特開 2024-165948 二酸化炭素吸収液、二酸化炭素吸収液の製造方法、二酸化炭素吸収方法、及び二酸化炭素吸収装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024165948

(43)【公開日】2024-11-28

(54)【発明の名称】二酸化炭素吸収液、二酸化炭素吸収液の製造方法、二酸化炭素吸収方法、及び二酸化炭素吸収装置

(51)【国際特許分類】

   B01D 53/14 20060101AFI20241121BHJP

   C01F 11/18 20060101ALI20241121BHJP

   B01D 53/62 20060101ALI20241121BHJP

   B01D 53/78 20060101ALI20241121BHJP

   B01D 53/18 20060101ALI20241121BHJP

【ＦＩ】

B01D53/14 210

C01F11/18 C ZAB

B01D53/62

B01D53/78

B01D53/18 110

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023082568

(22)【出願日】2023-05-18

(71)【出願人】

【識別番号】523169084

【氏名又は名称】株式会社セブンコーポレーション

(74)【代理人】

【識別番号】110003683

【氏名又は名称】弁理士法人桐朋

(72)【発明者】

【氏名】浅井 貞光

【テーマコード（参考）】

4D002

4D020

4G076

【Ｆターム（参考）】

4D002AA09

4D002AC10

4D002BA02

4D002CA06

4D002DA05

4D002DA12

4D002DA66

4D002EA02

4D002FA02

4D020AA03

4D020BA02

4D020BA08

4D020BB03

4D020CB01

4D020CC01

4G076AA16

4G076AB02

4G076AB06

4G076BA09

4G076CA02

4G076DA29

(57)【要約】      （修正有）

【課題】低コストで、十分な量の二酸化炭素を回収できる二酸化炭素吸収液、その製造方法および二酸化炭素吸収装置を提供する。
【解決手段】二酸化炭素吸収液Ｌを使用した二酸化炭素吸収装置１０は、第１タンク１２と、第１タンク１２に収容された二酸化炭素吸収液Ｌと、第１タンク１２の内部に開口し、二酸化炭素を含む空気を二酸化炭素吸収液に吹き込む導入配管１８と、を有し、二酸化炭素吸収液Ｌは、貝殻を焼成した貝殻焼成粉末を水に溶解させた水溶液である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

二酸化炭素を含むガスから二酸化炭素を除去する二酸化炭素吸収液であって、
貝殻を焼成した貝殻焼成粉末を水に溶解させた水溶液を含む、二酸化炭素吸収液。

【請求項2】

請求項１記載の二酸化炭素吸収液であって、
前記貝殻はホタテの貝殻である、二酸化炭素吸収液。

【請求項3】

請求項１又は２記載の二酸化炭素吸収液であって、
前記水溶液から未溶解の固形分を除去した、二酸化炭素吸収液。

【請求項4】

二酸化炭素を含むガスから二酸化炭素を除去する二酸化炭素吸収液の製造方法であって、
貝殻を焼成して貝殻焼成粉末を製造する工程と、
前記貝殻焼成粉末を水に溶解させて水溶液とする工程と、を有し、
前記貝殻焼成粉末を製造する工程は、焼成炉に前記貝殻を投入し、二酸化炭素を発生させない発電方法で発電された電力を前記焼成炉に供給して前記貝殻を焼成する、二酸化炭素吸収液の製造方法。

【請求項5】

請求項４記載の二酸化炭素吸収液の製造方法であって、
さらに、フィルターにより前記水溶液から未溶解の固形分を除去する工程を有する、二酸化炭素吸収液の製造方法。

【請求項6】

請求項５記載の二酸化炭素吸収液の製造方法であって、
前記フィルターは、砕石よりなる、二酸化炭素吸収液の製造方法。

【請求項7】

二酸化炭素を含むガスから二酸化炭素を除去する二酸化炭素吸収方法であって、
貝殻を焼成してなる貝殻焼成粉末を水に溶解させた水溶液からなる二酸化炭素吸収液を製造する工程と、
二酸化炭素を含むガスと前記二酸化炭素吸収液とを接触させる工程と、を有し、
前記貝殻焼成粉末は、二酸化炭素を発生させない発電方法で発電された電力を使用して前記貝殻を焼成して製造される、二酸化炭素吸収方法。

【請求項8】

請求項７記載の二酸化炭素吸収方法であって、前記二酸化炭素吸収液を製造する工程は、
前記貝殻焼成粉末を水に溶解させる工程と、
フィルターにより前記水溶液から未溶解の固形分を除去する工程と、を有する、二酸化炭素吸収液の製造方法。

【請求項9】

二酸化炭素を含むガスから二酸化炭素を除去する二酸化炭素吸収装置であって、
タンクと、
前記タンクに収容された二酸化炭素吸収液と、
前記タンクの内部に開口し、二酸化炭素を含む空気を前記二酸化炭素吸収液に吹き込む導入配管と、を備え、
前記二酸化炭素吸収液は、貝殻を焼成した貝殻焼成粉末を水に溶解させた水溶液である、二酸化炭素吸収装置。

【請求項10】

請求項９記載の二酸化炭素吸収装置であって、 前記タンクの底部に、前記二酸化炭素吸収液と二酸化炭素との反応で生じた析出物を回収する回収部を有する、二酸化炭素吸収装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、二酸化炭素吸収液、二酸化炭素吸収液の製造方法、二酸化炭素吸収方法、及び二酸化炭素吸収装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、地球温暖化対策に対する関心が高まり、大気中への二酸化炭素の排出量の削減が求められている。自動車を初めとする機械類の製造工場では、例えば、塗装工程の加熱機器等から二酸化炭素が発生する。そのため、工場からの二酸化炭素の排出量を削減するために、工場内で発生した二酸化炭素を吸収する技術が求められている。

【0003】

特許文献１は、セメント工場で石灰石を焼成して得られる酸化カルシウム及び水酸化カルシウムを含むカルシウム化合物を分散材とともに水に分散させて液剤化し、この液剤を二酸化炭素の吸収に使用する技術を開示する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特表２０２２－５４１５６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１の技術は、石灰石を焼成する過程で、大量の二酸化炭素が発生してしまう。そのため、特許文献１の方法で製造された液剤を工場から排出される二酸化炭素の吸収に用いたとしても、工場から排出される二酸化炭素の削減には貢献しない。特許文献１の技術において、石灰石の焼成の際に発生する二酸化炭素を回収することが考えられるが、液剤の製造コストが増大してしまうという問題がある。

【0006】

そのため、より低コストに十分な量の二酸化炭素を回収できる技術が求められている。

【0007】

本発明は、上記した課題を解決することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

以下の開示の一観点は、二酸化炭素を含むガスから二酸化炭素を除去する二酸化炭素吸収液であって、貝殻を焼成した貝殻焼成粉末を水に溶解させた水溶液を含む、二酸化炭素吸収液にある。

【0009】

別の一観点は、二酸化炭素を含むガスから二酸化炭素を除去する二酸化炭素吸収液の製造方法であって、貝殻を焼成して貝殻焼成粉末を製造する工程と、前記貝殻焼成粉末を水に溶解させて水溶液とする工程と、を有し、前記貝殻焼成粉末を製造する工程は、焼成炉に前記貝殻を投入し、二酸化炭素を発生させない発電方法で発電された電力を前記焼成炉に供給して前記貝殻を焼成する、二酸化炭素吸収液の製造方法にある。

【0010】

さらに別の一観点は、二酸化炭素を含むガスから二酸化炭素を除去する二酸化炭素吸収方法であって、貝殻を焼成してなる貝殻焼成粉末を水に溶解させた水溶液からなる二酸化炭素吸収液を製造する工程と、二酸化炭素を含むガスと前記二酸化炭素吸収液とを接触させる工程と、を有し、前記貝殻焼成粉末は、二酸化炭素を発生させない発電方法で発電された電力を使用して前記貝殻を焼成して製造される、二酸化炭素吸収方法にある。

【0011】

さらに別の一観点は、二酸化炭素を含むガスから二酸化炭素を除去する二酸化炭素吸収装置であって、タンクと、前記タンクに収容された二酸化炭素吸収液と、前記タンクの内部に開口し、二酸化炭素を含む空気を前記二酸化炭素吸収液に吹き込む導入配管と、を備え、前記二酸化炭素吸収液は、貝殻を焼成した貝殻焼成粉末を水に溶解させた水溶液である、二酸化炭素吸収装置にある。

【発明の効果】

【0012】

上記観点の二酸化炭素吸収液、二酸化炭素吸収液の製造方法、二酸化炭素吸収方法、及び二酸化炭素吸収装置は、低コストで大量の二酸化炭素を吸収できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、実施形態に係る二酸化炭素吸収装置の説明図である。

【図2】図２は、図１の二酸化炭素吸収装置に使用される二酸化炭素吸収液の製造方法の工程図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

（実施形態）
図１に示される本実施形態に係る二酸化炭素吸収装置１０は、二酸化炭素吸収液Ｌに二酸化炭素を吸収させて除去する装置である。

【0015】

二酸化炭素吸収装置１０は、第１タンク１２と、第２タンク１４と、第３タンク１６と、導入配管１８と、第１連結配管２０と、第２連結配管２２と、排気配管２４と、を有する。第１タンク１２、第２タンク１４及び第３タンク１６は、それぞれ所定量の二酸化炭素吸収液Ｌを収容する。

【0016】

第１タンク１２は、その底部１２ｂに回収部２６を有する。回収部２６は、二酸化炭素吸収液Ｌと二酸化炭素との反応によって生じる析出物Ｄを回収する。析出物Ｄは、炭酸カルシウムを主成分の一つとして含み、二酸化炭素吸収液Ｌとの比重差により回収部２６に沈殿する。回収部２６には、廃液とともに析出物Ｄを回収するためのドレイン配管（図示せず）が接続されてもよい。同様の回収部２６は、第２タンク１４及び第３タンク１６にも、それぞれ設けられている。

【0017】

導入配管１８は、第１タンク１２に接続され、第１タンク１２に、二酸化炭素を含んだ空気を導入する配管である。導入配管１８は、図示しないポンプによって、工場の空調システムから取り込まれた空気を、第１タンク１２に導く。導入配管１８は、第１タンク１２の底部１２ｂに近い所定位置で第１タンク１２の内部に入り、導入配管１８の下流側の端部は、第１タンク１２の底部１２ｂから離れて開口する。導入配管１８の下流側の端部の開口は、第１タンク１２の二酸化炭素吸収液Ｌに浸かっている。導入配管１８は、導入した空気を第１タンク１２の二酸化炭素吸収液Ｌの下部に吹き込む。

【0018】

第１連結配管２０は、第１タンク１２と、第２タンク１４とを接続する配管である。第１連結配管２０は、上流側の端部２０ａが第１タンク１２の上部１２ａに開口し、下流側の端部２０ｂが第２タンク１４の底部１４ｂに近い所定位置に開口する。第１連結配管２０の下流側の端部２０ｂの開口は、第２タンク１４の二酸化炭素吸収液Ｌに浸かっている。第１連結配管２０は、第１タンク１２から排出される空気を、第２タンク１４の二酸化炭素吸収液Ｌの下部に吹き込む。第１連結配管２０の端部２０ｂは、第２タンク１４の底部１４ｂから上方に離間している。第２タンク１４の回収部２６は、端部２０ｂと底部１４ｂとの間に形成される。

【0019】

第２連結配管２２は、第２タンク１４と第３タンク１６とを連結する配管である。第２連結配管２２は、上流側の端部２２ａが第２タンク１４の上部１４ａに開口し、下流側の端部２２ｂが第３タンク１６の底部１６ｂに近い所定位置に開口する。第２連結配管２２の下流側の端部２２ｂの開口は、第３タンク１６の二酸化炭素吸収液Ｌに浸っている。第２連結配管２２は、第２タンク１４から排出される空気を、第３タンク１６の二酸化炭素吸収液Ｌの下部に吹き込む。第２連結配管２２の端部２２ｂは、第３タンク１６の底部１６ｂから上方に離間する。第３タンク１６の回収部２６は、端部２２ｂと底部１６ｂとの間に形成される。

【0020】

排気配管２４は、第３タンク１６の上部１６ａに接続されている。排気配管２４は、第３タンク１６から排出された空気を放出する配管である。排気配管２４は、工場の内部の空調システムに接続され、工場内で処理された空気を循環させることができる。なお、排気配管２４は、工場の外部の大気中に開放されてもよい。

【0021】

二酸化炭素吸収液Ｌは、貝殻焼成粉末を水に溶解させることで得られる水溶液であり、主要な成分の一つとして水酸化カルシウムを含む。二酸化炭素吸収液Ｌは、二酸化炭素吸収装置１０による吸収率を高める観点から、酸化カルシウム等の固形分が除去された水溶液とすることが望ましい。

【0022】

二酸化炭素吸収液Ｌは、図２に示される方法で製造（調製）される。

【0023】

まず、原料となる貝殻を焼成する工程（ステップＳ１０）が行われる。原料となる貝殻は、例えば、ホタテ、カキ、アワビ、サザエ、アサリ、シジミ、ハマグリ等の貝殻が使用される。大量の二酸化炭素を吸収する観点から、入手性に優れたホタテやカキの貝殻が好適に用いられる。その中でもホタテの貝殻は、炭酸カルシウムの含有量が多く、４４重量％の二酸化炭素を含んでいるため、二酸化炭素の固定に好適である。また、ホタテの貝殻は、日本国内において、年間２０万トンが廃棄物として廃棄されているため、大量に入手することができる。

【0024】

貝殻の焼成によって、貝殻の主成分である炭酸カルシウムが、酸化カルシウムと二酸化炭素とに分解される。その際に貝殻から放出される二酸化炭素は、もともと大気中の二酸化炭素を貝殻が取り込んだブルーカーボンである。したがって、貝殻から放出される二酸化炭素は、バイオマス発電で放出される二酸化炭素（グリーンカーボン）と同様に、地球環境の二酸化炭素の増減に影響を及ぼさないとされる。そのため、焼成工程で排出される二酸化炭素の回収は不要であり、低コストで二酸化炭素の吸収資材を製造できる。

【0025】

さらに、本実施形態では、貝殻を焼成する工程において貝殻は、電気炉に投入されてもよい。この電気炉には、太陽光発電、風力発電、又は地熱発電等の二酸化炭素を発生しない発電方法によって生み出されたグリーン電力が供給される。これにより、本実施形態で製造される貝殻焼成物は、地球環境における二酸化炭素を増加させることなく製造でき、いわゆるカーボンニュートラルを達成できる。したがって、本実施形態の貝殻焼成物は、その二酸化炭素吸収量の全量を工場から排出される二酸化炭素の排出削減量として利用できる。なお、貝殻の焼成は、電気炉以外の焼成炉（ガス炉、高周波加熱炉等）を使用してもよい。この場合、焼成炉は、大気中の二酸化炭素を増やさない方法で生成されたグリーン水素又はグリーン電力等のエネルギー源によって駆動すればよい。

【0026】

次に、二酸化炭素吸収液Ｌの製造工程は、粉砕工程（ステップＳ２０）に進む。粉砕工程は、貝殻焼成物を粉砕し、微細な破片からなる貝殻焼成粉末を形成する。粉砕工程は、必要に応じて、貝殻焼成粉末の粒径を整えるためのふるい分け工程を含んでもよい。

【0027】

次に、二酸化炭素吸収液Ｌの製造工程は、水和工程（ステップＳ３０）に進む。水和工程は、貝殻焼成粉末を水に接触させて水和させる工程である。貝殻焼成粉末の主成分である酸化カルシウムは、水と接触することにより、水酸化カルシウムとなる。水和工程では、さらに十分な量の水が供給されることで、貝殻焼成粉末が水酸化カルシウムを主成分の一つとする水溶液として溶解してもよい。

【0028】

貝殻焼成粉末を水和させておくことで、酸化カルシウムの水和熱による発熱及び発火の危険性を防ぐことができ、より安全に輸送及び保管できる。さらに、予め水溶液とした場合には、煩雑な溶解操作を行うことなく、すぐに二酸化炭素吸収装置１０に利用できるため、工場側の作業を減らすことができて好適である。

【0029】

次に、二酸化炭素吸収液Ｌの製造工程は、固形分の除去工程（ステップＳ４０）に進む。固形分の除去工程は、フィルターにより、貝殻焼成粉末の水溶液に混在する固形分の除去が行われる。フィルターを通さない貝殻焼成粉末の水溶液には、固形分として未溶解の水酸化カルシウム及び未溶解の酸化カルシウム等が含まれる。これらの固形分を除去することにより、二酸化炭素吸収液Ｌの取り扱い性が向上して好適である。

【0030】

固形分の除去工程には、フィルターとして自然石を破砕した砕石（麦飯石や花崗岩）を使用することができる。このようなフィルターは、使用した後にコンクリート骨材や路盤材料等として利用することができ、廃棄物の処理コストを低減できる。

【0031】

以上の工程により、二酸化炭素吸収液Ｌが製造される。二酸化炭素吸収装置１０は、以下のように動作する。

【0032】

図１に示されるように、二酸化炭素吸収装置１０の第１タンク１２、第２タンク１４及び第３タンク１６には、二酸化炭素吸収液Ｌが充填される。その後、工場等の施設の空気は、導入配管１８を通じて第１タンク１２に吹き込まれる。空気は、第１タンク１２の二酸化炭素吸収液Ｌと接触し、一部の二酸化炭素が第１タンク１２の二酸化炭素吸収液Ｌによって吸収される。二酸化炭素吸収液Ｌと二酸化炭素との反応によって、炭酸カルシウムを主成分の一つとして含む析出物Ｄが生成される。生成した析出物Ｄは、回収部２６に集まる。

【0033】

その後、空気は、第１タンク１２から排出され、第１連結配管２０を通じて第２タンク１４に導入される。第２タンク１４において、空気は再び二酸化炭素吸収液Ｌと接触し、二酸化炭素の除去が進む。第２タンク１４においても、炭酸カルシウムを主成分の一つとして含む析出物Ｄが生成される。空気に含まれる二酸化炭素の量が減っているため、第２タンク１４の回収部２６に集められる析出物Ｄの量は、第１タンク１２の回収部２６に集められる析出物Ｄの量よりも少ない。

【0034】

さらに、空気は、第２タンク１４から排出され、第２連結配管２２を通じて第３タンク１６に導入される。第３タンク１６において、空気は二酸化炭素吸収液Ｌと接触して、さらに二酸化炭素の除去が行われる。第３タンク１６においても、析出物Ｄが生成される。第３タンク１６の析出物Ｄの発生量は、第２タンク１４の析出物Ｄの発生量よりも少ない。その後、空気は排気配管２４を通じて二酸化炭素吸収装置１０から排出される。

【0035】

以上のように、本実施形態の二酸化炭素吸収装置１０は、低コストで製造できる二酸化炭素吸収液Ｌを用いて、工場等の製造施設の二酸化炭素の排出量を削減できる。なお、上記の例では第１タンク１２～第３タンク１６を有する二酸化炭素吸収装置１０を例示したが、本実施形態はこれに限定されず、タンクの数は１つでも、２つでもよいし、４つ以上であってもよい。

【0036】

上記した開示に関し、さらに以下の付記が開示される。

【0037】

（付記１）
一観点は、二酸化炭素を含むガスから二酸化炭素を除去する二酸化炭素吸収液（Ｌ）は、貝殻を焼成した貝殻焼成粉末を水に溶解させた水溶液を含む。このような二酸化炭素吸収液は、貝殻焼成物を使用することで、安価に二酸化炭素を吸収することができ、工場等の製造設備から排出される二酸化炭素の排出量を削減できる。また、二酸化炭素吸収液は、水和熱による発熱及び発火のおそれがなく安全であり、煩雑な溶解工程なしに使用できるので、取り扱い性に優れる。

【0038】

（付記２）
付記１記載の二酸化炭素吸収液であって、前記貝殻は、ホタテの貝殻であってもよい。ホタテの貝殻は、純度が高い炭酸カルシウムを含むため、より二酸化炭素の吸収性能に優れた二酸化炭素吸収液が得られる。

【0039】

（付記３）
付記１又は２記載の二酸化炭素吸収液は、前記水溶液から未溶解の固形分を除去してもよい。この二酸化炭素吸収液は、より取り扱い性に優れる。

【0040】

（付記４）
別の一観点は、二酸化炭素を含むガスから二酸化炭素を除去する二酸化炭素吸収液の製造方法であって、貝殻を焼成して貝殻焼成粉末を製造する工程（ステップＳ１０）と、前記貝殻焼成粉末を水に溶解させて水溶液とする工程（ステップＳ３０）と、を有し、前記貝殻焼成粉末を製造する工程は、焼成炉に前記貝殻を投入し、二酸化炭素を発生させない発電方法で発電された電力を前記焼成炉に供給して前記貝殻を焼成してもよい。この二酸化炭素吸収液の製造方法は、カーボンオフセットを実現しつつ二酸化炭素吸収液を製造でき、その二酸化炭素の吸収量の全量を、工場等の製造施設の二酸化炭素の排出削減量として利用できる。

【0041】

（付記５）
付記４記載の二酸化炭素吸収液の製造方法は、さらに、フィルターにより前記水溶液から未溶解の固形分を除去する工程（ステップＳ４０）を有してもよい。この二酸化炭素吸収液の製造方法は、固形分を含まない高純度の二酸化炭素吸収液を供給できる。

【0042】

（付記６）
付記５記載の二酸化炭素吸収液の製造方法であって、前記フィルターは、砕石でもよい。この二酸化炭素吸収液の製造方法は、フィルターの再利用が容易であり、フィルターの処分費用を削減できる。

【0043】

（付記７）
別の一観点は、二酸化炭素を含むガスから二酸化炭素を除去する二酸化炭素吸収方法であって、貝殻を焼成してなる貝殻焼成粉末を水に溶解させた水溶液からなる二酸化炭素吸収液を製造する工程と、二酸化炭素を含むガスと前記二酸化炭素吸収液とを接触させる工程と、を有し、前記貝殻焼成粉末は、二酸化炭素を発生させない発電方法で発電された電力を使用して前記貝殻を焼成して製造される、二酸化炭素吸収方法にある。この二酸化炭素吸収方法は、低コストに二酸化炭素の排出量を削減できる。

【0044】

（付記８）
付記７記載の二酸化炭素吸収方法であって、前記二酸化炭素吸収液を製造する工程は、前記貝殻焼成粉末を水に溶解させる工程と、フィルターにより前記水溶液から未溶解の固形分を除去する工程と、を有してもよい。この二酸化炭素吸収方法は、低コストに二酸化炭素吸収液を製造できる。

【0045】

（付記９）
別の一観点は、二酸化炭素を含むガスから二酸化炭素を除去する二酸化炭素吸収装置（１０）であって、タンク（１２）と、前記タンクに収容された二酸化炭素吸収液と、前記タンクの内部に開口し、二酸化炭素を含む空気を前記二酸化炭素吸収液に吹き込む導入配管（１８）と、を備え、前記二酸化炭素吸収液は、貝殻を焼成した貝殻焼成粉末を水に溶解させた水溶液である、二酸化炭素吸収装置にある。このような二酸化炭素吸収装置は、低コストで二酸化炭素の排出量を削減できる。

【0046】

（付記１０）
付記９記載の二酸化炭素吸収装置は、前記タンクの底部（１２ｂ）に、前記二酸化炭素吸収液と二酸化炭素との反応で生じた析出物（Ｄ）を回収する回収部（２６）を有してもよい。この二酸化炭素吸収装置は、二酸化炭素を析出物として二酸化炭素吸収液から分離して回収できる。

【0047】

なお、本発明は、上記した開示に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得る。

【符号の説明】

【0048】

１０…二酸化炭素吸収装置 １２…第１タンク
１４…第２タンク １６…第３タンク
１８…導入配管 ２０…第１連結配管
２２…第２連結配管 ２４…排気配管
２６…回収部 Ｄ…析出物
Ｌ…二酸化炭素吸収液

【図1】

【図2】