Способ снижения концентрации co2 в жидкости и устройство для его осуществления

Способ снижения концентрации co2 в жидкости и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение направлено на снижение концентрации СО₂. Изобретение предлагает применение жидкостей и устройств для уменьшения концентрации СО₂ в жидкостях.

Предшествующий уровень техники

Климатические изменения оказывают существенное влияние на геосферу планеты. Одним из главных эффектов изменений климата является выделение в атмосферу различных парниковых газов, усиливающих глобальное потепление. Большинство выделяемых парниковых газов возникает в результате деятельности человека, главным образом в качестве побочных продуктов сжигания ископаемого топлива (например, угля, нефти, бензина, природного газа) с выделением в качестве основного газа CO₂. Снижение выделения СО₂ является необходимым до тех пор, пока не будут доступными альтернативные источники энергии или пока не будут доступными другие экономные, чистые и выгодные технологии.

По-видимому, ископаемое топливо является преобладающим источником энергии для данного столетия, поскольку нет альтернативного источника энергии, позволяющего существенно заменить энергию ископаемого топлива без других ограничений. Более того, глобальное потребление энергии значительно возрастает, сопровождая повышение глобальных норм жизни, во многих частях мира. Разработка эффективного способа снижения или стабилизации атмосферной концентрации СО₂ является критической для предотвращения или по крайней мере смягчения массивных глобальных изменений климата, поскольку улучшение эффективности производства и утилизации энергии и разработка возобновляемых источников энергии не могут полностью решить проблемы, вызванные текущим (и будущим) выделением парниковых газов.

Повышение атмосферного CO₂ влияет на гидросферу планеты. В воде CO₂ находится в химическом равновесии с бикарбонатом (НСО₃ ^-) и углекислотой (Н₂СО₃) (уравнение 1). Изменение концентрации одного из компонентов в этом равновесии существенно изменяет рН.

рН и концентрация СО₂ также влияют на химические процессы в воде и образование минералов. Например, когда преобладают щелочные условия, факторы равновесия благоприятствуют осаждению бикарбонатов и групп углекислоты в качестве карбонатных минералов. С другой стороны, кислые условия способствуют выделению СО₂ и диссоциации карбонатов.

Ясно, что снижение выделения CO₂ является необходимым для предотвращения потенциально вредных изменений биосферы. Изоляция СО₂ является известным способом снижения выделения СО₂ в атмосферу. Например, месторождение нефти и газа Слейпнер, расположенное в Северном море, применяется для хранения сжатого СО₂, который прокачивается насосом в 200-метровый слой песчаника, примерно на 1000 метров ниже морского дна. Примерно 1 миллион метрических тонн CO₂ (эквивалентно примерно 3% общего CO₂, ежегодно выделяемого Норвегией), ежегодно изолируется на Слейпнере.

Долговременная эффективность такой изоляции остается предметом интенсивного исследования и обсуждений. В частности, неоднозначность времени хранения (из-за утечки), сейсмической нестабильности, изменений в слоистых структурах из-за давления и/или химических реакций, инициируемых и/или катализируемых хранящимся CO₂, и потенциальной миграции поверхностного CO₂ вызывает серьезные сомнения в долговременной целостности такой системы.

Минеральная изоляция включает реакцию СО₂ до формирования геологически стабильных карбонатов, т.е. минеральную карбонизацию. Предложено несколько способов достижения карбонизации, основанных большей частью на кислотно-основных реакциях между CO₂ и различными видами силикатов. В схеме подземного введения, проводимого при 105°С и давлении 90 атм, СО₂ используется для тестирования адекватности улавливания минералами CO₂. Данная схема введения неудачна из-за медленной кинетики реакции. Считается, однако, что введение CO₂ в водоносный материал и взаимодействие в геологических масштабах времени могут дать желаемый результат.

Улавливание и хранение CO₂ является сложной задачей, и остается много проблем. Карбонизация минералов является многообещающим способом, поскольку имеется ряд преимуществ снижения концентрации CO₂ путем карбонизации минералов. Одним из преимуществ является долговременная стабильность образующихся карбонатов, которые безопасны для окружающей среды и являются стабильными материалами в геологических масштабах времени. Другим преимуществом является обширная доступность сырьевых материалов для изоляции CO₂. Другим преимуществом карбонизации минералов является их возможность быть экономически жизнеспособными, поскольку общий процесс является экзотермическим. В дополнение, ее возможность к производству побочных продуктов с дополнительными ценными свойствами при процессе карбонизации может далее компенсировать ее затраты. Другим преимуществом процесса минеральной карбонизации также является большая доступность мест, в которых может осуществляться изоляция.

Таким образом, в настоящее время имеется потребность в реальных средствах изоляции CO₂ для значительного снижения концентрации СО₂ в атмосфере и в воде в пригодных практически временных масштабах.

Краткое изложение сущности изобретения

В одном воплощении изобретение обеспечивает способ снижения концентрации CO₂ в жидкости, включающий введение потока первого газа, не включающего CO₂ или включающего его следовые количества, и введение второго газа, включающего СО₂ в концентрации выше той, что находится в равновесии воздух-вода, в жидкость, включающую:

соль, и

жидкость;

где в указанной жидкости образуется твердый карбонат, а концентрация указанного СО₂ в указанной жидкости снижается.

В одном воплощении данное изобретение обеспечивает жидкость, включающую первый газ под давлением, не включающий СО₂ или включающий его следовые количества, и второй газ, включающий СО₂ в концентрации по крайней мере выше той, что находится в равновесии воздух-вода, и соль.

В одном воплощении данное изобретение обеспечивает способ снижения концентрации СО₂ в жидкости, включающий этапы:

i) введения потока СО₂ в жидкость, включающую соль, с образованием углекислоты в растворе; и

ii) смешивания указанного раствора углекислоты в (i) с основанием, где рН указанной смеси в (ii) находится между 9-12; и

образуется твердый карбонат, а концентрация СО₂ в указанном образце жидкости снижается.

В одном воплощении изобретение обеспечивает устройство для снижения концентрации СО₂ в жидкости, включающее:

- первый конвейер для введения первого газа, не включающего СО₂ или включающего его следовые количества;

- второй конвейер для введения второго газа, включающего СО₂ в концентрации по крайней мере выше той, что находится в равновесии воздух-вода, и

- реакционную камеру;

где при добавлении раствора, включающего соль, в указанную реакционную камеру, введении указанного первого газа в указанную реакционную камеру через указанный первый конвейер и введении указанного второго газа в указанную реакционную камеру через указанный второй конвейер происходит образование твердого карбоната в указанной реакционной камере и выделение непрореагировавшего газа, включающего CO₂ в сниженной концентрации.

В другом воплощении изобретение обеспечивает способ снижения концентрации CO₂ в жидкости, где указанный способ включает внесение указанной жидкости в устройство данного изобретения,

В одном воплощении изобретение обеспечивает устройство для снижения концентрации CO₂ в образце жидкости, включающее:

- первый конвейер для введения основания;

- второй конвейер для введения образца жидкости, включающего CO₂;

- реакционную камеру; и

где при добавлении раствора, включающего соль, в указанную реакционную камеру, введении указанного основания в указанную реакционную камеру через указанный первый конвейер и введении указанного образца жидкости в указанную реакционную камеру через указанный второй конвейер происходит образование твердого карбоната в указанной реакционной камере и выделение непрореагировавшего газа.

В другом воплощении данное изобретение обеспечивает способ снижения концентрации CO₂ в образце жидкости, где указанный способ включает введение образца жидкости в устройство данного изобретения для снижения концентрации СО₂ в жидкости.

Краткое описание чертежей

Изобретение можно лучше понять со ссылкой на следующее подробное описание с сопроводительными чертежами, на которых:

Фиг.1 схематически изображает элементы устройства для выполнения одного воплощения способа данного изобретения. Конвейер (1-10) подает воду из внешнего источника в реакционную камеру, которая в данном воплощении является резервуаром (1-20). Давление или насос подают воду так, что она выходит из камеры (1-30) и может рециркулировать. Вводится концентрированный CO₂ - проводящий газ (1-40). Воздух, или воздух, содержащий одну или более добавок для дальнейшего повышения/контроля рН, или основание в газовой фазе или щелочном растворе (1-90) поступают в камеру и осаждают твердый карбонат (1-20А). Устройство может включать выводы для высвобождения воздуха или СО₂ (1-100), который может повторно поступать в камеру через порты ввода (1-40) и (1-90) соответственно. Трубопроводы и другие сходные типы оборудования могут применяться для проведения газов до желаемых мест расположения. Дополнительные порты могут обеспечивать введение (или дополнительное введение) минеральных гранул (или коллоида), суспендированных в воде, и/или любого другого твердого матриксного материала (который действует как материал для образования ядра для облегчения осаждения карбоната) (1-50) и (1-70); и/или источников солей, таких как соли кальция или магния (1-60) и (1-80).

Фиг.2 является схематическим изображением экспериментальной проточной ячейки. Ячейка разделена на три секции: резервуар (2-110), источник притока (2-50) и выводной проток (2-60), расположенные на любом конце. Перистальтические насосы (2-70 и 2-80), работающие постоянно, расположены так, чтобы вода циркулировала. Конвейер для введения воздуха (2-100) и для СО₂ (2-90) расположены внутри ячейки. Ячейка упакована песком и дополнительно частично закрыта покрывающим элементом из глины. Конвейеры соединены с клапаном, контролирующим поток и давление воздуха (2-100А) и CO₂ (2-90А). Четыре устройства для отбора проб, расположенные в ячейке (2-10, 2-20, 2-30, 2-40) для обеспечения отбора проб в различных участках, на различных высотах, обозначенных как А, В или С.

Фиг.3 является схематическим изображением проточной ячейки из фиг.2, с участками отбора пробы, отмеченными в зависимости от их близости к конвейерам (3-100;3-110).

Фиг.4 является схематической иллюстрацией подземной системы с двойными скважинами. Двуокись углерода (обогащенная, концентрированная форма газа, чистый CO₂ или CO₂, смешанный с другими газами) и воздух (или другой газ или смесь газов) подаются через вводы (4-100) и (4-50), соответственно, через вводные скважины (4-80) и (4-30), соответственно, и дополнительно просеиваются, (4-90) и (4-40), соответственно, для обеспечения свободного прохождения CO₂ и воздуха, например, к водоносному слою (4-10). Водоносный слой, посредством насосов или вводных скважин, или за счет естественного градиента, может обеспечивать поток грунтовой воды. Другие вводы (4-110) и (4-60) введены в каждую скважину (4-80 и 4-30, соответственно) для дополнительного добавления солей (таких как соли кальция или магния) и/или минеральных гранул (или коллоида), суспендированных в воде, и/или другого твердого матриксного материала. Избыток CO₂ и/или воздуха высвобождается через дополнительные выводы (4-70) и может возвращаться назад во вводы (4-100) и (4-50), соответственно. Кода CO₂ и воздух вводятся в водоносный слой, образуется твердый карбонат (4-20).

Нужно понять, что для простоты и ясности иллюстрации элементы, показанные на фигурах, не обязательно изображены в масштабе. Например, размеры некоторых элементов могут быть преувеличены относительно других элементов для ясности. Далее, там, где это необходимо, номера ссылок могут повторяться на фигурах для указания соответствующих или аналогичных элементов.

Подробное изложение сущности данного изобретения

В последующем подробном описании далее установлены многочисленные конкретные детали для того, чтобы обеспечить доскональное понимание изобретения. Однако, специалистам в данной области техники понятно, что данное изобретение может осуществляться на практике без этих конкретных деталей. В других случаях хорошо известные способы, процедуры и компоненты не описываются подробно, чтобы не затруднять понимание данного изобретения.

Данное изобретение обеспечивает, в некоторых воплощениях, способы, жидкости и устройства для снижения атмосферной концентрации CO₂. В некоторых воплощениях такие жидкости, способы и устройства пригодны для обработки воздуха в любой окружающей среде. В другом воплощении такие жидкости, способы и устройства пригодны для обработки воздуха в виде побочного продукта производственного процесса перед высвобождением в окружающую среду. Как таковые, способы, жидкости и устройства для применения в соответствии с данным изобретением благоприятны для окружающей среды. В некоторых воплощениях атмосферный СО₂ является воздухом из любого участка, загрязненного высоким уровнем CO₂. В некоторых воплощениях поток CO₂ совместно с дополнительным потоком воздуха вводят в резервуар, включающий водный раствор ионов металла, где указанные ионы металла осаждают CO₂, образуя твердый карбонат, таким образом снижая атмосферную концентрацию СО₂ путем образования осадка, твердого карбоната, и предотвращая утечку СО₂ в атмосферу. В некоторых воплощениях поток СО₂ вводят в водный раствор, включающий ионы металла и основания, добавленные в указанный водный раствор, где указанные ионы металла осаждают CO₂, образуя твердый карбонат, таким образом снижая атмосферную концентрацию СО₂ путем образования твердого карбоната, и предотвращая утечку CO₂ в атмосферу.

В некоторых воплощениях данное изобретение обеспечивает способы, жидкости и устройства для снижения концентрации СО₂ в жидкости. В некоторых воплощениях жидкость является водным раствором. В некоторых воплощениях данное изобретение обеспечивает способы, жидкости и устройства для снижения концентрации CO₂ в водном растворе. В некоторых воплощениях поток СО₂ вместе с потоком воздуха вводят в водный раствор, включающий ионы металла, образуя высокую концентрацию CO₂ в водном растворе, где СО₂ образует осадок вместе с ионами металла, таким образом снижая концентрацию СО₂ в водном растворе. В некоторых воплощениях поток СО₂ вводят в водный раствор, включающий ионы металла и основания, добавленные в указанный водный раствор, где указанные ионы металла осаждают СО₂, образуя твердый карбонат, таким образом снижая атмосферную концентрацию СО₂ путем образования осадка, твердого карбоната, и предотвращая утечку СО₂ в атмосферу.

В некоторых воплощениях водный раствор происходит из природного источника. В другом воплощении данное изобретение предполагает применение природных источников для снижения концентрации СО₂. В другом воплощении природными источниками являются океаны, озера, реки, моря, резервуары, грунтовая вода или солоноватая вода, богатая ионами Са.

В другом воплощении водный раствор является сточными водами опреснительной установки.

В одном воплощении такие способы, жидкости и устройства могут найти применение в обработке воздуха, содержащего высокий уровень СО₂. В другом воплощении СО₂ может быть получен при сжигании отходов, пластика, углеводородов, древесины, ископаемого топлива, угля, лигнита, лигроина, масла, бензина, дизельного топлива, керосина, нефти, сжиженного нефтяного газа (LPG), природного газа, баллонного газа, метана, бутана, пропана, газолиновых добавок, этанола, метанола, биодизеля, моноалкил эфира и/или их комбинаций.

В другом воплощении такие способы, жидкости и устройства могут найти применение в обработке СО₂, вырабатываемого в виде побочного продукта в процессах человеческой деятельности. В другом воплощении такие способы, жидкости и устройства могут найти применение в снижении парникового эффекта. В другом воплощении такие способы, жидкости и устройства могут найти применение в снижении глобального потепления. В другом воплощении такие способы, жидкости и устройства могут найти применение в снижении гидравлической проводимости, например, для предотвращения проникновения соленой воды или других загрязнителей.

В одном воплощении данное изобретение обеспечивает способ снижения концентрации любого газового или жидкого загрязнителя путем связывания или хранения газовых или жидких загрязнителей в слое почвы, с образованием менее токсичного продукта. В одном воплощении такой слой включает ионный и/или пористый материал.

В одном воплощении газы, обрабатываемые с помощью способов, жидкостей и устройств данного изобретения, могут включать парниковый газ, такой как включающий СО, СО₂, NOx, SOx, и/или метан (где х является целым числом 1-2). В другом воплощении концентрация атмосферного SO₂ или SO₂, растворенного в воде, может быть снижена путем образования твердых сульфатов, например, сульфата кальция или сульфата магния.

В одном воплощении данное изобретение обеспечивает способ снижения концентрации СО₂ в жидкости, включающий введение потока первого газа, не включающего или включающего следовые количества СО₂, в жидкость, включающую:

второй газ, включающий СО₂ в концентрации по крайней мере выше той, что находится в равновесии воздух-вода;

соль; и

жидкость;

где образуется твердый карбонат в указанной жидкости, а концентрация СО₂ в указанной жидкости снижается.

В некоторых воплощениях способы и устройства применяют жидкости, включающие первый газ, где указанным первым газом является воздух, азот, аргон, кислород, СО, NOx, SOx, метан или их любые комбинации. В другом воплощении следовые количества СО₂ в указанном первом газе находятся в диапазоне 0-0,04% о/о СО₂. В другом воплощении первый газ получают на химическом заводе. В другом воплощении первый газ получают из коммерческого источника. В другом воплощении первый газ получают из атмосферы.

В некоторых воплощениях способы и устройства применяют жидкости, включающие второй газ, включающий CO₂ в концентрации по крайней мере выше той, что находится в равновесии воздух-вода, где концентрация атмосферного СО₂, влияющая на равновесие воздух-вода, в настоящее время составляет около 350 ч./млн (0,035% о/о). В другом воплощении концентрация CO₂, находящегося в равновесии воздух-вода, находится в диапазоне 200-1000 ч./млн, в зависимости от условий окружающей среды, таких как рН, минерализация, температура и давление.

В одном воплощении способы и устройства применяют жидкости, включающие второй газ, включающий СО₂ в концентрации по крайней мере 0,1% о/о. В другом воплощении второй газ включает CO₂ в концентрации по крайней мере 0,5% о/о. В другом воплощении второй газ включает СО₂ в концентрации по крайней мере 1% о/о. В другом воплощении второй газ включает СО₂ в концентрации по крайней мере 10% о/о. В другом воплощении второй газ включает СО₂ в концентрации по крайней мере 20% о/о. В другом воплощении второй газ включает CO₂ в концентрации по крайней мере 30% о/о. В другом воплощении второй газ включает СО₂ в концентрации по крайней мере 50% о/о. В другом воплощении второй газ является чистым CO₂.

В одном воплощении термин «чистый» относится ко второму газу как смеси СО₂, газа и/или жидкости с CO₂ в диапазоне 90-100% о/о, имеющему концентрацию CO₂ в диапазоне 90-100% о/о. В другом воплощении диапазон концентрации СО₂ составляет примерно 95-100% о/о. В другом воплощении диапазон концентрации СО₂ составляет примерно 99-100% о/о. В другом воплощении диапазон концентрации СО₂ составляет примерно 70-100% о/о. В другом воплощении термин «чистый» относится к СО₂, свободному от других газов. В одном воплощении второй газ, применяемый в способах, устройствах и жидкостях, находится в водном растворе.

В другом воплощении водный раствор является сверхнасыщенным раствором СО₂.

В одном воплощении первый газ и второй газ, применяющиеся в способах, устройствах и жидкостях данного изобретения, вводятся в жидкость. В соответствии с данным аспектом, и в одном воплощении, первый газ вводят при скорости потока, эффективной для снижения концентрации СО₂ в жидкости. В другом воплощении первый газ имеет скорость потока в диапазоне отношения второго газа к первому газу примерно от 20:1 до 1:500. Еще в одном варианте первый газ вводят при скорости потока в диапазоне отношения второго газа к первому газу примерно от 2:1 до 1:200. В другом воплощении первый газ вводят при скорости потока в диапазоне отношения второго газа к первому газу примерно от 10:1 до 1:10000.

В другом воплощении способы, жидкость и устройства применяют второй газ, где указанный второй газ наносят или вводят в жидкость или раствор при объемной скорости потока, эффективной для повышения концентрации CO₂ в жидкости или растворе. В другом воплощении объемная скорость потока зависит от размера обрабатываемой зоны.

В одном воплощении способы, жидкость и устройства применяют первый газ, где первый газ наносится, вводится или вносится в жидкость или в раствор перед солюбилизацией, внесением или введением второго газа. В другом воплощении способы устройства и жидкость включают или применяют первый газ, который может наноситься, вводиться или вноситься в жидкость или раствор после солюбилизации, внесения или введения второго газа. В другом воплощении способы, устройства и жидкость включают или применяют первый газ, который может наноситься, вводиться или вноситься в жидкость или раствор одновременно с солюбилизацией, внесением или введением второго газа.

В одном воплощении способы, жидкость и устройства применяют первый газ, который удаляет или снижает CO₂ в водном растворе и одновременно повышает рН раствора. В другом воплощении рН в указанном водном растворе находится между 9-12 на участке 1-100 м от введения первого газа. В другом воплощении рН в указанном водном растворе находится между 9-12 на участке 0,1-100 м от введения первого газа. В другом воплощении рН в указанном водном растворе находится между 9-12 на участке 50-100 м от введения первого газа. В другом воплощении рН в указанном водном растворе находится между 9-12 на участке 1-10 м от введения первого газа. В другом воплощении рН в указанном водном растворе находится между 9-12 на участке 0,1-1 м от введения первого газа. В другом воплощении рН в указанном водном растворе находится между 9-12, где участок эффективности зависит от скорости потока первого газа. В другом воплощении этот процесс облегчает осаждение твердого карбоната, в то время как CO₂ из указанного второго газа связывается в виде карбоната. В одном воплощении осадок твердого карбоната остается в жидкости. В другом воплощении твердый карбонатный осадок дополнительно выделяют. В другом воплощении выделение осадка осуществляют посредством фильтрации и/или центрифугирования, или их комбинации. В другом воплощении осадок извлекают, в другом воплощении повторно перерабатывают, а в другом воплощении регенерируют или повторно используют.

В другом воплощении способы, жидкость и устройства применяют второй газ, где указанный второй газ является последствием процесса человеческой деятельности, последствием природного процесса, или газом, создаваемым в виде побочного продукта в процессе человеческой деятельности. В другом воплощении способы, жидкость и устройства применяют второй газ, где указанный второй газ высвобождается в атмосферу и подается в жидкость через трубопроводы. В другом воплощении способы, жидкость и устройства применяют второй газ, где указанный второй газ передается через выхлопную систему завода, где CO₂ выбрасывается в жидкость через трубопроводы, таким образом предотвращая высвобождение CO₂ в атмосферу.

В некоторых воплощениях способы и устройства применяют жидкости, включающие второй газ, включающий СО₂ в концентрации по крайней мере выше той, что находится в равновесии воздух-вода, где указанный второй газ создается в виде побочного продукта процесса человеческой деятельности и выбрасывается в атмосферный воздух, таким образом формируя воздух, загрязненный СО₂.

В одном воплощении способы, жидкость и устройства применяют СО₂. В другом воплощении CO₂ получают из второго газа, включающего СО₂ в концентрации по крайней мере выше той, что находится в равновесии воздух-вода, для образования твердого карбоната. В другом воплощении СО₂ получают из первого газа, включающего следовые количества CO₂, для образования твердого карбоната. В другом воплощении СО₂ получают из воды для образования твердого карбоната.

В одном воплощении способы, жидкость и устройства применяют жидкость или водный раствор, где нанесение или введение первого газа до или после второго газа приводит к повышению рН. В другом воплощении рН является щелочным рН при введении первого газа. В другом воплощении щелочной рН, образуемый при введении первого газа, находится в диапазоне 7-9. В другом воплощении щелочной рН, образуемый при введении первого газа, находится в диапазоне 7-8. В другом воплощении щелочной рН, образуемый при введении первого газа, находится в диапазоне 7-10. В одном воплощении способы, устройства и жидкость включают или применяют жидкость и/или водный раствор при щелочном рН.

В одном воплощении при воздействии второго газа на первый газ в присутствии солевого раствора образуется твердый карбонат.

В одном воплощении данное изобретение обеспечивает способ снижения концентрации СО₂ в жидкости, включающий этапы:

i) внесения потока CO₂ в жидкость, включающую соль, до образования углекислоты в растворе; и

ii) смешивания раствора указанной углекислоты (i) с основанием,

где рН указанной смеси (ii) находится между 9-12; и

образуется твердый карбонат, а концентрация CO₂ в указанном растворе снижается.

В одном воплощении раствор углекислоты из этапа (i) добавляют к основанию до повышения рН указанного раствора и образования твердого карбоната. В другом воплощении раствор углекислоты включает углекислоту, бикарбонат, соль и СО₂. В другом воплощении основание добавляют к раствору углекислоты.

В некоторых воплощениях CO₂, применяемый в способах, устройствах и жидкостях, вводят в жидкость, включающую соль, при скорости потока, эффективной для увеличения концентрации СО₂ в указанной жидкости. В другом воплощении CO₂ применяют в смеси газов, включающей СО₂. В другом воплощении смесью газов является воздух, обогащенный CO₂. В другом воплощении скорость потока зависит от размера обрабатываемой зоны. В другом воплощении более высокая скорость потока снижает выход образующегося твердого карбоната в соответствии с Примером 35. В другом воплощении CO₂ вводят при нормальном атмосферном давлении. В другом воплощении применяют 12% CO₂/воздух, таким образом парциальное давление CO₂ составляет 0,12 атмосфер. В другом воплощении применяют 12% CO₂/воздух, в соответствии с Примерами 31-37. В другом воплощении термин «нормальное давление» относится к атмосферному давлению. В другом воплощении воздух, обогащенный CO₂, выделяется при нормальном/атмосферном давлении. В другом воплощении применяют 100% CO₂ при атмосферном давлении.

В некоторых воплощениях способы, устройства и жидкости данного изобретения применяют жидкость, включающую соль, в которую вносят и/или вводят CO₂. В одном воплощении концентрация указанного СО₂ в указанной жидкости эффективна для образования твердого карбоната. В другом воплощении указанная жидкость насыщена CO₂.

В некоторых воплощениях способы, устройства и жидкости данного изобретения применяют углекислоту. В одном воплощении указанная углекислота образуется в водном растворе, включающем соль металла, при внесении и/или введении СО₂ в указанный водный раствор. В другом воплощении указанная углекислота образуется в указанном водном растворе при рН в диапазоне 3-6. В другом воплощении указанная углекислота образуется при рН в диапазоне 3,5-5,5. В другом воплощении указанная углекислота образуется при рН в диапазоне 4-5.

В некоторых воплощениях СО₂, применяемый в способах, устройствах и жидкостях, вносят или вводят в жидкость. В другом воплощении СО₂ является смесью CO₂ и газа и/или жидкости. В другом воплощении смесь включает СО₂ и воздух. В другом воплощении смесью является атмосферный воздух. В другом варианте смесь включает, по меньшей мере, 0,1% о/о CO₂. Еще в одном варианте смесь включает, по меньшей мере, 0,5% о/о CO₂. В другом воплощении смесь включает по крайней мере 10% о/о СО₂. В другом воплощении смесь включает по крайней мере 1% о/о CO₂. В другом воплощении смесь включает по крайней мере 20% о/о CO₂. В другом воплощении смесь включает по крайней мере 30% о/о СО₂. В другом воплощении смесь включает по крайней мере 50% о/о CO₂. В другом воплощении СО₂ является чистым газом.

В некоторых воплощениях способы, устройства и жидкости данного изобретения применяют основание. В одном воплощении основание включает NH₃ (газ), NH₃ (жидк.), NaOH, известковую воду, Са(ОН)₂, угольную золу или их любую комбинацию. В другом воплощении известковая вода является свежеприготовленной из хлорида кальция и гидроксида натрия. В другом воплощении известковая вода является свежеприготовленной из хлорида кальция и гидроксида натрия в соответствии с примерами 4-8 и 16. В другом воплощении применяют коммерческую известковую воду. В другом воплощении применяют коммерческий твердый Са(ОН)₂. В другом воплощении применяют водный раствор NaOH. В другом воплощении применяют гранулы NaOH. В одном воплощении NH₃ (газ) или NH₃ (жидк.) являются источником аммиака, обусловленном синтезом при деятельности человека. В другом воплощении NH₃ (газ) или NH₃ (жидк.) происходят из домашних или природных источников гуано птиц, из птицефабрик или минеральных месторождений. В другом воплощении NH₃ (газ) или NH₃ (жидк.) происходят из бычьей, свиной, овечьей, лошадиной мочи и/или фекалий. В другом воплощении NH₃ (газ) или NH₃ (жидк.) происходят из сточных вод рыбохозяйств или морских млекопитающих. В другом воплощении NH₃ (газ) или NH₃ (жидк.) происходят из мочи. В одном воплощении навоз животных используют в качестве источника указанного основания. В другом воплощении навоз животных происходит от свиней и цыплят.

В одном воплощении раствор углекислоты добавляют к основанию, что приводит к повышению рН до 8,5-12,5. В другом воплощении рН повышается до значений между 9-12. В другом воплощении рН повышается до значений между 9-11. В другом воплощении рН повышается до значений между 10-11.

В другом воплощении раствор углекислоты добавляют к основанию в атмосфере инертного газа. В другом воплощении раствор углекислоты добавляют в атмосфере аргона.

В одном воплощении CO₂, углекислоту и раствор бикарбоната добавляют к основанию, где отношение между указанной углекислотой/CO₂/бикарбонатом и основанием находится в диапазоне молярного отношения от 1:100 до 1:1. В одном воплощении отношение указанной углекислоты/СО₂/бикарбоната и основания находится в диапазоне молярного отношения 1:100 и 1:80. В одном воплощении отношение указанной угольной кислоты/CO₂/бикарбоната и основания находится в диапазоне молярного отношения от 1:80 до 1:60. В одном воплощении отношение указанной угольной кислоты/CO₂/бикарбоната и основания находится в диапазоне молярного отношения от 1:60 до 1:40. В одном воплощении отношение указанной угольной кислоты/CO₂/бикарбоната и основания находится в диапазоне молярного отношения от 1:40 до 1:20. В одном воплощении отношение указанной угольной кислоты/СО₂/бикарбоната и основания находится в диапазоне молярного отношения от 1:20 до 1:10.

В другом воплощении твердый карбонат образуется при добавлении раствора углекислоты к основанию. В другом воплощении осаждение твердого карбоната по крайней мере при рН 9 повышает выход. В другом воплощении осаждение твердого карбоната при рН в диапазоне 9-12 повышает выход. В другом воплощении осаждение твердого карбоната по крайней мере при рН 10 повышает выход. В другом воплощении повышение рН выше значения 12,5 снижает выход твердых карбонатов и повышает выход твердых гидроксидов.

В другом воплощении соль металла и/или основание дополнительно добавляют после образования твердого карбоната, таким образом повышая выход твердого карбоната.

В некоторых воплощениях способы, применение устройств и жидкостей данного изобретения обеспечивает твердый карбонат. В одном воплощении осадок твердого карбоната далее выделяют. В другом воплощении выделение осадка осуществляют посредством фильтрации и/или центрифугирования, или их комбинации. В другом воплощении осадок извлекают, а в другом воплощении повторно перерабатывают, или в другом воплощении регенерируют или повторно используют. В другом воплощении фильтрат извлекают, а в другом воплощении повторно перерабатывают, или в другом воплощении регенерируют или повторно используют. В другом воплощении фильтрат повторно перерабатывают и добавляют к основанию, и/или ион металла добавляют к фильтрату для обеспечения дополнительного осаждения твердого карбоната. В другом воплощении фильтрат повторно перерабатывают и добавляют к основанию, и/или ион металла, CO₂, или любую их комбинацию добавляют к фильтрату для обеспечения дополнительного осаждения твердого карбоната.

В другом воплощении способы, жидкость и устройства данного изобретения применяют газ СО₂, где указанный газ СО₂ высвобождается в процессе человеческой деятельности, вследствие природного процесса, или этот газ вырабатывается в качестве побочного продукта в процессе человеческой деятельности. В другом воплощении способы, жидкость и устройства применяют газ CO₂, где указанный газ CO₂ высвобождается в атмосферу, и подается в жидкость по трубопроводам. В другом воплощении способы, жидкость и устройства применяют газ СО₂, где указанный газ СО₂ подается из вытяжной системы завода, где СО₂ выбрасывается в жидкость по трубопроводам.

В одном воплощении термин «жидкость» относится к любому материалу или веществу, текучему или перемещающемуся. В одном воплощении термин «жидкость» относится к любому материалу или веществу, находящемуся в полутвердой форме, или в другом воплощении в жидкой форме, или в другом воплощении в виде ила, или в другом воплощении в виде пара, или в другом воплощении в виде газа, или в другом воплощении в виде в любой другой форме или состоянии, которые текут, или в другом воплощении, движутся.

Жидкости данного изобретения для применения в способах и/или устройствах данного изобретения включают, среди прочего, водные растворы. В другом воплощении жидкости данного изобретения для применения в способах и/или устройствах данного изобретения включают, среди прочего, физиологический раствор. В другом воплощении жидкости данного изобретения для применения в способах и/или устройствах данного изобретения включают, среди прочего, источник грунтовой воды. В другом воплощении жидкости данного изобретения для применения в способах и/или устройствах данного изобретения