JP7638862B2 - 大気二酸化炭素の受動的回収のための装置、システム、および方法 - Google Patents

Description

関連出願
[0001]本出願は、２０１８年１０月２９日出願の米国特許仮出願第６２／７５２，３１９号、名称「Ｄｅｖｉｃｅ， Ｓｙｓｔｅｍ， ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｄｉｒｅｃｔ Ａｉｒ Ｃａｐｔｕｒｅ」の利益を主張し、また、２０１９年４月２日出願の米国特許仮出願第６２／８２８，３６７号、名称「Ｄｅｖｉｃｅ， Ｓｙｓｔｅｍ， ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｐａｓｓｉｖｅ Ａｉｒ Ｃａｐｔｕｒｅ ｏｆ ＣＯ_２」の利益を主張する。これら両方の開示全体は、参照により本明細書に組み込まれる。

[0002]本明細書の態様は、一般に、大気二酸化炭素の受動的回収に関する。

[0003]周囲空気から二酸化炭素を取り除くための技術が必要であることが、十分に証明されてきている。迫り来る気候変動の危機を回避するために、保全、低炭素プロセス、およびオンサイトでの捕捉の取組みに加えて、かなりの量の二酸化炭素を大気から取り除く必要がある。しかし、技術はまだ新しく、初期の空気捕捉プロセスは、運転するために大量のエネルギーを必要とする。周囲空気の二酸化炭素は非常に希薄なので、大気ＣＯ_２の回収装置は、空気を大量に吸い込み処理するための厳しいエネルギー収支を、すぐに超過してしまうことがある。さらに、従来の二酸化炭素回収システムは、コストがかかるうえに脆いという不都合を呈することが多い。また、従来の捕捉装置は、高い運転コストとともに多額の初期資本コストがかかることも多い。

[0004]一態様によれば、大気二酸化炭素の受動的回収のための装置は、開口部および収着剤再生システムを有する放出チャンバを含む。また、この装置は、放出チャンバに接続され、少なくとも１つの折りたたみ可能支持体と、少なくとも１つの折りたたみ可能支持体に接続され、それに沿って離隔している複数のタイルとを有する捕捉構造体を含む。各タイルは収着剤材料を有し、捕捉構造体は、回収構成と放出構成との間で可動である。また、デバイスは、捕捉構造体が放出構成にあるときに、放出チャンバの開口部を覆う蓋と、放出チャンバの内側と流体連通している、濃縮ガスの生成物流れを受けるように構成された生成物出口とを含む。捕捉構造体の少なくとも一部分を空気流に対して暴露し、複数のタイルの収着剤材料が大気二酸化炭素を捕捉できるようにするために、放出チャンバから上向きに延在している捕捉構造体を、回収構成が含む。折りたたまれた捕捉構造体の少なくとも１つの折りたたみ可能支持体と、放出チャンバの開口部を覆っている蓋と、捕捉された二酸化炭素を収着剤材料から放出し、放出チャンバ内で濃縮ガスを生成するために、収着剤再生システムが複数のタイルに作用できるように放出チャンバの内側に十分に囲まれている複数のタイルとを、放出構成が含む。

[0005]特定の実施形態は、以下の特徴のうちの１つまたは複数を含んでもよい。収着剤材料は湿度スイング収着剤材料であってもよく、収着剤再生システムは、放出媒体と放出媒体エミッタとを含んでもよい。放出媒体は、液状水およびスチームのうちの１つであってもよい。収着剤材料は熱スイング収着剤材料であってもよく、収着剤再生システムは、熱源を含んでもよい。熱源は、スチームを放出するように構成された放出媒体エミッタであってもよい。放出チャンバは、掃引ガス源に接続され、放出チャンバに掃引ガスを導入して濃縮ガスを押しのけるように構成されてもよい掃引ガス入口をさらに含んでもよい。掃引ガスはスチームであってもよい。複数のタイルのうちの各タイルは、実質的に平面状であってもよい。複数のタイルのうちの各タイルについて、収着剤材料は、タイルの表面にゼロ度より大きい角度で接続された複数の収着剤表面を含んでもよい。複数のタイルのうちの各タイルは、孔を含んでもよい。複数のタイルのうちの各タイルは、上側フレームおよび下側フレームを含み、収着剤材料は上側フレームと下側フレームとの間に挟まれてもよい。また、装置は、捕捉構造体に接続されたアクチュエータ、および／またはアクチュエータに通信可能に接続され、アクチュエータを駆動して捕捉構造体を回収構成と放出構成との間で動かすように構成された制御システムを含んでもよい。装置は、制御システムに通信可能に接続された少なくとも１つのセンサをさらに含んでもよい。制御システムは、少なくとも１つのセンサから受信した信号に基づき、少なくとも１つの周囲条件を判定し、少なくとも１つの周囲条件に基づき、アクチュエータを自律的に駆動して捕捉構造体を回収構成と放出構成との間で動かすように構成されてもよい。少なくとも１つの周囲条件は、温度、湿度、および／または風速のうちの少なくとも１つを含んでもよい。最後に、装置は、少なくとも１つのバッフルをさらに含んでもよい。

[0006]本開示の別の態様によれば、大気二酸化炭素の受動的回収のための方法は、大気二酸化炭素を回収するための、放出チャンバおよび捕捉構造体を有する受動的回収装置を、制御システムによって駆動されるアクチュエータを用いて捕捉構造体を動かして回収構成にすることによって準備するステップを含む。捕捉構造体は、少なくとも１つの折りたたみ可能支持体と、少なくとも１つの折りたたみ可能支持体に接続され、それに沿って離隔している複数のタイルとを含み、各タイルは収着剤材料を有する。回収構成は、放出チャンバから上向きに延在している捕捉構造体を含む。また、方法は、複数のタイルの収着剤材料が大気二酸化炭素を捕捉できるようにするために、捕捉構造体の少なくとも一部分を空気流に暴露するステップと、少なくとも１つの折りたたみ可能支持体が折りたたまれ、複数のタイルが完全に放出チャンバの内側に入るように、アクチュエータを駆動して捕捉構造体を下げて放出チャンバに入れることにより、捕捉構造体を放出構成にするステップとを含む。方法は、放出チャンバを蓋で閉じて放出チャンバの内側に複数のタイルを閉じ込めるステップと、収着剤再生システムを用いて収着剤材料に作用して、捕捉された二酸化炭素を放出させ、放出チャンバ内で濃縮ガスを生成することにより、複数のタイルの収着剤材料を再生するステップとをさらに含む。最後に、方法は、放出チャンバに導入された掃引ガスで濃縮ガスを押しのけることにより、放出チャンバの内側と流体連通している生成物出口を通して、濃縮ガスの生成物流れを排出するステップを含む。

[0007]特定の実施形態は、以下の特徴のうちの１つまたは複数を含んでもよい。収着剤材料は湿度スイング収着剤材料であってもよく、収着剤再生システムは、放出媒体と放出媒体エミッタとを含んでもよい。放出媒体は、液状水およびスチームのうちの１つであってもよい。収着剤材料は熱スイング収着剤材料であってもよく、収着剤再生システムは、熱源を含んでもよい。熱源は、スチームを放出するように構成された放出媒体エミッタであってもよい。また、方法は、制御システムに通信可能に接続された少なくとも１つのセンサから受信した信号に基づき、受動的回収装置の現地の少なくとも１つの周囲条件を判定するステップ、および／または少なくとも１つの周囲条件に基づき、捕捉構造体にとって最適な暴露時間を判定するステップを含んでもよい。掃引ガスは、空気、窒素、水蒸気、およびスチームのうちの１つであってもよい。

[0008]本開示の別の態様によれば、大気二酸化炭素の受動的回収のためのシステムは、少なくとも１つの受動的回収クラスタを含み、各受動的回収クラスタが、少なくとも２つの受動的回収装置を含む。各受動的回収装置は、開口部および収着剤再生システムを有する放出チャンバを含む。また、各装置は、放出チャンバに接続され、少なくとも１つの折りたたみ可能支持体と、少なくとも１つの折りたたみ可能支持体に接続され、それに沿って離隔している複数のタイルとを備える捕捉構造体を含む。各タイルは、収着剤材料を含む。捕捉構造体は、回収構成と放出構成との間で可動である。また、各装置は、捕捉構造体が放出構成のときに、放出チャンバの開口部を覆う蓋を含む。また、各装置は、捕捉構造体に接続されたアクチュエータと、放出チャンバの内側と流体連通している、濃縮ガスの生成物流れを受けるように構成された生成物出口とを含む。システムは、各受動的回収クラスタに通信可能に接続され、アクチュエータを駆動して、少なくとも１つの受動的回収装置の捕捉構造体を回収構成と放出構成との間で動かすように構成された制御システムをさらに含む。同じクラスタ内の各受動的回収装置の生成物出口は、流体連通している。各受動的回収装置について、捕捉構造体の少なくとも一部分を空気流に対して暴露し、複数のタイルの収着剤材料が大気二酸化炭素を捕捉できるようにするために、放出チャンバから上向きに延在している捕捉構造体を、回収構成が含む。各受動的回収装置について、折りたたまれた捕捉構造体の少なくとも１つの折りたたみ可能支持体と、放出チャンバの開口部を覆っている蓋と、捕捉された二酸化炭素を収着剤材料から放出し、放出チャンバ内で濃縮ガスを生成するために、収着剤再生システムが複数のタイルに作用できるように放出チャンバの内側に十分に囲まれている複数のタイルとを、放出構成が含む。

[0009]特定の実施形態は、以下の特徴のうちの１つまたは複数を備えてもよい。各クラスタの少なくとも２つの受動的回収装置は、同じアクチュエータを共有してもよい。同じクラスタ内の各受動的回収装置の放出チャンバは、流体連通していてもよく、それにより１つの回収装置の濃縮ガスが、隣接する回収装置の放出チャンバを通って掃引されることが可能である。システムは、制御システムに通信可能に接続された少なくとも１つのセンサをさらに含んでもよい。制御システムが、少なくとも１つのセンサから受信した信号に基づき、少なくとも１つの周囲条件を判定し、少なくとも１つの周囲条件に基づき、少なくとも１つのアクチュエータを自律的に駆動して、少なくとも１つの捕捉構造体を回収構成と放出構成との間で動かすように構成されてもよい。少なくとも１つの周囲条件は、温度、湿度、および風速のうちの少なくとも１つを含んでもよい。制御システムは、受動的回収装置を順番に動作させて、濃縮ガスの継続的な生成物流れを作り出すように構成されてもよい。

[0010]本明細書に提示した本開示の態様および用途が、以下の図面および詳細な説明に記載される。明示的に記載のない限り、本明細書および特許請求の範囲の単語および言い回しには、平易な通常の、当業者にとって親しみのある意味が与えられることが意図される。本発明者らは、所望される場合、自らの辞書編集者になれることを完全に認識している。本発明者らは、自らの辞書編集者として、別段に明確に記載し、次いでさらに本明細書および特許請求の範囲における用語の「特別な」定義を明示的に述べ、その用語が平易な通常の意味とどのように違うのかを説明しない限り、その用語の平易な通常の意味だけを使用することを明示的に選択する。「特別な」定義を適用する意図が、そのように明確に述べられていなければ、その用語に対する単純で平易な通常の意味を、本明細書および特許請求の範囲の解釈に適用することが、本発明者らの意図であり望みである。

[0011]また、本発明者らは、英文法の標準的な教えも認識している。したがって、名詞、用語、または言い回しが、何らかのやり方でさらに特徴付けられ、特定され、または狭められることが意図されている場合、そのような名詞、用語、または言い回しは、英文法の標準的な教えに従って、追加的な形容詞、記述用語、または他の修飾語を明示的に含むことになる。そのような形容詞、記述用語、または修飾語が使用されていなければ、そのような名詞、用語、または言い回しには、上に述べた当技術分野の当業者に向けた平易な通常の英語の意味が与えられるものとする。

[0012]さらに、本発明者らは、米国特許法１１２条（ｆ）項の特例の規準および適用について十分に情報が与えられている。したがって、発明を実施するための形態、図面の説明、または特許請求の範囲における「機能」、「手段」、または「ステップ」という単語の使用は、本発明を定義するために米国特許法１１２条（ｆ）項の特例を発動させるよう切望していることをどうにか示すことを意図するものではない。それとは反対に、本発明を定義するために米国特許法１１２条（ｆ）項の条項を発動させようとするならば、特許請求の範囲に、具体的かつ明示的に、「のための手段」または「のためのステップ」という厳密な言い回しが記載され、また「機能」という単語も記載され（すなわち、「［機能を挿入］の機能を実行するための手段」と記載され）、そのような言い回しにおいて、機能を支持する任意の構造体、材料、または動作が同時に記載されることはない。したがって、特許請求の範囲に、「・・・の機能を実行するための手段」または「・・・の機能を実行するためのステップ」と記載されていても、特許請求の範囲に、その手段もしくはステップを支持する、または記載された機能を実行する任意の構造体、材料、または動作が同時に記載されている場合、これは、米国特許法１１２条（ｆ）項の条項を発動させないという本発明者らの明確な意図である。さらに、特許請求される態様を定義するために米国特許法１１２条（ｆ）項の条項が発動されても、これらの態様は、好ましい実施形態に記載された特定の構造、材料、または動作のみに限定されるものではなく、さらに本開示の代替的な実施形態もしくは形態に記載の特許請求される機能を実行するありとあらゆる構造、材料、もしくは動作、あるいは特許請求された機能を実行するための現在よく知られているもしくは今後開発される同等の構造、材料、もしくは動作である、ありとあらゆる構造、材料、もしくは動作を含むことが意図される。

[0013]上記その他の態様、特徴、および利点は、発明を実施するための形態および図面の簡単な説明、ならびに特許請求の範囲から、当業者にとって明らかになろう。
[0014]本開示は、添付図面と併せて以下で説明され、図面では、同様の参照符号が同様の要素を指す。

[0015]大気二酸化炭素の受動的回収のための装置の斜視図である。 大気二酸化炭素の受動的回収のための装置の側面図である。 [0016]円板形回収タイルの上面図である。 [0017]フレーム付き回収タイルの斜視図である。 [0018]パネル付き回収タイルの斜視図である。 [0019]捕捉構造体が回収構成である、大気二酸化炭素の受動的回収のための装置の側面図である。 [0020]捕捉構造体が放出構成である、図３Ａの装置の側面図である。 [0021]複数の受動的回収クラスタを備える、大気二酸化炭素の受動的回収のためのシステムの概略図である。

[0022]本開示、その態様、および実装形態は、本明細書に開示する特定の材料の種類、構成要素、方法、または他の例に限定されない。本開示の特定の実装形態とともに使用するために、当技術分野において知られている多数の追加的な材料の種類、構成要素、方法、および手順が企図される。したがって、たとえば、特定の実装形態が開示されても、このような実装形態および実装構成要素は、意図する動作と一貫性のあるそのようなシステム向けおよび実装構成要素向けの当技術分野において知られている任意の構成要素、モデル、タイプ、材料、バージョン、量などを含んでもよい。

[0023]「例示的」、「例」という単語、またはその様々な形は、本明細書において、例、実例、例証として機能することを意味するために使用される。「例示的な」または「例」として本明細書に記載する任意の態様または設計は、他の態様もしくは設計より好ましいまたは有利であるとは必ずしも解釈されない。さらに、例は、明瞭さおよび理解だけを目的として提供されており、本開示の開示される主題または関連部分を決して限定または制限することを意味するものではない。異なる範囲の無数の追加的または代替的な例が提示されたかもしれないが、簡潔にするために省略されていることが理解されるべきである。

[0024]本開示は、多数の異なる形の複数の実施形態を含む一方で、特定の実施形態を図面に示し、本明細書で詳細に説明するが、本開示は、開示される方法およびシステムの原理の例示と考えられるべきであり、開示される概念の幅広い態様を、図示する実施形態に限定することは意図していないことが理解される。

[0025]周囲空気から二酸化炭素を取り除くための技術が必要であることが、十分に証明されてきている。しかし、技術はまだ新しく、初期の空気捕捉プロセスは、運転するために大量のエネルギーを必要とする。空気中のＣＯ_２は非常に希薄（４００体積百万分率）なので、ＣＯ_２回収装置は、大量の空気を吸い込むために膨大な量のエネルギーを投じてはならない。空気の加熱または冷却、空気の乾燥、または空気圧の大幅な変動により、妥当なエネルギー収支を超過することになる。さらに、従来の回収システムは、コストがかかるうえに脆いという不都合を呈することが多い。従来の捕捉装置は、高い運転コストとともに多額の初期資本コストがかかることも多い。さらに、従来の捕捉装置は、場合により特定の環境には好適であるが、他の環境では非効率的なことがある。

[0026]本明細書では、自然の空気流または風から大気二酸化炭素を受動的に回収するための、耐久性がありエネルギー効率がよいうえに、様々な条件において、真空、熱、および／もしくは湿度のそれぞれのスイング、またはそれらが組み合わされたスイングに対して感応性のある材料を含む多様な収着剤材料とともに使用可能な装置、システム、ならびに方法が企図される。いくつかの実施形態では、これらの装置は、クラスタおよびシステムに組織されてもよく、ＣＯ_２の継続的な捕捉を実現してもよく、かつＣＯ_２濃縮ガスの継続的な流れを供給してもよく、これについては以下でより詳細に検討する。他の実施形態では、これらの装置は、個々のユニットとして設置および運転されてもよい。さらに、いくつかの実施形態では、本明細書において企図するこれらの装置、システム、および方法のうちの一部は、効果および効率を改善するために、自律的または半自律的に実施されて、変化する環境条件に合わせて調整されてもよい。

[0027]図１Ａおよび図１Ｂは、大気二酸化炭素１０２の受動的回収のための装置１００（以下「受動的回収装置」、「回収装置」、または単に「装置」）の非限定的な例を示す斜視図および側面図である。具体的には、図１Ａは斜視図であり、図１Ｂは側面図である。

[0028]様々な実施形態によれば、回収装置１００は、収着剤材料１１０を周囲空気に暴露するように構成された捕捉構造体１０６と、開口部１１６を通して捕捉構造体１０６を中に配置することができる放出チャンバ１０４（または再生チャンバ）と、放出チャンバ１０４の内側に捕捉構造体１０６を封止するまたは他のやり方で囲むための蓋１１４と、放出チャンバ１０４に熱および／または湿分を（別々にまたは一斉に）導入して収着剤材料１１０を再生し捕捉されたＣＯ_２を放出させる手段と、チャンバ内から生成物出口１１８を介してＣＯ_２濃縮ガスを抽出する手段とを備える。

[0029]本明細書および添付の特許請求の範囲の文脈において、放出チャンバ１０４は、捕捉された二酸化炭素が、その後の隔離、精製、または応用のために中で放出されるエンクロージャである。放出チャンバ１０４は、少なくとも１つの開口部、すなわち開口部１１６を有し、この開口部１１６を通して放出チャンバ１０４は、捕捉された二酸化炭素と、二酸化炭素が捕捉されている材料（たとえば、捕捉構造体１０６およびその収着剤材料１１０など）とを受ける。

[0030]放出チャンバ１０４は、回収装置１００が利用される外部環境と、放出チャンバ１０４の運転に固有の内部環境（たとえば、収着剤再生システム３０６の性質など）との両方に適した耐久性のある材料から構築されてもよい。

[0031]様々な実施形態によれば、放出チャンバ１０４は、二酸化炭素を回収するために使用される収着剤材料の再生を達成するために必要なすべての機器または構造を備えており、この再生には以下のステップの一部またはすべてが含まれてもよい（ただし、これらに限定されない）：チャンバに液体を導入するステップ、液体をチャンバから排出するステップ、チャンバに掃引ガスを押し入れるステップ、チャンバを真空にするステップ、チャンバを加熱するステップ、チャンバに蒸気または水滴を噴射するステップ。たとえば、一部の実施形態は、熱、ガス、液体などを必要に応じて放出チャンバ１０４に導入し、また放出チャンバ１０４から取り出して、再生タスクを実行できるようにする配管支持構造体を備えてもよい。捕捉構造体１０６の再生については、図３Ｂに関して以下でさらに詳細に検討する。

[0032]いくつかの実施形態では、放出チャンバ１０４は、再循環空気流を生じさせるためのファンまたはブロワーを備える内部流れシステムを備える。他の実施形態では、放出チャンバ１０４は、ガス再循環システムを備えてもよく、このガス再循環システムでは、チャンバ１０４内の流れが、チャンバ１０４に注入されるガスによって押しやられ、外部の再循環システムに戻る。図４に関して以下で検討する受動的回収のシステムおよび／またはクラスタでは、複数の回収装置１００が単一のガス再循環システムを共有してもよく、または個々の内部システムと合わせて共有システムを使用してもよい。

[0033]本開示および添付の特許請求の範囲の文脈において、捕捉構造体１０６は、それに接してもしくはその中に大気ＣＯ_２が捕捉される構造体または構造体の集まりである。示してあるように、捕捉構造体１０６は、１つまたは複数の折りたたみ可能支持体１１２に接続され、それに沿って離隔している複数のタイル１０８から構成される。タイル１０８は、二酸化炭素を捕捉する役割を担う１つまたは複数の収着剤材料１１０を含む。収着剤材料１１０については、以下でさらに検討する。いくつかの実施形態では、収着剤材料１１０は、タイル１０８の１つまたは複数の表面に配設されてもよく、他の実施形態では、タイル１０８自体が収着剤材料１１０から作られてもよい。検討するように、収着剤材料１１０は、捕捉されたＣＯ_２を、このＣＯ_２が再循環するとき（たとえば、放出チャンバ１０４の内側で収着剤再生システム３０６に付着したとき）に放出する。

[0034]示してあるように、捕捉構造体１０６が「展開」されたとき、すなわち二酸化炭素を回収するために大気に暴露されたとき、タイル１０８は、空気がいずれの方向からもタイル１０８の間に流れることができるように、１つまたは複数の折りたたみ可能支持体１１２に沿って吊される。このような配置は、方向が変わることがある自然の空気流および風から、ＣＯ_２を捕捉するために使用されるとき有利である。さらに、本明細書において企図するタイルベースの構造は、受動的空気流で使用する文脈で説明されるが、押しやられた空気流でも使用されてよいことが理解されるべきである。

[0035]図１Ａおよび図１Ｂに示す非限定的な例は、細長い円筒形であり、円形タイルを利用する。いくつかの実施形態では、装置および／またはタイル１０８は、ほぼ円形の断面を有してもよく、これは空気流があらゆる方向からくる可能性がある状況において空気を受動的に捕捉する際に使用するのに有利であってもよい。他の実施形態では、装置および／またはタイル１０８は、非円形の断面を有してもよい。様々なタイル１０８の形状については、図２Ａ、図２Ｂ、および図２Ｃに関して以下でさらに詳細に検討する。

[0036]示してあるように、捕捉構造体１０６は、タイル１０８の重なりを備えてもよい。様々な実施形態によれば、捕捉構造体１０６の重なりは、少数（５～１０枚）のタイルから多数（＞１０００枚）の範囲にわたる。特定の実施形態は、５０枚～２００枚のタイルの重なりを利用する。

[0037]タイル１０８は、１つまたは複数の折りたたみ可能支持体１１２によって支持されており、この折りたたみ式支持体１１２は、引き上げられたとき、重力の下でタイルが固定されずに垂れ下がることができるようにし、それによりタイル間の隙間を空気が通過できるようになる。多くの実施形態において、捕捉構造体１０６が放出チャンバ１０４の内側に折りたたまれたとき、タイル１０８は、チャンバ１０４内でタイルが静止しているときにタイル１０８間にわずかな隙間を維持するための小さいスペーサを使用して、互いに載っている。

[0038]大気二酸化炭素を回収することに加えて、捕捉構造体１０６は、大気二酸化炭素を回収するのに適した配置（たとえば、回収構成）と、捕捉したＣＯ_２を放出チャンバ１０４内に放出できるようにする配置（たとえば、放出構成）との間で動くことが可能である。回収および放出の構成は、以下の図３Ａおよび図３Ｂに関して検討する。

[0039]上述したように、タイル１０８は、１つまたは複数の折りたたみ可能支持体１１２に接続され、それに沿って離隔している。たとえば、図１Ａおよび図１Ｂは、タイル１０８の中心軸を通る単一の折りたたみ可能支持体１１２を有する非限定的な例を示す。折りたたみ可能支持体１１２の例は、細いロープ、ひも、または鎖を含むが、これらに限定されない。一実施形態では、各タイル１０８は、上のタイルに連結されてもよく、それにより各タイルの下のすべてのタイル１０８の重さを担持していてもよい。別の実施形態では、折りたたみ可能支持体１１２は連続しており、タイル１０８の重さすべてを担持するように設計され、タイル１０８の構造は、それ自体の重さだけを担持するように設計される。このような支持システムの具体的な例を提示するために、長いひもまたは鎖と横木用の中実ロッドとから形成された細く長い複数のはしごを想起されたい。これらのはしごは細く、たとえば幅１ｃｍであってもよく、または何センチメートルの幅があってもよい。最低３つのこのようなはしごが、タイル１０８の縁部の周りに均等に配置され、各タイル１０８は、１つの横木に引っかけられることが可能である。はしご構造体は、すべてのタイル１０８の重さを支持し、その一方で、個々のタイル１０８は、それ自体の重さを支持するだけよい。はしごの数を増やすことにより、はしごの側部を含むひもの厚さを細くすることができ、はしごを折りたたむことが容易になる。有利には、はしごの数が３つより多い場合、メンテナンス中に、捕捉構造体１０６が開／回収の構成にある間に１つのはしごを取外しおよび交換することが可能になる。

[0040]別の実施形態では、タイル１０８は、伸縮式の管または堅いロッドによって保持されてもよく、この管またはロッドは、タイル１０８に接してジグザグのパターンで折りたたまれて、下部のタイル１０８から上部のタイル１０８の開放空間に突出する「犬の骨」の形状を作り出す。この設計では、連続したタイル１０８を、わずかな角度だけシフトした異なる位置で固定して、上のタイル１０８の犬の骨と干渉しないように犬の骨の長さ用にスペースを取ることが必要な場合がある。

[0041]さらに別の実施形態では、折りたたみ可能支持体１１２が、タイル１０８の中心の穴を囲む円錐形状であってもよい。タイル１０８は、重ねられたとき互いに載り、円錐がわずかに離れるように動くときにこれらの距離を広げる。このような設計は、タイル１０８が重ねられるときに自然に中央合わせされるのを必然的に支援することになる。円錐が切頭であり、したがって上部が開口している場合には、これらの円錐により、折りたたまれたタイル１０８の重なりの中央を通る垂直な開口流路が作られ、この開口流路は、タイル１０８の再生中に空気流を案内するのを支援することができる。当業者は、他の折りたたみ可能な構成が存在することを認識するであろう。

[0042]様々な実施形態によれば、回収装置１００のタイル１０８は、回収構成または回収段階にあるときには互いに引き離されており、再生段階または放出段階では、互いに重なる。選択肢として、タイル１０８の傷つきやすい部分は、他のタイルと接触しないようにパッドまたはリムなどの緩衝構造体によって保護されてもよい。緩衝部は、空気流を導いて回収および／または取入れを増大させるようなやり方で構成されてもよい。

[0043]タイル１０８の重なりが固定されずに垂れ下がっているときに、（たとえば、損傷を防ぐ、収着剤の暴露を最適化するなどのために）その動きを制限することが有利な場合がある。動きを制限する１つの方法は、垂れ下がる重なりが持ち上げられるときに、それを案内部の間に入れることである。一例は、垂直なポールのセットであり、これは持上げ構造に対して構造的な支持も提供することができる。このようなポールが３本あれば、タイル１０８の横方向の動きを抑えるのにすでに十分である。別の実施形態は、中心穴に沿って案内部を通って連結されたタイル１０８を有してもよく、これによりタイル１０８の相対的な動きが防止される。タイル１０８および蓋１１４がリング形状である場合には、案内部がタイル１０８の内側にも通されることが可能である。タイル１０８の動きを制限するための別の選択肢は、下部のタイル１０８を放出チャンバ１０４の下部につなぎ止めることである。

[0044]様々な実施形態によれば、タイル１０８は、蓋１１４の下部に接続されてもよく、装置１００が開いて回収構成になるときに、蓋１１４がタイル１０８とともに引き上げられる。他の実施形態では、蓋１１４は、スライドすることにより、またはドアのようにヒンジ連結されることにより、横向きに開いてもよい。次いで持上げ機構が、蓋１１４なしにタイルを持ち上げるために、捕捉構造体１０６の上部の取付具に接続される。このような設計は、持上げ機構を複数の装置１００間で共有することができる回収装置１００のクラスタにおいて、特に有益である。選択肢として、捕捉構造体１０６は、完全に持ち上げられたら、何らかの形の支持構造体に取り付けられてもよい。

[0045]様々な実施形態によれば、受動的回収装置１００は、様々な手段によって再生可能な、固体収着剤および液体収着剤を含む多様な収着剤材料１１０とともに使用されてもよい。収着剤は、無機材料から作られても、有機材料から作られてもよく、複合材料であってもよい。収着剤は、化学的または物理的にＣＯ_２を結合する材料であってもよく、すなわち収着剤は、吸収剤であってもよい。また収着剤は、内側表面、たとえば内側の多孔構造体に、または繊維表面にＣＯ_２を結合する吸着剤であってもよい。収着剤は、湿度スイング、熱スイング、真空スイング、またはこれらの手法の組合せで再生されることが可能である。異なる収着剤の上記の検討は、網羅的な説明を提供することではなく、選択肢を例示することを意図している。当業者によって実現可能な他の収着剤に基づく技術が、装置１００で使用されるように適合されてもよい。

[0046]一実施形態では、受動的回収装置１００は、液体洗浄により再生することができる収着剤材料１１０を利用してもよく、この液体洗浄は、放出チャンバ１０４からＣＯ_２を液体洗浄の一部として運び出す。液体は、放出チャンバ１０４の内側でそのＣＯ_２を出してもよく、または液体は、放出チャンバ１０４の外側に運ばれてもよく、そこでＣＯ_２を放出するためにさらなる処理を受けることになる。たとえば、受動的回収装置１００は、弱い炭酸塩ブラインを使用してもよく、この炭酸塩ブラインが、湿度スイング収着剤によって炭酸水素塩ブラインに変換され、次いでこの炭酸水素塩ブラインが、おそらく電気化学的再生の使用を含むそれ自体の様々な再生方式にかけられる。

[0047]具体的な例として、収着剤材料１１０は、乾燥しているときにはＣＯ_２に対して強い親和性を有し、湿っているときにはこの親和性を失う複数の陰イオン交換樹脂のうちの１つであってもよい。これらは、強力な塩基交換樹脂であり、スチレン構造に付着した第四級アンモニウムイオンを有するポリスチレンにより例示される。いずれにしても、室温に近い温度で、樹脂に対する相対湿度を２０％から１００％に変えることにより、いずれの付着量においても樹脂に対する平衡分圧が５００倍変化する。他の実施形態は、熱、真空抽出、または別の化学作用による再生によって再生される収着剤１１０を中心に設計されてもよい。

[0048]収着剤１１０は、１つの収着物向けに選択可能であってもよく、または互いに協働もしくは競合する複数の収着物と相互作用してもよい。収着剤１１０は、自らの吸収に自己触媒作用してもよい。具体的な例として、いくつかの実施形態は、ＣＯ_２に対する収着剤の親和性を湿分によって制御可能な収着剤を利用してもよい。湿分の存在により、収着剤に対するＣＯ_２の結合が増大する場合もあれば、低減する場合もある。湿度スイング収着剤として知られている１つの特定のクラスの収着剤は、乾燥下でＣＯ_２に結合し、湿ったときにそれを再び放出する。一部の湿度スイング収着剤、たとえば第四級アンモニウムイオンを有するポリスチレンは、相対湿度に対して強く反応する。このことは、周囲空気の温度を上げる影響により、収着剤に対するＣＯ_２の付着量が増大することを意味する。なぜなら、それに関連して相対湿度が低下することにより、収着のギブス自由エネルギーが温度上昇によって高められるよりも大きく低減されるからである。しかし、一定の相対湿度、たとえば１００％の相対湿度において、または湿った状態で加温が行われる場合には、収着剤の加熱により、ＣＯ_２が収着剤から押し出されることになる。したがって、湿度スイング収着剤は、湿分だけで、または湿分（たとえば、液状水、霧または他の液滴の形態、蒸気など）と、温度と、圧力との組合せで使用されてもよい。いくつかの実施形態では、このような多用途の収着剤を使用することは、周囲条件を考慮して効率に基づき再生の道筋を選択するアルゴリズムを使用して、最適化されてもよく、これについては以下でさらに検討する。

[0049]湿度スイング収着剤を利用するいくつかの実施形態は、再生のために液状水を利用してもよく、他の実施形態はスチームを使用してもよい。それぞれの再生媒体は、独自の利点および欠点を有する。液状水は、吸い込みは早いが、特に水が地下供給源から提供される場合には、塩などの不純物を収着剤およびシステムに導入しやすい。スチームは、有利なことに、湿分のみならず熱も提供するために使用可能である。しかし、低圧のシステムで運転される場合には、スチームは過剰な熱を伝えることがあり、除去することが困難なことがある。いくつかの実施形態は、スチーム（低分圧では水蒸気と呼ばれる）と液状水との両方を利用してもよい。湿度スイングのない実施形態、または逆湿度スイングを利用する実施形態では、液状水は、スチームだけの使用に対するメリットをもたらさないことがある。

[0050]いくつかの実施形態で使用される加熱－湿分－真空の設計は、従来の装置よりも多くの利点を提供する。具体的には、高レベルの湿度および／またはより寒冷な天候に晒される気候さえも含む様々な気候に、湿度スイングベースのＣＯ_２捕捉装置を適用することが可能になる。湿度スイング収着剤を利用する企図される装置１００は、比較的寒冷で湿潤な気候において特に有用なものであってもよい。しかし、企図される回収装置１００の様々な実施形態について以下に続く検討は、加熱湿分ベースの再生システムの文脈で行われるが、本明細書で検討する構造および方法は、他の種類および形態の収着剤１１０に適合され、閉鎖または封止された放出チャンバ１０４において適切な再生ステップが実行されてもよいことが理解されるべきである。

[0051]捕捉構造体１０６は、捕捉された二酸化炭素で完全にいっぱいになると、放出チャンバ１０４内に動かされ、ここでＣＯ_２が回収され、さらなる回収に備えて収着剤材料１１０が再生されることになる。様々な実施形態によれば、捕捉されたＣＯ_２の回収および収着剤材料１１０の再生は、開口部１１６に蓋１１４を置くことにより放出チャンバ１０４が閉鎖された後に行われる。様々な実施形態によれば、蓋１１４（および捕捉構造体１０６）は、何らかの形のアクチュエータ１２０によって開口部１１６上に（および捕捉構造体はチャンバ１０４内に）下ろされてもよい。本明細書および添付の特許請求の範囲の文脈において、アクチュエータ１２０は、動きに影響を及ぼすことが可能な任意の装置であり、モータ、ピストン、液圧、ねじ駆動、昇降機、ローラ、および当技術分野で知られている他の装置を含んでもよいが、これらに限定されない。選択肢として、アクチュエータ１２０は、捕捉構造体１０６に直接接続されてもよく、蓋１１４を介して、または何らかの他の構造体を介して接続されてもよい。いくつかの実施形態では、アクチュエータ１２０は、放出チャンバ１０４にも接続されてよい。様々な実施形態によれば、蓋１１４は、放出チャンバ１０４と嵌まり合い、閉鎖されたチャンバを形成するように構成される。いくつかの実施形態では、蓋は、放出チャンバ１０４とともに気密封止を形成してもよい。

[0052]示してあるように、受動的回収装置１００は、生成物出口１１８も備える。生成物出口１１８は、放出チャンバ１０４の内側と、放出チャンバ１０４の外側の何らかの構造体（たとえば、貯蔵装置、アップグレードシステム、別の放出チャンバ１０４など）との間で流体連通を可能にして、ＣＯ_２を豊富に含んだ（たとえば、周囲空気に存在するＣＯ_２よりも他の物質に対するＣＯ_２の割合が高い）生成物流れの回収を可能にする。いくつかの実施形態では、生成物出口１１８は、気体状の生成物流れ向けに構成されてもよく、他の実施形態では、液状の生成物流れ（たとえば、ブラインに捕捉されたＣＯ_２など）を排出するように構成されてもよい。

[0053]タイル１０８という用語は、タイル１０８が平坦であるという１つの考えられる設計から導かれたものであるが、本開示の文脈において、タイル１０８という用語は、はるかに広い範囲の形状に対応することが意図されることに留意することが重要である。いくつかの実施形態では、タイル１０８は、全体的に収着剤材料から作られ、その一方で他の実施形態では、タイル１０８は、定位置に収着剤材料１１０を保持する構造的材料から作られる。たとえば、いくつかの実施形態では、液状収着剤（たとえば、イオン性液体）は、タイル１０８の構造的表面を湿らせることによって使用されてもよい。特定の例として、発泡材料が、液状収着剤と併用されてもよい。

[0054]いくつかの実施形態では、タイル１０８は（重なりの中心軸に沿って）円形断面を有してもよい。他の実施形態では、円に似た形状（たとえば、高次多角形）、三角形、四角形、正方形、六角形、星形、リング形などを含むがこれらに限定されない他の形状が利用されてもよい。円形断面は、風の方向が予測できない環境での使用に適している場合がある一方で、他の実施形態において、風のよく吹く方向がある状態では、より楕円形のタイル１０８が利用されてもよい。

[0055]図２Ａ、図２Ｂ、および図２Ｃは、様々なタイル１０８の形状の非限定的な例の図を示す。図２Ａは、湿度スイング収着剤材料２２０を有する円板形状のタイル２００の非限定的な例の上面図を示す。示してあるように、円板形タイル２００は、中心穴２０２を備え、この中心穴２０２を折りたたみ可能支持体１１２が通過し、それぞれのタイル１０８に接続されてもよく、かつ／またはこの中心穴２０２に、空気が流入してもよい。

[0056]いくつかの実施形態では、タイル１０８が、風に暴露されている間には蓋１１４などの構造体から垂れ下がってもよく、放出チャンバ１０４内に下ろされたときには互いに載ってもよい。様々な実施形態によれば、タイル１０８は、重なりが折りたたまれた形態であるときに上のタイル１０８の重さを担持するように設計された強化パッド、リム、またはリップを備えてもよい。また、これらのパッドは、タイル１０８のより脆い部分（たとえば、収着剤など）よりもさらに垂直方向に広く延在してもよく、それによりタイル１０８間の物理的な接触が、この重さを担持するように設計された位置に限定される。いくつかの実施形態では、（円形であっても角を有していても）タイル１０８は、タイル１０８から垂れ下がった収着剤／樹脂を有してもよく、これは、タイル１０８全体にある収着剤に追加されるものであってもよい。

[0057]タイル１０８の構造およびタイル１０８を吊り下げる機構は、現地の地形および天候条件に基づき調整されてもよい。たとえば、強風の地域では、タイル１０８は実質的により頑丈であってもよく、最良な形で支持を確実にするために、チャンバ１０４から完全に分離されていてもよい。いくつかの実施形態では、強風時には折りたたまれるか隠されて、時として脆いタイル１０８をシェルタに引き入れる支持構造体が存在してもよい。タイル１０８を上げ下げするため支持構造体の多数の選択肢は、世界中のほぼあらゆる場所に配置することができる装置に対して存在しうる様々な必要性を単純に反映している。

[0058]いくつかの実施形態では、タイル１０８は、重なりにおいて使用されるリムまたはパッドを除き本質的に平坦である。他の実施形態では、タイル１０８は、ボウル形またはヘルメット形など非平面状であってもよい。さらに他の実施形態では、タイル１０８は、収着剤材料１１０を囲むか他のやり方で守るフレームワークを備えてもよい。

[0059]図２Ｂは、上側フレーム２０６と、下側フレーム２０８と、中心孔２０２とを備えるフレーム付きタイル２０４の非限定的な例の斜視図を示す。様々な実施形態によれば、これら２つのフレームは互いに接続されて、収着剤材料１１０または収着剤材料１１０を保持するように構成された材料（たとえば、液状収着剤を保持するための発泡体材料など）を囲むか挟み、それを定位置に保持しながら、なおそれを空気流に対して暴露可能にしてもよい。このようなタイル１０８は、普通なら脆すぎてタイルを作る材料として使用できない収着剤材料１１０、湿った状態と乾燥した状態を循環するときに無視できない寸法変動（たとえば、膨張、収縮など）のある材料１１０、または図２Ａの円板形タイル２００などの固体タイルに載った場合に、空気に対する暴露が制限されることになる材料に収容されなくてはならない収着剤材料とともに使用するために有益であってもよい。

[0060]図２Ｃは、熱スイング収着剤材料２１８から作られた複数の収着剤表面２１２を含むパネル付きタイル２１０の非限定的な例の斜視図である。いくつかの実施形態では、タイル１０８は、それらの表面とガスとの接触を容易にするように高度に構造化されてもよい。タイル１０８は、タイル１０８の上部から下部までガス流経路を作り出して、タイル１０８の収着剤材料１１０と密に接触する気体流を流れやすくする流路または通路を備えてもよい。

[0061]いくつかの実施形態では、タイル１０８は、１つの大きい収着剤構造体であってもよい。図２Ｃに示す非限定的な例を含む他の実施形態では、収着剤材料１１０は、パネル付きタイル２１０の表面２１４に個々に取り付けられるスライスまたは表面２１２に区分けされてもよい。１つのそのようなタイルは、図２Ｃに示すタイルなど、六角形であってもよく、またはタイル１０８の表面の三角タイリングであってもよい。

[0062]空気の混合を最大化するために、タイル１０８の表面は凹凸があり粗くてもよく、隣接するタイル１０８はすぐそばで異なる形状を有してもよい。たとえば、タイル１０８が複数の異なるタイルから作られる場合、垂直方向に互いに重なる表面は必ずしも同一である必要はなく、または同じように配向される必要もない。いくつかの実施形態では、収着剤表面２１２は、タイル２１０の表面２１４に対して傾斜して角度２１６が形成されてもよい。

[0063]いくつかの実施形態では、タイル１０８には、三角形（または何らかの他の隆起した形状の）隆起した収着剤と、暴露を増大させ、かつ乱流を生じさせて捕捉を増大させるバッフルとが取り付けられてもよい。

[0064]図３Ａおよび図３Ｂは、それぞれ回収構成３００および放出構成３１２の捕捉構造体１０６を有する回収装置１００の非限定的な例の側面図である。収着剤再生システム３０６を含む放出チャンバ１０４の内側を見せるために、放出チャンバ１０４の一部分が取り除いてある。

[0065]図３Ａは、回収構成３００の捕捉構造体１０６を示し、この回収構成３００は、捕捉構造体１０６の少なくとも一部分３０２を空気流３０４に暴露して、放出チャンバ１０４から上向きに延在する捕捉構造体１０６を備える。様々な実施形態によれば、自然の空気の動き（たとえば、風）によるか、誘発された流れ（たとえば、熱的に誘発された流れ、または自然の流れを流路に通すことから得られる圧力降下によって誘発される流れ）によるか、ブロワー、ファン、または他の機械的システムによって誘発される流れによるか、これらの方法と当技術分野で知られている他の方法との組合せにより、周囲空気は、捕捉構造体１０６の収着剤材料１１０と接触する。

[0066]示してあるように、回収装置１００は収着剤再生システム３０６を備える。本明細書および添付の特許請求の範囲の文脈において、収着剤再生システム３０６は、捕捉されたＣＯ_２を放出するのに必要な媒体またはエネルギーを生成、提供、伝導、または促進し、さらなるＣＯ_２の回収に備えて収着剤材料１１０を再生するシステムである。いくつかの実施形態では、収着剤再生システム３０６は、使用されている収着剤材料１１０に適した放出媒体（たとえば、ミスト、液状水、スチーム、他の化学物質など）を放出チャンバ１０４内に排出する放出媒体エミッタ３０８を備えてもよい。他の実施形態では、収着剤再生システム３０６は、（たとえば、熱スイング収着剤材料用の）熱源３１０を備えてもよい。図３Ａに示す非限定的な例を含む、さらに他の実施形態では、収着剤再生システム３０６は、放出媒体エミッタ３０８（または複数のエミッタ）と、１つまたは複数の熱源３１０との両方を備えてもよい。具体的な例として、いくつかの実施形態は、放出チャンバ１０４にスチームを排出して、それにより湿分と熱の両方を提供し、湿度スイングおよび／または熱スイングの収着剤材料の使用を容易にするように構成された放出媒体エミッタ３０８を利用してもよい。さらに他の実施形態では、熱源３１０は、スチームによって提供される熱を放射し、スチームは任意選択でチャンバ内に放出されてもよい（たとえば、一部の収着剤材料に対して湿分なしに熱を提供するように構成されてもよい）。

[0067]図３Ｂは、捕捉構造体１０６が放出構成３１２である図３Ａの回収装置１００を示す。本開示および添付の特許請求の範囲の文脈において、放出構成３１２は、収着剤材料１１０の再生および捕捉された二酸化炭素３１４の回収を想定して放出チャンバ１０４内に囲まれた捕捉構造体１０６（たとえば、複数のタイル１０８および１つまたは複数の折りたたみ可能支持体１１２）を備える。上で検討したように、放出構成３１２は、チャンバ１０４が十分に閉鎖されて再生および回収を達成できるように放出チャンバ１０４に対して接続、嵌合、または封止された蓋１１４をさらに備えてもよい。

[0068]捕捉構造体１０６または捕捉構造体１０６の一部分が、ＣＯ_２でいっぱいになり、放出チャンバ１０４内に動かされたとき、収着剤材料１１０は、再生されて、捕捉されたＣＯ_２３１４を放出チャンバ１０４内に放出する。先に検討したように、この再生および放出は、収着剤再生システム１４０によって達成される。

[0069]受動的回収装置１００の再生または放出の段階について以下に続く検討は、熱および湿分に感応性のある収着剤材料の文脈において行われる。しかし、受動的回収装置１００、その捕捉構造体１０６、および放出チャンバ１０４は、上述した収着剤のうちのいずれか、およびそれらの関連する再生プロセスとともに使用されるように適合されてもよいことが、当業者にとって明らかなはずである。熱および／または液体を何らかの形で導入することは、多くの異なる収着剤の再生に共通の要素なので、熱および湿分の文脈における手順は、他の収着剤を使用する他の実施形態の例示である。このような検討は、限定的であると解釈されるべきではない。

[0070]再生システム３０６は、収着剤材料１１０をその初期状態に戻しＣＯ_２を放出させるために、収着剤材料１１０に対して、熱、圧力変動、および／または化学物質（水を含む）の組合せを適用する。異なる実施形態では、ＣＯ_２の濃縮された中間生成物が、異なる圧力および温度に置かれてもよく、ＣＯ_２は、中間生成物流れの一部にすぎなくてもよい。

[0071]様々な実施形態によれば、封止された放出チャンバ１０４は、空気、窒素、または他の掃引ガス３２２で満たされてもよく、このガスは、掃引ガス入口３１８を介して掃引ガス源３２０から提供されてもよい。チャンバ１０４は、大半の背景ガスを除去するために、真空に、または部分的に真空にされてもよい。いくつかの実施形態では、放出チャンバ１０４は、再生の前に真空にされてもよく、または他のやり方で準備されてもよい。収着剤材料１１０は、開放空気中のＣＯ_２を大量に取り込み、湿分および／または熱に暴露された後、または化学物質に接触させられた後に、放出チャンバ１０４の内側でＣＯ_２を放出する。その結果、真空ステップまたは他の準備ステップが、熱および湿分が導入される前に行われるので、真空ステップまたは他のそれらのステップ中に、ＣＯ_２損失を最小にすることができる。

[0072]先に検討したように、様々な実施形態によれば、収着剤１１０は、捕捉されたＣＯ_２を、熱および／または湿分が加えられたことに応答して放出する。熱は、様々な供給源から得ることができる。多くの用途において、熱源の温度は１００℃を十分に下回ってもよいことから、熱の質は非常に低くてよい。熱源は、地熱、より高温の地熱が何らかの他の用途に使用された後の廃棄地熱の残り、発電所および他のエネルギー消費体からの残留熱、太陽熱、および太陽光パネルの冷却から回収される熱を含んでもよいが、これらに限定されない。太陽熱は、たとえば、放出チャンバ１０４の周りに太陽熱を捕捉するように設計されたチャンバを含めることによって加えられてもよい。

[0073]いくつかの実施形態では、受動的回収装置１００の産出物（たとえば、生成物流れ３２６）と併用されるＣＯ_２圧縮システムにより生成される廃熱が、放出チャンバ１０４を加熱するために再利用されてもよい。他の実施形態では、チャンバ１０４内で凝縮することが可能な水蒸気として湿分を送達することによって、熱が導入されてもよい。他の実施形態では、熱交換器を介して熱が送達されてもよい。いくつかの実施形態では、熱および湿分の供給源は、チャンバ１０４の外側の機器から導かれてもよい。他の実施形態では、熱源は、放出チャンバ１０４内に組み込まれてもよい。チャンバは、濃縮ガス３２４の生成物流れ３２６用の出口点とともに凝縮水用の出口点を有してもよい。ＣＯ_２濃縮ガス３２４は、さらなる処理に備えて、生成物流れ３２６としてチャンバから取り除かれる。

[0074]本明細書の文脈において、放出媒体３１６は、収着剤材料１１０からＣＯ_２の放出を刺激する材料または物質である。湿度スイング収着剤材料２２０の場合には、放出媒体３１６は、液状水またはスチームであってもよい。他の実施形態では、放出媒体３１６は、その特定の収着剤材料１１０に適合する任意の他の溶液または物質であってもよい。さらに、本明細書および添付の特許請求の範囲の文脈において、放出媒体エミッタ２１０は、放出媒体３１６と、ＣＯ_２でいっぱいになった収着剤材料１１０との相互作用を促進するように構成された装置である。例示的な放出媒体エミッタ２１０は、ミスト発生器、ノズル、霧発生器、液体ジェット、収着剤を中に通す放出媒体のリザーバ、スチームノズルなどを含むが、これらに限定されない。

[0075]放出媒体３１６としてのスチームの使用は、湿度スイング収着剤に加えて、一部の熱スイング収着剤材料に対して使用可能であることから、他の放出媒体３１６に勝る特定の利点を提供する。スチームは、熱を収着剤に伝え、さらに水の抽出を抑制する。

[0076]放出媒体３１６が液体の形を取る実施形態では、エミッタ２１０による付与中、または付与後（たとえば、スチームが冷却され凝縮して液状水になったときなど）に、収着剤再生システム３０６は、１つまたは複数の液体抽出器３１３をさらに含んでもよく、この液体抽出器３１３は、液体の放出媒体３１６がＣＯ_２の放出を刺激した後に、それを回収し、チャンバ１０４から取り除いて、廃棄するか、すぐに再利用するか、再利用に備えて調整する（たとえば、不純物を除去するなど）か、もしくはＣＯ_２貯蔵媒体とするかを行うように構成された装置および／またはシステムである。さらに、放出媒体３１６として水蒸気を利用する実施形態は、チャンバ内側での凝縮によって生産される液状水を除去するための１つまたは複数の液体抽出器３１３も備えてよい。

[0077]液体抽出器３１３は、ポンプを介して放出媒体リザーバに接続されてもよい排出路を、チャンバ１０４の下部に備える。回収された液状水は、繰り返し使用するためにポンプによってリザーバに戻されて、回収装置１００を動作させるために必要な水の全体量を減らし、利用可能な水が少ない環境で回収装置１００を利用可能にしてもよい。

［0078］いくつかの実施形態では、生成物流れ３２６は、放出チャンバ１０４の内側に導入された掃引ガス３２２で濃縮ガス３２４を押しのけることによって生成されてもよい。いくつかの実施形態では、掃引ガス３２２は大気空気であり、他の実施形態では、掃引ガス３２２は容易に入手可能な別のガスである。

[0079]いくつかの実施形態は、掃引ガス３２２としてスチームを利用してもよく、スチームは特定の利点を提供することができる。スチームの使用により、再生チャンバ内で温度操作するための手段が提供される。スチームを注入することにより温度を上昇させることができ、スチームを排出することにより、チャンバおよびその内容物を意図的に冷却することができる。さらに、（低分圧では水蒸気と呼ばれる）スチームなど、水の飽和した掃引ガスを使用することにより、有利なことに、湿度スイング収着剤が水を放出しないようにし、これにより装置１００の全体的な効率を上げることができる。

[0080]上に述べたように、いくつかの実施形態では、捕捉されたＣＯ_２３１４を収着剤１１０から放出して、ＣＯ２を貯蔵するのに充分なアルカリ度を有する水溶液にすることが可能である。例は、溶液全体で数パーセントのＣＯ_２と平衡な、豊富なレベルの重炭酸塩を有することができる炭酸ナトリウムまたは炭酸カリウムである。事実上、材料１１０と接触させられる溶液が、湿度スイングを促進するが、次いでＣＯ２を閉じ込める。

[0081]具体的な例として、陰イオン交換樹脂を利用する実施形態では、第四級アンモニウムイオンが強塩基樹脂を形成し、この樹脂において陽イオンがポリマーマトリクスに固定され、その一方で陰イオン、すなわち水酸化物（ＯＨ－）は、自由に動く。乾燥樹脂が二酸化炭素を取り込むと、水酸化物イオンは重炭酸塩になる（ＯＨ－＋ＣＯ_２→ＨＣＯ_３－）。いっぱいになると、樹脂は放出チャンバ１０４に囲まれ、ここで濡らされる。濡れた樹脂は、ＣＯ_２を放出し、分離して炭酸塩にする（２ＨＣＯ_３－→ＣＯ_３－－＋ＣＯ_２＋Ｈ_２Ｏ）。イオン水和は、ＣＯ_２の親和を促進し（ＣＯ_３－－＋Ｈ_２Ｏ→ＨＣＯ_３－＋ＯＨ_－）、その一方で、水分含量により平衡が促進される。次いで、ＣＯ_２でいっぱいになった液体が、他の場所での処理のために、または継続的に貯蔵されるために、チャンバ１０４から取り除かれてもよい。

[0082]いくつかの実施形態では、ＣＯ_２を含むわずかなガス流を上昇させるために、ＣＯ_２を放出する前にチャンバ１０４から空気が取り除かれてもよい。選択肢には、熱および／または湿分とともに真空を使用することが含まれてもよい。さらに、湿分は、Ｈ_２Ｏもしくは他の物質として、または添加物を有するＨ_２Ｏとして導入されてもよい。

[0083]いくつかの実施形態では、放出チャンバ１０４は、再生段階中または放出段階中に少なくとも部分的に真空にされてもよい。これらの実施形態では、蓋１１４と放出チャンバ１０４との間の封止により、内側に流入するガスを最小にすることが重要になる。この目的のために、蓋１１４とチャンバ１０４の上部との間にガスケット３１５が存在してもよい。ガスケット３１５を蓋１１４の下部に取り付けることにより、ほこりの蓄積から蓋を保護しやすくなることがある。いくつかの実施形態では、封止は、蓋１１４の縁部周りにリムを付けることによってさらに改善され、このリムにより、蓋１１４が閉じられたとき、蓋１１４の縁部周りに細いくぼみができる。このくぼみは、水で満たされることが可能であり、これにより、閉鎖されたチャンバ１０４に空気が入ることが効果的に防止され、流入が容易に検出される。流れに対する抵抗は空気に対してよりも液体に対する方がはるかに大きいことから、チャンバ１０４に流入する残りの流れは、大幅に低減される。

[0084]収着剤１１０の再生中、ＣＯ_２分圧が周囲レベルより高くされる。放出チャンバ１０４が実質的に真空にされる実施形態では、次いで存在する水蒸気が掃引ガス３２２として作用してもよい。このことは、ガスが１つのチャンバ１０４から別のチャンバに流入するために、掃引ガス３２２が入る流路から掃引ガスが排出される流路までの温度（およびこれに伴って水蒸気圧）を調整する必要があることを意味する。少なくとも、温度変動は、再生プロセス中に生じるＣＯ_２の圧力上昇を補償しなくてはならない。

[0085]放出チャンバ１０４が垂直に位置合わせされたドラムの形状を有する実施形態など、いくつかの実施形態では、混ぜ合わされた流れパターンが、捕捉構造体の中心の開口部（たとえば、円板形タイル２００の孔２０２など）に沿って軸方向にガスを送り、チャンバ１０４の円筒形の壁に沿った環状の領域に沿ってガスを戻し、チャンバ１０４のすべての水平レベルにおいて、中心流れから外側の環状の流れに対して径方向の空気流を生じさせる。このような実施形態では、垂直区分の流れが受ける流れ抵抗はほとんどなく、一方で径方向のつながりが、主な流れインピーダンスである。その結果、それぞれのレベルは、同じ圧力降下を受け、したがって同様の流量に置かれることになる。流れに対するインピーダンスは、内側の流れ円筒および環形状を通る外側の流れ経路の周りに、小さい開口のある壁を形成することによって維持されることが可能である。他の選択肢は、チャンバ１０４の主要部分を通って軸方向に移動し、収着剤材料の重なりとチャンバ１０４の壁との間の環状キャップを通って戻る流れを含む。

[0086]いくつかの実施形態では、放出されたＣＯ_２は集められて、放出チャンバ１０４を通って流れるガス流れにされてもよい。ガスは、機械的手段によって収着剤上を再循環させられてもよい。このガスは、主に水蒸気および二酸化炭素であってもよく、または空気のほとんどの成分を含有していてもよく、純粋な窒素を含んでもよく、または掃引ガス３２２として選択された任意の他のガスであってもよい。さらに、チャンバを通る空気流は、加熱空気を収着剤に導くポンプ、ファン、またはブロワーと、ＣＯ_２の豊富な空気をチャンバから抽出する別のファンとによって制御されてもよい。

[0087]いくつかの実施形態では、機械的に押しやられた加熱ガス流は、収着剤上を流れ、湿分および熱を用いて、周囲空気の圧力を大幅に超える分圧において収着剤からのＣＯ_２の放出を引き起こす。高い分圧が最も望ましい。様々な実施形態によれば、同様のチャンバにおいて実現された圧力は、０．１ｋＰａ～８ｋＰａにわたる。

[0088]チャンバ１０４の内側の捕捉構造体１０６の収着剤材料１１０からＣＯ_２が放出された後、ＣＯ_２は混合されて濃縮ガス３２４が生成される。様々な実施形態によれば、濃縮ガス３２４はその後、生成物出口１１８を通って生成物流れ３２６としてチャンバ１０４から取り出される。いくつかの実施形態では、生成物出口１１８は弁であってもよく、他の実施形態ではポンプを備えてもよい。生成物出口１１８は、放出チャンバ１０４の内側と流体連通している。

[0089]示してあるように、回収装置１００は制御システム３２８をさらに備える。様々な実施形態によれば、制御システム３２８は、回収装置１００の循環動作を担う。本明細書および添付の特許請求の範囲の文脈において、制御システム３２８は、回収装置１００を循環的に動作させて大気からＣＯ_２を捕捉し、それを放出チャンバ１０４内に放出させるための一連の所定の命令を実行可能な装置である。例は、組込みシステム、従来のコンピュータシステム、モバイル装置などを含むが、これらに限定されない。制御システム３２８は、情報を提供する（たとえばセンサなど）か、動作を実行する（たとえば、アクチュエータ１２０、収着剤再生システム３０６など）様々な構成要素に通信可能に接続される。いくつかの実施形態では、制御システム３２８は、さらなる機能を担ってもよい。いくつかの実施形態では、制御システム３２８は、回収装置１００を無人で運転できるようにする回収装置１００の自動化を実現してもよい。

[0090]回収装置１００は、装置１００の効率的な動作のためのアルゴリズムで構成されたプロセッサに接続される１つまたは複数のセンサ３３０（たとえば、ＣＯ２センサ、湿度センサ、温度センサ、空気流センサ、光センサなど）をさらに含んでもよい。受動的回収装置１００は、捕捉構造体１０６の上げ下げのための機械的作業を実行するアクチュエータ１２０または他の手段をさらに備えてもよい。また、受動的回収装置１００は、遠隔監視および遠隔操作のための通信機器も備えてよい。いくつかの実施形態では、受動的回収装置１００は、必要に応じて周囲条件３３２に適合する自律動作を行うように構成されてもよい。電力はバッテリを介して直接供給されてもよく、またはたとえば太陽光、風、もしくは熱電などの再生可能資源から供給されてもよい。

[0091]様々な実施形態によれば、センサ３３０を使用して１つまたは複数の測定が行われてもよく、信号３３４が制御システム３２８によって観察される。これらの測定は、風速および他の天候データ、チャンバの内外湿度、時間、ＣＯ_２除去ガス割合、チャンバ１０４の内部温度、（障害物を検出するための）流速、構成要素の動作不良および／または動作中の不安定、外気温および内気温などを含んでもよいが、これらに限定されない。この情報を使用して、制御システム３２８は、検出された周囲条件または内部条件に応じて１つまたは複数の動作を実行するように構成されてもよい。これらの動作は、強風または過剰な湿分のためにタイル１０８を下げるための命令、暴露時間を変えるためにタイル１０８を上げ下げするための時間指定命令、開始、停止、流量の増大または削減、ＣＯ_２付着量に応じて放出チャンバ１０４内での時間の延長または短縮を含んでもよいが、これらに限定されない。

[0092]いくつかの実施形態では、受動的回収装置１００は、温度３３６、湿度３３８、および／または風速３４０などの特定の状況または周囲条件３３２に適合するよう熱および湿分の送達を調整するように構成されてもよい。たとえば、砂漠での高温で乾燥した日中には、追加の熱を使用することなく装置１００の性能が最適化されてもよく、一方で相対湿度が上昇する夜間には、放出チャンバ１０４で再循環するガスを加熱することが有利な場合がある。いくつかの実施形態では、回収および／または放出中のこの調整は、制御システムに人工知能を適用することにより強化されてもよい。

[0093]受動的回収装置１００のいくつかの実施形態は、収着剤１１０からの最良な反応を生成するように開発されたアルゴリズムを利用してもよい。これらのアルゴリズムは、加熱と湿分の使用を効率的に組み合わせるように設計される。これらのアルゴリズムは、性能と運転コストとのバランスを最適化し、それによりＣＯ_２送達を最適な速度と最適な分圧で最適化するように水と熱が導入される。様々な実施形態によれば、最適化は、周囲温度、収着剤１１０の付着状態、天候条件、熱および水のコスト、および他の関連パラメータを考慮してもよい。いくつかの実施形態では、チャンバ１０４内のＣＯ_２放出の温度を、周囲温度より高くすることが目的にされてもよい。最適な温度は、環境条件および当該材料の耐熱性に応じて異なり、また利用可能な熱のコストによって影響を受けることもある。特定の実施形態では、範囲は、周囲温度～１５０℃であるが、好ましくは収着剤に応じて、４５～５０℃の範囲で動作してもよい。多くの収着剤について、この温度範囲はなお十分であり、熱のコストは比較的少ない。収着剤１１０は、水で飽和され加熱されると、放出チャンバ１０４の密閉体積内にＣＯ_２を放出することになる。

[0094]様々な実施形態によれば、制御システム３２８は、人工知能システム３１７（ＡＩＳ）をさらに備えてもよく、またはこれにより命令されてもよく、この人工知能システム３１７は、産出を最大化し、天候条件および装置１００の物理状態により異なる最適化を学習するために、装置１００の性能を監視し、その性能を反復的に適合させる。このＡＩＳ３１７は、効率を向上させ、エネルギーコストを削減し、メンテナンスを少なくする。たとえば、装置１００の制御システム３２８に接続されたＡＩＳ３１７は、特定の警告が重大ではないことを「学習」してもよく、特定の警告の動作を調整しそれに対して通知を提供する。応答を必要とする警告を減らすことは、運転コスト削減に大きく貢献する。

[0095]制御システム３２８は、液体／霧／スチームの形で水分を加える速度、内部温度、掃引ガスの流量、生成物ガスを抜き出すポンピング速度、空気への暴露のタイミング、放出チャンバ１０４内での時間などを含むがこれらに限定されない１つまたは複数の動作もしくは特性を制御するように構成されたソフトウェアを利用してもよい。このソフトウェアは、収量、水消費量、および／またはエネルギー消費量などの様々な特性を最適化するように構成されてもよい。

[0096]自動化システムは、風／天候の測定および反応、ＣＯ_２回収モニタリング、自動的に時間指定された捕捉構造体１０６および／または支持構造体１０８の移動、水および空気の制御システム、温度測定および制御、内部流れ測定、他のシステムの機能に適合するためのタイミング制御などをさらに含んでもよいが、これらに限定されない。

[0097]いくつかの実施形態では、受動的回収装置１００は、空気流を修正しかつ／または装置１００の様々な側面を保護するための一連のバッフルをさらに備えてもよい。本明細書および添付の特許請求の範囲の文脈において、バッフルは、少なくとも部分的に空気流を遮り、方向変更できるようにするか、空気流を集中させることが可能な少なくとも１つの表面を有する構造体である。また、いくつかのバッフルは、少なくとも部分的に光りを遮ってもよく、感応性のある収着剤材料を保護するために使用されてもよい。例は、帆、壁、フィン、翼などを含むが、これらに限定されない。剛性のバッフルもあれば、可撓性のバッフルもあってよく、または剛性フレームに取り付けられた可撓性のある表面を備えてもよい。いくつかの実施形態は、バッフルを使用して、局所的な空気流れに乱流を導入し、またはそれを強化して、収着剤材料に対する暴露を増大させてもよい。

[0098]様々な実施形態によれば、バッフルは様々な文脈で利用されてもよい。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のバッフルが、捕捉装置１００の外部で使用されてもよい。たとえば、以下でさらに検討する図４に示すバッフル４０８を参照されたい。他の実施形態では、捕捉装置１００内に、またはその一部として、１つまたは複数のバッフルが実装されてもよい。たとえば、一実施形態では、タイル１０８が中心孔２０２の上方およびその周りに１つまたは複数のバッフルを有して、空気流を促進かつ／または制御してもよい。別の実施形態では、有害なＵＶ光に対する暴露から収着剤材料１１０を保護するために、タイル１０８上でバッフルが使用されてもよい。さらに、捕捉構造体１０６が回収構成３００のときに空気の乱流が増大され、空気流が収着剤１１０に向かうように、タイル１０８上でバッフルが使用されてもよい。

[0099]いくつかの実施形態では、バッフルは関節付きであってもよく、異なる周囲条件に反応するようにさらに機械化され、プログラムにより可動にされてもよい。いくつかの実施形態では、バッフルは、空気流および湿分分配を増大させるために、チャンバ１０４内で底部にかつ側面に沿って存在してもよい。しかし他の実施形態では、受動的回収装置１００はバッフルを全く利用しなくてもよい。

[00100]受動的回収装置１００は独立型であってもよく、または２つ以上の集積型回収装置１００から構成された受動的回収クラスタ４０２、もしくは少なくとも１つのクラスタ４０２を含む受動的回収システム４００など、より大きい空気捕捉システムの主軸であってもよい。完全な受動的回収システム４００は、２つの回収装置１００の周りに構築されてもよく、または数千個の回収装置１００の相互接続された複雑なネットワークを備えてもよい。一実施形態では、５個～２０個の回収装置１００の相互接続されたシステムが、受動的回収クラスタ４０２を構成し、他の実施形態では、クラスタ４０２は、調和して稼働する単に２つの装置１００であってもよい。いくつかの実施形態では、受動的回収クラスタ４０２は、スキッドに取り付けられた、自己完結型システムを備えるブロックであってもよいが、現地で建設されることも可能である。

[00101]図４は、複数の受動的回収クラスタ４０２を備えた、大気二酸化炭素の受動的回収のためのシステム４００の概略図である。本明細書の文脈において、受動的回収システム４００は、複数の回収装置１００もしくは単一の回収装置と、内部処理のための関連するハードウェア、接続部、制御システム、およびソフトウェアと、回収装置１００の産出物を事後処理するための付属機器、制御システム、およびソフトウェアなどとを組み合わせたものである。システム４００とクラスタ４０２を区別するため、システム４００は、少なくとも１つのクラスタ４０２から構成されるが、クラスタ４０２は少なくとも２つの装置１００から構成される。さらに、受動的回収システム４００は、特に密に接続され、１つまたは複数のクラスタ４０２にまとめられた回収装置１００のセットである。たとえば、受動的回収システムは、ともに結束されて、単一のスキッドに取り付けられコンテナ化されたサブシステムにされてもよい。システムおよびクラスタという用語の使用は、部分的に重複する。受動的回収クラスタ４０２は、通常、受動的回収システム４００よりも密に接続される。

[00102]回収装置が相互接続されて受動的回収システム４００にされ、このシステム４００は、再生を連係させることにより、ほぼ継続的に生成物流れ４０６を作り出すことができる。この継続的な生成物流れ４０６は、ほぼ空のユニットから、より高い付着量をなお示すユニットを通して生成物ガスを掃引することにより、増大させることができる。たとえば、一実施形態では、クラスタ４０２の回収装置１００ａはほぼ空であってもよく、その生成物ガスを、（同じクラスタ４０２内の）付着量がより高い隣接する回収装置１００ｂ内に掃引させてもよい。装置１００ａと１００ｂは、互いに流体連通しており（たとえば、装置１００ｂは、装置１００ａの生成物出口１１８と流体連通しており）、ある意味で掃引ガス源を共有している。

[00103]受動的回収システム４００またはクラスタ４０２を使用することにより、継続的な生成物流れ４０６を提供することができ、この生成物流れは融通が利き、変化する天候および気候の条件に合わせて調整することができる。いくつかの実施形態では、システム４００および／またはクラスタ４０２は制御システム４０４を備えてもよく、この制御システム４０４は、個々の装置１００の制御システム３２８の代わりであってもよく、またはそれとともに動作してもよい。制御システム４０４は、そのようなシステム４００を継続的に動作させるために、順番に装置を動作させるように構成され、周囲空気に関して典型的な４００百万分率から、数パーセント、すなわち１～１０％の範囲に、効率的にＣＯ_２をアップグレード可能にしてもよい。本明細書において企図するシステムおよび方法の利点は、エネルギーコストを最小に抑え、変化する条件下で最適に動作できることである。上述した個々の装置１００の制御システム３２８に関して企図された動作および測定のすべてを、クラスタ４０２またはシステム４００の制御システム４０４が実行してもよいことに留意すべきである。

[00104]いくつかの実施形態では、受動的回収システム４００の個々の回収装置１００は、様々な手段によって定位置に保持されてもよく、再生している一連の回収装置１００を介して１つの受動的回収装置１００から濃縮ガス３２４を取り出すことが可能になるようなやり方で相互接続されてもよい。ガスハンドリング、水、スチーム、または電力のハンドリングの接続は、すべての回収装置１００の間で、またはそれらのサブセットの間で、必要に応じて切り替えられてもよい。選択肢として、回収装置１００は、個々の回収装置１００、回収装置１００のクラスタ４０２、クラスタのクラスタ、クラスタのシステムといった階層構造に組織されてもよい。

[00105]受動的回収システム４００は、回収装置１００に掃引ガスを流入させるプロセスユニットのシステムを備えてもよく、または代替的に、回収装置１００を真空にし、そこからＣＯ_２を引き出すためのプロセスユニットのシステムを備えてもよい。これらのプロセスユニットは、配管、ポンプ、ファン、弁、センサ、アクチュエータ、制御ソフトウェア、および回収装置１００の相互接続に必要な他の構成要素を含んでもよい。さらに、受動的回収システム４００は、回収装置１００に水を送達し、廃水を回収し、かつ／または水を回収および再循環するための配管および弁のシステムを含んでもよい。

[00106]いくつかの受動的回収システム４００および／またはクラスタ４０２は、共有資源を備えてもよい。たとえば、図４に示してあるように、いくつかの実施形態では、複数の受動的回収装置１００が同じアクチュエータ１２０を共有して、回収構成３００と放出構成３１２との間でそれぞれの捕捉構造体１０６を動かしてもよい。このアクチュエータ１２０は、歯車、アーム、プーリーなどの機械的装置、および／または当技術分野で知られている任意の他の機械的装置を使用して、複数の装置１００間で共有されてもよい。

[00107]いくつかの実施形態では、受動的回収システム４００は、放出媒体３１６を複数の回収装置１００に送達するための共有システムを備えてもよく、他の実施形態では、それぞれの受動的回収装置１００が、それ自体の資源を有してもよい。また、受動的回収システム４００は、複数の回収装置１００を定位置に保持する支持構造体も備えてよい。支持構造体は、基礎、捕捉構造体１０６を上げ下げするための上部構造体を保持するためのテント状構造体、日光からの保護、およびシステムを通るように様々なやり方で風を案内するためのパネルを含んでもよいが、これらに限定されない。

[00108]図４に示してあるように、いくつかの実施形態では、受動的回収システム４００は、捕捉装置１００の収着剤材料に対する暴露を増大させるために空気流を方向変更するための１つまたは複数のバッフル４０８をさらに備えてもよい。いくつかの実施形態では、これらのバッフル４０８は、関節付きであってもよく、周囲条件（たとえば、風向き、空の太陽の位置、天候など）の変化に合わせて調整されるように構成されてもよい。バッフル４０８は、個々の捕捉装置１００の文脈においても同様に利用されてよいことを、当業者は認識するであろう。

[00109]さらに、いくつかの受動的回収システム４００および／またはクラスタ４０２は、自動化システムを利用してもよい。自動化システムは、風／天候の測定および反応、ＣＯ_２回収モニタリング、自動的に時間指定されたタイル１０８および蓋の移動、水および空気の制御システム、温度測定および制御、内部流れ測定、同じシステムまたはクラスタ内の他の回収装置１００の機能に適合するためのタイミング制御、ブローダウン制御、ならびに個々の装置１００に関して本明細書において企図する任意の他の自動化を含んでもよいが、これらに限定されない。

[00110]以下の検討は、一実施形態による、熱および湿分に対して感応性のある収着剤タイル１０８を利用する受動的回収装置１００の動作を、限定するのではなく例示することを意図している。受動的回収装置１００の稼働サイクルは、すべての収着剤タイル１０８が放出チャンバ１０４の内側にありＣＯ_２を含まない状態の閉鎖位置から開始される。（この文脈において「含まない」とは、乏しいことを意味する。収着剤には残留ＣＯ_２が存在する場合があり、または収着剤スイングが炭酸塩と重炭酸塩との間で行われる場合には、完全に何も含まない状態の収着剤でさえ、たとえば炭酸塩としてＣＯ_２を含む。）蓋がアクチュエータ１２０によって引き上げられ、タイル１０８が重なり合っているチャンバから、動くタイル１０８をすべて持ち上げて、タイル１０８がすべて少なくとも１つの折りたたみ可能支持体１１２から垂れ下がっている状態の回収構成３００にする。蓋１１４が最上部の位置に到達すると、すべての収着剤タイル１０８が空気の動きに暴露される。タイル１０８間には隙間があり、それにより空気はすべてのタイル１０８全体に流れることができ、捕捉段階が開始される。気候条件および選ばれた収着剤に基づき、ＣＯ_２捕捉段階の暴露時間を変更してもよい。湿度スイングの場合には、タイル１０８が多少の湿分を放出し、ＣＯ_２を結合する。再生中に湿分に暴露される他の収着剤の場合も同様であってよい。収着剤を（たとえば、弱いスチームの形の）湿分に暴露する１つの理由は、収着剤がエネルギーを多く消費して水分を分離させることを防止するためである。これは、水分の存在自体がＣＯ_２の放出を刺激する湿度スイングとは異なる。

[00111]暴露後、蓋１１４が再び下げられる。蓋が放出チャンバ１０４を閉じるとすぐに、回収が開始される。湿度スイング収着剤の例では、収着剤タイル１０８は、十分な湿分を結合してＣＯ_２の放出を引き起こす。ここでチャンバ内の空気にはＣＯ_２が濃縮されており、これが生成物出口１１８を通って引き出される。タイル１０８は、何も含んでいない状態になると再び引き上げられ、収着剤１１０が乾燥するにつれて、再び空気からＣＯ_２を回収するサイクルが開始されることになる。凝縮した水は、ヒートシンクに送り返されるか、流し出される。生成物流れ３２６においてＣＯ_２濃度が徐々に低下するのを回避するために、複数の回収装置１００をともにまとめることが可能であり、この場合、ほぼ空の受動的回収装置１００から、ＣＯ_２の平衡濃度がまだ高い受動的回収装置１００に、掃引ガスが流入する。このように送達される生成物流れ３２６の濃度は、ほぼ満載の樹脂の濃度に近い。

[00112]いくつかの実施形態では、装置１００または回収装置１００のクラスタ４０２は、他の機器の上方に引き上げられてもよい。これは、専有面積および土地利用を低減するためであり、かつ／または高い位置で回収するほど空気流が増大する地形もあることから、回収を強化するためである。

[00113]いくつかの実施形態では、受動的回収システム４００は、風を案内するためのパネルを含んでもよい。これらのパネルまたは帆状構造体の目的は、風速に関して受動的回収装置１００の動作範囲を広げるために、風を受動的回収装置１００に向けて、またはそれから離れるように案内することである。低い風速では、空気が受動的回収装置１００に送り込まれ、高い風速では、空気が逸らされる。上記パネルは、システム４００またはクラスタ４０２の文脈外で、単一の回収装置１００とともに使用されることも可能である。

[00114]様々な実施形態によれば、受動的回収システム４００は、回収装置１００に電力供給し、それを管理する電気システム、センサシステム、および制御システムも備えてよい。いくつかの受動的回収システム４００は、生成物流れ３２６の品質を向上させるためのアップグレードシステムも備えてよい。いくつかの実施形態では、受動的回収システム４００は、ＣＯ_２濃度が０．１％～９５％の範囲またはそれ以上の乾燥したＣＯ_２／空気の混合物を送達するように構成されてもよい。いくつかの受動的回収システム４００は、ＣＯ_２を第２の収着剤に結合させるためのシステムを利用してもよく、この第２の収着剤から、純粋なＣＯ_２が生成されてもよい。他の受動的回収システム４００は、ほぼ純粋なＣＯ_２と水蒸気になる低圧流から開始されるシステムを使用してもよく、次いでこの低圧流が乾燥および圧縮されて、ＣＯ_２の純粋な濃縮流れが生成される。さらに他の受動的回収システム４００では、ＣＯ_２を溶かして炭酸塩／重炭酸塩の溶液にするシステムが使用されてもよい。いくつかの受動的回収システム４００は、システム産出物をアップグレードするために複数のシステムを利用してもよい。しかし、回収装置１００およびシステム４００は、大気からＣＯ_２を回収し、それを下流の用途に有用な形で提供するように設計されていることが、当業者には明らかなはずである。回収装置１００およびシステム４００は、収着剤材料の選択または意図する下流の用途によって決して限定されない。

[00115]上記の例、実施形態、および実装形態が例を参照する場合、他の受動的回収の装置、システム、および方法、および例が、提供された受動的回収の装置、システム、および方法、および例と混合されてもよく、またはそれに置き換えられてもよいことが、当業者に理解されるはずである。上の説明が、受動的回収の装置、システム、および方法の特定の実施形態を参照する箇所では、その趣旨から逸脱することなく、多数の修正が加えられてもよく、これらの実施形態および実装形態が、他の二酸化炭素回収の装置、システム、および方法に同じく適用されてもよいことが、容易に明らかなはずである。したがって、開示される主題は、本開示の趣旨および範囲、ならびに当業者の知識に含まれるこのような変更、修正、および変形をすべて包含することが意図される。

Claims (24)

1. 大気二酸化炭素の受動的回収のための装置であって、
   開口部および収着剤再生システムを備える放出チャンバと、
   前記放出チャンバに接続され、少なくとも１つの折りたたみ可能支持体と、前記少なくとも１つの折りたたみ可能支持体に接続され、それに沿って離隔している複数のタイルとを備える捕捉構造体であって、各タイルが収着剤材料を含み、前記捕捉構造体が、回収構成と放出構成との間で可動である、捕捉構造体と、
   前記捕捉構造体が前記放出構成のときに、前記放出チャンバの前記開口部を覆う蓋と、
   前記放出チャンバの内側と流体連通している、濃縮ガスの生成物流れを受けるように構成された生成物出口と
   を備え、
   前記回収構成は、前記捕捉構造体の少なくとも一部分を空気流に対して暴露し、前記複数のタイルの前記収着剤材料が大気二酸化炭素を捕捉できるようにするために、前記放出チャンバから上向きに延在している前記捕捉構造体を含み、
   前記放出構成は、
   折りたたまれた前記捕捉構造体の前記少なくとも１つの折りたたみ可能支持体と、
   前記放出チャンバの前記開口部を覆っている前記蓋と、
   捕捉された二酸化炭素を前記収着剤材料から放出し、前記放出チャンバ内で濃縮ガスを生成するために、前記収着剤再生システムが前記複数のタイルに作用できるように前記放出チャンバの内側に十分に囲まれている前記複数のタイルと
   を含み、
   前記複数のタイルの各々の形状は、略平坦、重なりにおいて使用されるリムまたはパッドを除き略平坦、ボウル形、ヘルメット形から成る組から選択される、
   装置。
2. 前記収着剤材料が湿度スイング収着剤材料であり、
   前記収着剤再生システムが、放出媒体と放出媒体エミッタとを備え、
   前記放出媒体が、液状水およびスチームのうちの１つである、
   請求項１に記載の装置。
3. 前記収着剤材料が熱スイング収着剤材料であり、
   前記収着剤再生システムが熱源を備える、
   請求項１に記載の装置。
4. 前記熱源が、スチームを放出するように構成された放出媒体エミッタである、
   請求項３に記載の装置。
5. 前記放出チャンバが、掃引ガス源に接続され、前記放出チャンバに掃引ガスを導入して前記濃縮ガスを押しのけるように構成された、掃引ガス入口をさらに備える、
   請求項１～４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記掃引ガスがスチームである、
   請求項５に記載の装置。
7. 前記複数のタイルのうちの各タイルが、略平面状である、
   請求項１～３のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記複数のタイルのうちの各タイルについて、前記収着剤材料が、前記タイルの表面に対して交差するように接続された複数の収着剤表面を含む、
   請求項７に記載の装置。
9. 前記複数のタイルのうちの各タイルが孔を含む、
   請求項１または７に記載の装置。
10. 前記複数のタイルのうちの各タイルが、上側フレームおよび下側フレームを備え、
    前記収着剤材料が前記上側フレームと前記下側フレームとの間に挟まれる、
    請求項１または７に記載の装置。
11. 前記捕捉構造体に接続されたアクチュエータと、
    前記アクチュエータに通信可能に接続され、前記アクチュエータを駆動して前記捕捉構造体を前記回収構成と前記放出構成との間で動かすように構成された制御システムと
    をさらに備える、
    請求項１～３のいずれか一項に記載の装置。
12. 前記制御システムに通信可能に接続された少なくとも１つのセンサをさらに備え、
    前記制御システムが、前記少なくとも１つのセンサから受信した信号に基づき、少なくとも１つの周囲条件を判定し、前記少なくとも１つの周囲条件に基づき、前記アクチュエータを自律的に駆動して前記捕捉構造体を前記回収構成と前記放出構成との間で動かすように構成され、
    前記少なくとも１つの周囲条件が、温度、湿度、および風速のうちの少なくとも１つを含む、
    請求項１１に記載の装置。
13. 前記捕捉構造体から切り離され、前記収着剤材料に対する暴露を増大させるために空気流を方向変換するように構成された、少なくとも１つのバッフルをさらに備える、
    請求項１に記載の装置。
14. 大気二酸化炭素を回収するための、放出チャンバおよび捕捉構造体を備える受動的回収装置を、制御システムによって駆動されるアクチュエータを用いて前記捕捉構造体を動かして回収構成にすることによって準備するステップであって、前記捕捉構造体が、少なくとも１つの折りたたみ可能支持体と、前記少なくとも１つの折りたたみ可能支持体に接続され、それに沿って離隔した複数のタイルとを備え、各タイルが収着剤材料を含み、前記回収構成が、前記放出チャンバから上向きに延在している前記捕捉構造体を含む、準備するステップと、
    前記複数のタイルの前記収着剤材料が大気二酸化炭素を捕捉できるようにするために、前記捕捉構造体の少なくとも一部分を空気流に暴露するステップと、
    前記少なくとも１つの折りたたみ可能支持体が折りたたまれ、前記複数のタイルが完全に前記放出チャンバの内側に入るように、前記アクチュエータを駆動して前記捕捉構造体を下げて前記放出チャンバに入れることにより、前記捕捉構造体を放出構成にするステップと、
    前記放出チャンバを蓋で閉じて、前記放出チャンバの内側に前記複数のタイルを閉じ込めるステップと、
    収着剤再生システムを用いて前記収着剤材料に作用して、前記捕捉された二酸化炭素を放出させ、前記放出チャンバ内で濃縮ガスを生成することにより、前記複数のタイルの前記収着剤材料を再生するステップと、
    前記放出チャンバに導入された掃引ガスで濃縮ガスを押しのけることにより、前記放出チャンバの内側と流体連通している生成物出口を通して、前記濃縮ガスの生成物流れを放出するステップと
    を含み、
    前記複数のタイルの各々の形状は、略平坦、重なりにおいて使用されるリムまたはパッドを除き略平坦、ボウル形、ヘルメット形から成る組から選択される、
    大気二酸化炭素の受動的回収のための方法。
15. 前記収着剤材料が湿度スイング収着剤材料であり、
    前記収着剤再生システムが、放出媒体と放出媒体エミッタとを備え、
    前記放出媒体が、液状水およびスチームのうちの１つである、
    請求項１４に記載の方法。
16. 前記収着剤材料が熱スイング収着剤材料であり、
    前記収着剤再生システムが熱源を備える、
    請求項１４に記載の方法。
17. 前記熱源が、スチームを放出するように構成された放出媒体エミッタである、
    請求項１６に記載の方法。
18. 前記制御システムに通信可能に接続された少なくとも１つのセンサから受信した信号に基づき、前記受動的回収装置の現地の少なくとも１つの周囲条件を判定するステップと、
    前記少なくとも１つの周囲条件に基づき、前記捕捉構造体にとって最適な暴露時間を判定するステップと
    をさらに含む、
    請求項１４～１６のいずれか一項に記載の方法。
19. 前記掃引ガスが、空気、窒素、水蒸気、およびスチームのうちの１つである、
    請求項１４に記載の方法。
20. 少なくとも１つの受動的回収クラスタであって、
    各受動的回収クラスタが、少なくとも２つの受動的回収装置を備え、各受動的回収装置が、
    開口部および収着剤再生システムを備える放出チャンバと、
    前記放出チャンバに接続され、少なくとも１つの折りたたみ可能支持体と、前記少なくとも１つの折りたたみ可能支持体に接続され、それに沿って離隔している複数のタイルとを備える捕捉構造体であって、各タイルが収着剤材料を含み、前記捕捉構造体が、回収構成と放出構成との間で可動である、捕捉構造体と、
    前記捕捉構造体が前記放出構成のときに、前記放出チャンバの前記開口部を覆う蓋と、
    前記捕捉構造体に接続されたアクチュエータと、
    前記放出チャンバの内側と流体連通している、濃縮ガスの生成物流れを受けるように構成された生成物出口と
    を備える、少なくとも１つの受動的回収クラスタと、
    各受動的回収クラスタに通信可能に接続され、前記アクチュエータを駆動して、少なくとも１つの受動的回収装置の前記捕捉構造体を前記回収構成と前記放出構成との間で動かすように構成された制御システムと
    を備え、
    同じクラスタ内の各受動的回収装置の前記生成物出口が、流体連通しており、
    各受動的回収装置について、前記回収構成は、前記捕捉構造体の少なくとも一部分を空気流に対して暴露し、前記複数のタイルの前記収着剤材料が大気二酸化炭素を捕捉できるようにするために、前記放出チャンバから上向きに延在している前記捕捉構造体を含み、
    各受動的回収装置について、前記放出構成は、
    折りたたまれた前記捕捉構造体の前記少なくとも１つの折りたたみ可能支持体と、
    前記放出チャンバの前記開口部を覆っている前記蓋と、
    捕捉された二酸化炭素を前記収着剤材料から放出し、前記放出チャンバ内で濃縮ガスを生成するために、前記収着剤再生システムが前記複数のタイルに作用できるように前記放出チャンバの内側に十分に囲まれている前記複数のタイルと
    を含み、
    前記複数のタイルの各々の形状は、略平坦、重なりにおいて使用されるリムまたはパッドを除き略平坦、ボウル形、ヘルメット形から成る組から選択される、
    大気二酸化炭素の受動的回収のためのシステム。
21. 各クラスタの前記少なくとも２つの受動的回収装置が、同じアクチュエータを共有する、
    請求項２０に記載のシステム。
22. 同じクラスタ内の各受動的回収装置の前記放出チャンバが流体連通しており、
    １つの回収装置の前記濃縮ガスが、隣接する回収装置の前記放出チャンバを通って掃引されることが可能である、
    請求項２０または２１に記載のシステム。
23. 前記制御システムに通信可能に接続された少なくとも１つのセンサをさらに備え、
    前記制御システムが、
    前記少なくとも１つのセンサから受信した信号に基づき、少なくとも１つの周囲条件を判定し、
    前記少なくとも１つの周囲条件に基づき、少なくとも１つのアクチュエータを自律的に駆動して、少なくとも１つの捕捉構造体を前記回収構成と前記放出構成との間で動かす
    ように構成され、
    前記少なくとも１つの周囲条件が、温度、湿度、および風速のうちの少なくとも１つを含む、
    請求項２０～２２のいずれか一項に記載のシステム。
24. 前記制御システムが、前記受動的回収装置を順番に動作させて、濃縮ガスの継続的な生成物流れを作り出すように構成された、
    請求項２３に記載のシステム。

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