子之水源。本發明 鹽权碳酸魏合物組絲（纽是，來自鹽水 或更多不同碳酸鹽結晶及/或非晶化合物構成之 56 201033153 組成物’有或沒有一種毐承 # 物)係來自鹽水。同樣 兮丄 η 、 匕們已》3以些方式（例如， a以α從初始體積之鹽水產生 ，物的方式處理—體積之鹽水)得自鹽水之Γ且= 2具體實例之碳酸鹽化合物組成物可藉由從包括驗 (例如，鹽水)沈澱而產生，/中=二=;溶液 統稱為包含鹼土金屬之水。 X 、 子之浴液可 ❿ ⑩ 使用於方法中的鹽切改變。如上述檢討 ^鹽水㈣t讀他括械水、海水和鹽綠ine)^及 其他具有大於淡椒財持 鹽度之鹽水。在一些具體實例中，富含 1度）的 鎮礦物(例如橄欖石錢紋石）合併於溶液中，該溶^ 於二氧化碳加人而形成碳酸而已經變成酸性，I溶 酸鎮，導致如上所述之頻_碳酸鹽化合物的2 在製造本發明之碳酸鹽化合物組成物的方法； 體積之水可進行足以產生包含碳酸鹽之沈㈣料和 液(亦即，碳酸鹽化合物從鹽水沈澱之後殘留的水 的碳酸鹽化合物沈雜件。所赵之沈澱材料和母。^ 同地構成本發明之碳酸鹽化合物組成物。可採用任1 /、 便的沈澱條件，該條件導致碳酸鹽化合物組成物 物之產生。 子 促進沈殿之條件（亦即，沈殿條件）可改變。例如 水之溫度可在發生所要礦物之沈澱的適合範内。在—此 具體實例中’該水之溫度可在從5至7(rc之範圍，二 如從20至50°C和包括從25至451。同樣地，&雖然2 57 201033153 定設定的沈澱條件可具有從〇至loot：之溫度範圍，在 某些具體實例中水之溫度必須可被調整以產生所要沈 澱材料。 在一般海水中，93%的溶解C02可於碳酸氫鹽離子 (HC〇3_)之形式和6%可於碳酸鹽離子(C032-)之形式。當 碳酸鈣從一般海水沈澱時，釋放C02。在淡水中， ρΗΙΟ.33以上’大於90%的碳酸鹽係於碳酸鹽離子之形 式’且在碳酸鈣沈澱期間沒有釋放C02。在海水中此轉 變發生在稍微較低pH，接近9.7的pH。雖然在方法中 所使用之水的pH在給定的沈澱方法期間可在從pH5 至pH14之範圍，但在某些具體實例中pH可依照需要 提高至鹼性程度以便驅動碳酸鹽化合物，以及其他化合 物(例如）氫氧化物化合物的沈澱。在這些具體實例之某 些中，PH可提高至減到最少的程度，如果在沈澱期間 不去除C02產生，導致溶解c〇2，例如，以碳酸鹽和 碳酸氫鹽之形式，被捕獲在沈澱材料。在這些具體實例 中’ pH可提高至10或更高，例如u或更高。 水之pH可使用任何方便的方法提高。在某些具體 實例中，可使用質子去除劑，其中該等試劑之例子包括 氧化物、氫氧化物(例如，飛灰中的氧化鈣、氫氧化鉀、 氫氧化鈉、氩氧鎮石（Mg(〇H)2、等等、礙酸鹽類(例如， 碳酸鈉）、等等，其許多係描述於上文中。一種該類用 於提高沈澱反應混合物或其前驅物（例如，包含二價陽 離子之溶液）的pH之方法係要使用來自燃煤發電廠之 煤灰分’其包含許多氧化物。其他產生合成氣之煤方 法，像煤之氣化，也產生氫氣和一氧化碳，且也可用作 58 201033153 氫乳化物的來源。一些天然礦物(例如蛇紋石）包含氫氧 化物，和可被溶解而產生氫氧化物的來源。蛇紋石之加 入也將矽石和鎂釋放於溶液中，導致包含矽石的沈澱材 料之形成。加至沈殿反應混合物或其前驅物之質子去除 劑的量將視質子去除劑之特殊性質而定和沈殺反應混 合物或其前驅物之體積被修正，且將足以提高沈澱反應 混合物或其前驅物之pH至所要pH。或者，沈殺反應混 合物或其前驅物之pH可藉由如上所述之電化學方式提 ❹ 高至所要程度。在某些條件下可使用額外的電化學方 法。例如’可使用電解，其中該汞電池方法（也稱為 Castner-Kellner方法）；可使用隔膜電池法、膜電池方 法，或其一些組合。如果需要，水解產物之副產物，例 如，H2、鈉金屬、等等可被收獲和使用於其他目的，如 需要。 在另一其他具體實例中，可使用美國臨時專利申請 案第61/081，299號（申請於2008年7月16曰和 φ 61/091，729(申請於2008年8月25日）中所描述之阳提 高方法’其之揭示以引用方式納入本文中。 除了 pH-提高劑之外的添加劑也可弓丨進水中以便影 響所產生之沈殿材料的性質。同樣地，某些方法之具體 實例包括在水進行沈澱條件的時間之前或期間提供添 加劑於水中。某些碳酸鈣多形體可因痕量之某些添加劑 而有利。例如，藉由在碳酸鈣之過飽和溶液中包括痕量 之鑭如三氯化鑭可以非常高的產率獲得六方方解石，一 種CaCCb之非常不穩定的多形體，其以各種形態沈澱且 快速地轉化成方解石。除了鑭之外的感興趣之其他添加 59 201033153 劑包括(但不限制於)過渡金屬、等等。例如，二價鐵或 三價鐵之加入已知有利於形成無序白雲石（原白雲石）， 其中否則不會形成。 沈澱材料之性質也會被適當主要離子比的選擇影 響。主要離子比也對多形體形成相當大的影響。例如， 如在水中增加的鎂：飼比，文石變成；5炭酸約之有利多形 體超過低-鎂方解石。在低鎂：鈣比，低-鎂方解石可為 較佳多形體。同樣地，可使用廣泛範圍的鎂：鈣比，包 括(例如）100 : 1、50 : 1、20 : 1、10 : 1、5 : 1、2 : 1、 1 : 1 、 1 : 2 、 1 : 5 、 1 : 1〇 、 1 : 20 、 1 : 50 、 1 : 1〇〇 ， 或任何在上述提及之比率。在某些具體實例中，該鎂： 鈣比可藉由使用於沈澱方法之水的來源（例如，海水、 鹽水、鹹水、淡水）測定，然而在其他具體實例中，可 調整該鎂：鈣比而落在某範圍内。 ，〜w〜％干珂化兮物型形成也有很大影響。 的沈澱可藉由用所要相將溶液種晶達成。沒有種晶，士 速沈澱可藉由快速地增加海水之pH達成，其造成更^ 的非晶成分。當矽石存在時，反應速率更迅速，更多^ =破併入包含碳酸鹽之沈澱材料中。pH較高，則沈访 更快和沈澱材料更多非晶。 / 因此，-組從二價陽離子之溶液產生所要沈殿材半 孝^救條件’在某些具體實例中，包括水之溫度和阳 =二些例子中’添加#i和離子_在水，之濃度1 和 也可包括因素例如混合率、攪拌形式例如超音湛 a催化劑、膜或基質的存在。在一些具體實例巾 洗撕條件包㈣鮮條件、財、PH及 201033153 或任何這些參數之猶環或改變。用以 含碳酸鹽之沈殿材料方案可為分批或連續方幸。^月Γ 與分批系統比較，在連續流動系統令產生所給予二 材料的沈澱條件可為不同。 、、’。予之沈澱 在某些具體實例中，該方法進— 積之進行熟㈣斜的核吸體

rr。因此，本發明之具體實例包括積i ^可在使該體積之鹽水進㈣物沈_件 C =:=明之具體實例包括其中該體積之鹽 =與〇)2源接觸且同時使該體積之鹽水 =合物沈澱條件的方法。本發明之具體實例包括其中該 體積j水可在該體積之鹽水進行碳酸鹽化合物沈殿條 ^之所及該體積之鹽水進行碳酸鹽化合物沈殿條件同 時二者與co2源接觸之方法。在—些具體實例中，該相 同的水可循環大於-次，其中沈殿的第—次循環主要地

去除碳酸鈣和碳酸鎂礦物，並留下剩餘鹼水，其他鹼土 離子源可加至其中，其可具有更多二氧化碳循環經過 其’沈澱更多碳酸鹽化合物。 在這些具體實例中可與該體積之鹽水接觸的C02 源可為任何方便的CO2源，且接觸方案可為任何方便的 方案。在C〇2為氣體之情形，感興趣之接觸方案包括(但 不限制於）·直接接觸方案，例如，將氣體通過該體積 之鹽水、同流接觸方式，亦即，單向流過氣體和液體相 流之間的接觸、逆流方式，亦即，相反地流過氣體和液 體相流之間的接觸、等等。因此，接觸可透過使用注入 201033153

器、起泡器、流體文丘裡(Venturi)反應器、分布器、氣 體過濾器、喷霧、托盤或填充管柱反應器等等完成，如 方便。對於使二價陽離子之溶液與C02源接觸之典型系 統和方法，參見美國臨時專利申請案第61/158,992號（申 請於2009年3月10日）；61/168，166(申請於2009年4 月9曰）；61/170,086(申請於2009年4月16曰）； 61/178,475(申請於 2009 年 5 月 14 曰）；61/228,210(申請 於2009年7月24日）；61/230,042(申請於2009年7月 30曰）；和61/239,429(申請於2009年9月2曰），其各 以引用方式納入本文中。 上述方案導致碳酸鹽/碳酸氫鹽沈澱材料(例如，吸 存C〇2之沈殿材料)和母液之漿料的產生。如果需要， 組成沈澱材料和母液之組成物可在沈澱之後和進一步 加工之前儲存一時段時間。例如，組成物可在從丨至 40°C(例如20至25t範圍）之溫度下儲存範圍從i至 1000天或更久，例如1至1 〇天或更久之一段時間。

然後可分離漿料成分。具體實例可包括母液之處 理，其中母液可或不存在於作為產物之相同組成物中。 例如，其中母液要回到洋，母液可以足以增加存在於母 液之碳酸鹽離子的濃度之方式與c〇2氣體來源接觸。接 觸可使用任何苓便的方案（例如該等上述方案）進行。在 某些具體實例中’母液具有驗性pH，和與叫源接觸 可以足以將pH減少至介於5和9之間的範圍（例如，6 和8.5’包括7.5至8.2)之方式進行。在某些具體實例中， 該經處理之鹽水可與(例如）如上所述之CO:源接觸，以 進一步吸存C〇2。例如，其中母液回到洋中，該母液可 62 201033153 以足以增加存在於母液中之碳酸鹽離子的濃度之方式 ” c〇2之氣體來源接觸。接觸可使用任何方便的方案 (例如該等上財案)储。在s些具體實财，母液且 有鹼性pH，和與C〇2源接觸可以足以將pH減少至介 於5和9之間的範園（例如，6和85，包括75至8 之方式進行。

所產生之反應母液可使用任何方便的方案處置。在 某些具體實财，其可送到用於處置之尾料池。在某些 具體實例中，其可丟棄在水之天然體，例如，洋、海、 3河。在某些具體實财，母液㈣本發财法之進 料水的來源(例如）洋或海。或者，母液可進一步加工(例 如）進行淡財案，如進—步贿於 12/163,2G5號；其之揭示以引用方式納人本^中弟 之杰八f :具體實例中’產生沈殿材料(例如，吸存C〇2 離從特分離所產生之材如產生經分 如，吸t crt 1存c〇2之產物）。沈殿材料(例 =括：方法，，其— 壓、萨由從母獨重力或藉由加人❹、機械加 具體==沈殿材料以產遽液、等等。在某些 m^ 里7之分離產生濕的去水沈澱材料。 產之去水沈殿材礼然後可被乾燥，如需要，以 生乾產物。乾燥可藉由風 =:風乾之情形，風乾可於室溫=在= 其料可賴乾如乾燥沈殿材料， "液體精由將其進料通過熱氣體（例 63 201033153 如來自電廠之氣態廢物流），例如，其中液體進料透過 霧化器泵進主乾燥室和熱氣體以霧化器方向同向或逆 向通過。視特定系統之乾燥方案而定，乾燥站可包括過 濾元件、冷凍乾燥結構、喷霧乾燥結構、等等。如需要， 在乾燥之前可洗滌去水沈澱材料產物。沈澱材料可用淡 水洗滌，例如，以從去水沈澱材料去除鹽(例如NaC1)。 在某些具體實例中，沈澱材料可在後來的使用之前 以一些方式精製（亦即，加工）。精製可包括各種不同方 ❹ 案。在某些具體實例中，產物可進行機械精製(例如)研 磨以便獲得具有所要物理性質（例如粒徑、等等）之產 物。 料，實例中’該產物可用作“補充黏結材 _ CMS為該等與水硬性水泥組成物(例如波 反應而產生硬化材料之材料，雖然在它們本 組成物的雜。㈣波特蘭水泥 渣。 之例子匕括飛灰和研磨粒狀高爐熔 ❹ 生之例中，產物可利用於產生集料。所產 在某些其粉末。 中，產生集料幾乎不 斤#；Μ、之粒子的具體實例 實例中’可進行沈:名夕的工作。在另—其他具體 料。例如，如上所之進一步加工以便產生所要集 形成固體產物沈崎料 物已轉化而形成:其=== 糟則属材料的水含量，可控制最終二= 64 201033153 度、和最後強度和密度。典型地濕餅將為4〇_6〇體積％ 水。對於較密集料，濕餅將為<50%水，對於較不密的 餅，濕餅將為>50%水。在變硬之後，所產生之固體產 物然後可機械地加工(例如，壓碎或者打碎)和分類以產 生所要特性(例如大小，特殊形狀、等等）之集料。在這 些方法中凝固和機械加•工步驟可以實質上連續方式或 在分開時間進行。在某些具體實例中，大體積之沈澱材 料可儲存在開放環境中，其中沈澱材料暴露於大氣中。 〇 對於凝固步驟，沈澱材料可以方便方式用淡水灌溉，或 允δ争在天然下雨灌慨以產生凝固產物。凝固產物然後可 如上所述能機械地加工。製造沈澱材料之後，可將沈澱 材料加工以產生所要集料。在一些具體實例中，該沈澱 • 材料可留在戶外，其中雨水可用作淡水源，使發生天水 安定反應’硬化沈澱材料而形成集料。 在本發明具體實例之一例子中，沈澱材料可使用帶 式運送機和鬲速通道分級機以均勻方式機械地分散在 ❹ 壓實地面上至感興趣之深度(例如）最多至十二吋，例如 1至12吋，包括6至12吋。分散材料然後可以方便速 率用與淡水灌溉，例如，每立方呎的沈澱材料1以加侖 的水。材料然後可使用多次通過鋼輥壓實，例如該等使 用於壓實柏油者。可以每埤的方式再灌溉表面直到材料 顯示所要化學和機械性質，於此時材料可藉由壓碎機械 地加工成集料。 在本發明額外具體實例之例子中，碳酸鹽化合物沈 澱材料’一旦從母液分離，可用淡水洗滌，然後放進壓 濾機中以產生具有30_60%固體之濾餅。此濾餅然後可 65 201033153 在模子中機械地加壓，使用任何方便的方式，例如，水 壓機，在適當的壓力（例如範圍從5至1000psi，例如i 至200 psi)下，以產生成形固體，例如，矩形磚塊。這 二所產生之固體然後可硬化，例如，藉由放置在戶外和 儲存’藉由放進它們在其中受到高度的濕度和熱、等等 之室中。這些所產生之硬彳·匕固體然後可用作建築材料本 身或壓碎以產生集料。該等集料、其製造方法和用途進 —步描述於同在申請中的美國專利申請案第61/056,972

Q 號（申請於2008年5月29日），其之揭示以引用方式納 入本文中。 ❹ 圖1提供一種製造根據本發明具體實例之碳酸鹽/ 奴酸氫鹽(例如，吸存CO2之成分）的流程圖。在圖1中， 來自二價陽離子源110之二價陽離子在沈澱步驟12〇中 進行碳酸鹽化合物沈澱條件。如上述所檢討，鹽水係指 任何非淡水之許多不同類型的水液，包括鹹水、海水和 鹽水（包括人造鹽水，例如，地熱工廠廢水、淡化廢水、 等等）’以及其他具有大於淡水的鹽度之鹽水。本發明 水泥的碳酸鹽化合物組成物可從得到其之鹽水來源可 ，天然源，例如海、洋、湖、沼澤、河口、鹹水湖、等 專，或人造來源。 £在某些具體實例中，水可得自也提供氣態廢物流之 電薇例如，在水冷卻電廠，例如海水冷卻電薇，已被 電廠使用的水錢可送至沈澱系統且用作沈澱反應中 的^、°在某些這些具體實例中，水可在進人沈澱反應器 之刖被冷浴p。 在描述於圖1之具體實例中，來自二價陽離子的來 66 201033153

斜\ 〇的二價陽離子之溶液先進料c〇2而產生co2-進 令所」亥C〇2然後進行碳酸鹽化合物沈殿條件。如圖1 二伊I述’包含叫之氣流13G係在沈殿步驟120與接 ΰ貝子之溶液觸。所提供之氣流130係在沈澱步驟 /、適合的包含二價陽離子之溶液接觸以產生c〇2_ ί。c〇2_進料水為已與c〇2氣體接觸之水，其中 2 :子已經與水分子組合而產生(例如)碳酸、碳酸氯 :，和故酸鹽離子。在此步射進料水導致水之“ C02含 ^增加，例如，於碳酸、碳酸氫鹽和碳酸鹽離子之形 ;’且伴隨與水接觸之廢物流的pC02減少。C〇2_進料 可為酸性，具有6或更小之pH，例如5或更小和包 4或更小。在某些具體實例中，用以進料該水之氣體 =C。2濃度可為職或更高、25 %或更高，包括5〇% 或更高，例如75%或甚至更高。感興趣之接觸方案包括 (但不限制於）：直接接觸方案，例如，將氣體通過該體 積之鹽水、同流接觸方式，亦即，單向流過氣體和液體 相流之間的接觸、逆流方式，亦即，相反地流過氣體和 液體相流之間的接觸、等等。因此，接觸可透過使用注 入器起/包器、流體文丘裡(Venturi)反應器、分布器、 氣體過濾器、噴霧、托盤或填充管柱反應器等等完成， 如芩便。 在沈澱步驟120，沈澱碳酸鹽化合物，其可為非晶 或結晶。感興趣之沈澱條件包括改變該等水的物理環境 以產生所要沈澱材料。例如，水之溫度可提高至適合於 發生所要碳酸鹽化合物之沈澱的量。在該等具體實例 中，水之溫度可提高至從5至7〇°c之值，例如從2〇至 67 201033153 50 C且包括從25至45°C。同樣地，雖然沈澱條件的給 定組可具有從〇至l00〇c之溫度範圍，但在某些具體實 例中溫度可提高以產生所要沈澱材料。在某些具體實例 中’溫度可使用從低或零二氧化碳排放源(例如）太陽能 源、風能源、水力電氣能源、等等產生之能源提高。雖 然在給定的沈澱方法期間水的pH範圍可從7至14，但 在某些具體實例中pH可根據需要提高至鹼程度以便驅 動碳酸鹽化合物的沈澱。在某些這些具體實例中，pH 可提高至減到最少的程度，如果在沈澱期間不去除❿ C〇2氣體產生製造。在這些具體實例中，pH可提高至 或更高’例如11或更高。如果需要，水之pH可使 用任何方便方法提高。在某些具體實例中，可使用pH_ 提高劑，其中該等試劑之例子包括氧化物、氫氧化物(例 如，氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧鎂石）、碳酸鹽類(例如 碳酸鈉）等等。加至鹽水來源之p Η _提高劑的量將視試劑 的特定性質而定和修正鹽水之體積，且足以將鹽水來源 之pH提高至所要值。或者，鹽水來源之ρΗ可藉由水 之電解而提高至所要程度。 ◎ C〇2進料和碳酸鹽化合物沈澱可以連續方法或以 分開步驟發生。同樣地，進料和沈殿可發生於系統之相 同反應器中，例如，如圖丨中於步驟120所說明，根據 本發明之某些具體實例。在本發明之其他具體實例中， 這二個步射發纽分岐應Β巾，讀在進料反應器 (亦即，氣體-液體或氣體-液體_固體接觸器）中將C〇2進 料至水和然後在分開反應盗中使所產生之進料水 進行沈澱條件。 68 201033153 從水產生包含礙酸鹽之沈殿材料之後，所產生之沈 澱材料（亦即，所產生之吸存c〇2之成分)可從一些或所 有的母液分離而產生分離沈澱材料，如圖1中於步驟 140所說明。 沈澱材料之分離可使用任何方便的方法達成，包括 機械方法，例如，其中從沈殿材料排出大量過量之水， 例如藉由單獨重力或藉由加入真空、機械加壓、藉由從 母液過濾沈澱材料以產濾液、等等。對於可使用於本發 〇 明之去除大量水的典型系統和方法，參見美國臨時專利 申請案號61/158,992(申請於2009年3月10曰）； 61/168，166(申請於 2009 年 4 月 9 曰）；61/170,086(申請 於2009年4月16日）；61/178,475(申請於2009年5月 14 曰）；61/228,210(申請於 2009 年 7 月 24 曰）； 61/230,042(申請於 2009 年 7 月 30 曰）；和 61/239.429(申 凊於2009年9月2曰，該等美國臨時專利申請案各以 引用方式納入本文中。大量水之分離產生一種濕去水沈 φ 澱材料（也就是’減少碳足跡混凝土組成物的去水吸存 C〇2之成分）。 所產生之去水沈澱材料可直接使用，或所產生之去 水沈澱材料可進一步乾燥。在一些具體實例中，所產生 之去水沈澱材料可直接使用。直接使用所產生之去水沈 澱材料在需要一些量的水之應用中可為方便的。在一非 限制例中’去水沈澱材料可與普通波特蘭水泥混合，其 中該去水沈澱材料提供至少一部分的水合及放置水泥 混合物所要之水。在一些具體實例中，該去水沈澱材料 可為大於5°/。水，大於10%水，大於20%水，大於30% 69 201033153 水，大於50%水，大於60%水，大於70%水，大於8〇% 水’大於90%水，或大於95%水。在一些具體實例中， 該去水沈澱材料提供使用去水沈澱材料的應用所需要 之至少5°/。的水’至少10%的水，至少2〇%的水，至少 30%的水’至少40%的水，至少50%的水，至少6〇〇/〇的 水，至少70%的水’至少80%的水，至少90%的水，或 至少95%的水。在一些具體實例中，該去水沈殿材料提 供使用去水沈澱材料之應用所需要的全部之水。例如， 去水沈澱材料可提供水合及放置去水沈澱材料和普通 波特蘭水泥的水泥混合物所需要之全部的水。例如，沈 澱材料可被去水致使去水沈澱材料包含將近7〇%水，例 如66.5%水。沈澱材料之漿料然後可與普通波特蘭水泥 混合致使所產生之水泥混合物包含8 〇 %普通波特蘭水 泥和20%沈澱材料，其中該水對水泥(也就是，普通波 特蘭水泥和沈澱材料）比為約40。/^藉由控制從沈澱材 料去除的水量，從沈澱材料製造之材料（例如，減少碳 足跡混凝土）的碳足跡也被控制，尤其是如果材料需^ 水。考慮到這一點，任何本文中所述產物材料之小、中 性或負碳足跡可只藉由去除如沈澱材料所需要一樣夕 的水來進一步減少。 7夕 如上所述，嘢產生之去水沈澱材料也可被乾燥而產 ^ 一種產物，如圖i的步驟16〇所舉例說明。乾燥可為 藉由將濾液風乾而達成。在風乾濾液的情況下，風乾 於至溫或高溫。可將去水沈澱材料風乾以產生—種沈澱 材料，其可為小於50%水，小於40%水，小於3〇%水， 小於20%水，小於1〇%水，或小於5%水。例如，可將 201033153 去水沈殿材料風乾以產生一種沈殿材料，其為3

。該沈澱材料可被壓碎有或沒有額外加工（例如， 同男力混合，high sheer mixing)和與其他材料例如 :特蘭水泥合併以產生一種包含水合及放置水 所要之水的-部分之水泥混合物。乾燥也可藉由 灰材料喷霧乾燥達成，其巾包含麟材料之液體藉由透 過熱氣體（例如來自電廠之氣態廢物流）將其進料而乾 燥，例如，其中液體進料透過霧化器泵進主乾燥室L 熱氣體以霧化器方向之同流或逆流通過。視系統之特 乾燥方案而^，錢站可包括職树、冷;東乾 構、喷霧乾燥結構、等等。 ''° 1如果需要’來自液固分離之去水沈澱材料可在乾燥 之前洗滌’如目1中的視需要之步-驟150所舉例說明。 沈殿材料可賊水洗務，例如’以去除來自去水沈殿材 料之鹽類(例如NaCl)，所使用之洗滌水如方便可丟棄， 例如，藉由將其丟棄在尾料池等等中。 在步驟170，乾燥沈澱材料可視需要精製，例如， 以提供所要物理特性，例如粒徑、表面積、等等，或將 一或更多成分加至沈澱材料，例如摻合物、集料、補充 黏結材料、等等，以產生終產物8〇。 圖4、5和6提供製備吸存c〇2之產物的方法之顆 外具體實例的繪圖。在圖6中，c〇2源直接來自電廠煙 道氣。煙道氣可溶解在海水中，汽提C〇2、s〇x和NOx 之氣體以用盡乾淨的空氣。當溶解時，c〇2轉化成碳酸 且在海水中與二價陽離子(例如，Ca2+ ·· Mg2+)形成碳酸 鹽類而產生SCM和集料，而Ν〇χ和s〇x被中和且也被 71 201033153 吸存。包含碳酸鹽類(例如，碳酸鈣及/或鎂）之漿料可形 成且噴霧乾燥以產生所要粒徑。該方法包括對氣化鈉上 的複雜控制、避免對加強桿的腐蝕效果和產生乾淨空氣 和乾淨水，其由於減少硬度(例如，減少妈和鎮之濃度） 而容易去除鹽分。雖然鎂在混凝土中被視為不受歡迎 的’但此MgC〇3之形式較類似於CaC〇3，而非典型地 被避免之氫氧化鎂。 在某些具體實例中，一種系統例如圖2之系統2〇〇 可用以完成上述方法。圖2之系統200包括包含C〇2 之氣·體來源230(例如，來自燃煤發電廠之煙道氣）。此 ® 系統也包括運輸結構例如管路、導管或管道，其將包含 c〇2之氣體從包含c〇2之氣體來源23〇指向處理器 220。也如圖2所示為包含二價陽離子之溶液源21〇(例 如，水體，包含二價陽離子之溶液、等等的槽）。在一 些具體實例中，包含二價陽離子之溶液源21〇包括運輸 結構例如管路、導管或管道，其將包含二價陽離子之溶 液（例如，包含鹼土金屬離子之水溶液）指向處理器 (220)。在包含二價陽離子之溶液源為海水之情形，運輸 ◎ 結構與海水來源流體溝通(例如，該輸入為管線或從^ 水進料至陸基系統，或該輸入為洋基系統中的船殼中之 進入口）。 提供至處理器或其元件(例如氣體·液體接觸器、氣 體-液體-固體接觸器；等等）的二價陽離子之水溶液可藉 由循環泵循環以使在處理器内之氣體_液體接觸器或氣 體-液體-固體接觸器中包含c〇2氣體(例如，包含c〇2、 SOx、NOx、金屬和包含金屬之化合物、粒子物質、等 72 201033153 等）的吸收被最佳化。有或沒有循環，本發明之處理器 或其元件(例如氣體-液體接觸器、氣體-液體-固體接觸 器；等等）可在包含C02之氣體中產生C02之至少25%、 50%、70%，或90%溶解。其他氣體(例如，SOx)之溶解 甚至可更大，例如，至少95%、98%或99%。提供包含 C02之氣體的最佳吸收之額外參數包括0.1至30、1至 20、3至20，或5至20公分_1之比表面積；〇.〇5至2、 0·1至1、0.1至0.5 ’或0.1至0.3公分/秒之液體侧質傳 ❿ 係數(kL);和0.01至10、0.1至8,0·3至6或0.6至4.0 秒_1之體積質傳係數(KLa)。在一些具體實例中，包含 C〇2之氣體被二價陽離子之水溶液的吸收導致至少一 部分沈澱材料沈澱在氣體-液體接觸器中。在一些具體 實例中，沈澱主要發生在處理器之沈澱器中。該處理 益’在k供沈殿材料的沈殿結構時，也可提供沈降之預 備性方式（亦即，處理器可用作沈降槽）。該處理器，無 論是否為提供沈降，可將沈殿材料之漿料提供至脫水進 φ 料泵，其，依次，將沈澱材料之漿料提供至沈澱材料和 沈澱反應混合物在其中分離之液固分離器。 處理器220可進一步包括許多不同元件之中的任 何一個，包括(但不限制於)溫度調節器（例如，配置用以 加熱沈澱反應混合物至所要溫度）；化學添加劑元件(例 如’用於引進化學質子去除劑例如氫氧化物、金屬氧化 物或飛灰）；電化學元件(例如，陰極/陽極）；用於機械 擾拌及/或物理擾拌機制之元件；和用於將工薇煙道氣 再循環通過沈澱廠之元件。處理器22〇也可包含配置用 於監測-或更多包括(但不限制於)反應器内壓、ρΗ、沈 73 201033153 澱材料粒徑、金屬離子濃度、導電率、鹼性和{)(：02之 參數的元件。處理器220，在使整個沈澱廠之步驟中， 可以分批式、半分批式或或連續地操作。 處理器220，進一步包括用於包含沈澱材料之漿料 或分離上澄液之輸出運送。在一些具體實例中，可配置 該輸出運送以將漿料或上澄液運輸至用於棄置之尾料 池或天然水體，例如，洋、海、湖或河》在其他具體實 例中’可配置系統以允許藉由來回在沈澱系統和工廠之 間的管線將漿料或上澄液用作工廠之冷凍劑。在某些具 體實例中，沈澱廠可與淡化廠在同一地點，致使來自沈 澱廠之輪出水被作為淡化廠的輸入水使用。該系統可包 括運輸（亦即，導管），其中輸出水(例如，漿料或上澄液) 可直接泵進淡化廠。 圖2中說明之系統進一步包括用於從沈澱反應混 合物分離沈澱材料之液固分離器240。液固分離器可藉 由排出（例如，沈澱材料的重力沈殿接著排出）、傾析、 過漉（例如，重力過渡、真空過濾、使用加壓空氣之過 濾、）、離心、加壓或其任何的組合而達成從沈澱反應混 合物分離沈殿材料。至少一個液固分離器係可作業性連 接至處理器以使沈澱反應混合物可從處理器流至液固 分離器。任何許多不同液固分離器可以任何配置（例 如’平行、串連，或其虹合）組合使用’和沈澱反應混 合物可直接流至液固分離器，或沈澱反應混合物可被預 處理。 系統200也包括洗條器（250)，其中洗滌來自液固分 離器240之大量去水沈殿材料(例如’以從沈澱材料去 201033153 在乾燥站（例如，乾燥器260)乾燥之 琢糸統可進一步句括 生之碳酸鹽類(例如，碳 1燥包含在處理器中產 其組合物的沈_料之禮鎂）、雜氫鹽類或 乾燥器可包括過據元件

Ϊ管)St垃包括來自工薇之運輸機(例如， 酋、到乾燥器以使包含％之氣體㈣ •、2可在乾燥階段中直接與濕沈殿材料接觸。 、、！乾燥之沈殺材料可在精製站270中進行進-步 例如’研磨、礙磨）以便獲得所要物理性質。在精 衣』間種或更多成分可加至沈殿材料，如果該沈殿材 料要被用作建築物材料。 该系統進一步包括出口運輸機(例如，運輸帶、漿 料栗）配置用於從下列之—或更多去除沈丨殿材料：處理

除鹽和其他溶質） 前。 器、乾燥器、洗滌器，或從精製站。如上所述，沈澱材 料可以許多不同方式處置。沈澱材料可以運輸工具(例 如’敬船、火車、卡車、等等）運輸至長期儲存位置， 可包括地上和地下儲存設施二者。在其他具體實例中， 沈;殿材料可在水下地點處置。可使用用於將沈澱材料運 輸至寒置位置之任何方便運輸結構。在某些具體實例 中，可使用管線或類似的漿料運輸結構，其中這些結構 可包括用於主動式泵動、重力介導流動、等等之單元。 一般技藝人士將了解可改變和可最佳化流率、質量 傳遞和熱傳遞而用於本文中所述之系統和方法，和對電 薇之寄生負載可被會減少，而破吸存被隶大化。 75 201033153 可固化組成物 的太^明之額外觀點為可111化組成物，其包括合併水 ^ 之減少碳足跡混凝土組成物。本發明之可固化 藉由合併混凝土組成物和水，同時或藉由= ° 2與集料’然後合併所產生之乾成分與水製得。

-τη/相（例如）水性流體，乾成分可與其組合而產生 1成物(例如)混凝土 ’可從純水改變至包括-種 2多溶質、添加劑、共溶劑、等等之水，如需要。乾 刀對在製造可目化組成物巾所合併之液相的比率可 改變’和在某些具體實例中範圍從2 : 10至7 : 10，例 如3 . 10至6 :丨〇且包括4 : 1〇至6 : 10。 通用水泥標準例如STM C150允許在製造波特蘭水 /尼中以研磨石灰石取代—部分之熟料。在⑶〇

的清况中最大可允許百分比為5%。在一些歐洲標準中 允斗較同的百分比，時常為1〇%，但有時在製造波特蘭 水泥中岗至30%之石灰石作為熟料取代。在這些情況中 石灰石可分開研磨和與波特蘭水泥摻合，但石灰石集料 也可在球磨階段加至熟料中且與熟料和小 量的石膏磨 碎以產生波特蘭水泥。 使用來自碳吸存沈澱反應碳酸鈣添加劑而不是天 然開採石灰石對於水泥生產者有一些優點。谭設用沈澱 材料取代5%熟料，所得水泥之碳足跡可減少7 2%，然 而在使用磨碎石灰石中，碳足跡可只被減少5%或更 。繁於波特蘭水泥工業所面臨的碳足跡減少上的壓 力，相對於使用開採石灰石，額外2.20/〇進一步減碳足 跡具有相當的價值。 76 201033153 常比為其通 =使用限制於— =皮特蘭水泥之性質。在某些波特蘭水泥廠，使用合 =石灰石的能力也許被限制在2G%。彻於‘ 鑛纽5.2職2龜，之碳足

藉由使用碳-吸存沈殿碳酸妈減少波特蘭水泥 足跡經由碳信用具有可能產生額外收益之進一步^ 點。因為所加人之材料(即使其為開採石灰石）減少所使 用之熟料的量，村水泥設㈣得從水泥設施之排 放減少的碳信用。在沈殿材料中之吸存c〇2可利用於辦 加熟料減少可得的碳信用之量和值。 日 效用 包括其之標的混凝土和可固化組成物發現於各種 不同應用之用途，特別是作為建築物或建築材料。其中 發現使用本發明之可固化組成物的特殊結構包括（但不 限制於）：路面、建築結構，例如，建築物、地基;'高 速公路/道路、天橋、停車場結構、用於大門、圍牆和 桿之磚/磚牆和基腳、橋、地基、堤、水壩。本發明之 砂聚發現於將建築塊(例如，磚塊)結合在一起和填充在 建築塊之間的缝隙的用途。砂漿也可用以固定已存在的 結構，例如，用以取代原砂漿已變得被損害或侵蝕之部 份，以及其他用途。 本發明之具體實例發現於減少在製造建築物和後 來運行建築物時所產生之C〇2的量之用途。詳而言之， 77 201033153 在建築材料(例如混凝土）的製造中，本發明之方法可減 少C〇2產生。除此之外，該方法可減少發電時的c〇2 排放’其減少有關在建築物生命中運行建築物之C02 排放。 ❹ 才示的方法和糸統發現於C〇2吸存（sequestrati〇n)之 用途，特別地經由吸存在建築環境中。吸存c〇2包含從 氣流(例如氣體廢物流)去除或吸存c〇2，和使其固定成 穩定非氣體形式以使c〇2不能夠散逸至大氣中。c〇2 β及存包含將C〇2安置成儲存敎形式，例如，建造環境 之疋件，例如建築物、道路、水壤、堤、地基、等等。 同^地’根據本發明方法之C02的吸存導致防止C02 =進人大氣和叫以c〇2不變成大氣的部份之方式 即月。儲存穩定形式意謂-種可在暴露條件(亦 或水二在水環境下、等等）下儲存在地面上 10年期間（例如，1年或更久，5年或更久， 〇 久，2^)年或更 1年或更久，50年或更久，1⑼年或更 __0年\更更久久?：年或更久，… 有顯著(若右 5甚至10〇,〇〇〇,〇〇〇年或更久）而沒 在儲存時解之物f的形式°當儲存穩定形式 氣體測量，降=有ί歷降解，依據從產物釋放之c〇2 年，且在某此且的(如果任何有的話)將不會超過5〇/〇/ 存穩定形式可2體實例中將不會超過1%/年。地面上儲 ~1〇〇。(：至6〇()。各種不同環境條件（例如，溫度範圍從 的，其中讀’濕度範圍從〇至100%)下為儲存穩定 下儲存穩定形可為無風、多風、暴風或暴風雨。水 々有關於在水環境條件下同樣地是穩定 78 201033153 的。該等方法之具體實例可用以捕獲所有工業方法(例 如’發電、水泥生產、化工生產、紙和鋼鐵廠、等等） 的廢co2。 提出下列實例以使提供一般技藝人士製造和使用 本發明之完全揭示和描述，且不意欲用於限制發明人視 為其發明的範圍’也不意欲表示下列實例子為全部或所 進行之唯一實驗。已盡力確定有關於所用數字（例如 篁、溫度、等等）的準確性，但應計入一些實驗誤差和 在本文中列舉之所有實例和條件的語言主要意欲 有助於了解本發明之原則和發明人所貢獻的觀念以推 動该技藝，且應解釋為沒有被限制於該等明霉地列舉的 - 實例和條件。而且，在本文中所列舉的本發明之原理、 • 觀點和具體實例以及其特定實例的所有陳述意欲包含 其結構和功能同等物兩者。此外，意欲該等同等物包括 目前知道的同等物和未來發展之同等物，亦即，任何進 φ 行相同功能的發展要素，不管結構。因此，本發明之範 圍不意欲限制於本文中所示及所述典型具體實例，因此 具體實例只藉實例的方式提供。的確，現在熟習該項技 術者將想到可發生很多的變化、改變和取代而沒有偏離 本發明。意欲下列申請專利範圍定義本發明之範圍且從 而涵蓋在這些申請專利範圍和其同等物之範圍内的方 法和結構。 【實施方式】 實例 79 201033153 L減少碳足跡混凝土組成物之成分 A.補充黏結材料摻合物(SCMA) 補充黏結材料摻合物(SCMA)為傳統SCm之部份 或:王替代’其與波特蘭水泥摻合以顯著地減少混凝土 之碳足跡，同時増加混凝土之品質、強度和耐久性。 ^ΜΑ為一種可取代高體積的水泥或飛灰之反應性摻 :物’具有增加之耐久性而無例如早期強度損失之問 題。SCMA可如美國專利申請案第ι2/126,776號，以及 美國臨時專利申請案第61/088,347和61/101,626號中所

述製造，該等專利申請案每個以引用方式納人本文中。 i.FTIR FTIR使用雷射來激發和測量材料中的鍵振動。使 用此方法，我們可指示那一種化合物存在於材料中。在 第7天’在普通波特蘭水泥糊(0PC)和具有20%scma 和80°/o〇PC的摻合糊之間的未水合和水合比較顯示於 圖/中。雖然不同’ S C Μ A可為許多產物之基礎和構件， 且s正明所有產物的基本化學組成物。在上圖中，中心在 1450公分之大譜帶指示大量碳酸鹽存在於SCMA 中。於3694公分—I和2513公分-1之峰為SCMA的水合 之指示。對於水合摻合SCMA，我們看見於858公分-1 之峰減小且於872公分―1之峰變得更尖，和於712公分 -1傾斜也變得更明顯。這些模態定位與方解石的形成一 致。上不2342公分_1峰不再存在於水泥摻合物中，其 將在產物再水合時被預期。存在對應於Mg(〇H)22 〇H 伸縮振動的於3694公分」之缘，然而與〇pc中之水人 比較，Ca(OH)2形成(於3644公分-1之峰)似乎被抑制: 201033153 對於水合OPC ’纟於水泥之礙酸化作用（carb〇nati〇n)， 其也2具有可在1481公分]和1426公分觀察到之特徵 COs2模態。Ca(OH)2也具有於3644公分-!的大峰，其 對應於OH伸縮振動。

ii. XRD 於不同角度之XRD散射χ—射線束以測量樣品之反 射。反射恢復指紋以允許特定化合物的確認。從χ RD (參 見圖8和圖9)，可進行水合0P(：和掺合SCMA之許多 觀察： •鈣礬石和氫氧鈣石存在於OPC和摻合SCMA二者中。 •方解石之存在顯示於SCMA中，而所形成之氫氧鈣 石的量顯著地減少20%。 • 7天之後，SCMA顯示岩鹽(NaC1)之小或沒有訊號， 符合氯化納控制之ACI 318標準。 • SCMA顯示Mg在方解石中之耗乏的證據。 •石夕酸妈相在SCMA中似乎也比較快速地耗盡。 iii. SEM 圖像 SEM圖像（圖1〇)顯示水合0PC和摻合SCMA糊二 者顯示與針狀鈣礬石相似的形態和在水泥粒子之表面 上C-S-H形成。 iv. X-射線螢光(XRF) _____ 氧化物 CaO Si02 AI2O3 Fe203 S03 Na20 Mg〇 Cl K20 含量 (重量％) 8.96 1.76 0.63 0.265 0.17 2.56 31.17 1.15 0.12 元素 6.404 0.823 0.334 0.185 0.068 11.37 18.79 1.15 0.100 201033153 (重量％) 表1.本發明之SCM的XRF元素分析。 v.粒徑分析(PSA) 本發明之SCM的粒徑分析指示ι〇 8636ι " 中值粒徑和11.26930微米之平均粒徑。 微米之 vi. SCMA為反應性的 如圖11中所証明的，SCMA為反應性的。 vii. SCM 形態 圚12提供SCM形態 ❹ B.碳減少之掺合物(CRA) CRA為一種礦物摻合物和具有粒徑可 細集料二者。CRA吸存C〇2在混凝土中和給砂之 藉由在混合设汁中取代部分或全部細集料而來十者 生碳中性或碳負混凝土，而沒有任何水泥取代曰在性產 國臨時專利申請案第61/056,972號中所描述二 造CRA;該美國臨時專利申請案之揭示 7 = 入本文中。 5丨用方式納 C. 粗集料(AGG) ❹ 粗集料(AGG)可替換混合物中的一部分或全部之 -般粗集料。AGG允許設計者產生碳中性或碳負混凝 土而沒有取代任何水泥，且維持混凝土之強度。agg CRA、係根據美國臨時申請案第61親，9?2號中所描述 之方法製造；該美國臨時專利申請案之揭示則丨用方式 納入本文中。 D. 來自海水之沈澱材料 82 201033153 猎由位於1，000加命的加蓋塑膠桶底部之氣體擴散 A 55sefm' 1()%二氧化碳(平衡空氣风體流將海水 加侖谦拌和酸化。監測阳且從约仲8降至 p 5’5_6’於$點中止氣體擴散。將來自包括-些方解 石和石夕石之n觀的魏絲（丨克/升)加至該酸化 之授拌海水，pH上升到約ρΗ8β再開始氣體擴散直到 ΡΗ降至ρΗ7,其後中止氣體流動。

用下列中重複方式將總計22公斤的氮氧化鎮以 10%裝料以增加劑量加錢性海水：將氫氧化鎂漿料加 至授拌海水中直到pH增加至卿。重新開始1〇%二氧 化碳氣體傳送直到攪拌海水之ρΉ回到pH7。中止氣體 傳送，和加入漿料直到PH回到pH8。消耗22公斤的氫 氧也鎂之後’藉由擴散10%二氧化碳氣體將攪拌海水1 PH減少至pH7，其後停止氣體傳送。將約们公斤 5 〇%(重量/重量)NaOH(aq)加至攪拌海水直到海水之、 到達ρΗΙΟ.15。將所產生之沈澱材料重力分離然後從^ 清液真空過濾。在110°C下將濾餅爐乾，然後球磨。Λ 沈澱材料示性 ° X-射線螢光(XRF)數據(表2)指示沈殿材料大立 ! ** k'ri Sr, AS. β 份 重量Ο/。 1.86 N.a Mg A1 Si S 19.48 0.28 0.71 0.07

表2 :沈澱材料之XRF元素分析 %co2 重量％ 49.63 83 201033153 表3 : C〇2含量百分比（電量分析） 沈澱材料之X射線繞射（XRD)和熱重分析 (TGA/DTG)指示存在水菱鎂礦和文石（CaC〇3)作為主 相，和岩鹽(NaCl)作為次要成分。沈澱材料之XRD係 與水菱鎂礦、文石和水菱鎂礦之標準比較。TGA/DTCJ 指示於指示水菱鎂礦的257¾和412°C之反曲點/峰，和 TGA/DTG指示於指示文石的7〇n^反曲點/峰。結果 也以紅外線光譜(IR)確認，其用以產生文石、水菱鎂礦 和沈澱材料之各複合圖。該沈澱材料可用於製造本發明 之減少碳足跡混凝土組成物。 Θ Ε·來自海水之沈澱材料 藉由位於1，〇〇〇加侖的加蓋塑膠桶底部之氣體擴散 器通入55 scfm、10%二氧化碳(平衡空氣）氣體流將海水 (900加侖）攪拌和酸化。監測pH且從約pH8降至 pH5.5-6,於該點中止氣體擴散。將氫氧化鎂克/升） 加至該酸化之攪拌海水；1)^1上升到約pH8。再開始氣 體擴散直到pH降至PH7，其後中止氣體流動。然後以 下列中重複方式將總計30公斤的50%(重量/重〇 量)NaOH(aq)以增加劑量加至攪拌海水：將Na〇H加至 攪拌海水中直到pH增加至pH8。重新開始1〇%二氧化 碳氣體傳送直到攪拌海水之pH回到pH7。中止氣體傳 送，和加入NaOH直到pH回到pH8。消耗3〇公斤的 5J)%(重量/重量)Na0H(aq)之後，藉由擴散1〇%二氧化碳 氣體將攪拌海水之PH減少至pH7，其後停止氣體傳 迗。將約37公斤的50%(重量/重量)Na〇H(aq)加至攪拌 海水直到海水之pH到達ρΗΙΟ.15。將所產生之沈澱材 84 201033153 料重力》_後從上清液真空减。將賴再成聚於淡 水中，喷霧乾燥，然後球磨。 沈澱材料示性 X-射線勞光(XRF)數據(表句指示該沈澱材料大部份由 碳酸鎂和約構成〇

Na Mg A1 Si ------- s Cl K Ca Fe 重量％ 7.13 13.84 0.10 0.11 0.17 4.75 0.17 5.63 0.03 表4 XRF 元素分; %C〇2 重量％ 53.60 表5 . C〇2含量百分比（電量分析) [00198]沈澱材料之X射線繞射(XRD)和熱重分析 (TGA/DTG)指示存在碳酸鎂石（MgC〇3 · 3h2〇)和文石 (CaC〇3)作為主相，和岩鹽(NaCl)作為次要成分。沈澱 材料之XRD係與碳酸鎂石和文石之標準比較。 TGA/DTG指示於指示碳酸鎂石的132。〇、36代、 ❹ °〇和433°C之反曲點/峰，和TGA/DTG指示於指示文石 的697 C之反曲點/峰。結果也以紅外線光譜(IR)確認， 其用以產生碳酸鎂石、文石和沈澱材料之各複合圖。該 沈澱材料可用於製造本發明之減少碳足跡混凝土組成 物。 F.來自海水之沈澱材料 藉由用二個泵將其内容物含量栗過二個管線而將 海水(76,0〇〇加侖)混合於2〇〇,〇〇〇加侖開放容器中，其 用向上圓形執道將内容物回到桶内。經由位於桶底部之 85 201033153 操:前

Ah Μ ^ j,, 叫从谷器中。加入氫氣 循環其——MW二氧化碳氣體傳送。然:後經過再 之pH為。1&(5〇%(重置/重量)他卿叫))直到漿料 之、PH為PH9.5。然後將漿料轉移到沈降池其中上产 3輕輕倒出和收集重力沈降的固體以喷霧乾燥。將聚 料喷霧乾燥和從喷霧乾燥器的主室收集。 沈殿材料示性 ^ X -射線螢光(X RF)數據（未顯示）指示沈澱材料大部 份係由碳酸鎂和鈣構成〇 %co2 重量％ 33.06 表6 : C02含量百分比（電量分析) 沈澱材料之X射線繞射（XRD)和熱重分析 (TGA/DTG)指示存在碳酸鎂石（MgC03 · 3H20)和一水方 解石（CaCCh . KbO)作為主相，和岩鹽(NaCl)作為次要成❹ 分。沈殿材料之XRD係與礙酸錢石、文石和一水方解 石之標準比較。TGA/DTG指示於指示碳酸鎂石的136 °C、187。(：和421°C之尽曲點/峰，和TGA/DTG指示於 指示文石和一水方解石的771°C之反曲點/峰。結果也以 紅外線光譜(IR)確認’其用以產生碳酸鎂石、文石、一 水方解石和沈澱材料之各複合圖。該沈澱材料可用於製 造本發明之減少碳足跡混凝土組成物。 S6 201033153 II.碳足跡比較 下述為具有從使用本發明產 跡減少的混合設計。混凝土之碳足跡係應碳足 個成份之加 斤/瑪（平均運輸-瑪混凝土 運輸足跡：

•歐盟委員會已轉放以卡車運輸(集料、水 土）之160克C〇2/嘲材料/公里的圖。從亞 二 =泥之碳足跡已估計為一―= .假設拖運㈣之5G哩的平均輯，和⑽镑㈤ 碎集料之製造碳足跡，純之平均碳足 ς C〇2/碲集料。 ~ J U.U4_3 續 .來自全目之歧㈣祕路成本估 〇遍碎。假設用卡車裝運飛灰或賴平均刚H 知SCMs之碳足跡為約〇 〇45碎c〇2/碲飛 製造足跡： — f .假言m镇c〇2/，水泥之從波特蘭水泥製造的 平均f〇2釋放(如加州水泥氣候作㈣隊所報旬，每碎 波特蘭水泥具有〇.86碎之製造碳足跡。假設平均⑽ 哩之，輸距離’每碎波特蘭水泥之運輸足跡將為〇·㈣ 碌母碎波特蘭的〇_876碎C〇2水泥之總計碳足跡。 碳減少： •材料例如SCMA、CRA和AGG具有大約5〇%之吸存 c〇2的含量，每磅材料其為_〇 5〇〇磅之c〇2。製造和運 87 201033153 跡 〇:足跡(假設用卡車I運平均1GG哩)每時材料為約 尔。镑co2。留下每镑材料總計_〇 45〇@c〇2之碳足 ^jj〇%〇PC 混 ^

00.18 表 7.具有 630.18 磅 C02/碼 3 混凝 - 組成物 A跡的混 凝土 ❹ 此典型的6袋混凝土混合物之實例夏 630磅之碳足跡。 、有每立 為了生物上減輕此碳排放，將需要—尺 ^ .27呎高。每10碼負荷使相等增長十個這些梏僅，增 R 宜碰七Μη〇Ζ、、、σ人从》 ^ ^ 方瑪 長 叢 成分 磅co2/磅成 分 波特蘭水泥 0.876 碎成分/石馬 混凝土 282 傍C〇2/石馬247.03 88 201033153 水 0.01 282 2.82 飛灰 0.045 282 12.69 SCMA (0.450) 0 0 細集料 0.043 1,300 55.90 CRA (0.450) 0 0 粗集料 0.043 1,800 77.40 AGG (0.450) 0 0 總計 3,946 395.84 ❿ 表8.具有395.84磅C02/碼3混凝土之碳足跡的混凝土 組成物 此用50%飛灰之典型6袋混凝土混合物的實例具有 每立方碼395磅之碳足跡。此減少自6袋波特蘭水泥混 - 合物的37%之碳足跡。 C.具有藉由改良工作性質之減少碳混合物 成分 碎C02/碎成 磅成分/碼3 CO2/ 碼 3 分 混凝土 混凝土 波特蘭水泥 0.876 338 296.09 水 0.01 282 2.82 飛灰 0.045 113 5.08 SCMA (0.450) 113 (50.85) 細集料 0.043 1,300 55.90 CRA (0.450) 0 0 粗集料 0.043 1,800 77.40 AGG (0.450) 0 0 總計 3,946 386.44 89 201033153 表9.具有386.44碎C〇2/瑪3混凝土之礙足跡的混凝土 組成物。 此具有20%SCMA、20%飛灰和60%〇PC之6袋混 凝土混合物的實例具有每立方碼386磅之碳足跡_低 於50%OPC/50%飛灰混合物2%之碳足跡。此混合物達 成較低的石炭足跡而沒有5 0%飛灰混合物的凝固時間和 早期強度增進問題，如圖3中所舉例說明。 D· 6袋的OPC之碳中性混合物 成分 磅C02/磅成 分 碎成分/碼3 混凝土 磅co2/碼3 混凝土 波特蘭水泥 0.876 564 494.06 水 0.01 282 2.82 飛灰 0.045 0 0 SCMA (0.450) 0 0 細集料 0.043 1,300 55.90 CRA (0.450) 1,400 (630.00) 粗集料 0.043 1,700 73.10 AGG (0.450) 0 0 總計 3,946 (4.12) 表10.具有494.06磅CCV碼3混凝土之碳足跡的混凝 土組成物。 此碳中性6-袋混凝土混合物之實例使用CRA取代 一部分之細集料。 寒用高OPC取代&改良工作性質的碳中性混合物 成分 磅co2/磅成 磅成分/碼3 榜co2/碼3 201033153 分 混凝土 混凝土 波特蘭水泥 0.876 338 296.09 水 0.01 282 2.82 飛灰 0.045 113 5.08 SCMA (0.450) 113 (50.85) 細集料 0.043 600 25.50 CRA (0.450) 800 (360) 粗集料 0.043 1,800 77.40 AGG (0.450) 0 0 總計 3,946 (3.96) 表11.具有-3.96磅C02/碼3混凝土之碳足跡的混凝土 組成物。 此碳-中性6-袋混凝土混合物之實例使用CRA取代 一部分的細集料連同使用SCMA和飛灰且各於20%取 代程度。 所感興趣的額外混合物包括： 成分 磅C02/磅成 分 碎成分/碼3 混凝土 碎1 CO2/碼3 混凝土 波特蘭水泥 0.876 338 296.1 水 0.01 271 2.7 細集料 · · 0.013 1,250 16.3 粗集料 0.013 1,800 23.4 飛灰 0.045 113 5.1 CM-SCM (0.450) 113 (50.9) 細-SA 0 0 0 91 201033153 粗-SA 0 0 0 總計 3,885 293 表12.具有293磅C02/碼3混凝土之碳足跡的混凝土組 成物。 成分 磅co2/磅成 分 磅成分/碼3 混凝土 碎1 CO?/碼3 混凝土 波特蘭水泥 0.876 451 395.1 水 0.01 282 2.8 細集料 0.013 1250 16.3 粗集料 0.013 1,800 23.4 飛灰 0 0 0 CM-SCM (0.450) 113 (50.9) 細，SA 0 0 0 粗-SA 0 0 0 總計 3,896 386.7 表13.具有386.7磅C02/碼3混凝土之碳足跡的混凝土 組成物。 成分 磅co2/磅成 分 碎成分/碼3 混凝土 CO〗/碼混 凝土 波特蘭水泥 0.876 338 296.1 水 0.01 271 2.7 .. 細集料 0.013 616 8.0 粗集料 0.013 1,800 23.4 飛灰 0.045 113 5.1 CM-SCM (0.450) 113 (50.9) 92 201033153

細_S A (0.450) 634 (285.3) 粗-SA (0.450) 0 0 總計 3,885 (0.9) 表14.具有-0.9磅C02/碼3混凝土之碳足跡的混凝土組 成物。 成分 磅co2/磅成 磅成分/碼3 碎C〇2/碼混 分 混凝土 凝土 波特蘭水泥 0.876 564 494.1 水 0.01 282 2.8 細集料 0.013 138 1.8 粗集料 0.013 1,800 23.4 飛灰 0.045 0 0 CM-SCM (0.450) 0 0 細-SA (0.450) 1,162 (522.9) 粗-SA (0.450) 0 0 總計 3,946 (〇.8) 表15.具有-0.8磅C02/碼3混凝土之碳足跡的混凝土組 成物。 F.高碳捕獲混合物 成分 磅co2/磅成 分 碎成分/碼3 混凝土 碎CO〗/碼3混 凝土 波特蘭水泥 0.876 338 269.09 水 0.01 282 2.82 飛灰 0.045 113 5.08 SCMA (0.450) 113 (50.85) 93 201033153 細集料 0.043 0 CRA (0.450) 1,300 粗集料 0.043 0 AGG ί〇.450) 1,800 總計 3^946 表16.具有-l，168.86碎C〇2/竭3混凝土之碳足跡 凝土組成物°

.(1,168.86) 的混

此碳-吸存混凝土說明藉由使用本發明之材料取代 粗和細集料二者以及使用各於20%取代程度scm;a和 飛灰之高碳捕獲混凝土的潛力。混合物的每1〇_碼負荷 為增長19棵1-呎直徑和27呎高的樹之碳當量丨、 額外高碳捕獲調配物提供於下： 成分 磅co2/磅成 分 -- 碎成分/碼3 混凝土 --—— 磅C〇2/碼3 混凝土 波特蘭水泥 0.876 338 269.09 水 0.01 271 2.71 飛灰 0.045 113 5.09 SCMA (0.450) 113 (50.85) 細集料 0.043 0 0 CRA (0.450) 1,250 (562.50) 粗集料 0.043 * 0 0 AGG (0.450) 1,800 (810.00) 總計 3,885 (U119.47) 表17.具有-1,119.47榜C〇2/碼3混凝土之碳足跡的混凝

土組成物。 94 201033153 成分 磅co2/磅成 磅成分/碼3 碎CO2/碼3 分 混凝土 混凝土 波特蘭水泥 0.876 338 269.1 水 0.01 271 2.7 細集料 0.013 0 0 粗集料 0.013 0 0 飛灰 0.045 113 5.1 CM-SCM (0.450) 113 (50.9) 細-SA (0.450) 1,250 (562.5) 粗-SA (0.450) 1,800 (810.0) 總計 3,885 (1,146) 表18.具有-1,146磅C02/碼3混凝土之碳足跡的混凝土 組成物。 成分 磅成分/碼3 成分 磅co2/磅成 分 CO】/碼3 混凝土 波特蘭水泥 338 0.88 270 水 282 0.01 3 細集料 0 0.04 0 粗集料 0 0.04 0 飛灰 113 0.045 5 SCM 113 (0.45) (51) CRA 1,250 (0.45) (563) AGG 1,800 (0.45) (810) 總計 3,885 (1，145) 表19.具有1,145磅C02/碼3混凝土之碳足跡.的混凝土 95 201033153 組成物 =為了清楚了解，前述發明已藉圖示 、，-田地私述，熟習該項技術者鑑於本 較序 知可對其進行某錢化和修將顯而易 利範圍之精神或範圍。 *附申請專 因此’前述只說明本發明之原 ❹ 想要幫助讀者了解本發明的原理和發要疋 ❹ 二該技藝的觀念且被視為沒有限制於歹;：： ，條件。而且，本文中所有列舉本發明=舉= =具體實例以及其特殊實例之陳述意 和功能同等物二者。此外，意欲該等同等物包括目= 知的同等物和未來發展之同等物，亦即 功能而發展之元件，不管結構。因此，本發 ，欲=制於本文中所示和所述之典型具體實例。而 =，本發明之範圍和精神由所附申請專利範圍具體表 現0 【圖式簡單說明】 殊性:特徵係用所附申請專利範圍中之特 殊關明。本發明之特徵和優點顿佳理解 利用本發明的原則之說明具“例的詳 細况明及其所附的圖式獲得： 圖1提供-種用於製造沈殿材料之本發明方法。 96 201033153 圖2舉例說明一種用於製造沈澱材料之本笋明系 統。 X… 圖3提供本發明組成物之強度對天數的作圖。 圖4舉例說明本發明之沈澱材料及/或水泥的製造。 圖5提供一種製造沈澱材料及/或水泥之本發明系 統。 、 圖6舉例說明從包含C〇2之電廠煙道氣製造本發 明之沈澱材料、水泥及/或混凝土。 φ 圖7 k供普通波特蘭水泥(OPC)、未水合補充黏結 摻合物（SCMA)和包含20°/〇SCMA和80%〇PC之水合摻 合物在7天的傅立葉變換紅外光譜(FT_IR)圖。 圖8提供〇PC和包含20%SCMA和80%〇PC之水 合摻合物在7天的X-射線繞射圖（xrd)。 圖9提供水合OPC、未水合OPC、未水合SCMA 和包含20%SCMA和80%〇PC之水合摻合物的X-射線 繞射圖(XRD) 〇

Q 圖10提供水合OPC和包含20%SCMA和80%OPC 之水合摻合物的掃瞄式電子顯微鏡(SEM)圖像。 圖11指示本發明之SCMA為反應性。 圖12提供本發明之補充黏結材料的不同形態。 【主要元件符號說明】 · 110二價陽離子源 120沈澱步驟 130包含C02之氣流 140步驟 97 201033153 150視需要之步驟 160步驟 170步驟 200系統 210二價陽離子之溶液源 220處理器 230包含C02之氣體來源 240液固分離器 250洗滌器 260乾燥器 270精製站 98

Claims (1)

1. 201033153 七、申請專利範圍： L〜種方法，其包含： 氣製包含二價陽離子之溶液和包含叫之工業廢 種合成碳酸鹽成分及 物，Γ中將合成碳酸鹽成分併入減少碳足跡混凝土組成 ，/、、讀減少碳足跡混凝土組成物具有相對於普通混 土組成物之減少碳足跡。 Q 2.如申請專利範圍第1項之方法，其中該減少碳 ，，此凝土組成物具有相對於普通混凝土 '組成物之較 小碳足跡。 足如申請專利範圍第2項之方法，其中該減少破 物的土組成物具有小於75%之如普通混凝土組成 % 足跡t曰如申請專利範圍第3項之方法，其中該減少碳 物的二=土組成物具有小於5〇%之如普通混凝土組成 、如申請專利範圍第3項之方法，其中該減少碳 私从此凝土組成物具有小於25%之如普通混凝土組成 切的碳足跡。 6.如申請專利範圍第1項之方法，其中該減少碳 跡混凝土組成物具有中性碳足跡。 “7·如申請專利範圍帛1項之方法，其中該減少碳 亦混凝土組成物具有負碳足跡。 少石山8.如申請專利範圍第6或7項之方法，其中該減 厌足跡混凝土組成物之碳足跡由所吸存之二氧化碳 和所避免之二氧化碳二者產生。 99 201033153 9. 如申請專利範圍第7項之方法，其中該負碳足 跡係小於0磅C02/碼3之減少混凝土組成物。 10. 如申請專利範圍第7項之方法，其中該負碳足 跡係小於250磅C02/碼3之減少混凝土組成物。 11. 如申請專利範圍第7項之方法，其中該負碳足 跡係小於500磅C02/碼3之減少混凝土組成物。 12. 如申請專利範圍第7項之方法，其中該負碳足 跡係小於1000磅C02/碼3之減少混凝土組成物。 13. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該合成碳 酸鹽成分為補充黏結材料、細集料、粗集料或反應性波 索蘭(pozzolanic)材料。 14. 如申請專利範圍第13項之方法，其中該合成 碳酸鹽成分為文石、碳酸鎂石、水菱鎂礦、一水方解石 或其組合物。 15. 如申請專利範圍第14項之方法，其中該合成 碳酸鹽成分為文石和水菱鎂礦之組合物。 16. 如申請專利範圍第14項之方法，其中該合成 碳酸鹽成分為文石和碳酸鎂石之組合物。 17. 如申請專利範圍第14項之方法，其中該合成 碳酸鹽成分為碳酸鎂石和一水方解石之組合物。 18. 如申請專利範圍第14項之方法，其中該合成 * » 碳酸鹽成分具有小於-10%。之δ13(：。 19. 如申請專利範圍第14項之方法，其中該合成 碳酸鹽成分具有小於-20%。之δ13(：。 20. 如申請專利範圍第14項之方法，其中該合成 碳酸鹽成分具有小於-30%。之δ13(：。 100 201033153 21. —種藉由如申請專利範圍第1項之方法製造之 減少碳足跡組成物。 22. —種組成物，其包含2.5%和50%之間的鈣； 2.5%和50%之間的鎮；和至少25%碳酸鹽類、碳酸氫鹽 類或其混合物。 23. 如申請專利範圍第22項之組成物，其中該組 成物包含介於2.5%和25%之間的齊。 24. 如申請專利範圍第23項之組成物，其中該組 成物包含介於5%和10%之間的齊。 25. 如申請專利範圍第22項之組成物，其中該組 成物包含介於5%和30%之間的鎂。 26. 如申請專利範圍第25項之組成物，其中該組 成物包含介於10%和30%之間的鎮。 27. 如申請專利範圍第22項之組成物，其中該組 成物包含至少50%碳酸鹽類、碳酸氫鹽類或其混合物。 28. 如申請專利範圍第27項之組成物’其中該組 成物包含至少75%碳酸鹽類、碳酸氫鹽類或其混合物。 29. 如申請專利範圍第22項之組成物，其中該組 成物包含文石、碳酸鎂石、水菱鎂礦、一水方解石或其 組合物。 30. 如申請專利範圍第29項之組成物，其中該組 成物包含文石和水菱鎂礦之組合物。 31. 如申請專利範圍第29項之組成物，其中該組 成物包含文石和碳酸鎂石之組合物。 32·如申請專利範圍第29項之組成物，其中該組 成物包含後酸鎂石和—水方解石之組合物。 101