特許 7109601 排気ガス内二酸化炭素捕集および資源化システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-07-21

(45)【発行日】2022-07-29

(54)【発明の名称】排気ガス内二酸化炭素捕集および資源化システム

(51)【国際特許分類】

   B01D 53/62 20060101AFI20220722BHJP

   B01D 53/84 20060101ALI20220722BHJP

   B01D 53/78 20060101ALI20220722BHJP

   C12M 1/00 20060101ALI20220722BHJP

   C01B 32/50 20170101ALI20220722BHJP

【ＦＩ】

B01D53/62 ZAB

B01D53/84

B01D53/78

C12M1/00 E

C01B32/50

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2020571321

(86)(22)【出願日】2018-11-07

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-07-01

(86)【国際出願番号】 KR2018013429

(87)【国際公開番号】W WO2019172501

(87)【国際公開日】2019-09-12

【審査請求日】2020-09-04

(31)【優先権主張番号】10-2018-0026373

(32)【優先日】2018-03-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】520342437

【氏名又は名称】コリア・ディストリクト・ヒーティング・コーポレイション

【氏名又は名称原語表記】ＫＯＲＥＡ ＤＩＳＴＲＩＣＴ ＨＥＡＴＩＮＧ ＣＯＲＰ．

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾 憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100132241

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 博史

(72)【発明者】

【氏名】チャン・ウォンソク

(72)【発明者】

【氏名】チェ・ユンス

(72)【発明者】

【氏名】オ・ムンセ

(72)【発明者】

【氏名】キム・ギョンミン

(72)【発明者】

【氏名】ユ・ジヘ

(72)【発明者】

【氏名】イ・ヨンジェ

【審査官】河野 隆一朗

(56)【参考文献】

【文献】韓国公開特許第１０－２０１８－００００４２７（ＫＲ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０２２３３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国登録特許第１０－１１２２９８６（ＫＲ，Ｂ１）

【文献】韓国登録特許第１０－１３３４８２２（ＫＲ，Ｂ１）

【文献】欧州特許出願公開第０２７２８０１９（ＥＰ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｄ ５３／６２

Ｂ０１Ｄ ５３／８４

Ｂ０１Ｄ ５３／７８

Ｃ１２Ｍ １／００ － １／４２

Ｃ０１Ｂ ３２／５０

Ｃ１２Ｐ １／００

Ｊａｐｉｏ－ＧＰＧ／ＦＸ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

二酸化炭素が含まれた排気ガスが流入し、前記二酸化炭素を、中空糸膜モジュールを用いて高濃度の濃縮ガスで捕集し、第１処理ガスを分離する二酸化炭素捕集部、
前記二酸化炭素捕集部で捕集した高濃度の前記濃縮ガスの供給を受けて前記二酸化炭素を鉱物化し、第２処理ガスを排出する鉱物化工程部、
前記第１処理ガスと第２処理ガスとを収容して、含まれた二酸化炭素が既設定された濃度となるように第１処理ガスおよび第２処理ガスを混合する混合タンク、
前記混合タンクから混合された第３処理ガスの供給を受けて微細藻類を利用して光培養工程を遂行する光培養工程部、および、
前記二酸化炭素捕集部、前記鉱物化工程部、前記混合タンク、および前記光培養工程部に供給および排出されるガス流量および二酸化炭素含量を制御する制御部、
を含み、
前記制御部は、
前記第１処理ガスの流入量を調節して前記混合タンクの二酸化炭素の濃度を制御し、前記混合タンクから供給される前記第３処理ガスの二酸化炭素の濃度を３～７％に制御する、
排気ガス内二酸化炭素捕集および資源化システム。

【請求項2】

前記濃縮ガスは液化した状態で供給されることを特徴とする、請求項１に記載の排気ガス内二酸化炭素捕集および資源化システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

実施例は排気ガス内二酸化炭素捕集および資源化システムに関する。より詳細には、二酸化炭素の資源化効率を最大にするために、それぞれの工程の効率を考慮して二酸化炭素の捕集および資源化を一つのシステムで処理できる、排気ガス内二酸化炭素捕集および資源化システムに関する。

【背景技術】

【0002】

産業の発達につれて、二酸化炭素の大気中の濃度の増加による地球温暖化の問題が台頭しているが、大気中の二酸化炭素の濃度が増加する原因のうち最も大きな原因は、エネルギー産業で使われる石炭、石油、液化天然ガスなどの化石燃料の使用である。

【0003】

産業化が始まった１９世紀前半から大気中に二酸化炭素（ＣＯ_２）、メタン（ＣＨ_４）、二酸化窒素、ハロカーボンなどの温室ガスの濃度が増加し、２０世紀の半ば以降に急速に増加した。

【0004】

このような温室ガスの増加による地球温暖化現象が加速化することによって、排出および処理に対する規制が厳しくなってきている。１９９２年６月ブラジルのリオで開かれた環境と開発に関するＵＮ会議を通じて、地球温暖化に対する国際的な関心が次第に高まっており、先進国は２０１０年の地球温室ガスの排出量を１９９０年に比べ５．２％減縮することに合意するなど、温室ガスの低減方策に対する国際的な合意がなされている。特に地球温暖化現象をもたらす温室ガスのうち８０％程度を占める二酸化炭素の処理はさらに重要な問題に台頭した。

【0005】

排出された二酸化炭素成分を処理するための技術として、二酸化炭素分離膜捕集技術、二酸化炭素鉱物化技術および微細藻類を利用した光培養技術などの多様な技術が登場している。

【0006】

しかし、それぞれの技術は、二酸化炭素を処理できる長所があるものの、システム設置費、二酸化炭素処理量、単位面積当たり低い二酸化炭素低減率などの多様な問題点が存在する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

実施例は二酸化炭素の資源化効率を最大にするために、それぞれの工程の効率を考慮して二酸化炭素の捕集および資源化を連携された一つのシステムで処理することを目的とする。

【0008】

本発明が解決しようする課題は以上で言及された課題に限定されず、ここで言及されていないさらに他の課題は下記の記載から当業者に明確に理解され得るであろう。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の実施例は、二酸化炭素が含まれた排気ガスが流入し、前記二酸化炭素を高濃度で濃縮ガスで捕集し、第１処理ガスを分離する二酸化炭素捕集部、前記二酸化炭素捕集部で捕集した高濃度の前記濃縮ガスの供給を受けて前記二酸化炭素を鉱物化し、第２処理ガスを排出する鉱物化工程部、前記第１処理ガスと第２処理ガスを収容して、含まれた二酸化炭素が既設定された濃度となるように第１処理ガスおよび第２処理ガスを混合する混合タンク、前記混合タンクから混合された第３処理ガスの供給を受けて微細藻類を利用して光培養工程を遂行する光培養工程部、および前記二酸化炭素捕集部、前記鉱物化工程部、前記混合タンクおよび前記光培養工程部に供給および排出されるガス流量および二酸化炭素含量を制御する制御部、を含む。

【0010】

好ましくは、前記制御部は前記混合タンクから供給される前記第３処理ガスの二酸化炭素の濃度を３～７％に制御することを特徴とすることができる。

【0011】

好ましくは、前記制御部は前記第１処理ガスの流入量を調節して前記混合タンクの二酸化炭素の濃度を制御することを特徴とすることができる。

【0012】

好ましくは、前記濃縮ガスは液化した状態で供給されることを特徴とすることができる。

【0013】

また、本発明のさらに他の実施例は、排気ガスが流入し、これを分配する排気ガス流入部、前記排気ガス流入部から排気ガスの供給を受けて微細藻類を利用して光培養工程を遂行し、第４処理ガスを排出する光培養工程部、前記排気ガス流入部の排気ガスと前記第４処理ガスの供給を受けて混合する混合タンク、前記混合タンクで混合された第５処理ガスの供給を受けて、前記第５処理ガスの内部に含まれた二酸化炭素を高濃度の濃縮ガスで捕集する二酸化炭素捕集部、前記二酸化炭素捕集部で捕集した前記濃縮ガスの供給を受けて前記二酸化炭素を鉱物化し、第６処理ガスを排出する鉱物化工程部、および前記排気ガス流入部、前記光培養工程部、前記混合タンク、前記二酸化炭素捕集部および前記鉱物化工程部に供給および排出されるガス流量および二酸化炭素含量を制御する制御部、を含み、前記第６処理ガスは前記混合タンクに注入されることを特徴とする、排気ガス内二酸化炭素捕集および資源化システムを提供する。

【0014】

好ましくは、前記制御部は前記光培養工程部の二酸化炭素処理効率を考慮して、前記排気ガス流入部を通じて前記光培養工程部に供給される前記排気ガスの量を制御することを特徴とすることができる。

【0015】

好ましくは、前記制御部は前記混合タンクの内部の混合ガス内の二酸化炭素の濃度を８～１０％に制御することを特徴とすることができる。

【0016】

好ましくは、前記濃縮ガスは液化した状態で供給されることを特徴とすることができる。

【発明の効果】

【0017】

実施例によると、二酸化炭素資源化効率を増大できる効果がある。

【0018】

また、二酸化炭素分離膜捕集技術、二酸化炭素鉱物化技術、および微細藻類を利用した光培養技術の問題点を互いに補完できる効果がある。

【0019】

本発明の多様かつ有益な長所と効果は前述した内容に限定されず、本発明の具体的な実施形態を説明する過程でより容易に理解され得るであろう。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の実施例に係る排気ガス内二酸化炭素捕集および資源化システムのブロック図。

【図2】図１の構成要素である二酸化炭素捕集部として膜分離工程が使われる場合の動作を示す図面。

【図3】図１のシステムの実際の動作を示す第１実施例の模式図。

【図4】図１のシステムの実際の動作を示す第２実施例の模式図。

【発明を実施するための形態】

【0021】

本発明は多様な変更を加えることができ、多様な実施例を有することができるところ、特定の実施例を図面に例示して説明する。しかし、これは本発明の実施例を特定の実施形態に対して限定しようとするものではなく、実施例の思想および技術範囲に含まれるすべての変更、均等物乃至代替物を含むものと理解されるべきである。

【0022】

第１、第２等のように序数を含む用語は多様な構成要素の説明に使われ得るが、前記構成要素は前記用語によって限定されはしない。前記用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ使われる。例えば、実施例の権利範囲を逸脱することなく第２構成要素は第１構成要素と命名され得、同様に第１構成要素も第２構成要素と命名され得る。および／またはという用語は複数の関連した記載された項目の組み合わせまたは複数の関連した記載された項目のうちいずれかの項目を含む。

【0023】

本出願で使った用語は単に特定の実施例を説明するために使われたものであって、本発明の実施例を限定しようとする意図ではない。単数の表現は文脈上明白に異なって意味しない限り、複数の表現を含む。本出願で、「含む」または「有する」等の用語は明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものなどの存在または付加の可能性をあらかじめ排除しないものと理解されるべきである。

【0024】

実施例の説明において、いずれか一つのｅｌｅｍｅｎｔが他のｅｌｅｍｅｎｔの「上（うえ）または下（した）（ｏｎ ｏｒ ｕｎｄｅｒ）」に形成されると記載される場合において、上（うえ）または下（した）（ｏｎ ｏｒ ｕｎｄｅｒ）は二つのｅｌｅｍｅｎｔが互いに直接（ｄｉｒｅｃｔｌｙ）接触して形成されるものと、一つ以上の他のｅｌｅｍｅｎｔが前記両ｅｌｅｍｅｎｔの間に配置されて（ｉｎｄｉｒｅｃｔｌｙ）形成されるものとをすべて含む。また「上（うえ）または下（した）（ｏｎ ｏｒ ｕｎｄｅｒ）」で表現される場合、一つのｅｌｅｍｅｎｔを基準として上側方向だけでなく下側方向の意味も含むことができる。

【0025】

以下、添付された図面を参照して実施例を詳細に説明するものの、図面符号にかかわらず、同一または対応する構成要素は同じ参照番号を付し、これに対する重複する説明は省略する。

【0026】

図１～図４は、本発明を概念的に明確に理解するために、主な特徴部分のみを明確に図示したものであって、その結果、図解の多様な変形が予想され、図面に図示された特定の形状によって本発明の範囲が制限される必要はない。

【0027】

図１は、本発明の実施例に係る排気ガス内二酸化炭素捕集および資源化システムのブロック図である。

【0028】

本発明の実施例である排気ガス内二酸化炭素捕集および資源化システムは、二酸化炭素捕集部１００、鉱物化工程部２００、光培養工程部３００、および制御部４００を含むことができる。

【0029】

本発明を構成する二酸化炭素捕集部１００は分離膜捕集技術を利用することができ、敷地が狭く、値段の高い都心に位置した発電所の二酸化炭素の捕集時に便利に使われ得る。ただし、分離膜捕集技術を利用した二酸化炭素捕集部１００は、捕集した二酸化炭素を貯蔵する時に敷地の確保が難しく、安定性が低下するという問題点がある。

【0030】

鉱物化工程部２００は二酸化炭素を濃縮処理して鉱物化する技術であって、二酸化炭素を高速で大量処理し、半永久的に処理できる長所が存在する。しかし、二酸化炭素低減率の最大化のためには高濃度の二酸化炭素供給源が必要である。

【0031】

また、光培養工程部３００は微細藻類を利用して二酸化炭素をバイオマス化する技術であって、二酸化炭素の生物学的転換を通じてのアスタキサンチン、ベータカロチン、オメガ３、ＣＧＦなどの高付加価値の有用な物質を生産できる長所が存在する。しかし、微細藻類を利用した光培養工程は、光合成効率の限界によって単位面積当たり低い二酸化炭素低減率の問題点が存在する。

【0032】

本発明の実施例である排気ガス内二酸化炭素捕集および資源化システムは、それぞれの構成要素の短所を最小化し長所を浮き彫りにする構造に特徴が存在する。

【0033】

二酸化炭素捕集部１００は排気ガスから二酸化炭素を分離して高濃度の二酸化炭素を生産することができる。

【0034】

一実施例として、二酸化炭素捕集部１００は分離膜工程が使われ得る。

【0035】

従来のＣＣＳ（Ｃａｒｂｏｎ Ｃａｐｔｕｒｅ ａｎｄ Ｓｔｏｒａｇｅ、ＣＣＳ）技術と分離膜工程を比較すると、下記の通りである。

【0036】

【表1】

【0037】

分離膜捕集工程を利用して二酸化炭素を捕集する場合、処理時間と処理費用において得であることを確認することができ、設備を設置するための敷地面積においても差があることを確認することができる。

【0038】

二酸化炭素捕集部１００は排気ガスを多様な材質の中空糸膜（ｈｏｌｌｏｗ ｆｉｂｅｒ）モジュールに流入させて通過させる場合、多様な気体成分（Ｎ_２、Ｏ_２、ＣＯ_２等）が透過速度の差によって速い速度で捕集され得る。

【0039】

図２は図１の構成要素である二酸化炭素捕集部１００として膜分離工程が使われる場合の動作を示す図面であり、表２は気体の相対的な透過速度を表す表である。

【0040】

【表2】

【0041】

図２と表２を併せて参照すると、排気ガスが分離膜に供給されると、相対的な透過速度が速い二酸化炭素が先に排出され、遅い窒素気体が後で捕集されることになる。膜分離工程を利用する二酸化炭素捕集部１００は、このような原理を利用して二酸化炭素を速く捕集することができる。

【0042】

鉱物化工程部２００は、捕集した二酸化炭素を自然産の鉱物または産業体から排出される無機系の産業副産物（ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｗａｓｔｅ）と反応させて新しい鉱物に合成させる技術である。

【0043】

一実施例として、鉱物化工程部２００は、排気ガス内の二酸化炭素が建築副産物（スラグ、廃コンクリート）内のＣａ、Ｍｇ成分と鉱物化反応を通じてＣａＣＯ_３、ＭｇＣＯ_３と炭酸塩を生産して、二酸化炭素を永久的に固体化することができる。

【0044】

生成された炭酸塩は安定しているため水に溶け難く、大気中に二酸化炭素の放出が不可能であるため環境的にも害がなく、二酸化炭素を永久的に貯蔵するため二酸化炭素の排出問題を解決することができる。

【0045】

光培養工程部３００は微細藻類を利用して二酸化炭素を固定化する工程を遂行できる。植物性プランクトンである微細藻類は、太陽をエネルギー源とし、二酸化炭素を固定化する光合成作用をしながら成長することになる。

【0046】

このような微細藻類を利用して二酸化炭素を固定化することは、植物が二酸化炭素を光合成する場合と同様に太陽エネルギーを主エネルギー源として活用することができるため、二酸化炭素を固定するために投入しなければならないエネルギー消耗量が非常に小さい長所が存在する。

【0047】

微細藻類は植物と比べて成長速度がはやく、第１世代バイオ燃料である豆、とうもろこし、ナタネなどに比べて単位面積当たりのバイオマス生産性が２０－１００倍以上高い特徴を有し、海上や荒地を通じて大量培養が可能であり、河水、海水廃水などの多様な水資源を活用することができる。特に、火力発電所のような炭素排出源から出る燃焼排気ガスを直接的に細胞の培養に活用できるという長所が存在する。

【0048】

微細藻類工程の場合、二酸化炭素をバイオディーゼル、バイオポリマー、医薬品、健康食品、天然色素などの多様な高付加価値物質に転換することが可能であり、太陽光を活用して追加的なエネルギーを投入することなく低費用の経済性を備えた、環境に優しい工程の開発が可能であるという長所を有する。

【0049】

このような光培養に使用可能な微細藻類としては、ネオクロリス（Ｎｅｏｃｈｌｏｒｉｓ ｓｐ．）、クロレラ（Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ ｓｐ．）、クロロコックム（Ｃｈｌｏｒｏｃｏｃｃｕｍ ｓｐ．）、スピルリナ（Ｓｐｉｒｕｌｉｎａ ｓｐ．）、ヘマトコッカス（Ｈａｅｍａｔｏｃｏｃｃｕｓ ｓｐ．）、ネオスポンギオコッカム（Ｎｅｏｓｐｏｎｇｉｏｃｏｃｃｕｍ ｓｐ．）、セネデスムス（Ｓｃｅｎｅｄｅｓｍｕｓ ｓｐ．）、ドナリエラ（Ｄｕｎａｌｉｅｌｌａ ｓｐ．）、Ｔｈａｕｓｔｏｃｈｙｔｒｉｄｓなどが挙げられるが、これに限定されるものではなく、一般的に二酸化炭素をバイオマスに転換する能力を有する微細藻類であれば制限なく使用可能である。

【0050】

制御部４００は二酸化炭素捕集部１００、鉱物化工程部２００、および光培養工程部３００に供給されるガスの流量および二酸化炭素の含量を制御し、全体工程の効率を向上させるためにシステム全体の駆動を制御することができる。

【0051】

図３は、図１のシステムの実際の動作を示す第１実施例の模式図である。

【0052】

図３を参照すると、排気ガス内二酸化炭素捕集および資源化システムは、二酸化炭素が含まれた排気ガスが流入し、前記二酸化炭素を高濃度で濃縮ガスＧで捕集し、第１処理ガスＧ１を分離する二酸化炭素捕集部１００、前記二酸化炭素捕集部１００で捕集した高濃度の前記濃縮ガスＧの供給を受けて前記二酸化炭素を鉱物化し、第２処理ガスＧ２を排出する鉱物化工程部２００、前記第１処理ガスＧ１と第２処理ガスＧ２とを収容して、含まれた二酸化炭素が既設定された濃度となるように第１処理ガスＧ１および第２処理ガスＧ２を混合する混合タンク５００、前記混合タンク５００から微細藻類が利用できる状態で混合された第３処理ガスＧ３の供給を受けて微細藻類を利用して光培養工程を遂行する光培養工程部３００、および前記二酸化炭素捕集部１００、前記鉱物化工程部２００、前記混合タンク５００および前記光培養工程部３００に供給および排出されるガス流量および二酸化炭素含量を制御する制御部４００を含むことができる。

【0053】

二酸化炭素捕集部１００は、流入する排気ガスから分離膜工程を利用して高濃度の二酸化炭素を捕集する。その後、濃縮ガスＧは鉱物化工程部２００に供給され、第１処理ガスＧ１は混合タンク５００に流入する。濃縮ガスＧは液化した状態の液化炭酸で鉱物化工程部２００に供給され得る。

【0054】

鉱物化工程部２００は、高濃度の濃縮ガスＧを利用して高カルシウム材および骨材等の多様な種類の鉱物を生産することができる。鉱物化工程部２００は７０～８０％の二酸化炭素処理効率を具備することが好ましい。鉱物化工程部２００は鉱物を生産して残った第２処理ガスＧ２を混合タンク５００に供給することができる。

【0055】

混合タンク５００は第１処理ガスＧ１と第２処理ガスＧ２の供給を受けて混合する。この時、制御部４００は光培養工程部３００の効率を最大化するために、混合タンク５００を通じて光培養工程部３００に供給される第３処理ガスＧ３の二酸化炭素の濃度を制御することができる。一実施例として、第３処理ガスＧ３の二酸化炭素の濃度は３～７％に制御され得る。

【0056】

この時、制御部４００は、高濃度を有する第２処理ガスＧ２は混合タンク５００にそのまま流入し、第１処理ガスＧ１の流入量を調節して混合タンク５００内の二酸化炭素を制御することができる。制御部４００は必要な濃度に応じて第１処理ガスＧ１が混合タンク５００に流入される量を決定し、残る低濃度の第１処理ガスＧ１を大気中に放出することができる。

【0057】

光培養工程部３００は最適の割合で調節された第３処理ガスＧ３の供給を受けて微細藻類を利用した光培養工程を実施し、処理後のガスを大気に放出することができる。

【0058】

一実施例として、流入する排気ガスにおける二酸化炭素の濃度は８％であり、４００ｍ^３／ｈｒの流量が供給される場合、二酸化炭素捕集部１００の二酸化炭素処理効率を９０％とする時、４０ｍ^３／ｈｒの流量で二酸化炭素の濃度が９０％である濃縮ガスＧが鉱物化工程部２００に供給され得る。この時、第１処理ガスＧ１は３６０ｍ^３／ｈｒの流量で、二酸化炭素の濃度が１％である状態で混合タンク５００に流入され得る。

【0059】

鉱物化工程部２００で使われる鉱物化反応装置の二酸化炭素処理効率を８０％とする時、二酸化炭素の濃度が９０％である濃縮ガスＧを通じて鉱物を生産し、第２処理ガスＧ２は４０ｍ^３／ｈｒの流量であり、二酸化炭素の濃度が１８％である状態で混合タンク５００に供給され得る。

【0060】

光培養工程部３００に供給される第３処理ガスＧ３の最適な二酸化炭素の濃度を５％とする時、制御部４００は混合タンク５００から供給される第３処理ガスＧ３の濃度を調節することになる。この場合、二酸化炭素の含量が高い第２処理ガスＧ２は混合タンク５００にそのまま流入し、第１処理ガスＧ１の流入量を調節して混合タンク５００の濃度を調節することができる。制御部４００は、第２処理ガスＧ２が二酸化炭素の濃度が１８％であり、４０ｍ^３／ｈｒの流量で供給される場合、３６０ｍ^３／ｈｒであり二酸化炭素の濃度が１％で供給される第１処理ガスＧ１の供給量のうち２４０ｍ^３／ｈｒを大気に放出し、１２０ｍ^３／ｈｒを混合タンク５００に供給するように調節して第３処理ガスＧ３の濃度を５％に調節することができる。

【0061】

光培養工程部３００が３０％の二酸化炭素処理効率を有する場合、大気中に１６０ｍ^３／ｈｒで二酸化炭素の濃度が３．５％であるガスが放出される。

【0062】

全体の工程で大気中に放出される第１処理ガスＧ１と光培養工程部３００から放出されるガスを足すと、全体として放出される放出ガスは、４００ｍ^３／ｈｒの流量であり、二酸化炭素の濃度２％である状態で大気中に放出され得る。

【0063】

図４は、図１のシステムの実際の動作を示す第２実施例の模式図である。

【0064】

図４を参照すると、本発明の第２実施例に係る排気ガス内二酸化炭素捕集および資源化システムは、排気ガスが流入し、これを分配する排気ガス流入部６００、前記排気ガス流入部６００から排気ガスの供給を受けて微細藻類を利用して光培養工程を遂行し、第４処理ガスＧ４を排出する光培養工程部３００、前記排気ガス流入部６００の排気ガスと前記第４処理ガスＧ４の供給を受けて混合する混合タンク５００、前記混合タンク５００で混合された第５処理ガスＧ５の供給を受けて、前記第５処理ガスＧ５の内部に含まれた二酸化炭素を高濃度の濃縮ガスＧで捕集する二酸化炭素捕集部１００、前記二酸化炭素捕集部１００で捕集した前記濃縮ガスＧの供給を受けて前記二酸化炭素を鉱物化し、第６処理ガスを排出する鉱物化工程部２００、および前記排気ガス流入部６００、前記光培養工程部３００、前記混合タンク５００、前記二酸化炭素捕集部１００および前記鉱物化工程部２００に供給および排出されるガス流量および二酸化炭素含量を制御する制御部４００を含み、前記第６処理ガスは前記混合タンク５００に注入されることを特徴とすることができる。

【0065】

排気ガス流入部６００は、産業設備から流入する排気ガスを光培養工程部３００と混合タンク５００とに分配することができる。この時、制御部４００は光培養工程部３００の二酸化炭素処理効率を考慮して、混合タンク５００から二酸化炭素捕集部１００に供給される混合ガスの濃度を考慮して光培養工程部３００に注入される排気ガスの量を制御することができる。この時、制御部４００は鉱物化工程部２００を通じて混合タンク５００に供給される第６処理ガスＧ６の濃度まで共に考慮して、光培養工程部３００に供給される排気ガスの量を調節することができる。

【0066】

光培養工程部３００は、排気ガスの供給を受けて微細藻類を利用した光培養工程を実施してバイオマスを生産することができ、処理された第４処理ガスＧ４は混合タンク５００に注入され得る。

【0067】

混合タンク５００は排気ガス流入部６００から供給された排気ガス、第４処理ガスＧ４、および鉱物化工程部２００から供給される第６処理ガスＧ６を混合し、混合ガスは二酸化炭素捕集部１００に供給され得る。混合ガスの内部の二酸化炭素の濃度は８～１０％で供給されるように制御部４００を通じて制御され得る。

【0068】

二酸化炭素捕集部１００は、混合タンク５００から流入する混合ガスから分離膜工程を利用して高濃度の二酸化炭素を捕集する。その後、濃縮ガスＧは鉱物化工程部２００に供給され、処理されたガスは大気中に放出され得る。一実施例として、濃縮ガスＧは液化した状態で供給され得る。

【0069】

鉱物化工程部２００は、二酸化炭素捕集部１００から濃縮ガスＧの供給を受けて高カルシウム材および骨材等の多様な種類の鉱物を生産することができる。鉱物化工程部２００は７０～８０％の二酸化炭素処理効率を具備することが好ましい。鉱物化工程部２００は鉱物を生産し、残った第６処理ガスＧ６を混合タンク５００に供給することができる。鉱物化工程部２００は二酸化炭素捕集部１００から供給される濃縮ガスＧを処理した後、第６処理ガスＧ６を混合タンク５００に流入させ、混合タンク５００は第６処理ガスＧ６を再混合して二酸化炭素捕集部１００に供給する循環過程を形成することになる。

【0070】

一実施例として、排気ガス流入部６００に供給される排気ガスは、二酸化炭素の濃度が８％であり、４００ｍ^３／ｈｒの流量が供給される場合、制御部４００は二酸化炭素処理効率が３０％である光培養工程部３００に１００ｍ^３／ｈｒの流量を供給し、残りの３００ｍ^３／ｈｒを混合タンク５００に供給することができる。

【0071】

光培養工程部３００は微細藻類を利用してバイオマスを生産し、二酸化炭素の濃度は５．５％であり、１００ｍ^３／ｈｒである第４処理ガスＧ４を混合タンク５００に供給する。

【0072】

混合タンク５００は、排気ガス流入部６００から供給されるガスと、第４処理ガスＧ４と、鉱物化工程部２００から供給され、二酸化炭素の濃度が１８％であり、４０ｍ^３／ｈｒである第６処理ガスＧ６とを混合して、二酸化炭素の濃度が８～１０％であり、４００ｍ^３／ｈｒである混合ガスを二酸化炭素捕集部１００に供給することができる。

【0073】

二酸化炭素の処理効率が９０％である二酸化炭素捕集部１００は、二酸化炭素の濃度が９０％であり、４０ｍ^３／ｈｒである濃縮ガスＧを鉱物化反応部に供給し、処理された二酸化炭素の濃度が１％、３６０～４００ｍ^３／ｈｒであるガスを大気に放出することができる。

【0074】

図３に示される第１実施例の場合、最終的に大気に放出される二酸化炭素の濃度は２％であり高いが、全体の工程が順次的に進行されてエネルギー消耗量が低くなる長所が存在する。

【0075】

しかし、図４に示される第２実施例の場合、最終的に大気に放出される二酸化炭素の濃度は１％であり低いが、鉱物化反応部の循環構造を構成するために第１実施例に比べてエネルギー消耗量が増加する短所が存在する。

【0076】

以上、本発明の実施例に関して添付された図面を参照して詳察した。

【0077】

以上の説明は本発明の技術思想を例示的に説明したものに過ぎず、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲内で多様な修正、変更、および置換が可能であろう。したがって、本発明に開示された実施例および添付された図面は、本発明の技術思想を限定するためのものではなく説明するためのものであって、このような実施例および添付された図面によって本発明の技術思想の範囲が限定されるものではない。本発明の保護範囲は下記の特許請求の範囲によって解釈されるべきであり、それと同等な範囲内にあるすべての技術思想は本発明の権利範囲に含まれるものと解釈されるべきである。

【符号の説明】

【0078】

１００ 二酸化炭素捕集部
２００ 鉱物化工程部
３００ 光培養工程部
４００ 制御部
５００ 混合タンク
６００ 排気ガス流入部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】