大気から二酸化炭素を取り除く方法及びグローバルサーモスタット
媒体を通して大気から二酸化炭素を集め、媒体から二酸化炭素を取り除く空気抽出装置；取り除かれた二酸化炭素を少なくとも一つの貯蔵のための位置に孤立させる、再生可能なエネルギー又は肥料及び建設材料などの非燃料製品の利用可能性を増加させ得る隔離装置；及び空気抽出装置にプロセス熱を供給して媒体から二酸化炭素を取り除き、繰り返し媒体を使用するために該媒体を再生可能である一つ以上のエネルギー源を含む、大気から二酸化炭素を取り除いて地球温暖化を減少させるための装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大気から温室効果ガスを取り除くための装置及び方法に関し、特定的には、大気から二酸化炭素を取り除くための装置及び方法に関する。
【０００２】
この出願は、全て「大気から二酸化炭素を取り除くための装置及び方法、並びにそれらを用いたグローバルサーモスタット」との発明の名称を有する（ａ）２００７年５月２１日出願の米国特許出願第１１／８０５２７１号（代理人整理番号米国第６２３６．１０２号）の一部継続出願である２００７年５月２２日出願の米国特許出願第１１／８０５４７７号（代理人整理番号米国第６２３６．１０３号）の一部継続出願である２００７年７月６日出願の米国特許出願第１１／８２５４６８号（代理人整理番号米国第６２３６．１０４号）、（ｂ）２００７年５月２１日出願の米国特許出願第１１／８０５２７１号（代理人整理番号米国第６２３６．１０２号）の一部継続出願である２００７年５月２２日出願の米国特許出願第１１／８０５４７７号（代理人整理番号米国第６２３６．１０３号）、及び（ｃ）２００７年５月２１日出願の米国特許出願第１１／８０５２７１号（代理人整理番号米国第６２３６．１０２号）の各々の一部継続出願であり、各々からの優先権を主張する。上記出願の各々の内容を参照により本明細書中に援用する。
【背景技術】
【０００３】
現在、１）経済発展の為の手頃なエネルギーの供給、２）エネルギー安全保障の達成、そして３）地球温暖化によって引き起こされる破壊的な気候変動の回避という、やや相反する三つのエネルギー関連の目標を達成するための試みに多くの注目が集まっている。バイオ燃料、太陽、風、及び核などの、クリーンで汚染のない再生可能なエネルギー源の使用を増加させることや、化石燃料プラントからの二酸化炭素排出を捕捉し、隔離しようと試みることを含む多くの異なる手法が、高い保護努力とともに気候変動を解決するために検討されている。太陽光発電などの、これらの手法のいくつかは、化石燃料を基本とした電気のコストと比較して現在のコストが高いことが、大規模な実施を妨げる原因となっており、核などの別の手法は、その環境及び安全保障上のリスクによって制限されている。実際、再生可能なエネルギーのための社会基盤と供給は発展途上であるので（例えば、我々のエネルギーのたった約０．０１％が太陽によって提供されている）、我々が経済的な繁栄の為に必要なエネルギーを手に入れる予定であり、相反してエネルギーの不足を回避するつもりであっても、今世紀の残りの間、化石燃料の使用を回避するために実現可能な方法は存在しない。
【０００４】
地球温暖化によって引き起こされる気候変動の脅威と、我々の惑星を傷つけない再生可能なエネルギーを我々は用いる必要があるということのより一般的な認識は、１９７２年の最初のアースデイから着実に大きくなってきている。二酸化炭素などの温室効果ガスと呼ばれるもの（メタン及び水蒸気はその他の主要な温室効果ガスである）の量が増加すると、この惑星の気温が上昇するであろうことは、ほぼ議論の余地がない。これらの温室効果ガスは、我々の惑星から大気へと逃げる熱の量を減少させる手助けをする。大気中の温室効果ガスの濃度が高くなればなるほど、この惑星はより暖かくなるだろう。人間の影響が無い場合でさえ、二酸化炭素及び他の温室効果ガスの量を自然に変化させる複雑なフィードバックが存在する。地質学的な歴史を通して、気候変動は多くの絶滅を引き起こしてきた。人間の誘発した気候変動（すなわち、地球温暖化）の脅威についての関心は、１６５以上の国により承認され、先進国に炭素排出の減少を約束させる国際的な合意である京都議定書という結果をもたらした。
【０００５】
気候変動に関する政府間パネル（Ｉｎｔｅｒｇｏｖｅｒｎｍｅｎｔａｌ Ｐａｎｅｌ ｏｎ Ｃｌｉｍａｔｅ Ｃｈａｎｇｅ（ＩＰＣＣ））により、地球温暖化が脅威となるだろうと考えられている一つの理由は、我々の惑星がより暑くなるにつれ、氷河の溶解が原因となって海水位が上昇し、海が拡大するからである。島々や海岸で海水位のすぐ上に住んでいる数億の人々は、移転を必要とする破壊的な洪水や、もし海水位が一メートルでも上昇したならば海岸壁を建設する必要があることに脅かされている。人間が引き起こした気候変動の速度に順応できない生態系を破壊するであろう気候変動は、他の種にとっても脅威である。追加の脅威としては、伝染病の増加や、猛暑による直接的な脅威と同様の更なる異常気象が挙げられる。
【０００６】
我々は、単純なモデルを用いて地球温暖化を取り扱うという難題を実証することが出来る。ＣＣＡ（ＹＮ）を、ＹＮ年に大気に加えられた二酸化炭素を年当たりギガトンで表すとしよう。同様に、ＣＥＸ（ＹＮ）は人間によって抽出された量、ＣＥＭ（ＹＮ）は人間によって排出された量に等しく、そしてＣＮ（ＹＮ）は炭素サイクルの自然変動により加えられたか、または取り除かされた量としよう。今日、陸地は毎年およそ１．８ギガトン（１０９トン）の二酸化炭素を貯蔵し、海洋はおよそ１０．５ギガトン（二酸化炭素は炭素より３．６６倍重いことに注意すべきである）を貯蔵するが、一方で人間が排出によって加えた量は、約２４ギガトンの二酸化炭素である。より一般的には、我々は以下の式
（１）ＣＣＡ（ＹＮ）＝−ＣＥＸ（ＹＮ）＋ＣＥＭ（ＹＮ）＋ＣＮ（ＹＮ）
（２）ＣＡ（ＹＮ＋１）＝ＣＡ（ＹＮ）＋ＣＣＡ（ＹＮ）
を得る。式中、ＣＡ（ＹＮ）はＹＮ年における大気中の炭素の量であり、今日では２７８０ギガトンの二酸化炭素である。他の形態の炭素は、重量基準で少ない構成成分を表すけれども、地球温暖化に寄与し、もっとも注目すべきはメタンである。
【０００７】
もしＣＥＸ（ＹＮ）をゼロに設定した場合には、二酸化炭素を大気に加えることを止められる可能性のある唯一の方法は、自然の吸い上げと等しくなるまで我々の排出を減少させることだろう。しかし、ＣＮ（ＹＮ）自体は大きく変動し、年に約７５０ギガトンの炭素を加えたり取り去ったりするより大きな自然炭素サイクルから大気への正味の追加となる可能性もある。この自然平衡における推移は、我々の種が存在する前から気候変動を引き起こしてきており、そして未来においても同様に気候変動を引き起こしつづけるであろう。それ故に、ただ人間の二酸化炭素排出に対する寄与を減少させるだけの、気候変動のリスクを取り除くことの出来る解決法が存在しないことは明らかである。空気抽出と、大気中の二酸化炭素の量を増加させるかまたは減少させる能力とにより、原理的には、濃度が変化可能であり、気候変動を引き起こし得るメタンなどの他の温室効果ガスに対して補償をすることが出来る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、化石燃料の燃焼によって作り出された大気中の二酸化炭素の量を減少させるための装置及び方法、並びに化石燃料の代用品として低コストで汚染のない再生可能なエネルギー源を提供することの必要性が幅広く認識されている。
【発明を解決するための手段】
【０００９】
本発明の例示的な実施形態に従った、大気から二酸化炭素を取り除いて地球温暖化を減少させる装置であって、再生可能なエネルギーまたは肥料や建設材料などの非燃料製品の利用可能性を増加させることが出来る装置は、大気から媒体を通して二酸化炭素を集め、そしてプロセス熱を用いて媒体を加熱することにより媒体から二酸化炭素を取り除く空気抽出装置、取り除かれた二酸化炭素を隔離、貯蔵、及び再生可能な炭素燃料の生成のうち少なくとも一つのための位置に孤立させる収集装置、並びにプロセス熱の供給を空気抽出装置に提供して媒体から二酸化炭素を取り除く一つ以上のエネルギー源を含む。
【００１０】
少なくとも一つの実施形態において、一つ以上のエネルギー源は、化石燃料、地熱、核、太陽、バイオマス、及びその他の再生可能なエネルギー源からなるエネルギー源の群から選択される。
【００１１】
少なくとも一つの実施形態において、空気抽出装置は、大気から二酸化炭素を吸収するための媒体を含む空気接触器を含む。
【００１２】
少なくとも一つの実施形態において、空気接触器は、対流塔、吸収層、充填スクラブ塔、及び空気から二酸化炭素を抽出する媒体を有するパンケーキ形状の支持体部をいくつか有するガス分離装置からなる空気接触器の群から選択される。その最も広い文脈においては、本発明は、空気を通過させてＣＯ２を抽出する媒体と接触させる構造を意図している。現在、最も可能性の高い実施形態においては、構造は空気の流れに垂直に大面積を有し、空気の流れ方向には非常に薄く、ＣＯ２と結合するアミン又は代替物が表面上に付着した多孔質の支持体である媒体（媒体もまたそれを覆う接触器のように大きな断面積を有し、非常に薄いであろう）を有するであろう。
【００１３】
少なくとも一つの実施形態において、媒体は、液体、多孔質の固体、気体、及びこれらの混合物からなる媒体の群から選択される。
【００１４】
少なくとも一つの実施形態において、媒体はＮａＯＨ溶液である。
【００１５】
少なくとも一つの実施形態において、媒体はアミンを含む。
【００１６】
少なくとも一つの実施形態において、空気抽出装置は二酸化炭素を集め、隔離装置は取り除いた二酸化炭素を孤立させる。
【００１７】
少なくとも一つの実施形態において、位置は地下である。
【００１８】
少なくとも一つの実施形態において、位置は装置の一つ以上の他の構成要素から風上にある遠隔地である。
【００１９】
本発明の例示的な実施形態に従った、大気から二酸化炭素を取り除いて、地球温暖化を減少させ再生可能なエネルギーの利用可能性を増加させる方法は、大気から空気を集める工程、集めた空気から二酸化炭素を取り除く媒体をプロセス熱を用いて加熱することにより集めた空気から二酸化炭素を取り除く工程、及び取り除いた二酸化炭素を隔離、貯蔵、及び再生可能な炭素燃料の生成の少なくとも一つのための位置に孤立させる工程を含み、ここで集める工程、取り除く工程、及び孤立させる工程のうち少なくとも一工程は一つ以上の再生可能なエネルギー源を用いて実施される。
【００２０】
少なくとも一つの実施形態において、取り除く工程は、吸収剤、好ましくは大きな表面積の支持体によって支えられた媒体の形態で吸収剤を用いて二酸化炭素を吸収することを含む。
【００２１】
少なくとも一つの実施形態において、吸収剤はＮａＯＨ溶液である。
【００２２】
少なくとも一つの実施形態において、吸収剤は、アミン、好ましくは、大きな表面積の多孔質支持体の表面に結合した（によって支えられた）アミンを含む。
【００２３】
少なくとも一つの実施形態において、孤立させる工程は、鉱物隔離、又は加圧ガスとして地層に注入することのうち少なくとも一つを含む。
【００２４】
本発明の原理を用いて、本発明の原理に従った複数の装置であって、そのそれぞれが大気から二酸化炭素を抽出することによって惑星の大気に負の二酸化炭素効果（ｎｅｇａｔｉｖｅ ｃａｒｂｏｎ ｄｉｏｘｉｄｅ ｅｆｆｅｃｔ）を生み出すことが可能であり、媒体から二酸化炭素を抽出するためと、吸収剤（媒体）を他の吸着サイクルのために再生するためとにプロセス熱を用いることの出来る装置を用いることを通じて、惑星の大気の平均温度を制御するためのグローバルサーモスタットを提供することが出来る。それ故に、複数の装置は一緒に、二酸化炭素が大気中に増加していくよりも速い速度で大気から二酸化炭素を効果的に抽出できる（そして抽出したガスを用いて再生可能な炭素燃料を生成可能である）。
【００２５】
大気から二酸化炭素を抽出し、プロセス熱を用いて収集媒体から二酸化炭素を分離するという出願人の好ましい構想は、地球温暖化の問題を解決するための重要な方法であり、当技術分野の伝統的な見識に反している（そして当業者の直感に反している）。具体的には、低濃度の周囲空気から二酸化炭素（ＣＯ２）を抽出することにより地球温暖化の問題を解決するためにプロセス熱を使用することは、高濃度の燃焼ガス源からＣＯ２を抽出する伝統的な手法、及び周囲大気からＣＯ２を抽出するための当技術分野で知られた他のスキームの両方と比較して、非常に魅力的である。前者においては、一般的に、分離コストは濃度と逆比例して見積もられると考えられるために、周囲大気におけるＣＯ２の濃度が３００倍低ければ、３００倍費用がかさむことになるであろうと予期する伝統的な見識にあからさまに反する。それ故に、連邦政府が資金援助している取り組みは、発電プラントの燃焼ガス排出からＣＯ２を抽出することに向けられており（例えば精炭）、専門家たちは、燃焼ガスとは対照的に、周囲空気を用いることは意味がないと公然と主張している。しかし、一般的な有限の一つ及び複数の燃焼ガス源と比較して、無限大のサイズの周囲空気源は、伝統的な見識と実践とにかかわらず出願人の手法を効果的なものとする一つの特徴である。燃焼ガスの場合には、ＣＯ２を含有する排気は高温であり（摂氏６５−７０度）、それ故に、冷たい周囲空気のために必要とする（およそ摂氏２５−３０度）よりもコストがかさむ高温の熱を再生に使用する。出願人の手法による他の利益としては、更なるプロセスの改善をも提供する非常に薄い分離機器を用いる能力が挙げられる。それ故に、プロセス熱を出願人の発明の原理に基いて作動するグローバルサーモスタット施設に配管することによってＣＯ２を取り除く方が、燃焼排気を直接浄化するよりもむしろコストがよりかからないだろう。加えて、出願人の手法は、負の炭素を生み出し、大気中のＣＯ２の量を実際に減少させるが、一方で燃焼ガスの浄化はただ空気中のＣＯ２含有量の増加を防ぐに過ぎないであろう。
【００２６】
更なる分析は、石炭プラントなどの大きな固定された化石燃料源を単純に浄化することにより、又はついでに言えば、保護若しくは再生可能エネルギーの使用により地球温暖化を引き起こす重大なリスクを減少させるという時宜を得た方法によって地球温暖化の問題を解決することが出来ないことを示す。この発明における場合のように、大気からＣＯ２を抽出して（「負の炭素」）周囲濃度を減少させ、地球温暖化の脅威を減少させることが実際に可能であることが必要である。周囲大気からＣＯ２を抽出するための、その他の公表されたスキームは、一般的に高温の熱を用いており、具体的にプロセス熱を用いていないので、それ故にエネルギーコストが高く、真剣に検討されていない。
【００２７】
加えて、大気から二酸化炭素を抽出するための出願人の好ましい構想は、高い表面積と共に多孔質であっても良い空気の流れに垂直な大面積の支持体を、大気から二酸化炭素を取り除く媒体（例えばアミンなど）とともに用いること、及びプロセス熱を用いて媒体から二酸化炭素を取り除くことを含むことに注意すべきである。（例えば、燃焼ガス中に通常見出されるであろう比較的高い濃度とは対照的に）大気中の二酸化炭素の濃度が比較的低いために、空気の流れの方向に垂直な比較的大面積の支持体を用いることは特に有益である。
【００２８】
この発明のこれらの特徴及びその他の特徴は、この発明の様々な例示的な実施形態に関する以下の詳細な説明（及び添付の図面）に記載されているか、またはそれから明らかである。
【００２９】
この発明の様々な例示的な実施形態を以下の図面を参照して詳細に記載する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、本発明の例示的な実施形態に従った、大気から二酸化炭素を取り除くための装置の一般化されたブロック線図である。
【図２】図２は、本発明の例示的な実施形態に従った、大気から二酸化炭素を取り除くための装置のブロック線図である。
【図３】図３は、本発明の例示的な実施形態に従った、空気抽出装置のブロック線図である。
【図４】図４は、本発明の例示的な実施形態に従った、グローバルサーモスタットを説明する地図である。
【図５】図５は、本発明の例示的な実施形態に従った、大気から二酸化炭素を取り除くための装置のブロック線図である。
【図６】図６は、本発明の原理に従った、大気から二酸化炭素を取り除き、媒体から二酸化炭素を取り除くための、媒体の一バージョンの概略説明図である。
【図７】図７は、本発明の原理に従った、大気から二酸化炭素を取り除き、媒体から二酸化炭素を取り除くための、媒体の別バージョンの概略説明図である。
【図８】図８は、本発明の原理に従った、大気から二酸化炭素を取り除き、媒体から二酸化炭素を取り除くための、媒体のまた別バージョンの概略説明図である。
【図９】図９は、本発明の原理に従った、大気から二酸化炭素を取り除き、媒体から二酸化炭素を取り除くための、媒体の更に別バージョンの概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１は、全体として参照番号１によって示されている、本発明の例示的な実施形態に従った、大気から二酸化炭素を取り除くための装置の一般化されたブロック線図である。装置１は、空気抽出装置４０と、取り除かれた二酸化炭素を隔離、貯蔵、並びに再生可能な炭素燃料の生成又は肥料及び建設材料などの非燃料製品の生成のうち少なくとも一つのための位置に孤立させる収集装置５０とを含む。空気抽出装置４０は、好ましくは、捕捉された空気中のＣＯ２との化学的、電気的、及び／又は物理的な接触に媒体を曝す事により、媒体を用いて大気の空気からＣＯ２を吸収及び／又は結合する方法を含む、任意の知られた、又は後に発見されるＣＯ２抽出方法を包含する。媒体は液体、気体、又は固体、もしくは液体、気体、及び固体物質の組み合わせであっても良く、ここで固体の場合には、物質は好ましくは多孔質である。媒体は、好ましくは再利用可能であり、結果として、ＣＯ２が媒体によって捕捉され、隔離のために媒体から分離された後に、追加のＣＯ２を吸収／結合するために媒体を再使用することが可能である。しかし、他の実施形態においては、媒体を捕捉されたＣＯ２と一緒に隔離しても良い。図１に示すように、媒体からのＣＯ２の分離を、隔離装置５０によって実施されるＣＯ２の吸収／結合やＣＯ２の隔離などの他のプロセスと同様に、空気抽出装置４０に熱を加えることによってより効果的に行っても良い。本発明においては、熱は例えば、更に下記に詳述する、ソーラーコレクターなどの太陽エネルギー発電器によって生成されたプロセス熱である。他の実施形態においては、プロセス熱を、例えば化石燃料、地熱、核、バイオマス、及びその他の再生可能なエネルギー源など、他の種類のエネルギー源によって提供しても良い。本明細書中で用いられる用語「プロセス熱」は、高温の熱を電気の生成に用いた後に残る低温の熱を意味している。より一般的には、用語「プロセス熱」は、一次プロセスの後に残る任意の低温の熱、又は、例えば二酸化炭素が鉱物として貯蔵される際の発熱炭酸化反応などのプロセス、若しくは実際に二酸化炭素が媒体に結合して捕捉された時のプロセスそれ自体により加えられた任意の低温の熱を意味する。更に、「プロセス熱」を、電力又は電気の生成以外の製品を生産するためのエネルギー源を用いて提供しても良い。例えば、化学処理、セメント、鋼、またはアルミニウムの生産、石炭などのエネルギー製品の液体エネルギー製品への生産、精製などの一次処理は、その一次処理を駆動するために熱を用いても良く、一次処理の後に残る未使用の熱、又は一次処理の間に作り出された未使用の熱がかかる処理のプロセス熱であり、本発明の原理に従った装置又は方法において用いることが出来る。
【００３２】
大気から二酸化炭素を抽出し、プロセス熱を用いて収集媒体から二酸化炭素を分離するという出願人の好ましい構想は、地球温暖化の問題を解決するための重要な方法であり、当技術分野の伝統的な見識に反している（そして当業者の直感に反している）。具体的には、低濃度の周囲空気から二酸化炭素（ＣＯ２）を抽出することにより地球温暖化の問題を解決するためにプロセス熱を使用することは、高濃度の燃焼ガス源からＣＯ２を抽出する伝統的な手法、及び周囲大気からＣＯ２を抽出するための当技術分野で知られた他のスキームの両方と比較して、非常に魅力的である。前者においては、一般的に、分離コストは濃度と逆比例して見積もられると考えられるために、周囲大気におけるＣＯ２の濃度が３００倍低ければ、３００倍費用がかさむことになるであろうと予期する伝統的な見識にあからさまに反する。それ故に、連邦政府が資金援助している取り組みは、発電プラントの燃焼ガス排出からＣＯ２を抽出することに向けられており（例えば精炭）、専門家たちは、燃焼ガスとは対照的に、周囲空気を用いることは意味がないと公然と主張している。しかし、一般的な有限の一つ及び複数の燃焼ガス源と比較して、無限大のサイズの周囲空気源は、伝統的な見識と実践とにかかわらず出願人の手法を効果的なものとする一つの特徴である。燃焼ガスの場合には、ＣＯ２を含有する排気は高温であり（摂氏６５−７０度）、それ故に、冷たい周囲空気のために必要とする（およそ摂氏２５−３０度）よりもコストがかさむ高温の熱を再生に使用する。出願人の手法による他の利益としては、更なるプロセスの改善をも提供する非常に薄い分離機器を用いる能力が挙げられる。それ故に、プロセス熱を出願人の発明の原理に基いて作動するグローバルサーモスタット施設に配管することによってＣＯ２を取り除く方が、燃焼排気を直接浄化するよりもむしろコストがよりかからないだろう。加えて、出願人の手法は、負の炭素を生み出し、大気中のＣＯ２の量を実際に減少させるが、一方で燃焼ガスの浄化はただ空気中のＣＯ２含有量の増加を防ぐに過ぎないであろう。
【００３３】
更なる分析は、石炭プラントなどの大きな固定された化石燃料源を単純に浄化することにより、又はついでに言えば、保護若しくは再生可能エネルギーの使用により地球温暖化を引き起こす重大なリスクを減少させるという時宜を得た方法によって地球温暖化の問題を解決することが出来ないことを示す。この発明における場合のように、大気からＣＯ２を抽出して（「負の炭素」）周囲濃度を減少させ、地球温暖化の脅威を減少させることが実際に可能であることが必要である。周囲大気からＣＯ２を抽出するための、その他の公表されたスキームは、一般的に高温の熱を用いており、具体的にプロセス熱を用いていないので、それ故にエネルギーコストが高く、真剣に検討されていない。
【００３４】
図２は、全体として参照番号２によって示されている、本発明の例示的な実施形態に従った、大気から二酸化炭素を取り除くための装置のブロック線図である。装置２はソーラーコレクター１０、選択的な補助エネルギー源２０、発電器３０、空気抽出装置４２、及び収集装置５０を含む。装置１のこれらの構成要素の各々を、以下に説明する。
【００３５】
ソーラーコレクター１０は、任意の知られた、又は未来に発見される太陽エネルギー収集装置であっても良く、例えば密集した太陽光放物面鏡（ｓｏｌａｒ ｐｏｗｅｒ ｐａｒａｂｏｌｉｃ ｍｉｒｒｏｒｓ）や密集した太陽光塔（ｓｏｌａｒ ｐｏｗｅｒ ｔｏｗｅｒｓ）などの太陽エネルギー収集ユニットを含んでも良い。当技術分野で知られているように、ソーラーコレクター１０により太陽エネルギーを熱エネルギーに変換して、発電器３０を駆動するために用いても良い。残余の熱エネルギー（すなわちプロセス熱）を用いて、空気抽出装置４２及び／又は収集装置５０を駆動しても良い。例えば、プロセス熱を用いて、空気からＣＯ２を吸収するため及び／又は媒体からＣＯ２を追い出すために空気抽出装置４２において用いられる化学的及び／又は物理的反応の効率を改善しても良い。加えて、別の例示的な実施形態においては、図２において破線矢印により示されるように、ソーラーコレクター１０からの直接の熱を用いて空気抽出装置４２及び／又は収集装置５０を駆動しても良い。
【００３６】
発電器３０は、例えば、ソーラーコレクターによって提供された熱エネルギーを電気に変換する熱発電器であっても良い。当技術分野において知られているように、太陽熱を溶融塩などの媒体に集中させて、次いでその熱を用いて電気を生成するためのタービンを駆動する高温高圧の蒸気を生成させても良い。次いで、電力網の一部として一般住民に電力を提供することに加えて、生成した電気を装置２のその他の構成要素の電力に用いても良い。この点において、ソーラーコレクター１０によって提供された熱エネルギーを、補助エネルギー源２０によって生成されたエネルギーにより補っても良い。例えば、補助エネルギー源２０は、追加の熱エネルギーを提供して発電器３０を駆動する廃棄物焼却プラントであっても良い。また、任意の他の種類の再生可能なエネルギー源、好ましくは電気の生成のための前駆物質としての熱を生産する再生可能なエネルギー源を太陽エネルギーに加えて用いても良いことも認められるべきである。太陽エネルギーに加えて用いられるその他の潜在的な再生可能なエネルギー源としては、例えば核、バイオマス、及び地熱エネルギー源が挙げられる。
【００３７】
あるいは、発電器３０は、任意の知られた、又は後に発見される、電気を生成するために例えば石炭、燃料油、天然ガス、及びシェール油などの化石燃料の燃焼に頼る化石燃料施設（プラント）であっても良い。発電器はまた、電気を生成する以外の目的のために存在しても良い（例えば発電器は化学処理、又はアルミニウムの生産などの様々な他の目的のために存在することができるだろう）。化石燃料発電プラント３０によって生産された熱エネルギーを用いて電気を生産し、残余の熱エネルギー（すなわちプロセス熱）を用いて空気抽出装置４２及び／又は隔離装置５０を駆動しても良い。例えば、化石燃料発電プラント３０からのプロセス熱を用いて、空気からＣＯ２を吸収するため及び／又は媒体からＣＯ２を追い出すために空気抽出装置４２において用いられる化学的及び／又は物理的反応の効率を改善しても良い。化石燃料発電プラント３０によって提供された残余の熱を、補助エネルギー源によって生成されたエネルギーによって補っても良い。例えば、補助エネルギー源は、追加の熱エネルギー源を提供して空気抽出装置４２及び／又は収集装置５０を駆動させる、廃棄物焼却プラント、又は例えば太陽、核、バイオマス、及び地熱エネルギー源などの再生可能なエネルギー源であっても良い。補助エネルギー源からのプロセス熱を用いて空気抽出装置４２及び／又は収集装置５０を駆動しても良い。
【００３８】
更に、上記のように、「プロセス熱」を、電力又は電気の生成以外の製品を生産するためのエネルギー源を用いて提供しても良い。例えば、化学処理、セメント、鋼、またはアルミニウムの生産、精製、石炭などのエネルギー製品及び液体エネルギー製品の生産などの一次処理は、その一次処理を駆動するために熱を用いても良く、一次処理の後に残る未使用の熱、又は一次処理の間に作り出された未使用の熱がかかる処理のプロセス熱であり、本発明の原理に従った装置又は方法において用いることが出来る。
【００３９】
図３は、本発明の例示的な実施形態に従った、装置２と共に使用可能な空気抽出装置４２のブロック線図である。空気抽出装置４２は、空気接触器４１、腐食器４３、スレーカー４５、か焼炉４７、及び捕捉ユニット４９を含む。空気接触器４１は吸収材料を用いて、空気からＣＯ２を選択的に捕捉しても良く、任意の知られた、又は後に発見される、例えば大きな対流塔、開放された停滞層、及び充填スクラブ塔などの接触構造から構成されていても良い。本実施形態においては、吸収材料は、空気から容易にＣＯ２を吸収する水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）であっても良い。他の知られた、又は未来に発見される、例えば化学吸収、物理的及び化学的吸着、低温蒸留、ガス分離膜、鉱化／バイオミネラル化、及び植生などの捕捉方法を用いても良いことも認められるべきである。更なる例として、当技術分野において知られているように、アミン水溶液またはアミンの豊富な固体吸収剤を用いてＣＯ２を吸収しても良い。好ましくは吸収材料を再生し、吸収材料を再生するために捕捉方法は約１００−１２０℃より低い熱を必要とする。
【００４０】
この実施形態においては、例えば、ｗｗｗ．ｕｃａｌｇａｒｙ．ｃａ／~ｋｅｉｔｈ／ｐａｐｅｒｓ／８４．Ｓｔｏｌａｒｏｆｆ．ＡｉｒＣａｐｔｕｒｅＧＨＧＴ−8．ｐ．ｐｄｆで見ることができ、参照により本明細書中に援用される、「Ａ ｐｉｌｏｔ−ｓｃａｌｅ ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ ｃｏｎｔａｃｔｏｒ ｆｏｒ ＣＯ２ ｃａｐｔｕｒｅ ｆｒｏｍ ａｍｂｉｅｎｔ ａｉｒ： ｃｏｓｔ ａｎｄ ｅｎｅｒｇｙ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ」と題された記事にＳｔｏｌａｒｏｆｆらによって記載された方法により、空気接触器４１で、ＣＯ２をＮａＯＨ溶液に吸収させて炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）を形成させることが出来る。もちろん、他の知られた、又は未来に開発される吸収剤もまた、ＮａＯＨ溶液の代わりとして、又はＮａＯＨ溶液に加えて用いても良い。生成されたＮａ２ＣＯ３を、次いで腐食器４３に送り、ここでＮａＯＨを回分式プロセスにおいて石灰（ＣａＯ）を加えることにより再生する。結果として生じたＣａＣＯ３をか焼炉４７に送り、ここでＣａＯを再生するために窯の中で加熱し、か焼として知られるプロセスにおいてＣＯ２を追い出す。再生したＣａＯを、次いで腐食器４３において用いるための消石灰Ｃａ（ＯＨ）２を生産するスレーカー４５へと送る。
【００４１】
捕捉ユニット４９は任意の知られた、又は後に発見される、大気中に存在する低濃度のＣＯ２に効果的であり再生の為に低い温度しか必要としないＣＯ２捕捉方法を用いて、か焼炉４７で追い出されたＣＯ２を捕捉する。例えば、捕捉ユニット４９は、共に参照により本明細書中に援用する、Ｇｒａｙらによる２００３年４月１５日付の米国特許第６５４７８５４号、及びＳｉｒｗａｒｄａｎｅによる２００５年６月２１日付の米国特許第６９０８４９７号に記載された装置などの、アミンベースの捕捉装置を用いても良い。捕捉ユニット４９は、また、捕捉したＣＯ２を圧縮して液体の形態にして、結果としてＣＯ２をより容易に隔離しても良い。
【００４２】
収集装置５０は、取り除かれた二酸化炭素を隔離、貯蔵、並びに再生可能な炭素燃料の生成又は肥料及び建設材料などの非燃料製品の生成のうち少なくとも一つのための位置に孤立させる。収集装置５０は、例えば地層への注入や鉱物隔離などの、任意の知られた、又は未来に発見される炭素隔離、及び／又は炭素蓄積技法を用いても良い。注入の場合には、捕捉されたＣＯ２を、例えば石油貯留層及び気体貯留層、採掘不可能な炭層、及び深い塩水（ｓａｌｉｎｅ）貯留層などの地層に隔離しても良い。この点、多くの場合には、地層へのＣＯ２の注入は、炭化水素の回収を促進し、ＣＯ２の捕捉及び収集のコストを相殺し得る付加価値副生産物を提供する可能性がある。例えば、石油貯留層又は天然ガス貯留層へのＣＯ２の注入により、石油の回収を高めるものとして知られるプロセス中の生産物を押し出す。捕捉されたＣＯ２を、本発明の実施形態の少なくとも一つに従い、装置２の他の構成要素から風上の遠隔地で地下に隔離して、結果としてその土地からの漏出を全て装置２により再捕捉しても良い。
【００４３】
鉱物隔離については、鉱床として自然に発生するケイ酸カルシウム及びケイ酸マグネシウムと共に炭酸化反応によりＣＯ２を隔離しても良い。例えば、以下の（１）及び（２）の反応に示すように、ＣＯ２を苦土かんらん石（ｆｏｒｓｔｅｒｉｔｅ）及び蛇紋石と反応させて、発熱反応により固体の炭酸カルシウム及び炭酸マグネシウムを生産しても良い。
（１）１／２Ｍｇ２ＳｉＯ４＋ＣＯ２＝ＭｇＣＯ３＋１／２ＳｉＯ２＋９５ｋＪ／ｍｏｌｅ
（２）１／３Ｍｇ３Ｓｉ２Ｏ５（ＯＨ）４＋ＣＯ２＝ＭｇＣＯ３＋２／３ＳｉＯ２＋２／３Ｈ２Ｏ＋６４ｋＪ／ｍｏｌｅ
これらの反応は両方とも低温で促進される。この点、本明細書中で記載する空気捕捉及び空気隔離プロセスは両方とも、ソーラーコレクター１０（又は他の再生可能なエネルギー源）により生成した電気及び／又は熱エネルギーを用いて、必要な反応を駆動し、適切な装置の構成要素に電力を与えても良い。本発明の例示的な実施形態においては、高温の担体を約４００℃から約５００℃の範囲の温度に加熱して、電気のための発電器を動かすための蒸気を生成しても良く、電気発生タービンから出た低温の蒸気を用いてＣＯ２を追い出し、吸収剤（例えばＮａＯＨ）を再生することが出来る。高温の熱の温度、生成した電気、及び電気の生産の後に残る低温のプロセス熱の温度を調節して、所与の用途のために最適と考えられる電気の発電量及びＣＯ２除去物の混合を生産することが出来る。加えて、例示的な実施形態においては、捕捉工程及び隔離工程で出現する更に低温のプロセス熱を用いて、これらの工程において用いられた設備を冷却しても良い。
【００４４】
大気から二酸化炭素を取り除くための一つ以上の装置を、本発明の例示的な実施形態に従ったグローバルサーモスタットの一部として用いても良い。大気中の二酸化炭素の量を管理し、そしてそれにより二酸化炭素及びその他のガス排出によって引き起こされる温室効果を管理することによって、本明細書中に記載する装置を用いて地球の平均気温を変えても良い。本発明の例示的な実施形態の少なくとも一つに従って、いくつかの二酸化炭素捕捉装置及び隔離装置を地球中の離れた位置に配置して、結果として複数の装置の作動を用いて大気中のＣＯ２濃度を変え、それによりこの惑星の温室効果ガスによる加熱を変化させても良い。大きな工業中心地及び人口の多い都市などの地域に最も効果を有するように各々の位置を選択しても良く、又は、各々の位置は、よりコストを効率化して捕捉可能な高濃度のＣＯ２を局所的に作り出すことができる自然のＣＯ２源であっても良い。例えば、図４に示すように、複数の装置１を地球中に分散させて、例えば国際的な基金や協定を含む国際協力を用いて、装置１の建設及び制御を管理しても良い。この点、人類及び生態系を破壊し得る冷却期間及び温暖化期間を避けるために、温室効果ガスの濃度を変化させて、この惑星の平均地球気温を変えることが出来る。我々の惑星における過去の歴史の間、例えば、破壊、及び大量絶滅さえも引き起こした氷河期及び急速な気温変動の期間が多く存在した。未来におけるかかる気温変動は、潜在的に減少する資源によりもたらされる対立から、人間社会への膨大な損害及び不安定化の直接の原因となろう。本明細書中に記載するグローバルサーモスタットは、数十年のうちに訪れる、かかる災害を防ぐ鍵となる可能性がある。
【００４５】
図５は、全体として参照番号１００によって示されている、本発明の別の例示的な実施形態に従った、大気から二酸化炭素を取り除くための装置のブロック線図である。装置１００は、再生可能なエネルギー源１１０、選択的な補助エネルギー源１２０、発電器１３０、空気抽出装置１４２、及び収集装置１５０を含む。本実施形態は、再生可能なエネルギー源１１０が、太陽に加えて、例えば核、地熱、及びバイオマスエネルギー源などの任意の知られた、又は未来に発見されるエネルギー源であっても良い点で図２の実施形態と異なる。好ましくは、再生エネルギー源は熱エネルギーを生産し、それを用いて電気を生産することができ、空気抽出装置１４２及び収集装置１５０内で起こる様々な化学的及び／又は物理的な反応の効率を改善することが出来る。この点、空気抽出装置１４２及び収集装置１５０は、以前の実施形態を参照して記載されたものと同じであっても良く、任意の他の知られた、又は未来に発見される空気抽出装置及び収集装置に従った構成要素を含んでいても良い。加えて、以前の実施形態を参照して図４に示すように、複数の装置１００を地球中に戦略的に配置しても良く、グローバルサーモスタットとして共同で機能するように装置１００の制御を協調させても良い。
【００４６】
図６〜９は、本発明の原理に従った、大気から二酸化炭素を取り除くことの出来るいくつかのやり方の概略説明図である。
【００４７】
具体的には、図６において、一対の支持体６００と６０２が描かれており、そのそれぞれが、大気との接触に至らせることで大気から二酸化炭素を取り除くことの出来る媒体（例えばＮａＯＨ、アミン）を有する。支持体６００と６０２は垂直に方向付けられたパンケーキ形状であり（その厚みと比較して比較的大面積であるという意味で）、それぞれは（表面積の点で）比較的大きく、比較的薄い（例えば数ミリメートルのオーダーであり、好ましくは一メートルより厚くない）ものであることが出来る。それぞれの支持体は、空気から二酸化炭素を取り除くために二酸化炭素を多く含む空気を支持体によって支えられた媒体と接触に至らせる上部位置と、媒体から二酸化炭素を取り除くために支持体にプロセス熱を向ける下部位置との間を、（例えば滑車装置（図示せず）により）移動することが出来る。支持体６００と６０２は大きな表面積を有する多孔質であり、結果として支持体に向けられた空気は支持体を通って流れることが出来る。支持体が上部位置（例えば支持体６００の位置）にある場合には、（例えば破線で示すファン６０４により）二酸化炭素を多く含む空気を支持体に向けて、結果として空気が支持体を通って流れるので、二酸化炭素は媒体に接触し、空気から実質的に取り除かれる。従って、二酸化炭素を多く含む空気は支持体に向けられ支持体を通って行き、結果として二酸化炭素は媒体と接触することになり、二酸化炭素は媒体により空気から実質的に取り除かれ、そして二酸化炭素が実質的に取り除かれた空気は支持体から離れていく。支持体を下部位置に移動した場合には（例えば支持体６０２の位置）、（例えば流体路６０６を介して）プロセス熱を支持体に向け、（矢印６０８により示す方向で）支持体に向けられた流体源、及び媒体から取り除かれた二酸化炭素を支持体から抜き出す吸引源６１０によって二酸化炭素は取り除かれる（抜かれる）。支持体６００と６０２を、上部位置と下部位置の間を交互に移動させることができ、結果として上部位置において支持体が空気から二酸化炭素を取り除き、そして二酸化炭素は下部位置において支持体から取り除かれる。もし強い風が利用可能であれば、ファンではなく、自然の風の流れを用いて空気を駆動させ支持体に通すことが出来ることに注意すべきである。加えて、下記のように、ファンを太陽による駆動源（または風や熱駆動による気流）と取り替えることができ、この場合には大気中の空気から二酸化炭素を抽出する効率とコストの減少とが更に改善される。更に、当業者には容易に明らかとなるように、支持体の位置を入れ替えるのではなく、空気の流れ、プロセス熱の流れ、及び支持体から出て行く二酸化炭素の流れを生成するための手段を、二酸化炭素が空気から捕捉されて、次いで媒体から抽出されるように切り替えることが出来る。
【００４８】
図７は、本発明の原理に従った、大気から二酸化炭素を取り除き、媒体から二酸化炭素を取り除くための、媒体の別バージョンの概略説明図である。具体的には、図７において、一対の支持体７００と７０２が描かれており、そのそれぞれが、大気との接触に至らせることで大気から二酸化炭素を取り除くことの出来る媒体（例えばＮａＯＨ、アミン）を有する。支持体７００と７０２は水平に方向付けられており、それぞれは（表面積の点で）比較的大きく、比較的薄い（例えばミリメートル又はセンチメートルのオーダーである）ものであることが出来る。それぞれの支持体は、空気から二酸化炭素を取り除くために二酸化炭素を多く含む空気を支持体によって支えられた媒体と接触に至らせる空気抽出位置と、媒体から二酸化炭素を取り除くために支持体にプロセス熱を向ける炭素抽出位置との間を、（例えば滑車装置（図示せず）により）水平に移動することが出来る。支持体７００と７０２は多孔質であり、結果として支持体に向けられた空気は支持体を通って流れることが出来る。支持体が空気抽出位置（例えば支持体７００の位置）にある場合には、（例えば破線で示すファン７０４により）二酸化炭素を多く含む空気を支持体に向けて、結果として空気が支持体を通って流れるので、二酸化炭素は媒体に接触し、空気から実質的に取り除かれる。従って、二酸化炭素を多く含む空気は支持体に向けられ支持体を通って行き、結果として二酸化炭素は媒体と接触することになり、二酸化炭素は媒体により空気から実質的に取り除かれ、そして二酸化炭素が実質的に取り除かれた空気は支持体から離れていく。支持体を炭素抽出位置に移動した場合には（例えば支持体７０２の位置）、（例えば流体路７０６を介して）プロセス熱を支持体に向け、（矢印７０８により示す方向で）支持体に向けられた流体源、及び媒体から取り除かれた二酸化炭素を支持体から抜き出す吸引源７１０によって二酸化炭素は取り除かれる（抜かれる）。支持体７００と７０２を、空気抽出位置と炭素抽出位置の間を交互に移動させることができ、結果として空気抽出位置において支持体が空気から二酸化炭素を取り除き、そして二酸化炭素は炭素抽出位置において支持体から取り除かれる。もし強い風が利用可能であれば、ファンではなく、自然の風の流れを用いて空気を駆動させ支持体に通すことが出来ることに注意すべきである。加えて、下記のように、ファンを太陽による駆動源（または風や熱駆動による気流）と取り替えることができ、この場合には大気中の空気から二酸化炭素を抽出する効率とコストの減少とが更に改善される。更に、当業者には容易に明らかとなるように、支持体の位置を入れ替えるのではなく、空気の流れ、プロセス熱の流れ、及び支持体から出て行く二酸化炭素の流れを生成するための手段を、二酸化炭素が空気から捕捉されて、次いで媒体から抽出されるように切り替えることが出来る。
【００４９】
図９において示す発明のバージョンは、図７の水平に位置付けられたバージョンと一般的に同様であるが、図９のバージョンにおいては、空気抽出位置（例えば支持体９００）において支持体を通る炭素を多く含む空気の移動源はファンではなく、（図９において９１２に概略的に示す）太陽熱塔又は煙突から生成される気体流源である。太陽煙突は、太陽で気団を加熱することにより生成しうる。太陽煙突は、太陽で加熱された空気が煙突内に濃縮することを可能にする「すそ」（図９において破線９１３により示す）を有するだろう。従って、太陽煙突のある太陽現場（ｓｏｌａｒ ｆｉｅｌｄ）を、図７に関連して示し、記載した方法で大気から二酸化炭素を取り除き、媒体から二酸化炭素を取り除く装置及び構造と関係させることが出来る。しかし、支持体における二酸化炭素を多く含む空気の一次駆動源としては、ファン７０４ではなく、二酸化炭素を多く含む空気を太陽エネルギーによって加熱して、空気を太陽通風筒又は塔９１２に昇らせることが出来る。暖かい空気が昇るという傾向により、二酸化炭素を多く含む空気を運ぶであろう上昇風が生成し、支持体９００は上昇風の通り道に位置するだろう。従って、図７に関連し示し、記載したのと同じやり方で、二酸化炭素を多く含む空気は空気抽出位置において支持体９００を通して向けられ、二酸化炭素は炭素抽出位置において支持体９０２から取り除かれるだろう。太陽エネルギーによって空気からの二酸化炭素の抽出を駆動することにより、抽出コストは更に減少し、操作の全体が非常に再生可能である。もちろん、太陽が照らない期間のための準備が必要であろうし、ファン７０４（図７）と同様のいくつかの形態の駆動力が必要であろう。しかしいずれの場合においても、ファンの代わりに、ファンを太陽による駆動源（又は風や熱駆動による気流）と取り替えた期間があるので、大気中の空気から二酸化炭素を抽出する効率とコストの減少とを更に改善することが出来る。
【００５０】
図８は、本発明の原理に従った、大気から二酸化炭素を取り除き、媒体から二酸化炭素を取り除くための、媒体のまた別バージョンの概略説明図である。図８においては、大気中の空気から二酸化炭素が取り除かれ、媒体から二酸化炭素が取り除かれる媒体を、連続的に移動する支持体８００上に配列する。支持体は、空気抽出領域８１４を通って移動し、ここで二酸化炭素を多く含む空気を支持体（以前の実施態様におけるもののように多孔質である）に向け、支持体を通し、結果として二酸化炭素を空気から取り除く。支持体８００を、次いで、炭素抽出領域８１６に移動し、ここでプロセス熱を支持体に向け、図６と図７に関連して上述した方法により炭素を支持体から抜き出す。次いで、支持体８００を熱交換領域８１８に移動して通し、ここで、（例えば、空気抽出領域において支持体を流れて通過した空気により、及び抽出領域８１４に再び移動したときに空気から二酸化炭素を効率的に取り除くことを可能にするレベルまで支持体の温度を低下させるのに有用な追加の冷却機器により）支持体の温度を下げる。加えて、図８の装置は別の炭素抽出領域８１６を有していても良く、ここでプロセス熱を支持体に向け、図６と図７に関連して上述した方法により炭素を支持体から抜き出す。
【００５１】
上述の発明の全てのバージョンにおいて、空気から二酸化炭素を取り除くことは、非平衡条件の下で少なくとも部分的に実施することが出来ることにも注意すべきである。加えて、大気から二酸化炭素を抽出するための出願人の好ましい構想は、大気から二酸化炭素を取り除く（例えばアミンなどの）媒体と共に、比較的薄く、大きな表面積の支持体を用いること、及び媒体から二酸化炭素を取り除くためにプロセス熱を用いることを含むことに注意すべきである。（例えば燃焼ガス中に通常見出されるであろう比較的高い濃度とは対照的に）大気中の二酸化炭素の濃度が比較的低いために、空気の流れの方向に垂直な比較的大面積の支持体を用いることは特に有益である。
【００５２】
上に概説した例示的な実施形態に関連させてこの発明を記載してきたが、多くの代案、修飾及び変更が当業者に明らかであることは明白である。従って、これまで説明した本発明の例示的な実施形態は、実例であり、限定されるものと意図してはいない。本発明の精神及び範囲から逸脱すること無く、様々な変化をなし得るであろう。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大気から温室効果ガスを取り除くための装置及び方法に関し、特定的には、大気から二酸化炭素を取り除くための装置及び方法に関する。
【０００２】
この出願は、全て「大気から二酸化炭素を取り除くための装置及び方法、並びにそれらを用いたグローバルサーモスタット」との発明の名称を有する（ａ）２００７年５月２１日出願の米国特許出願第１１／８０５２７１号（代理人整理番号米国第６２３６．１０２号）の一部継続出願である２００７年５月２２日出願の米国特許出願第１１／８０５４７７号（代理人整理番号米国第６２３６．１０３号）の一部継続出願である２００７年７月６日出願の米国特許出願第１１／８２５４６８号（代理人整理番号米国第６２３６．１０４号）、（ｂ）２００７年５月２１日出願の米国特許出願第１１／８０５２７１号（代理人整理番号米国第６２３６．１０２号）の一部継続出願である２００７年５月２２日出願の米国特許出願第１１／８０５４７７号（代理人整理番号米国第６２３６．１０３号）、及び（ｃ）２００７年５月２１日出願の米国特許出願第１１／８０５２７１号（代理人整理番号米国第６２３６．１０２号）の各々の一部継続出願であり、各々からの優先権を主張する。上記出願の各々の内容を参照により本明細書中に援用する。
【背景技術】
【０００３】
現在、１）経済発展の為の手頃なエネルギーの供給、２）エネルギー安全保障の達成、そして３）地球温暖化によって引き起こされる破壊的な気候変動の回避という、やや相反する三つのエネルギー関連の目標を達成するための試みに多くの注目が集まっている。バイオ燃料、太陽、風、及び核などの、クリーンで汚染のない再生可能なエネルギー源の使用を増加させることや、化石燃料プラントからの二酸化炭素排出を捕捉し、隔離しようと試みることを含む多くの異なる手法が、高い保護努力とともに気候変動を解決するために検討されている。太陽光発電などの、これらの手法のいくつかは、化石燃料を基本とした電気のコストと比較して現在のコストが高いことが、大規模な実施を妨げる原因となっており、核などの別の手法は、その環境及び安全保障上のリスクによって制限されている。実際、再生可能なエネルギーのための社会基盤と供給は発展途上であるので（例えば、我々のエネルギーのたった約０．０１％が太陽によって提供されている）、我々が経済的な繁栄の為に必要なエネルギーを手に入れる予定であり、相反してエネルギーの不足を回避するつもりであっても、今世紀の残りの間、化石燃料の使用を回避するために実現可能な方法は存在しない。
【０００４】
地球温暖化によって引き起こされる気候変動の脅威と、我々の惑星を傷つけない再生可能なエネルギーを我々は用いる必要があるということのより一般的な認識は、１９７２年の最初のアースデイから着実に大きくなってきている。二酸化炭素などの温室効果ガスと呼ばれるもの（メタン及び水蒸気はその他の主要な温室効果ガスである）の量が増加すると、この惑星の気温が上昇するであろうことは、ほぼ議論の余地がない。これらの温室効果ガスは、我々の惑星から大気へと逃げる熱の量を減少させる手助けをする。大気中の温室効果ガスの濃度が高くなればなるほど、この惑星はより暖かくなるだろう。人間の影響が無い場合でさえ、二酸化炭素及び他の温室効果ガスの量を自然に変化させる複雑なフィードバックが存在する。地質学的な歴史を通して、気候変動は多くの絶滅を引き起こしてきた。人間の誘発した気候変動（すなわち、地球温暖化）の脅威についての関心は、１６５以上の国により承認され、先進国に炭素排出の減少を約束させる国際的な合意である京都議定書という結果をもたらした。
【０００５】
気候変動に関する政府間パネル（Ｉｎｔｅｒｇｏｖｅｒｎｍｅｎｔａｌ Ｐａｎｅｌ ｏｎ Ｃｌｉｍａｔｅ Ｃｈａｎｇｅ（ＩＰＣＣ））により、地球温暖化が脅威となるだろうと考えられている一つの理由は、我々の惑星がより暑くなるにつれ、氷河の溶解が原因となって海水位が上昇し、海が拡大するからである。島々や海岸で海水位のすぐ上に住んでいる数億の人々は、移転を必要とする破壊的な洪水や、もし海水位が一メートルでも上昇したならば海岸壁を建設する必要があることに脅かされている。人間が引き起こした気候変動の速度に順応できない生態系を破壊するであろう気候変動は、他の種にとっても脅威である。追加の脅威としては、伝染病の増加や、猛暑による直接的な脅威と同様の更なる異常気象が挙げられる。
【０００６】
我々は、単純なモデルを用いて地球温暖化を取り扱うという難題を実証することが出来る。ＣＣＡ（ＹＮ）を、ＹＮ年に大気に加えられた二酸化炭素を年当たりギガトンで表すとしよう。同様に、ＣＥＸ（ＹＮ）は人間によって抽出された量、ＣＥＭ（ＹＮ）は人間によって排出された量に等しく、そしてＣＮ（ＹＮ）は炭素サイクルの自然変動により加えられたか、または取り除かされた量としよう。今日、陸地は毎年およそ１．８ギガトン（１０９トン）の二酸化炭素を貯蔵し、海洋はおよそ１０．５ギガトン（二酸化炭素は炭素より３．６６倍重いことに注意すべきである）を貯蔵するが、一方で人間が排出によって加えた量は、約２４ギガトンの二酸化炭素である。より一般的には、我々は以下の式
（１）ＣＣＡ（ＹＮ）＝−ＣＥＸ（ＹＮ）＋ＣＥＭ（ＹＮ）＋ＣＮ（ＹＮ）
（２）ＣＡ（ＹＮ＋１）＝ＣＡ（ＹＮ）＋ＣＣＡ（ＹＮ）
を得る。式中、ＣＡ（ＹＮ）はＹＮ年における大気中の炭素の量であり、今日では２７８０ギガトンの二酸化炭素である。他の形態の炭素は、重量基準で少ない構成成分を表すけれども、地球温暖化に寄与し、もっとも注目すべきはメタンである。
【０００７】
もしＣＥＸ（ＹＮ）をゼロに設定した場合には、二酸化炭素を大気に加えることを止められる可能性のある唯一の方法は、自然の吸い上げと等しくなるまで我々の排出を減少させることだろう。しかし、ＣＮ（ＹＮ）自体は大きく変動し、年に約７５０ギガトンの炭素を加えたり取り去ったりするより大きな自然炭素サイクルから大気への正味の追加となる可能性もある。この自然平衡における推移は、我々の種が存在する前から気候変動を引き起こしてきており、そして未来においても同様に気候変動を引き起こしつづけるであろう。それ故に、ただ人間の二酸化炭素排出に対する寄与を減少させるだけの、気候変動のリスクを取り除くことの出来る解決法が存在しないことは明らかである。空気抽出と、大気中の二酸化炭素の量を増加させるかまたは減少させる能力とにより、原理的には、濃度が変化可能であり、気候変動を引き起こし得るメタンなどの他の温室効果ガスに対して補償をすることが出来る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、化石燃料の燃焼によって作り出された大気中の二酸化炭素の量を減少させるための装置及び方法、並びに化石燃料の代用品として低コストで汚染のない再生可能なエネルギー源を提供することの必要性が幅広く認識されている。
【発明を解決するための手段】
【０００９】
本発明の例示的な実施形態に従った、大気から二酸化炭素を取り除いて地球温暖化を減少させる装置であって、再生可能なエネルギーまたは肥料や建設材料などの非燃料製品の利用可能性を増加させることが出来る装置は、大気から媒体を通して二酸化炭素を集め、そしてプロセス熱を用いて媒体を加熱することにより媒体から二酸化炭素を取り除く空気抽出装置、取り除かれた二酸化炭素を隔離、貯蔵、及び再生可能な炭素燃料の生成のうち少なくとも一つのための位置に孤立させる収集装置、並びにプロセス熱の供給を空気抽出装置に提供して媒体から二酸化炭素を取り除く一つ以上のエネルギー源を含む。
【００１０】
少なくとも一つの実施形態において、一つ以上のエネルギー源は、化石燃料、地熱、核、太陽、バイオマス、及びその他の再生可能なエネルギー源からなるエネルギー源の群から選択される。
【００１１】
少なくとも一つの実施形態において、空気抽出装置は、大気から二酸化炭素を吸収するための媒体を含む空気接触器を含む。
【００１２】
少なくとも一つの実施形態において、空気接触器は、対流塔、吸収層、充填スクラブ塔、及び空気から二酸化炭素を抽出する媒体を有するパンケーキ形状の支持体部をいくつか有するガス分離装置からなる空気接触器の群から選択される。その最も広い文脈においては、本発明は、空気を通過させてＣＯ２を抽出する媒体と接触させる構造を意図している。現在、最も可能性の高い実施形態においては、構造は空気の流れに垂直に大面積を有し、空気の流れ方向には非常に薄く、ＣＯ２と結合するアミン又は代替物が表面上に付着した多孔質の支持体である媒体（媒体もまたそれを覆う接触器のように大きな断面積を有し、非常に薄いであろう）を有するであろう。
【００１３】
少なくとも一つの実施形態において、媒体は、液体、多孔質の固体、気体、及びこれらの混合物からなる媒体の群から選択される。
【００１４】
少なくとも一つの実施形態において、媒体はＮａＯＨ溶液である。
【００１５】
少なくとも一つの実施形態において、媒体はアミンを含む。
【００１６】
少なくとも一つの実施形態において、空気抽出装置は二酸化炭素を集め、隔離装置は取り除いた二酸化炭素を孤立させる。
【００１７】
少なくとも一つの実施形態において、位置は地下である。
【００１８】
少なくとも一つの実施形態において、位置は装置の一つ以上の他の構成要素から風上にある遠隔地である。
【００１９】
本発明の例示的な実施形態に従った、大気から二酸化炭素を取り除いて、地球温暖化を減少させ再生可能なエネルギーの利用可能性を増加させる方法は、大気から空気を集める工程、集めた空気から二酸化炭素を取り除く媒体をプロセス熱を用いて加熱することにより集めた空気から二酸化炭素を取り除く工程、及び取り除いた二酸化炭素を隔離、貯蔵、及び再生可能な炭素燃料の生成の少なくとも一つのための位置に孤立させる工程を含み、ここで集める工程、取り除く工程、及び孤立させる工程のうち少なくとも一工程は一つ以上の再生可能なエネルギー源を用いて実施される。
【００２０】
少なくとも一つの実施形態において、取り除く工程は、吸収剤、好ましくは大きな表面積の支持体によって支えられた媒体の形態で吸収剤を用いて二酸化炭素を吸収することを含む。
【００２１】
少なくとも一つの実施形態において、吸収剤はＮａＯＨ溶液である。
【００２２】
少なくとも一つの実施形態において、吸収剤は、アミン、好ましくは、大きな表面積の多孔質支持体の表面に結合した（によって支えられた）アミンを含む。
【００２３】
少なくとも一つの実施形態において、孤立させる工程は、鉱物隔離、又は加圧ガスとして地層に注入することのうち少なくとも一つを含む。
【００２４】
本発明の原理を用いて、本発明の原理に従った複数の装置であって、そのそれぞれが大気から二酸化炭素を抽出することによって惑星の大気に負の二酸化炭素効果（ｎｅｇａｔｉｖｅ ｃａｒｂｏｎ ｄｉｏｘｉｄｅ ｅｆｆｅｃｔ）を生み出すことが可能であり、媒体から二酸化炭素を抽出するためと、吸収剤（媒体）を他の吸着サイクルのために再生するためとにプロセス熱を用いることの出来る装置を用いることを通じて、惑星の大気の平均温度を制御するためのグローバルサーモスタットを提供することが出来る。それ故に、複数の装置は一緒に、二酸化炭素が大気中に増加していくよりも速い速度で大気から二酸化炭素を効果的に抽出できる（そして抽出したガスを用いて再生可能な炭素燃料を生成可能である）。
【００２５】
大気から二酸化炭素を抽出し、プロセス熱を用いて収集媒体から二酸化炭素を分離するという出願人の好ましい構想は、地球温暖化の問題を解決するための重要な方法であり、当技術分野の伝統的な見識に反している（そして当業者の直感に反している）。具体的には、低濃度の周囲空気から二酸化炭素（ＣＯ２）を抽出することにより地球温暖化の問題を解決するためにプロセス熱を使用することは、高濃度の燃焼ガス源からＣＯ２を抽出する伝統的な手法、及び周囲大気からＣＯ２を抽出するための当技術分野で知られた他のスキームの両方と比較して、非常に魅力的である。前者においては、一般的に、分離コストは濃度と逆比例して見積もられると考えられるために、周囲大気におけるＣＯ２の濃度が３００倍低ければ、３００倍費用がかさむことになるであろうと予期する伝統的な見識にあからさまに反する。それ故に、連邦政府が資金援助している取り組みは、発電プラントの燃焼ガス排出からＣＯ２を抽出することに向けられており（例えば精炭）、専門家たちは、燃焼ガスとは対照的に、周囲空気を用いることは意味がないと公然と主張している。しかし、一般的な有限の一つ及び複数の燃焼ガス源と比較して、無限大のサイズの周囲空気源は、伝統的な見識と実践とにかかわらず出願人の手法を効果的なものとする一つの特徴である。燃焼ガスの場合には、ＣＯ２を含有する排気は高温であり（摂氏６５−７０度）、それ故に、冷たい周囲空気のために必要とする（およそ摂氏２５−３０度）よりもコストがかさむ高温の熱を再生に使用する。出願人の手法による他の利益としては、更なるプロセスの改善をも提供する非常に薄い分離機器を用いる能力が挙げられる。それ故に、プロセス熱を出願人の発明の原理に基いて作動するグローバルサーモスタット施設に配管することによってＣＯ２を取り除く方が、燃焼排気を直接浄化するよりもむしろコストがよりかからないだろう。加えて、出願人の手法は、負の炭素を生み出し、大気中のＣＯ２の量を実際に減少させるが、一方で燃焼ガスの浄化はただ空気中のＣＯ２含有量の増加を防ぐに過ぎないであろう。
【００２６】
更なる分析は、石炭プラントなどの大きな固定された化石燃料源を単純に浄化することにより、又はついでに言えば、保護若しくは再生可能エネルギーの使用により地球温暖化を引き起こす重大なリスクを減少させるという時宜を得た方法によって地球温暖化の問題を解決することが出来ないことを示す。この発明における場合のように、大気からＣＯ２を抽出して（「負の炭素」）周囲濃度を減少させ、地球温暖化の脅威を減少させることが実際に可能であることが必要である。周囲大気からＣＯ２を抽出するための、その他の公表されたスキームは、一般的に高温の熱を用いており、具体的にプロセス熱を用いていないので、それ故にエネルギーコストが高く、真剣に検討されていない。
【００２７】
加えて、大気から二酸化炭素を抽出するための出願人の好ましい構想は、高い表面積と共に多孔質であっても良い空気の流れに垂直な大面積の支持体を、大気から二酸化炭素を取り除く媒体（例えばアミンなど）とともに用いること、及びプロセス熱を用いて媒体から二酸化炭素を取り除くことを含むことに注意すべきである。（例えば、燃焼ガス中に通常見出されるであろう比較的高い濃度とは対照的に）大気中の二酸化炭素の濃度が比較的低いために、空気の流れの方向に垂直な比較的大面積の支持体を用いることは特に有益である。
【００２８】
この発明のこれらの特徴及びその他の特徴は、この発明の様々な例示的な実施形態に関する以下の詳細な説明（及び添付の図面）に記載されているか、またはそれから明らかである。
【００２９】
この発明の様々な例示的な実施形態を以下の図面を参照して詳細に記載する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、本発明の例示的な実施形態に従った、大気から二酸化炭素を取り除くための装置の一般化されたブロック線図である。
【図２】図２は、本発明の例示的な実施形態に従った、大気から二酸化炭素を取り除くための装置のブロック線図である。
【図３】図３は、本発明の例示的な実施形態に従った、空気抽出装置のブロック線図である。
【図４】図４は、本発明の例示的な実施形態に従った、グローバルサーモスタットを説明する地図である。
【図５】図５は、本発明の例示的な実施形態に従った、大気から二酸化炭素を取り除くための装置のブロック線図である。
【図６】図６は、本発明の原理に従った、大気から二酸化炭素を取り除き、媒体から二酸化炭素を取り除くための、媒体の一バージョンの概略説明図である。
【図７】図７は、本発明の原理に従った、大気から二酸化炭素を取り除き、媒体から二酸化炭素を取り除くための、媒体の別バージョンの概略説明図である。
【図８】図８は、本発明の原理に従った、大気から二酸化炭素を取り除き、媒体から二酸化炭素を取り除くための、媒体のまた別バージョンの概略説明図である。
【図９】図９は、本発明の原理に従った、大気から二酸化炭素を取り除き、媒体から二酸化炭素を取り除くための、媒体の更に別バージョンの概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１は、全体として参照番号１によって示されている、本発明の例示的な実施形態に従った、大気から二酸化炭素を取り除くための装置の一般化されたブロック線図である。装置１は、空気抽出装置４０と、取り除かれた二酸化炭素を隔離、貯蔵、並びに再生可能な炭素燃料の生成又は肥料及び建設材料などの非燃料製品の生成のうち少なくとも一つのための位置に孤立させる収集装置５０とを含む。空気抽出装置４０は、好ましくは、捕捉された空気中のＣＯ２との化学的、電気的、及び／又は物理的な接触に媒体を曝す事により、媒体を用いて大気の空気からＣＯ２を吸収及び／又は結合する方法を含む、任意の知られた、又は後に発見されるＣＯ２抽出方法を包含する。媒体は液体、気体、又は固体、もしくは液体、気体、及び固体物質の組み合わせであっても良く、ここで固体の場合には、物質は好ましくは多孔質である。媒体は、好ましくは再利用可能であり、結果として、ＣＯ２が媒体によって捕捉され、隔離のために媒体から分離された後に、追加のＣＯ２を吸収／結合するために媒体を再使用することが可能である。しかし、他の実施形態においては、媒体を捕捉されたＣＯ２と一緒に隔離しても良い。図１に示すように、媒体からのＣＯ２の分離を、隔離装置５０によって実施されるＣＯ２の吸収／結合やＣＯ２の隔離などの他のプロセスと同様に、空気抽出装置４０に熱を加えることによってより効果的に行っても良い。本発明においては、熱は例えば、更に下記に詳述する、ソーラーコレクターなどの太陽エネルギー発電器によって生成されたプロセス熱である。他の実施形態においては、プロセス熱を、例えば化石燃料、地熱、核、バイオマス、及びその他の再生可能なエネルギー源など、他の種類のエネルギー源によって提供しても良い。本明細書中で用いられる用語「プロセス熱」は、高温の熱を電気の生成に用いた後に残る低温の熱を意味している。より一般的には、用語「プロセス熱」は、一次プロセスの後に残る任意の低温の熱、又は、例えば二酸化炭素が鉱物として貯蔵される際の発熱炭酸化反応などのプロセス、若しくは実際に二酸化炭素が媒体に結合して捕捉された時のプロセスそれ自体により加えられた任意の低温の熱を意味する。更に、「プロセス熱」を、電力又は電気の生成以外の製品を生産するためのエネルギー源を用いて提供しても良い。例えば、化学処理、セメント、鋼、またはアルミニウムの生産、石炭などのエネルギー製品の液体エネルギー製品への生産、精製などの一次処理は、その一次処理を駆動するために熱を用いても良く、一次処理の後に残る未使用の熱、又は一次処理の間に作り出された未使用の熱がかかる処理のプロセス熱であり、本発明の原理に従った装置又は方法において用いることが出来る。
【００３２】
大気から二酸化炭素を抽出し、プロセス熱を用いて収集媒体から二酸化炭素を分離するという出願人の好ましい構想は、地球温暖化の問題を解決するための重要な方法であり、当技術分野の伝統的な見識に反している（そして当業者の直感に反している）。具体的には、低濃度の周囲空気から二酸化炭素（ＣＯ２）を抽出することにより地球温暖化の問題を解決するためにプロセス熱を使用することは、高濃度の燃焼ガス源からＣＯ２を抽出する伝統的な手法、及び周囲大気からＣＯ２を抽出するための当技術分野で知られた他のスキームの両方と比較して、非常に魅力的である。前者においては、一般的に、分離コストは濃度と逆比例して見積もられると考えられるために、周囲大気におけるＣＯ２の濃度が３００倍低ければ、３００倍費用がかさむことになるであろうと予期する伝統的な見識にあからさまに反する。それ故に、連邦政府が資金援助している取り組みは、発電プラントの燃焼ガス排出からＣＯ２を抽出することに向けられており（例えば精炭）、専門家たちは、燃焼ガスとは対照的に、周囲空気を用いることは意味がないと公然と主張している。しかし、一般的な有限の一つ及び複数の燃焼ガス源と比較して、無限大のサイズの周囲空気源は、伝統的な見識と実践とにかかわらず出願人の手法を効果的なものとする一つの特徴である。燃焼ガスの場合には、ＣＯ２を含有する排気は高温であり（摂氏６５−７０度）、それ故に、冷たい周囲空気のために必要とする（およそ摂氏２５−３０度）よりもコストがかさむ高温の熱を再生に使用する。出願人の手法による他の利益としては、更なるプロセスの改善をも提供する非常に薄い分離機器を用いる能力が挙げられる。それ故に、プロセス熱を出願人の発明の原理に基いて作動するグローバルサーモスタット施設に配管することによってＣＯ２を取り除く方が、燃焼排気を直接浄化するよりもむしろコストがよりかからないだろう。加えて、出願人の手法は、負の炭素を生み出し、大気中のＣＯ２の量を実際に減少させるが、一方で燃焼ガスの浄化はただ空気中のＣＯ２含有量の増加を防ぐに過ぎないであろう。
【００３３】
更なる分析は、石炭プラントなどの大きな固定された化石燃料源を単純に浄化することにより、又はついでに言えば、保護若しくは再生可能エネルギーの使用により地球温暖化を引き起こす重大なリスクを減少させるという時宜を得た方法によって地球温暖化の問題を解決することが出来ないことを示す。この発明における場合のように、大気からＣＯ２を抽出して（「負の炭素」）周囲濃度を減少させ、地球温暖化の脅威を減少させることが実際に可能であることが必要である。周囲大気からＣＯ２を抽出するための、その他の公表されたスキームは、一般的に高温の熱を用いており、具体的にプロセス熱を用いていないので、それ故にエネルギーコストが高く、真剣に検討されていない。
【００３４】
図２は、全体として参照番号２によって示されている、本発明の例示的な実施形態に従った、大気から二酸化炭素を取り除くための装置のブロック線図である。装置２はソーラーコレクター１０、選択的な補助エネルギー源２０、発電器３０、空気抽出装置４２、及び収集装置５０を含む。装置１のこれらの構成要素の各々を、以下に説明する。
【００３５】
ソーラーコレクター１０は、任意の知られた、又は未来に発見される太陽エネルギー収集装置であっても良く、例えば密集した太陽光放物面鏡（ｓｏｌａｒ ｐｏｗｅｒ ｐａｒａｂｏｌｉｃ ｍｉｒｒｏｒｓ）や密集した太陽光塔（ｓｏｌａｒ ｐｏｗｅｒ ｔｏｗｅｒｓ）などの太陽エネルギー収集ユニットを含んでも良い。当技術分野で知られているように、ソーラーコレクター１０により太陽エネルギーを熱エネルギーに変換して、発電器３０を駆動するために用いても良い。残余の熱エネルギー（すなわちプロセス熱）を用いて、空気抽出装置４２及び／又は収集装置５０を駆動しても良い。例えば、プロセス熱を用いて、空気からＣＯ２を吸収するため及び／又は媒体からＣＯ２を追い出すために空気抽出装置４２において用いられる化学的及び／又は物理的反応の効率を改善しても良い。加えて、別の例示的な実施形態においては、図２において破線矢印により示されるように、ソーラーコレクター１０からの直接の熱を用いて空気抽出装置４２及び／又は収集装置５０を駆動しても良い。
【００３６】
発電器３０は、例えば、ソーラーコレクターによって提供された熱エネルギーを電気に変換する熱発電器であっても良い。当技術分野において知られているように、太陽熱を溶融塩などの媒体に集中させて、次いでその熱を用いて電気を生成するためのタービンを駆動する高温高圧の蒸気を生成させても良い。次いで、電力網の一部として一般住民に電力を提供することに加えて、生成した電気を装置２のその他の構成要素の電力に用いても良い。この点において、ソーラーコレクター１０によって提供された熱エネルギーを、補助エネルギー源２０によって生成されたエネルギーにより補っても良い。例えば、補助エネルギー源２０は、追加の熱エネルギーを提供して発電器３０を駆動する廃棄物焼却プラントであっても良い。また、任意の他の種類の再生可能なエネルギー源、好ましくは電気の生成のための前駆物質としての熱を生産する再生可能なエネルギー源を太陽エネルギーに加えて用いても良いことも認められるべきである。太陽エネルギーに加えて用いられるその他の潜在的な再生可能なエネルギー源としては、例えば核、バイオマス、及び地熱エネルギー源が挙げられる。
【００３７】
あるいは、発電器３０は、任意の知られた、又は後に発見される、電気を生成するために例えば石炭、燃料油、天然ガス、及びシェール油などの化石燃料の燃焼に頼る化石燃料施設（プラント）であっても良い。発電器はまた、電気を生成する以外の目的のために存在しても良い（例えば発電器は化学処理、又はアルミニウムの生産などの様々な他の目的のために存在することができるだろう）。化石燃料発電プラント３０によって生産された熱エネルギーを用いて電気を生産し、残余の熱エネルギー（すなわちプロセス熱）を用いて空気抽出装置４２及び／又は隔離装置５０を駆動しても良い。例えば、化石燃料発電プラント３０からのプロセス熱を用いて、空気からＣＯ２を吸収するため及び／又は媒体からＣＯ２を追い出すために空気抽出装置４２において用いられる化学的及び／又は物理的反応の効率を改善しても良い。化石燃料発電プラント３０によって提供された残余の熱を、補助エネルギー源によって生成されたエネルギーによって補っても良い。例えば、補助エネルギー源は、追加の熱エネルギー源を提供して空気抽出装置４２及び／又は収集装置５０を駆動させる、廃棄物焼却プラント、又は例えば太陽、核、バイオマス、及び地熱エネルギー源などの再生可能なエネルギー源であっても良い。補助エネルギー源からのプロセス熱を用いて空気抽出装置４２及び／又は収集装置５０を駆動しても良い。
【００３８】
更に、上記のように、「プロセス熱」を、電力又は電気の生成以外の製品を生産するためのエネルギー源を用いて提供しても良い。例えば、化学処理、セメント、鋼、またはアルミニウムの生産、精製、石炭などのエネルギー製品及び液体エネルギー製品の生産などの一次処理は、その一次処理を駆動するために熱を用いても良く、一次処理の後に残る未使用の熱、又は一次処理の間に作り出された未使用の熱がかかる処理のプロセス熱であり、本発明の原理に従った装置又は方法において用いることが出来る。
【００３９】
図３は、本発明の例示的な実施形態に従った、装置２と共に使用可能な空気抽出装置４２のブロック線図である。空気抽出装置４２は、空気接触器４１、腐食器４３、スレーカー４５、か焼炉４７、及び捕捉ユニット４９を含む。空気接触器４１は吸収材料を用いて、空気からＣＯ２を選択的に捕捉しても良く、任意の知られた、又は後に発見される、例えば大きな対流塔、開放された停滞層、及び充填スクラブ塔などの接触構造から構成されていても良い。本実施形態においては、吸収材料は、空気から容易にＣＯ２を吸収する水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）であっても良い。他の知られた、又は未来に発見される、例えば化学吸収、物理的及び化学的吸着、低温蒸留、ガス分離膜、鉱化／バイオミネラル化、及び植生などの捕捉方法を用いても良いことも認められるべきである。更なる例として、当技術分野において知られているように、アミン水溶液またはアミンの豊富な固体吸収剤を用いてＣＯ２を吸収しても良い。好ましくは吸収材料を再生し、吸収材料を再生するために捕捉方法は約１００−１２０℃より低い熱を必要とする。
【００４０】
この実施形態においては、例えば、ｗｗｗ．ｕｃａｌｇａｒｙ．ｃａ／~ｋｅｉｔｈ／ｐａｐｅｒｓ／８４．Ｓｔｏｌａｒｏｆｆ．ＡｉｒＣａｐｔｕｒｅＧＨＧＴ−8．ｐ．ｐｄｆで見ることができ、参照により本明細書中に援用される、「Ａ ｐｉｌｏｔ−ｓｃａｌｅ ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ ｃｏｎｔａｃｔｏｒ ｆｏｒ ＣＯ２ ｃａｐｔｕｒｅ ｆｒｏｍ ａｍｂｉｅｎｔ ａｉｒ： ｃｏｓｔ ａｎｄ ｅｎｅｒｇｙ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ」と題された記事にＳｔｏｌａｒｏｆｆらによって記載された方法により、空気接触器４１で、ＣＯ２をＮａＯＨ溶液に吸収させて炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）を形成させることが出来る。もちろん、他の知られた、又は未来に開発される吸収剤もまた、ＮａＯＨ溶液の代わりとして、又はＮａＯＨ溶液に加えて用いても良い。生成されたＮａ２ＣＯ３を、次いで腐食器４３に送り、ここでＮａＯＨを回分式プロセスにおいて石灰（ＣａＯ）を加えることにより再生する。結果として生じたＣａＣＯ３をか焼炉４７に送り、ここでＣａＯを再生するために窯の中で加熱し、か焼として知られるプロセスにおいてＣＯ２を追い出す。再生したＣａＯを、次いで腐食器４３において用いるための消石灰Ｃａ（ＯＨ）２を生産するスレーカー４５へと送る。
【００４１】
捕捉ユニット４９は任意の知られた、又は後に発見される、大気中に存在する低濃度のＣＯ２に効果的であり再生の為に低い温度しか必要としないＣＯ２捕捉方法を用いて、か焼炉４７で追い出されたＣＯ２を捕捉する。例えば、捕捉ユニット４９は、共に参照により本明細書中に援用する、Ｇｒａｙらによる２００３年４月１５日付の米国特許第６５４７８５４号、及びＳｉｒｗａｒｄａｎｅによる２００５年６月２１日付の米国特許第６９０８４９７号に記載された装置などの、アミンベースの捕捉装置を用いても良い。捕捉ユニット４９は、また、捕捉したＣＯ２を圧縮して液体の形態にして、結果としてＣＯ２をより容易に隔離しても良い。
【００４２】
収集装置５０は、取り除かれた二酸化炭素を隔離、貯蔵、並びに再生可能な炭素燃料の生成又は肥料及び建設材料などの非燃料製品の生成のうち少なくとも一つのための位置に孤立させる。収集装置５０は、例えば地層への注入や鉱物隔離などの、任意の知られた、又は未来に発見される炭素隔離、及び／又は炭素蓄積技法を用いても良い。注入の場合には、捕捉されたＣＯ２を、例えば石油貯留層及び気体貯留層、採掘不可能な炭層、及び深い塩水（ｓａｌｉｎｅ）貯留層などの地層に隔離しても良い。この点、多くの場合には、地層へのＣＯ２の注入は、炭化水素の回収を促進し、ＣＯ２の捕捉及び収集のコストを相殺し得る付加価値副生産物を提供する可能性がある。例えば、石油貯留層又は天然ガス貯留層へのＣＯ２の注入により、石油の回収を高めるものとして知られるプロセス中の生産物を押し出す。捕捉されたＣＯ２を、本発明の実施形態の少なくとも一つに従い、装置２の他の構成要素から風上の遠隔地で地下に隔離して、結果としてその土地からの漏出を全て装置２により再捕捉しても良い。
【００４３】
鉱物隔離については、鉱床として自然に発生するケイ酸カルシウム及びケイ酸マグネシウムと共に炭酸化反応によりＣＯ２を隔離しても良い。例えば、以下の（１）及び（２）の反応に示すように、ＣＯ２を苦土かんらん石（ｆｏｒｓｔｅｒｉｔｅ）及び蛇紋石と反応させて、発熱反応により固体の炭酸カルシウム及び炭酸マグネシウムを生産しても良い。
（１）１／２Ｍｇ２ＳｉＯ４＋ＣＯ２＝ＭｇＣＯ３＋１／２ＳｉＯ２＋９５ｋＪ／ｍｏｌｅ
（２）１／３Ｍｇ３Ｓｉ２Ｏ５（ＯＨ）４＋ＣＯ２＝ＭｇＣＯ３＋２／３ＳｉＯ２＋２／３Ｈ２Ｏ＋６４ｋＪ／ｍｏｌｅ
これらの反応は両方とも低温で促進される。この点、本明細書中で記載する空気捕捉及び空気隔離プロセスは両方とも、ソーラーコレクター１０（又は他の再生可能なエネルギー源）により生成した電気及び／又は熱エネルギーを用いて、必要な反応を駆動し、適切な装置の構成要素に電力を与えても良い。本発明の例示的な実施形態においては、高温の担体を約４００℃から約５００℃の範囲の温度に加熱して、電気のための発電器を動かすための蒸気を生成しても良く、電気発生タービンから出た低温の蒸気を用いてＣＯ２を追い出し、吸収剤（例えばＮａＯＨ）を再生することが出来る。高温の熱の温度、生成した電気、及び電気の生産の後に残る低温のプロセス熱の温度を調節して、所与の用途のために最適と考えられる電気の発電量及びＣＯ２除去物の混合を生産することが出来る。加えて、例示的な実施形態においては、捕捉工程及び隔離工程で出現する更に低温のプロセス熱を用いて、これらの工程において用いられた設備を冷却しても良い。
【００４４】
大気から二酸化炭素を取り除くための一つ以上の装置を、本発明の例示的な実施形態に従ったグローバルサーモスタットの一部として用いても良い。大気中の二酸化炭素の量を管理し、そしてそれにより二酸化炭素及びその他のガス排出によって引き起こされる温室効果を管理することによって、本明細書中に記載する装置を用いて地球の平均気温を変えても良い。本発明の例示的な実施形態の少なくとも一つに従って、いくつかの二酸化炭素捕捉装置及び隔離装置を地球中の離れた位置に配置して、結果として複数の装置の作動を用いて大気中のＣＯ２濃度を変え、それによりこの惑星の温室効果ガスによる加熱を変化させても良い。大きな工業中心地及び人口の多い都市などの地域に最も効果を有するように各々の位置を選択しても良く、又は、各々の位置は、よりコストを効率化して捕捉可能な高濃度のＣＯ２を局所的に作り出すことができる自然のＣＯ２源であっても良い。例えば、図４に示すように、複数の装置１を地球中に分散させて、例えば国際的な基金や協定を含む国際協力を用いて、装置１の建設及び制御を管理しても良い。この点、人類及び生態系を破壊し得る冷却期間及び温暖化期間を避けるために、温室効果ガスの濃度を変化させて、この惑星の平均地球気温を変えることが出来る。我々の惑星における過去の歴史の間、例えば、破壊、及び大量絶滅さえも引き起こした氷河期及び急速な気温変動の期間が多く存在した。未来におけるかかる気温変動は、潜在的に減少する資源によりもたらされる対立から、人間社会への膨大な損害及び不安定化の直接の原因となろう。本明細書中に記載するグローバルサーモスタットは、数十年のうちに訪れる、かかる災害を防ぐ鍵となる可能性がある。
【００４５】
図５は、全体として参照番号１００によって示されている、本発明の別の例示的な実施形態に従った、大気から二酸化炭素を取り除くための装置のブロック線図である。装置１００は、再生可能なエネルギー源１１０、選択的な補助エネルギー源１２０、発電器１３０、空気抽出装置１４２、及び収集装置１５０を含む。本実施形態は、再生可能なエネルギー源１１０が、太陽に加えて、例えば核、地熱、及びバイオマスエネルギー源などの任意の知られた、又は未来に発見されるエネルギー源であっても良い点で図２の実施形態と異なる。好ましくは、再生エネルギー源は熱エネルギーを生産し、それを用いて電気を生産することができ、空気抽出装置１４２及び収集装置１５０内で起こる様々な化学的及び／又は物理的な反応の効率を改善することが出来る。この点、空気抽出装置１４２及び収集装置１５０は、以前の実施形態を参照して記載されたものと同じであっても良く、任意の他の知られた、又は未来に発見される空気抽出装置及び収集装置に従った構成要素を含んでいても良い。加えて、以前の実施形態を参照して図４に示すように、複数の装置１００を地球中に戦略的に配置しても良く、グローバルサーモスタットとして共同で機能するように装置１００の制御を協調させても良い。
【００４６】
図６〜９は、本発明の原理に従った、大気から二酸化炭素を取り除くことの出来るいくつかのやり方の概略説明図である。
【００４７】
具体的には、図６において、一対の支持体６００と６０２が描かれており、そのそれぞれが、大気との接触に至らせることで大気から二酸化炭素を取り除くことの出来る媒体（例えばＮａＯＨ、アミン）を有する。支持体６００と６０２は垂直に方向付けられたパンケーキ形状であり（その厚みと比較して比較的大面積であるという意味で）、それぞれは（表面積の点で）比較的大きく、比較的薄い（例えば数ミリメートルのオーダーであり、好ましくは一メートルより厚くない）ものであることが出来る。それぞれの支持体は、空気から二酸化炭素を取り除くために二酸化炭素を多く含む空気を支持体によって支えられた媒体と接触に至らせる上部位置と、媒体から二酸化炭素を取り除くために支持体にプロセス熱を向ける下部位置との間を、（例えば滑車装置（図示せず）により）移動することが出来る。支持体６００と６０２は大きな表面積を有する多孔質であり、結果として支持体に向けられた空気は支持体を通って流れることが出来る。支持体が上部位置（例えば支持体６００の位置）にある場合には、（例えば破線で示すファン６０４により）二酸化炭素を多く含む空気を支持体に向けて、結果として空気が支持体を通って流れるので、二酸化炭素は媒体に接触し、空気から実質的に取り除かれる。従って、二酸化炭素を多く含む空気は支持体に向けられ支持体を通って行き、結果として二酸化炭素は媒体と接触することになり、二酸化炭素は媒体により空気から実質的に取り除かれ、そして二酸化炭素が実質的に取り除かれた空気は支持体から離れていく。支持体を下部位置に移動した場合には（例えば支持体６０２の位置）、（例えば流体路６０６を介して）プロセス熱を支持体に向け、（矢印６０８により示す方向で）支持体に向けられた流体源、及び媒体から取り除かれた二酸化炭素を支持体から抜き出す吸引源６１０によって二酸化炭素は取り除かれる（抜かれる）。支持体６００と６０２を、上部位置と下部位置の間を交互に移動させることができ、結果として上部位置において支持体が空気から二酸化炭素を取り除き、そして二酸化炭素は下部位置において支持体から取り除かれる。もし強い風が利用可能であれば、ファンではなく、自然の風の流れを用いて空気を駆動させ支持体に通すことが出来ることに注意すべきである。加えて、下記のように、ファンを太陽による駆動源（または風や熱駆動による気流）と取り替えることができ、この場合には大気中の空気から二酸化炭素を抽出する効率とコストの減少とが更に改善される。更に、当業者には容易に明らかとなるように、支持体の位置を入れ替えるのではなく、空気の流れ、プロセス熱の流れ、及び支持体から出て行く二酸化炭素の流れを生成するための手段を、二酸化炭素が空気から捕捉されて、次いで媒体から抽出されるように切り替えることが出来る。
【００４８】
図７は、本発明の原理に従った、大気から二酸化炭素を取り除き、媒体から二酸化炭素を取り除くための、媒体の別バージョンの概略説明図である。具体的には、図７において、一対の支持体７００と７０２が描かれており、そのそれぞれが、大気との接触に至らせることで大気から二酸化炭素を取り除くことの出来る媒体（例えばＮａＯＨ、アミン）を有する。支持体７００と７０２は水平に方向付けられており、それぞれは（表面積の点で）比較的大きく、比較的薄い（例えばミリメートル又はセンチメートルのオーダーである）ものであることが出来る。それぞれの支持体は、空気から二酸化炭素を取り除くために二酸化炭素を多く含む空気を支持体によって支えられた媒体と接触に至らせる空気抽出位置と、媒体から二酸化炭素を取り除くために支持体にプロセス熱を向ける炭素抽出位置との間を、（例えば滑車装置（図示せず）により）水平に移動することが出来る。支持体７００と７０２は多孔質であり、結果として支持体に向けられた空気は支持体を通って流れることが出来る。支持体が空気抽出位置（例えば支持体７００の位置）にある場合には、（例えば破線で示すファン７０４により）二酸化炭素を多く含む空気を支持体に向けて、結果として空気が支持体を通って流れるので、二酸化炭素は媒体に接触し、空気から実質的に取り除かれる。従って、二酸化炭素を多く含む空気は支持体に向けられ支持体を通って行き、結果として二酸化炭素は媒体と接触することになり、二酸化炭素は媒体により空気から実質的に取り除かれ、そして二酸化炭素が実質的に取り除かれた空気は支持体から離れていく。支持体を炭素抽出位置に移動した場合には（例えば支持体７０２の位置）、（例えば流体路７０６を介して）プロセス熱を支持体に向け、（矢印７０８により示す方向で）支持体に向けられた流体源、及び媒体から取り除かれた二酸化炭素を支持体から抜き出す吸引源７１０によって二酸化炭素は取り除かれる（抜かれる）。支持体７００と７０２を、空気抽出位置と炭素抽出位置の間を交互に移動させることができ、結果として空気抽出位置において支持体が空気から二酸化炭素を取り除き、そして二酸化炭素は炭素抽出位置において支持体から取り除かれる。もし強い風が利用可能であれば、ファンではなく、自然の風の流れを用いて空気を駆動させ支持体に通すことが出来ることに注意すべきである。加えて、下記のように、ファンを太陽による駆動源（または風や熱駆動による気流）と取り替えることができ、この場合には大気中の空気から二酸化炭素を抽出する効率とコストの減少とが更に改善される。更に、当業者には容易に明らかとなるように、支持体の位置を入れ替えるのではなく、空気の流れ、プロセス熱の流れ、及び支持体から出て行く二酸化炭素の流れを生成するための手段を、二酸化炭素が空気から捕捉されて、次いで媒体から抽出されるように切り替えることが出来る。
【００４９】
図９において示す発明のバージョンは、図７の水平に位置付けられたバージョンと一般的に同様であるが、図９のバージョンにおいては、空気抽出位置（例えば支持体９００）において支持体を通る炭素を多く含む空気の移動源はファンではなく、（図９において９１２に概略的に示す）太陽熱塔又は煙突から生成される気体流源である。太陽煙突は、太陽で気団を加熱することにより生成しうる。太陽煙突は、太陽で加熱された空気が煙突内に濃縮することを可能にする「すそ」（図９において破線９１３により示す）を有するだろう。従って、太陽煙突のある太陽現場（ｓｏｌａｒ ｆｉｅｌｄ）を、図７に関連して示し、記載した方法で大気から二酸化炭素を取り除き、媒体から二酸化炭素を取り除く装置及び構造と関係させることが出来る。しかし、支持体における二酸化炭素を多く含む空気の一次駆動源としては、ファン７０４ではなく、二酸化炭素を多く含む空気を太陽エネルギーによって加熱して、空気を太陽通風筒又は塔９１２に昇らせることが出来る。暖かい空気が昇るという傾向により、二酸化炭素を多く含む空気を運ぶであろう上昇風が生成し、支持体９００は上昇風の通り道に位置するだろう。従って、図７に関連し示し、記載したのと同じやり方で、二酸化炭素を多く含む空気は空気抽出位置において支持体９００を通して向けられ、二酸化炭素は炭素抽出位置において支持体９０２から取り除かれるだろう。太陽エネルギーによって空気からの二酸化炭素の抽出を駆動することにより、抽出コストは更に減少し、操作の全体が非常に再生可能である。もちろん、太陽が照らない期間のための準備が必要であろうし、ファン７０４（図７）と同様のいくつかの形態の駆動力が必要であろう。しかしいずれの場合においても、ファンの代わりに、ファンを太陽による駆動源（又は風や熱駆動による気流）と取り替えた期間があるので、大気中の空気から二酸化炭素を抽出する効率とコストの減少とを更に改善することが出来る。
【００５０】
図８は、本発明の原理に従った、大気から二酸化炭素を取り除き、媒体から二酸化炭素を取り除くための、媒体のまた別バージョンの概略説明図である。図８においては、大気中の空気から二酸化炭素が取り除かれ、媒体から二酸化炭素が取り除かれる媒体を、連続的に移動する支持体８００上に配列する。支持体は、空気抽出領域８１４を通って移動し、ここで二酸化炭素を多く含む空気を支持体（以前の実施態様におけるもののように多孔質である）に向け、支持体を通し、結果として二酸化炭素を空気から取り除く。支持体８００を、次いで、炭素抽出領域８１６に移動し、ここでプロセス熱を支持体に向け、図６と図７に関連して上述した方法により炭素を支持体から抜き出す。次いで、支持体８００を熱交換領域８１８に移動して通し、ここで、（例えば、空気抽出領域において支持体を流れて通過した空気により、及び抽出領域８１４に再び移動したときに空気から二酸化炭素を効率的に取り除くことを可能にするレベルまで支持体の温度を低下させるのに有用な追加の冷却機器により）支持体の温度を下げる。加えて、図８の装置は別の炭素抽出領域８１６を有していても良く、ここでプロセス熱を支持体に向け、図６と図７に関連して上述した方法により炭素を支持体から抜き出す。
【００５１】
上述の発明の全てのバージョンにおいて、空気から二酸化炭素を取り除くことは、非平衡条件の下で少なくとも部分的に実施することが出来ることにも注意すべきである。加えて、大気から二酸化炭素を抽出するための出願人の好ましい構想は、大気から二酸化炭素を取り除く（例えばアミンなどの）媒体と共に、比較的薄く、大きな表面積の支持体を用いること、及び媒体から二酸化炭素を取り除くためにプロセス熱を用いることを含むことに注意すべきである。（例えば燃焼ガス中に通常見出されるであろう比較的高い濃度とは対照的に）大気中の二酸化炭素の濃度が比較的低いために、空気の流れの方向に垂直な比較的大面積の支持体を用いることは特に有益である。
【００５２】
上に概説した例示的な実施形態に関連させてこの発明を記載してきたが、多くの代案、修飾及び変更が当業者に明らかであることは明白である。従って、これまで説明した本発明の例示的な実施形態は、実例であり、限定されるものと意図してはいない。本発明の精神及び範囲から逸脱すること無く、様々な変化をなし得るであろう。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気から二酸化炭素を取り除いて地球温暖化を減少させるための、再生可能なエネルギー又は肥料及び建設材料などの非燃料製品の利用可能性を増加させることが出来る装置であって、
媒体を通して大気から二酸化炭素を集め、該媒体から二酸化炭素を取り除く空気抽出装置；
取り除かれた該二酸化炭素を、隔離、貯蔵、並びに再生可能な炭素燃料の生成又は肥料及び建設材料などの非燃料製品の生成のうち少なくとも一つのための位置に孤立させる収集装置；及び
該空気抽出装置にプロセス熱を供給して該媒体から二酸化炭素を取り除き、繰り返し使用するために該媒体を再生可能である一つ以上のエネルギー源；
を含む前記装置。
【請求項２】
該一つ以上のエネルギー源は、化石燃料、地熱、核、太陽、バイオマス、及びその他の再生可能なエネルギー源からなる一次エネルギー源の群、並びに使用することでプロセス熱の供給を生ずる発熱化学プロセスから選択される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
該空気抽出装置は、大気から二酸化炭素を吸収するための該媒体を含む空気接触器を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
該空気接触器は、対流塔、吸収層、充填スクラブ塔、及び該媒体がパンケーキ形状の支持体によって支えられている分離装置からなる空気接触器の群から選択される、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
該媒体は、液体、多孔質の固体、気体、及びこれらの混合物からなる媒体の群から選択される、請求項３に記載の装置。
【請求項６】
該媒体はＮａＯＨ溶液である、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
該媒体は、支持体の表面に付着したアミンを含む、請求項５に記載の装置。
【請求項８】
該空気抽出装置は二酸化炭素を集め、該隔離装置は、該一つ以上のエネルギー源によって供給されるプロセス熱を用いて該取り除かれた二酸化炭素を孤立させる、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
該位置は地下である、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
該位置は該装置の一つ以上の他の構成要素から風上の遠隔地である、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
大気から二酸化炭素を取り除いて、地球温暖化を減少させ再生可能なエネルギーの利用可能性を増加させるための方法であって、
大気から空気を集めること；
集められた大気から二酸化炭素を取り除くこと；
取り除かれた該二酸化炭素を、隔離、貯蔵、及び再生可能な炭素燃料の生成又は肥料及び建設材料などの非燃料製品の生成のうち少なくとも一つのために孤立させること；
を含み、ここで、集める工程、取り除く工程、及び孤立させる工程のうち少なくとも一つがプロセス熱を含むエネルギー源を用いて実施される、前記方法。
【請求項１２】
該取り除く工程は、吸収剤を用いて二酸化炭素を吸収することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
該吸収剤はＮａＯＨ溶液である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
該吸収剤は、アミンを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
該孤立させる工程は、鉱物隔離及び地層への注入のうち少なくとも一つを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
大気から二酸化炭素を抽出するための媒体を提供し、該媒体から二酸化炭素を抽出するためと、該媒体が再使用できるように媒体を再生するためとにプロセス熱を用いる装置を含む、惑星の大気に負の二酸化炭素効果を生み出すための装置。
【請求項１７】
プロセス熱は、化石燃料、地熱、核、太陽、バイオマス、及びその他の再生可能なエネルギー源からなるエネルギー源の群から選択される一次エネルギー源、並びに使用することでプロセス熱の供給を生ずる発熱化学プロセスから得られる、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
取り除かれた該二酸化炭素を、隔離、貯蔵、並びに再生可能な炭素燃料又は肥料及び建設材料などの非燃料製品の生成のうち少なくとも一つのための位置に孤立させる収集装置を含む、請求項１６に記載の装置。
【請求項１９】
該空気抽出装置は、大気から二酸化炭素を抽出する該媒体を含む空気接触器を含む、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
該空気接触器は、対流塔、吸収層、充填スクラブ塔、及びパンケーキ形状の支持体を有する分離装置からなる空気接触器の群から選択される、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
該媒体は、液体、多孔質の固体、気体、及びこれらの混合物からなる媒体の群から選択される、請求項１８に記載の装置。
【請求項２２】
該媒体はＮａＯＨ溶液である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
該媒体は、アミンを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２４】
該エネルギー源によって供給される該熱を用いて、該空気抽出装置が二酸化炭素を集め、該収集装置が該取り除かれた二酸化炭素を孤立させる、請求項１８に記載の装置。
【請求項２５】
該位置は地下である、請求項１８に記載の装置。
【請求項２６】
該位置は該装置の一つ以上の他の構成要素から風上の遠隔地である、請求項１８に記載の装置。
【請求項２７】
空気から二酸化炭素を抽出するための媒体は、多孔質で比較的大面積のパンケーキ形状の支持体上に提供され、空気から二酸化炭素を取り除く該工程は、空気を該支持体に向けること、並びに、該支持体にプロセス熱を向けること及び該支持体から出て行く二酸化炭素の流れを提供することにより該媒体から二酸化炭素を取り除くことを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項２８】
該支持体は、該空気から二酸化炭素を取り除く工程、及び該媒体から二酸化炭素を取り除く工程の間、実質的に垂直方向で存在する、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
該支持体は、該空気から二酸化炭素を取り除く工程、及び該媒体から二酸化炭素を取り除く工程の間、実質的に水平方向で存在する、請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
該支持体は、該空気から二酸化炭素を取り除く工程、及び該媒体から二酸化炭素を取り除く工程の間、実質的に連続的な経路において可動である、請求項２７に記載の方法。
【請求項３１】
空気から二酸化炭素を取り除くことは、非平衡条件の下で少なくとも部分的に実施される、請求項１１〜１５及び２７〜３０のいずれかに記載の方法。
【請求項３２】
空気から二酸化炭素を取り除くことは、空気から二酸化炭素を取り除くために用いる媒体に空気を向けるために、エネルギー源として太陽熱塔から流体を用いる工程を含む、請求項１１〜１５及び２７〜３０のいずれかに記載の方法。
【請求項３３】
惑星の大気の平均気温を制御するためのグローバルサーモスタットであって、複数の装置を含み、そのそれぞれが大気から二酸化炭素を抽出することによって惑星の大気に負の二酸化炭素効果を生み出すことが可能であり、該媒体から二酸化炭素を抽出するためにプロセス熱を用い、結果として該複数の装置が一緒に、該二酸化炭素が大気中に増加する速度よりも早い速度で大気から二酸化炭素を効果的に抽出することが出来る、該グローバルサーモスタット。
【請求項１】
大気から二酸化炭素を取り除いて地球温暖化を減少させるための、再生可能なエネルギー又は肥料及び建設材料などの非燃料製品の利用可能性を増加させることが出来る装置であって、
媒体を通して大気から二酸化炭素を集め、該媒体から二酸化炭素を取り除く空気抽出装置；
取り除かれた該二酸化炭素を、隔離、貯蔵、並びに再生可能な炭素燃料の生成又は肥料及び建設材料などの非燃料製品の生成のうち少なくとも一つのための位置に孤立させる収集装置；及び
該空気抽出装置にプロセス熱を供給して該媒体から二酸化炭素を取り除き、繰り返し使用するために該媒体を再生可能である一つ以上のエネルギー源；
を含む前記装置。
【請求項２】
該一つ以上のエネルギー源は、化石燃料、地熱、核、太陽、バイオマス、及びその他の再生可能なエネルギー源からなる一次エネルギー源の群、並びに使用することでプロセス熱の供給を生ずる発熱化学プロセスから選択される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
該空気抽出装置は、大気から二酸化炭素を吸収するための該媒体を含む空気接触器を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
該空気接触器は、対流塔、吸収層、充填スクラブ塔、及び該媒体がパンケーキ形状の支持体によって支えられている分離装置からなる空気接触器の群から選択される、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
該媒体は、液体、多孔質の固体、気体、及びこれらの混合物からなる媒体の群から選択される、請求項３に記載の装置。
【請求項６】
該媒体はＮａＯＨ溶液である、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
該媒体は、支持体の表面に付着したアミンを含む、請求項５に記載の装置。
【請求項８】
該空気抽出装置は二酸化炭素を集め、該隔離装置は、該一つ以上のエネルギー源によって供給されるプロセス熱を用いて該取り除かれた二酸化炭素を孤立させる、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
該位置は地下である、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
該位置は該装置の一つ以上の他の構成要素から風上の遠隔地である、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
大気から二酸化炭素を取り除いて、地球温暖化を減少させ再生可能なエネルギーの利用可能性を増加させるための方法であって、
大気から空気を集めること；
集められた大気から二酸化炭素を取り除くこと；
取り除かれた該二酸化炭素を、隔離、貯蔵、及び再生可能な炭素燃料の生成又は肥料及び建設材料などの非燃料製品の生成のうち少なくとも一つのために孤立させること；
を含み、ここで、集める工程、取り除く工程、及び孤立させる工程のうち少なくとも一つがプロセス熱を含むエネルギー源を用いて実施される、前記方法。
【請求項１２】
該取り除く工程は、吸収剤を用いて二酸化炭素を吸収することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
該吸収剤はＮａＯＨ溶液である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
該吸収剤は、アミンを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
該孤立させる工程は、鉱物隔離及び地層への注入のうち少なくとも一つを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
大気から二酸化炭素を抽出するための媒体を提供し、該媒体から二酸化炭素を抽出するためと、該媒体が再使用できるように媒体を再生するためとにプロセス熱を用いる装置を含む、惑星の大気に負の二酸化炭素効果を生み出すための装置。
【請求項１７】
プロセス熱は、化石燃料、地熱、核、太陽、バイオマス、及びその他の再生可能なエネルギー源からなるエネルギー源の群から選択される一次エネルギー源、並びに使用することでプロセス熱の供給を生ずる発熱化学プロセスから得られる、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
取り除かれた該二酸化炭素を、隔離、貯蔵、並びに再生可能な炭素燃料又は肥料及び建設材料などの非燃料製品の生成のうち少なくとも一つのための位置に孤立させる収集装置を含む、請求項１６に記載の装置。
【請求項１９】
該空気抽出装置は、大気から二酸化炭素を抽出する該媒体を含む空気接触器を含む、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
該空気接触器は、対流塔、吸収層、充填スクラブ塔、及びパンケーキ形状の支持体を有する分離装置からなる空気接触器の群から選択される、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
該媒体は、液体、多孔質の固体、気体、及びこれらの混合物からなる媒体の群から選択される、請求項１８に記載の装置。
【請求項２２】
該媒体はＮａＯＨ溶液である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
該媒体は、アミンを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２４】
該エネルギー源によって供給される該熱を用いて、該空気抽出装置が二酸化炭素を集め、該収集装置が該取り除かれた二酸化炭素を孤立させる、請求項１８に記載の装置。
【請求項２５】
該位置は地下である、請求項１８に記載の装置。
【請求項２６】
該位置は該装置の一つ以上の他の構成要素から風上の遠隔地である、請求項１８に記載の装置。
【請求項２７】
空気から二酸化炭素を抽出するための媒体は、多孔質で比較的大面積のパンケーキ形状の支持体上に提供され、空気から二酸化炭素を取り除く該工程は、空気を該支持体に向けること、並びに、該支持体にプロセス熱を向けること及び該支持体から出て行く二酸化炭素の流れを提供することにより該媒体から二酸化炭素を取り除くことを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項２８】
該支持体は、該空気から二酸化炭素を取り除く工程、及び該媒体から二酸化炭素を取り除く工程の間、実質的に垂直方向で存在する、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
該支持体は、該空気から二酸化炭素を取り除く工程、及び該媒体から二酸化炭素を取り除く工程の間、実質的に水平方向で存在する、請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
該支持体は、該空気から二酸化炭素を取り除く工程、及び該媒体から二酸化炭素を取り除く工程の間、実質的に連続的な経路において可動である、請求項２７に記載の方法。
【請求項３１】
空気から二酸化炭素を取り除くことは、非平衡条件の下で少なくとも部分的に実施される、請求項１１〜１５及び２７〜３０のいずれかに記載の方法。
【請求項３２】
空気から二酸化炭素を取り除くことは、空気から二酸化炭素を取り除くために用いる媒体に空気を向けるために、エネルギー源として太陽熱塔から流体を用いる工程を含む、請求項１１〜１５及び２７〜３０のいずれかに記載の方法。
【請求項３３】
惑星の大気の平均気温を制御するためのグローバルサーモスタットであって、複数の装置を含み、そのそれぞれが大気から二酸化炭素を抽出することによって惑星の大気に負の二酸化炭素効果を生み出すことが可能であり、該媒体から二酸化炭素を抽出するためにプロセス熱を用い、結果として該複数の装置が一緒に、該二酸化炭素が大気中に増加する速度よりも早い速度で大気から二酸化炭素を効果的に抽出することが出来る、該グローバルサーモスタット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公表番号】特表２０１０−５２７７７１（Ｐ２０１０−５２７７７１Ａ）
【公表日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５０９５１０（Ｐ２０１０−５０９５１０）
【出願日】平成２０年５月２１日（２００８．５．２１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０６４３１１
【国際公開番号】ＷＯ２００８／１４４７０８
【国際公開日】平成２０年１１月２７日（２００８．１１．２７）
【出願人】（５０９３２１９９６）
【出願人】（５０９３２２００７）
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月２１日（２００８．５．２１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０６４３１１
【国際公開番号】ＷＯ２００８／１４４７０８
【国際公開日】平成２０年１１月２７日（２００８．１１．２７）
【出願人】（５０９３２１９９６）
【出願人】（５０９３２２００７）
【Ｆターム（参考）】
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