JP2006204264A - Large-scale co2 reduction system using marine biomass - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a large-scale CO<SB>2</SB>reduction system using a marine biomass, which stably improves a growth density without being influenced by environmental conditions of weather, etc., minimizes obstacles to ship navigation/fishing, makes and manages a large-scale seaweed bed, transports and treats harvested marine algae in a short time, obtains a fossil fuel substitute product such as hydrogen/ethanol, etc., and isolates CO<SB>2</SB>in the ocean so as to actualize fixation of CO<SB>2</SB>on a real global scale, a difficult problem which the global environment faces. <P>SOLUTION: The large-scale CO<SB>2</SB>reduction system using a marine biomass comprises an ocean plantation for growing marine algae in the ocean, an offshore platform ship that moves or anchors in the vicinity of the ocean plantation, harvests marine algae, partially burns the marine algae by a fixed process to give a predetermined product, recovers and liquefies CO<SB>2</SB>, an ocean industry infrastructure that supports the management of the ocean plantation and the offshore platform ship and comprises a plurality of satellite systems and terrestrial central support systems and preferably an ocean isolation system for fixing recovered/liquefied CO<SB>2</SB>in the ocean. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、マリンバイオマス（海洋資源作物）を用いた大規模ＣＯ２（二酸化炭素）削減システムに係り、海洋で大規模な人工藻場（海洋プランテーション）を造成し、生育させた海藻を資源としてメタノール、水素などを製造し、さらにＣＯ２を回収・液化する、マリンバイオマスを用いた大規模ＣＯ２削減システムに関するものである。 The present invention relates to a large-scale CO 2 (carbon dioxide) reduction system using marine biomass (marine resource crops), and a large-scale artificial seaweed basin (ocean plantation) is created and grown in the ocean as a resource. methanol, to produce hydrogen and further recovery and liquefaction of CO 2, it relates to large-scale CO 2 reduction system using a marine biomass.

近年、ＣＯ２をはじめとする温室効果ガスの大気中濃度が増加して、地球上の気候や生態系に大きな影響を与えることが懸念されている。
すなわち、地球上の炭素は大気圏、海洋圏、陸上生物圏に分布してこれらの間でバランスが保たれてきたが、地球上に人間が出現して以来、火を使い、森林を伐採し、さらに産業革命以降の化石燃料の消費など人間の活動により大量のＣＯ２が排出されているにもかかわらず海洋へのＣＯ２の溶け込みがそれほど増えず、大気中に毎年３０億トン−ＣのＣＯ２が蓄積され続けている。 In recent years, there is a concern that the concentration of greenhouse gases such as CO 2 in the atmosphere will increase and have a significant impact on the global climate and ecosystem.
In other words, carbon on the earth has been distributed in the atmosphere, ocean, and terrestrial biosphere, and the balance between these has been maintained, but since the emergence of humans on the earth, we have used fire, felled forests, Furthermore, despite the fact that a large amount of CO 2 is emitted by human activities such as the consumption of fossil fuels after the Industrial Revolution, the penetration of CO 2 into the ocean does not increase so much, and 3 billion tons of C 2 continues to accumulate.

これは、海洋の中・深層域には十分なＣＯ２の溶解能力があるにもかかわらず、表層水と中・深層水が温度躍層に阻まれて海水交換しないこと、および有光層で発生した有機物（植物プランクトンなどの死骸）が沈降途中でバクテリアや溶存酸素により酸化分解され、９０％以上が再度ＣＯ２として大気中に放散されてしまうのがその主な理由である。 This is because the surface water and the middle / deep water are blocked by the thermal climatic layer and the seawater exchange does not occur in spite of the ability to dissolve CO 2 in the middle and deep layers of the ocean. The main reason is that the generated organic matter (dead bodies such as phytoplankton) is oxidatively decomposed by bacteria and dissolved oxygen during sedimentation, and more than 90% is again diffused into the atmosphere as CO 2 .

そこで、世界的なレベルでＣＯ２の排出を抑制して大気中のＣＯ２濃度を減らそうと、人間の活動を規制し、陸地の植物の保護を図る一方で、海洋への貯留量を上げることが望まれるようになった。
大気中へのＣＯ２排出抑制策として、ＣＯ２を発生する装置毎にＣＯ２を固定化させる装置を設けて大気への放出を抑えることが行われているが、特定設備によるだけでは問題の解決に限界があり、積極的に大気中のＣＯ２を減らす方法が探索されている。 So, to reduce CO 2 emissions and reduce CO 2 concentration in the atmosphere at a global level, we regulate human activities and protect land plants while increasing the amount of storage in the ocean It became desirable.
As CO 2 emission reduction measures into the atmosphere, but to suppress the release of by providing a device for immobilizing a CO 2 for each device that generates CO 2 to the atmosphere is being performed, only a problem due to the particular facility There is a limit to the solution, and a method for actively reducing CO 2 in the atmosphere is being sought.

例えば、海洋に鉄を散布して植物プランクトンの生育を活発にしてＣＯ２の取込み量を増す方法〔例えば、非特許文献１参照〕、海洋深層水を汲み上げ空中から海面に散布して深層水の持つ溶解力によりＣＯ２を吸着させる方法〔例えば、特許文献１参照〕、藻類を培養する事により、大気中のＣＯ２を減少させるＣＯ２減少装置〔例えば、特許文献２参照〕、海洋生態系等の水中の生態系を有効利用するために太陽光線集光装置を内部に保持して水中にて散光する水中光合成装置〔例えば、特許文献３参照〕などの提案がある。 For example, a method of increasing the amount of CO 2 uptake by sprinkling iron in the ocean to increase the growth of phytoplankton (see, for example, Non-Patent Document 1), pumping deep ocean water and spraying it from the air to the sea surface A method of adsorbing CO 2 by the dissolving power possessed (for example, see Patent Document 1), a CO 2 reducing device for reducing CO 2 in the atmosphere by culturing algae (for example, see Patent Document 2), marine ecosystem In order to make effective use of the underwater ecosystem, there is a proposal such as an underwater photosynthetic apparatus (see, for example, Patent Document 3) that diffuses light in water while holding a solar light collecting device inside.

しかし、ＣＯ２を海水に溶解させるだけでは、再び大気中に放散され、海藻類による取り込みもバクテリアや溶存酸素による酸化分解により大気に放散してしまうので、長期的な広い視野からみれば温室効果ガスの削減の解決策にはなっていない。しかも、海中生物の培養を行う方法は地球規模でみればその能力に限界があり、逆に赤潮など別の問題を起こす原因となった。 However, by simply dissolving CO 2 in seawater, it will be released again into the atmosphere, and uptake by seaweed will also be released into the atmosphere by oxidative decomposition by bacteria and dissolved oxygen. It is not a solution for reducing gas. Moreover, the ability to culture marine organisms has limited capabilities on a global scale, and conversely causes other problems such as red tide.

宗林由樹、バイオサイエンスとインダストリー、６０巻、８号、５２７−５３０頁、バイオサイエンス協会、２００２年８月Munebayashi Yuki, Bioscience and Industry, Vol. 60, No. 8, pp. 527-530, Bioscience Association, August 2002 特開２０００−２６２８８８号公報JP 2000-262888 A 特開平１１−８９５５５号公報JP-A-11-89555 特開平５−２１９９３５号公報JP-A-5-219935

上記の諸方法のうち、海藻培養は太古以来の自然のサイクルに則り、しかもＣＯ２の固定密度が比較的高い。従って、生育した海藻を放置せず収穫して何らかの処理を行うならば、地球生態系のバランスを壊さず、しかも効率的に新たな資源を産出するのに好都合である。
従来この立場からも各種の実験的試みが行われて来た。しかしながら、それらは一般に沿岸域において係留式の人工藻場で海藻を培養し、収穫した海藻を陸上に輸送し、発酵処理を行って製品としてメタンなどを産出するものであった。 Among the above methods, seaweed culture follows a natural cycle since ancient times, and the fixed density of CO 2 is relatively high. Therefore, if harvested seaweeds are not left undisturbed and some kind of treatment is performed, it is convenient to produce new resources efficiently without breaking the balance of the global ecosystem.
Various experimental attempts have been made from this standpoint. However, they generally cultivate seaweed in a moored artificial algae field in the coastal area, transport the harvested seaweed to land, perform fermentation treatment, and produce methane and the like as products.

これらの技術では、マリンバイオマスを用いた大規模ＣＯ２削減システムとして見た場合、製品としての最終資源（メタンなど）を得るまでに、収穫した海藻の輸送と発酵処理の各々に長時間を要し、処理効率と転換効率が低かった。 With these technologies, when viewed as a large-scale CO 2 reduction system using marine biomass, it takes a long time to transport harvested seaweed and to carry out the fermentation process before obtaining the final resource (such as methane) as a product. However, the processing efficiency and conversion efficiency were low.

また、人工藻場を経済的に係留できるのは沿岸域に限られるので、本格的なＣＯ２固定に必要な大規模な藻場造成ができない上、船舶航行、沿岸漁業への障害になる場合が多かった。 In addition, since artificial seaweed beds can only be moored economically in the coastal area, large-scale seaweed beds necessary for full-scale CO 2 fixation cannot be created, and this may hinder ship navigation and coastal fisheries. There were many.

また、係留式では海藻の生育密度と生育速度が相反し、単位面積・年当たりの生育総量が限られる上に、気象状況やその他の環境次第で生育総量が不安定になる場合があるという問題があった。   Also, in the mooring formula, the growth density and growth rate of seaweed are contradictory, the total growth amount per unit area and year is limited, and the total growth amount may be unstable depending on weather conditions and other environments was there.

さらに、これらのマリンバイオマスを用いた大規模ＣＯ２削減システムでは、たとえば、海藻の生育状況を監視する手段、海藻にとって最適の生育環境になるよう制御する手段、気象・海流などの自然状況と航行・漁業などの人為的状況を監視し、最も安全且つ効率的に収穫〜処理できるよう制御する手段、航行・漁業などの障害にならないように適切な情報を発信する手段などが必要になるが、従来の技術では、これらの手段を統合したシステムとして備えていなかった。 Furthermore, in these large-scale CO 2 reduction systems using marine biomass, for example, means for monitoring the growth status of seaweed, means for controlling the seaweed to become an optimal growth environment, natural conditions such as weather and ocean currents and navigation・ It is necessary to monitor the anthropogenic conditions such as fisheries and control them so that they can be harvested and processed most safely and efficiently, and to transmit appropriate information so as not to obstruct navigation and fisheries. In the prior art, these means are not provided as an integrated system.

かかる問題点に鑑み、本発明の目的は、地球規模での本格的なＣＯ２固定に必要な大規模な藻場の造成が可能である上、船舶航行、漁業への障害を最小限に抑えた、マリンバイオマスを用いた大規模ＣＯ２削減システムを提供することにある。 In view of such problems, the object of the present invention is to create a large-scale seaweed basin necessary for full-scale CO 2 fixation on a global scale, and to minimize obstacles to marine navigation and fishing. Another object of the present invention is to provide a large-scale CO 2 reduction system using marine biomass.

本発明の他の目的は、製品としての最終資源（水素やメタノールなど）を得るまでに、収穫した海藻の輸送と処理の各々が短時間で可能になり、処理効率が高い、マリンバイオマスを用いた大規模ＣＯ２削減システムを提供することにある。 Another object of the present invention is to use marine biomass, which can transport and process harvested seaweed in a short time and obtain high processing efficiency before obtaining the final resource (hydrogen, methanol, etc.) as a product. It is to provide a large-scale CO 2 reduction system.

本発明の他の目的は、単位面積・年当たりの生育総量を向上でき、気象状況やその他の環境状況に係らず安定な生育総量を得ることができる、マリンバイオマスを用いた大規模ＣＯ２削減システムを提供することにある。 Another object of the present invention is to improve the total amount of growth per unit area / year, and to obtain a stable total amount of growth regardless of weather conditions or other environmental conditions. Large-scale CO 2 reduction using marine biomass To provide a system.

本発明の他の目的は、海藻の生育状況を監視する手段、海藻にとって最適の生育環境になるよう制御する手段、気象・海流などの自然状況と航行・漁業などの人為的状況を監視し、最も安全且つ効率的に収穫〜処理できるよう制御する手段、外部の航行・漁業などの障害にならないように適切な情報を発信する手段などを統合したシステムとして備えた、マリンバイオマスを用いた大規模ＣＯ２削減システムを提供することにある。 Another object of the present invention is to monitor means for monitoring the growth of seaweed, means for controlling the seaweed to have an optimum growth environment, monitoring natural conditions such as weather and ocean currents, and artificial conditions such as navigation and fishing, Large scale using marine biomass, equipped with a system that integrates the means to control the safest and most efficient harvesting and processing, and the means to transmit appropriate information so as not to hinder external navigation and fisheries It is to provide a CO 2 reduction system.

本発明の他の目的は、海藻の光合成を利用して大気中のＣＯ２を吸収し、それを洋上プラント船で回収・液化したものを、十分に溶解能力のある中・深層域に強制的に放流して、大気中に過剰に排出されたＣＯ２を海中隔離することができる、バイオマスを用いた大規模ＣＯ２削減システムを提供することにある。 Another object of the present invention is to forcibly absorb the CO 2 in the atmosphere using photosynthesis of seaweed, and collect and liquefy it with an offshore plant ship in the middle and deep layers where there is a sufficient dissolution capacity. It is intended to provide a large-scale CO 2 reduction system using biomass, which can be released into the atmosphere and sequester CO 2 excessively discharged into the atmosphere.

上記課題を解決すべく請求項１の発明は、海洋で海藻を生育する海洋プランテーションと；前記海洋プランテーションに近接して移動又は停泊し、前記海藻を収穫し、部分燃焼処理する洋上プラント船と；前記海洋プランテーション及び前記洋上プラント船の運営を支援し、複数種の衛星システムと、地上集中支援システムとを含む海洋産業インフラと；からなることを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problems, the invention of claim 1 is a marine plantation in which seaweed grows in the ocean; an offshore plant ship that moves or anchors in the vicinity of the marine plantation, harvests the seaweed, and performs partial combustion treatment; The marine plantation and the offshore plant ship are supported, and the marine industrial infrastructure includes a plurality of types of satellite systems and a ground concentration support system.

請求項２の発明は請求項１記載のマリンバイオマスを用いた大規模ＣＯ２削減システムに係り、前記海洋プランテーションが浮遊体であり、前記浮遊体の形状及び／又は位置を制御する動力が、前記浮遊体に設置され、前記海洋産業インフラにより遠隔制御される帆システムによる推進力又はタグボートによる牽引力を含むことを特徴とする。 The invention of claim 2 relates to a large-scale CO 2 reduction system using marine biomass according to claim 1, wherein the marine plantation is a floating body, and the power for controlling the shape and / or position of the floating body is It includes propulsion by a sail system installed on a floating body and remotely controlled by the marine industrial infrastructure or traction by a tugboat.

請求項３の発明は請求項１記載のマリンバイオマスを用いた大規模ＣＯ２削減システムに係り、前記複数種の衛星システムが、宇宙空間で太陽からのエネルギーを集束し、海藻の生育を促進する波長域のレーザ光に変換して前記海洋プランテーションの領域を照射するレーザ衛星システムを含むことを特徴とする。
また、飛行船にレーザ発生装置を搭載して、上空からレーザを照射してもよい。 The invention of claim 3 relates to a large-scale CO 2 reduction system using marine biomass according to claim 1, wherein the plurality of types of satellite systems focus energy from the sun in space and promote the growth of seaweed. A laser satellite system that irradiates the region of the marine plantation by converting the laser beam into a wavelength region is included.
Further, a laser generator may be mounted on the airship and the laser may be irradiated from above.

請求項４の発明は請求項１記載のマリンバイオマスを用いた大規模ＣＯ２削減システムに係り、前記複数種の衛星システムが、ＧＰＳ衛星、通信衛星、海洋観測衛星、及び気象衛星を含み、前記地上集中支援システムが、遠隔支援センタと、前記遠隔支援センタをバックアップする、海洋変動予測システム、海洋生態系影響評価システム、及び船舶航行安全支援システムを含んでなることを特徴とする。 The invention of claim 4 relates to a large-scale CO 2 reduction system using marine biomass according to claim 1, wherein the plurality of types of satellite systems include a GPS satellite, a communication satellite, an ocean observation satellite, and a weather satellite, The ground concentration support system includes a remote support center, a marine change prediction system, a marine ecosystem impact assessment system, and a ship navigation safety support system that back up the remote support center.

請求項５の発明は請求項１記載のマリンバイオマスを用いた大規模ＣＯ２削減システムに係り、前記洋上プラント船において、前記海藻を収穫、脱水、粉砕し、塩分を洗浄するステップと；前記洗浄した海藻を部分燃焼処理する際に、ソーダ回収ボイラに投入して、炉内で落下中に乾燥させながら、前記ボイラに吹き込まれた流量調整された空気と酸素により、前記ボイラの炉下部では還元反応燃焼処理し、炉上部では部分酸化燃焼処理することによりＣＯ２（二酸化炭素）とＣＯ（一酸化炭素）を得るステップと；前記ＣＯ２を回収・液化するステップと；前記ソーダ回収ボイラの発熱により水を加熱して得た水蒸気によりタービン発電機を駆動するステップと；前記発電機により得られる電力を含む電力の一部を用いて海水淡水化装置を稼動して淡水を得るステップと；電気分解装置により前記淡水を電気分解して水素と前記酸素を得るステップと；前記ＣＯと前記水素を原料とする合成ガス（Ｓｙｎ Ｇａｓ）から、メタノール及び／又はエタノールを含むＢＴＬ（Ｂｉｏｍａｓｓ Ｔｏ Ｌｉｑｕｉｄ）を得て製品とするステップと；を含むことを特徴とする。 The invention of claim 5 relates to a large-scale CO 2 reduction system using marine biomass as set forth in claim 1, wherein the seaweed is harvested, dewatered and pulverized in the offshore plant ship, and the salt is washed; When the seaweed was partially burned, it was put into a soda recovery boiler and dried while falling in the furnace, while the flow-adjusted air and oxygen blown into the boiler reduced the bottom of the boiler. CO 2 (carbon dioxide) and CO (carbon monoxide) are obtained by performing reactive combustion treatment and partial oxidation combustion treatment in the upper part of the furnace; recovering and liquefying the CO 2 ; heating of the soda recovery boiler A step of driving a turbine generator with water vapor obtained by heating water with a seawater desalination apparatus using a part of electric power including electric power obtained by the generator To obtain fresh water by electrolyzing; to obtain hydrogen and oxygen by electrolyzing the fresh water by an electrolyzer; from the synthesis gas (Syn Gas) using CO and hydrogen as raw materials, methanol and / or Or obtaining a BTL (Biomass To Liquid) containing ethanol as a product.

請求項６の発明は請求項１記載のマリンバイオマスを用いた大規模ＣＯ２削減システムに係り、さらに、前記洋上プラント船で回収・液化したＣＯ２をＣＯ２輸送船に積載してＣＯ２放流船に積み替えたものを海洋の中・深層域に放流して海中に固定するＣＯ２海洋隔離システムを備えることを特徴とする。
また、海洋プランテーションの運用海域によっては、洋上プラント船に放流装置を設置して直接放流してもよい。 The invention of claim 6 relates to a large-scale CO 2 reduction system using marine biomass according to claim 1, further loading to CO 2 discharge the CO 2 recovered and liquefied at the offshore plant ship CO 2 transport ship It is equipped with a CO 2 ocean sequestration system that releases what is transshipped to a ship into the ocean's middle and deep areas and fixes it in the ocean.
Moreover, depending on the operational area of the marine plantation, a discharge device may be installed on the offshore plant ship to directly discharge it.

本発明の請求項１に係るマリンバイオマスを用いた大規模ＣＯ２削減システムでは、海藻の収穫が海藻を生育する海洋プランテーションに近接して移動又は停泊する洋上プラント船上で実行されるので、海藻の陸上プラントなどへの輸送を実質的に省略でき、海藻の処理が発酵ではなく、部分燃焼処理により行われるので、海藻の処理を高速化できる。 In the large-scale CO 2 reduction system using marine biomass according to claim 1 of the present invention, seaweed harvesting is performed on an offshore plant ship that moves or anchors in the vicinity of a marine plantation where seaweed grows. Transportation to an onshore plant or the like can be substantially omitted, and the processing of seaweed can be speeded up because the processing of seaweed is performed by partial combustion processing instead of fermentation.

さらに、これら、海洋プランテーションと洋上プラント船が、複数種の衛星システムによりバックアップされた地上集中支援システムを通じて運営されるので、海洋プランテーションにおける海藻の生育状況を監視することから、外部の航行・漁業などの障害にならないように適切な情報を発信することまでを統合的に実行できる。   Furthermore, since these marine plantations and offshore plant ships are operated through a ground-based support system backed up by multiple types of satellite systems, the growth of seaweeds in marine plantations is monitored, so external navigation and fisheries, etc. It is possible to carry out in an integrated manner until appropriate information is transmitted so as not to become an obstacle.

本発明の請求項２に係るマリンバイオマスを用いた大規模ＣＯ２削減システムでは、海洋プランテーションが係留式ではなく、浮遊体であって錨類を要しないので、大洋の深海洋上を実質的に面積制限をうけることなく活用できるので、地球規模での本格的なＣＯ２固定に必要な大規模な藻場の運営が可能になる。 In the large-scale CO 2 reduction system using marine biomass according to claim 2 of the present invention, the marine plantation is not a mooring type, is a floating body, and does not require moss. Since it can be used without any area restrictions, large-scale seaweed beds necessary for full-scale CO 2 fixation on a global scale can be operated.

しかも、海洋プランテーションは浮遊体であり、海流、海上風などにより、通常はその位置がドリフトし易く、その形状が変形し易いが、前記海洋産業インフラにより遠隔制御される帆システムを備えているので、帆システムによる推進力を使って、元の位置・元の形状に戻すことができ、さらには、海流、風の強さと方向の予報情報に基づき、位置・形状の変動量を事前に予測して、ドリフト・変形を予防するように動かすことができる。
また、帆システムの代わりにタグボートで牽引してもよい。 Moreover, the ocean plantation is a floating body, and its position is likely to drift and the shape is likely to be deformed due to the ocean currents, ocean winds, etc., but it has a sail system that is remotely controlled by the marine industry infrastructure. The propulsive force of the sail system can be used to restore the original position and shape, and the amount of change in position and shape can be predicted in advance based on forecast information on ocean currents, wind strength and direction. And can be moved to prevent drift and deformation.
Moreover, you may tow with a tugboat instead of a sail system.

本発明の請求項３に係るマリンバイオマスを用いた大規模ＣＯ２削減システムでは、複数種の衛星システムの１つであるレーザ衛星が、宇宙空間で太陽からのエネルギーを集束し、海藻の生育に適した所定の波長帯のレーザ光に変換して海洋プランテーションの所定の領域を照射するので、海藻の生長を促進することができ、単位面積・年当たりの生育総量を向上できる。 In the large-scale CO 2 reduction system using marine biomass according to claim 3 of the present invention, a laser satellite, which is one of a plurality of types of satellite systems, focuses energy from the sun in outer space to grow seaweed. By converting the laser light into a suitable predetermined wavelength band and irradiating a predetermined region of the marine plantation, the growth of seaweed can be promoted, and the total amount of growth per unit area / year can be improved.

本発明の請求項４に係るマリンバイオマスを用いた大規模ＣＯ２削減システムでは、例えば、ＧＰＳ衛星を使って、海洋プランテーションの各部を代表する標識点の正確な位置を同定し、プラットフォームの形状の歪み程度を割り出し、海洋観測衛星を使って、海洋プランテーションにおける海藻の生育状況と周辺海域の波浪状況、栄養状況などを監視し、気象衛星による天候、風速、海流速度などの気象状況データ（現状と予測値）と合わせて、海藻にとって最適の生育環境を時系列的に選べるように海洋プランテーションの位置、形状を決定し、通信衛星を使って、洋上プラント船を介してもしくは海洋プランテーションの推進系（請求項２に係る場合は「帆システム」又は「タグボート」であってもよい）に伝え、海洋プランテーションの位置、形状を制御する。 In the large-scale CO 2 reduction system using marine biomass according to claim 4 of the present invention, for example, the GPS satellite is used to identify the exact position of the sign point representing each part of the marine plantation, and the shape of the platform Determining the degree of distortion, using ocean observation satellites, monitoring seaweed growth in ocean plantations, wave conditions in the surrounding waters, nutritional conditions, etc., and meteorological situation data such as weather, wind speed, and ocean current velocity (current and current) Together with the predicted value), determine the location and shape of the marine plantation so that the optimal growth environment for the seaweed can be selected in chronological order, and use a communications satellite to transmit the offshore plant ship or marine plantation propulsion system ( (In case of claim 2, it may be “sail system” or “tug boat”) Control the position and shape of the screen.

さらには、気象・海流などの自然状況と航行・漁業などの人為的状況の監視し、洋上プラント船に対して最も安全且つ効率的に海藻を収穫〜処理できるように制御を支援し、一方外部の航行・漁業などの障害にならないように適切な情報を発信する。
このようにこれらの諸機能は統合的に実行することができる。 In addition, it monitors the natural conditions such as weather and ocean currents and man-made conditions such as navigation and fisheries, and supports the control so that seaweed can be harvested and processed in the safest and most efficient manner for offshore plant ships. Appropriate information will be sent out so as not to hinder the navigation and fishing industry.
Thus, these functions can be executed in an integrated manner.

本発明の請求項５に係るマリンバイオマスを用いた大規模ＣＯ２削減システムでは、海藻を部分燃焼処理する際に、木材のパルプ残渣処理で実績のあるソーダ回収ボイラを使うことができるので、ＢＴＬとＣＯ２を効率的に得ることができる。 In the large-scale CO 2 reduction system using marine biomass according to claim 5 of the present invention, when the seaweed is partially burnt, a soda recovery boiler that has a proven record in wood pulp residue treatment can be used. And CO 2 can be obtained efficiently.

本発明の請求項６に係るマリンバイオマスを用いた大規模ＣＯ２削減システムでは、中・深層域ではＣＯ２の十分な溶解能力があるにもかかわらず、海洋の炭素循環プロセスでは海洋に吸収できる量が少ないので、ＣＯ２放流船を用いて大量の二酸化炭素を海洋隔離するものである。
この技術は、従来、火力発電所などから発生するＣＯ２を回収・液化して海洋隔離や地中貯留するために技術開発されたものである。 In the large-scale CO 2 reduction system using marine biomass according to claim 6 of the present invention, the ocean can be absorbed by the ocean in the ocean carbon circulation process, even though there is sufficient CO 2 dissolution capacity in the middle and deep layers. Since the amount is small, a large amount of carbon dioxide is sequestered using a CO 2 discharge ship.
This technology has been developed in order to recover and liquefy CO 2 generated from a thermal power plant, etc., for ocean isolation and underground storage.

本発明では、大気中のＣＯ２を海藻に吸収させたものを海洋隔離するというＣＯ２の吸収源対策として用いる点で発想が異なる。
大量のＣＯ２を中・深層域に海洋隔離すると弱アルカリ性の海水が中性化されてしまうという意見もあるが、海中の炭酸イオンが不足すると炭酸カルシウムが溶解してそれを補填するのでその心配はない。 In the present invention, the idea is different in that it is used as a CO 2 absorption source measure to sequester ocean-absorbed CO 2 in the atmosphere.
There is an opinion that if a large amount of CO 2 is sequestered in the middle and deep layers, weak alkaline seawater will be neutralized, but if there is a shortage of carbonate ions in the sea, calcium carbonate dissolves and compensates for it, so there are concerns There is no.

このようにして、本発明によるマリンバイオマスを用いた大規模ＣＯ２削減システムは、大洋上の大規模なプラットフォームで海藻を生育して空気中のＣＯ２を取り込んだものを、炉下部では還元反応燃焼処理し、炉上部では部分酸化燃焼処理するソーダ回収ボイラにより自然のエネルギーを利用して部分燃焼させて、一部は再びＣＯ２として回収・液化して海中に海洋隔離することにより大気中のＣＯ２濃度を減少させる吸収源対策に寄与するとともに、残りはメタノールなどのＢＴＬ、及び／又は水素を製造し、エネルギー変換によるＣＯ２の発生を抑制する排出抑制対策にも寄与することができるので、地球が直面している温室効果ガス削減対策の本質的な解決策を提供することになる。 In this way, the large-scale CO 2 reduction system using marine biomass according to the present invention grows seaweed on a large-scale platform on the ocean and captures CO 2 in the air. It is burned and partially burned using natural energy with a soda recovery boiler that is partially oxidized and burned in the upper part of the furnace, and part of it is recovered and liquefied as CO 2 again and isolated in the ocean to the ocean. As it contributes to absorption source measures to reduce CO 2 concentration, the remainder can also contribute to emission control measures that produce BTL such as methanol and / or hydrogen and suppress the generation of CO 2 due to energy conversion. It will provide an essential solution to the greenhouse gas reduction measures that the planet faces.

本発明によるマリンバイオマスを用いた大規模ＣＯ２削減システムは、海洋中で自然のエネルギーを利用して大規模に大型海藻を生育させ、これを収穫してバイオマス原料として集中的に制御された部分燃焼処理を行って、水素や、メタノールなどのＢＴＬ（Ｂｉｏｍａｓｓ−Ｔｏ−Ｌｉｑｕｉｄ）製品を製造し、途中で付随的に発生するＣＯ２を回収・液化したものを海洋隔離することで、海洋中にＣＯ２を固定し、直接間接に地球規模でのＣＯ２の削減に資するものであり、（１）大型海藻を生育させる海洋プランテーション、（２）海藻を収穫して部分燃焼処理する洋上プラント船、（３）海洋プランテーションと洋上プラント船の活動を支援する海洋産業インフラ、（４）洋上プラント船で回収・液化されたＣＯ２を海中に放流する海洋隔離システム、の４つのサブシステムからなる。 The large-scale CO 2 reduction system using marine biomass according to the present invention is a part in which large-scale seaweed is grown on a large scale using natural energy in the ocean, and this is harvested and concentratedly controlled as a biomass raw material. Combustion treatment is carried out to produce BTL (Biomass-To-Liquid) products such as hydrogen and methanol, and CO 2 generated and liquefied along the way is collected and separated into the ocean. CO 2 is fixed and directly and indirectly contributes to CO 2 reduction on a global scale. (1) Ocean plantation where large seaweed grows, (2) Offshore plant ship that harvests seaweed and partially burns it, (3) marine industry infrastructure to support the activities of the marine plantations and offshore plant vessels, (4) offshore plant ship discharge recovery and liquefied CO 2 in the sea Ocean sequestration system that consists of four sub-systems.

以下に図を参照して、概ね上記（１）（２）（３）（４）の順に本発明の様々な実施形態を詳細に説明し、最後に（５）で、本マリンバイオマスを用いた大規模ＣＯ２削減システム全体のＣＯ２固定量と、自己発生電力を用いて水素などを製造した場合の生産量を試算する。
図１は本発明によるマリンバイオマスを用いた大規模ＣＯ２削減システムにおける海洋プランテーションを示す図であり、（Ａ）は海洋プランテーションの全体構成を、（Ｂ）は海洋プランテーションの詳細な構成を示す図である。
図２は本発明によるマリンバイオマスを用いた大規模ＣＯ２削減システムにおけるレーザ衛星システムの構成を示す図である。
図３は本発明によるマリンバイオマスを用いた大規模ＣＯ２削減システムにおける海洋産業インフラの構成を示す図である。
図４は本発明によるマリンバイオマスを用いた大規模ＣＯ２削減システムにおける洋上プラント船での海藻の処理プロセスを示す図である。
図５は本発明によるマリンバイオマスを用いた大規模ＣＯ２削減システムにおけるＣＯ２海洋隔離システムの構成と運用イメージを示す図である。 Various embodiments of the present invention will be described in detail in the order of the above (1), (2), (3), and (4) with reference to the drawings. Finally, in (5), the present marine biomass was used. Estimate the CO 2 fixed amount of the entire large-scale CO 2 reduction system and the production amount when hydrogen or the like is produced using self-generated power.
FIG. 1 is a diagram showing a marine plantation in a large-scale CO 2 reduction system using marine biomass according to the present invention, (A) shows the entire configuration of the marine plantation, and (B) shows a detailed configuration of the marine plantation. It is.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a laser satellite system in a large-scale CO 2 reduction system using marine biomass according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of marine industrial infrastructure in a large-scale CO 2 reduction system using marine biomass according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a seaweed treatment process on an offshore plant ship in a large-scale CO 2 reduction system using marine biomass according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a configuration and operational image of a CO 2 ocean isolation system in a large-scale CO 2 reduction system using marine biomass according to the present invention.

（１）大型海藻を生育させる海洋プランテーション
図１に示すように、本実施例における海洋プランテーション１０は、全体で１２０ｋｍ四方に及ぶ広大なものであり、沿岸部に設置することは事実上不可能である。しかしながら錨による係留方式ではなく浮遊方式であるので、錨の重量を支える堅牢な構造を要せず、簡素で柔軟な低コスト構造ですみ、大洋の任意の場所に設置することができる。 (1) Ocean Plantation for Growing Large Seaweed As shown in FIG. 1, the ocean plantation 10 in this embodiment is a vast one that covers 120 km square as a whole, and it is virtually impossible to install it on the coastal area. is there. However, since it is not a mooring method by a dredging but a floating method, it does not require a robust structure that supports the weight of the dredging, it can be a simple and flexible low-cost structure and can be installed anywhere in the ocean.

海洋プランテーション１０全体は、１０個のセット１１からなり、各々のセット１１は６０ｋｍ×２４ｋｍの海域を占め、各々１０個のプラットフォーム１２からなる。
各セットに対して、１隻の洋上プラント船４０と、２機のヘリコプタ１８、４０艘の小型作業船１９が対応し、小型作業船は、無人で動作し、海藻の収穫に当たり、ヘリコプタは種になる海藻の切片の散布などと設備の保守・修理に当たる。 The entire ocean plantation 10 consists of 10 sets 11, each set 11 occupies a sea area of 60 km × 24 km, and each consists of 10 platforms 12.
For each set, one offshore plant ship 40 and two helicopters 18 and 40 small workboats 19 correspond, and the small workboats operate unattended and harvest seaweed. It is the maintenance and repair of equipment and the spraying of seaweed slices.

各々のプラットフォーム１２は１０ｋｍ×１０ｋｍの海域を占め、幅２ｋｍの開水路を隔てて互いに隣接し、プラットフォームの内部は１００個の１ｋｍ×１ｋｍサイズのユニット１３に間仕切られている。
各ユニット１３の漁網状の間仕切り体にはブイをつけて海面に浮かせ、浮遊している海藻が外部に流出することを防止する。
ユニット１３の４隅には帆システム１５を設置する。
この他、プラットフォームの４隅、又は４隅と中心には、海水温度、塩分濃度計測器、及びＧＰＳ受信機と、衛星通信装置を設置する。
ユニット１３には、さらに細かい間仕切りを入れて、例えば１００ｍ×１００ｍのモジュールを１００個形成し、各々のモジュ−ルには、漁網面と開水面を半分ずつ持たせる。
この場合、海洋プランテーション全体の有効海藻生育面積は５０００ｋｍ２になる。なお、各セット内のプラットフォームの数や配置形状は任意でよく、例えば、洋上プラント船からの作業距離が最小になるように円環状に配置してもよい。またセット毎に別々の海域に離れて設置しても良い。 Each platform 12 occupies a sea area of 10 km × 10 km, is adjacent to each other with an open channel having a width of 2 km, and the inside of the platform is partitioned into 100 1 km × 1 km size units 13.
A fishing net-like partition body of each unit 13 is provided with a buoy and floats on the sea surface to prevent the floating seaweed from flowing out.
Sail systems 15 are installed at the four corners of the unit 13.
In addition, a seawater temperature, a salinity measuring instrument, a GPS receiver, and a satellite communication device are installed at the four corners of the platform or at the four corners and the center.
The unit 13 is further divided into partitions to form, for example, 100 modules of 100 m × 100 m, and each module has a fishing net surface and an open water surface in half.
In this case, the effective seaweed growing area of the entire ocean plantation is 5000 km 2 . Note that the number and arrangement shape of the platforms in each set may be arbitrary. For example, the platforms may be arranged in an annular shape so that the working distance from the offshore plant ship is minimized. Moreover, you may install separately in a separate sea area for every set.

海洋における光が届く「表層域」の海中では、植物プランクトンの光合成活動が活発に行われて繁殖し、この植物プランクトンを餌にしてさまざまな動物プランクトンが、さらに食物連鎖によって魚などの動物が繁殖している。
植物プランクトンは、溶存している栄養塩（硝酸塩、リン酸塩、ケイ酸塩など）を使い尽くすまで増殖するので、表層域では栄養塩の濃度がほとんどゼロとなっている海域があり、この状況は「海の砂漠」と呼ばれている。 In the sea of the “surface layer” where light reaches in the ocean, phytoplankton photosynthetic activity is actively carried and breeding, various zooplankton are fed using this phytoplankton, and animals such as fish are bred by the food chain is doing.
Phytoplankton grows until the dissolved nutrients (nitrates, phosphates, silicates, etc.) are used up, so there are sea areas where the concentration of nutrients is almost zero in the surface area. Is called the "sea desert".

一方、それより下層の中層域では、表層域での動物プランクトンの死骸、さらに魚などの動物の糞や死骸が沈降してその有機物が微生物により分解されて、所謂栄養塩が豊富な状態になっている。
特に、上記「海の砂漠」と呼ばれている海域では、有光層下部に温度躍層が発達しており、栄養塩に富んだ中層域の海水が表層域の海水と交換できない状態になっている。 On the other hand, in the lower middle layer, the carcass of zooplankton in the surface layer area, and the feces and carcasses of animals such as fish settle, the organic matter is decomposed by microorganisms, and so-called nutrient salts are abundant. ing.
In particular, in the sea area referred to as the “sea desert” above, a thermocline has developed in the lower part of the lighted layer, and the seawater in the middle layer rich in nutrients cannot be exchanged with the seawater in the surface layer. ing.

表層域、中層域の水深区分は、地球上の海洋域、季節によっても変り厳密なものではないが、本発明においての表層域は、海洋表面〜水深約２００ｍの、有光層領域であり、中層域は、水深約２００〜１５００ｍの、光はないが酸素を含みバクテリアが有機物を酸化分解できる領域である。   The water depth division of the surface layer region and the middle layer region varies depending on the ocean region and the season on the earth and is not exact, but the surface layer region in the present invention is a light layer region from the ocean surface to a water depth of about 200 m, The middle region is a region having a water depth of about 200 to 1500 m, which does not have light but contains oxygen and allows bacteria to oxidize and decompose organic matter.

従って、「海の砂漠」に海洋プランテーションを設置する場合には、豊富な栄養塩をもつ有光層下部にある中層域の海水を表層に汲み上げて表層域に栄養塩を供給し、鉄及び／又は鉄化合物、さらに必要によりカルシウム化合物、ケイ素化合物を添加し、かつ海藻類生育用網を設置して海藻類を生育させるのがよい。
また、栄養塩に富んでいるが鉄分が不足する海域に海洋プランテーションを設置しても良い。その場合、少量の鉄分を補給するだけで済むので、設置はより容易になる。 Therefore, when setting up a marine plantation in the “sea desert”, the seawater in the middle layer under the luminescent layer with abundant nutrients is pumped to the surface layer to supply nutrients to the surface layer. Or it is good to add an iron compound, and also, if necessary, a calcium compound and a silicon compound, and to set up a seaweed growth net to grow seaweed.
In addition, marine plantations may be installed in sea areas rich in nutrients but lacking iron. In that case, installation is easier because only a small amount of iron needs to be replenished.

中層域の海水を表層域に汲み上げる方法は、海上での実施であること、ＣＯ２の削減を考慮すれば自然のエネルギー、例えば太陽熱、風力、海水温度差などを利用するのが好ましい。
このうち、特に好ましい形態は、海水温度差を利用したもので、特許文献〔特開２００１−３３６４７９号公報〕に記載されている方法であり、熱伝導性材質でできた中空パイプを揚水管として用い、最初に中空パイプを中層域の海水で満たし、中空パイプの少なくとも一端を封止してから、一端を表層域に、他端は中層域にあるように略鉛直に配置し、中空パイプ内外の海水温度が平衡になるまで放置し、然る後封止部を解除する方法で設置する。 The method of pumping the seawater in the middle layer to the surface layer is preferably carried out at sea, and considering the reduction of CO 2 , it is preferable to use natural energy such as solar heat, wind power, seawater temperature difference and the like.
Among these, a particularly preferable form is a method using seawater temperature difference, which is a method described in a patent document [Japanese Patent Laid-Open No. 2001-336479], and a hollow pipe made of a heat conductive material is used as a pumping pipe. First, fill the hollow pipe with sea water in the middle layer area, seal at least one end of the hollow pipe, place one end in the surface layer area and the other end in the middle layer area, and place it approximately vertically, inside and outside the hollow pipe It is left until the seawater temperature of the water reaches equilibrium, and then it is installed by a method of releasing the sealing part.

このようにして設置した以後は、周囲の相対的に温度の高い海水と熱交換して揚水管内部にある中層域の海水の温度が上昇する。即ち、中層域の海水は、表層域の海水より塩分濃度が低いので表層域の海水と同じ温度であれば比重が小さくなるので、浮力が生じて上昇し、揚水管上端部より表層域の海水中に拡散して、中層域の海水が汲み上げられることになる。
この中層域の海水汲み上げは、太陽光による熱エネルギーを駆動エネルギーとしているので、それ以外の動力なしで続けることができる。 After being installed in this manner, the temperature of the seawater in the middle zone in the pumping pipe rises by exchanging heat with the surrounding seawater having relatively high temperature. That is, since the seawater in the middle layer has a lower salinity than the seawater in the surface layer, the specific gravity is reduced at the same temperature as the seawater in the surface layer. The seawater in the middle zone will be pumped up by diffusing inside.
This pumping of seawater in the middle layer uses heat energy from sunlight as driving energy, and can continue without any other power.

このような揚水管による富栄養中層域海水の汲み上げの具体的方法、及び、鉄及び／又は鉄化合物、カルシウム化合物、ケイ素化合物などの無機栄養物の海水への添加の具体的方法については、本願の発明者による別の特許文献（特願２００３−３３８８０５、出願日：平成１５年９月２９日）に詳しく述べたので、この説明では省く。   For a specific method of pumping eutrophic middle-layer seawater using such a pump, and a specific method of adding inorganic nutrients such as iron and / or iron compounds, calcium compounds, and silicon compounds to seawater, refer to this application. Is described in detail in another patent document (Japanese Patent Application No. 2003-338805, filing date: September 29, 2003) by the inventors of the present invention, and is omitted in this description.

富栄養中層域海水を活用する他の方法として本実施例では、海流の衝突、撹拌によって中層域海水が海表に現れている海域を探して、そこに海洋プランテーションを設置する方法を採用する。さらに、絶えず新鮮な富栄養海水を供給するためには、海流がさらに大きく回流していることが望ましい。我が国の排他的経済水域内では、例えば三陸沖合いが該当する。   In this embodiment, as another method of utilizing the eutrophic middle layer seawater, a method is adopted in which a sea area where the middle layer seawater appears on the surface of the sea by collision and agitation of the ocean current is searched and a marine plantation is installed there. Furthermore, in order to constantly supply fresh eutrophic seawater, it is desirable that the ocean current is circulating more greatly. Within Japan's exclusive economic zone, offshore Sanriku, for example.

このような海域では、海洋プランテーションを長期間放置すれば、プラットフォームの形状が著しく歪んでしまい、海藻の生育に不適となる場合が発生することが予測される。
そこで、各プラットフォームの４隅、又は４隅と中心に設置した前記ＧＰＳ受信機により、ＧＰＳ衛星から得た位置情報を通信衛星経由で地上集中支援システムの遠隔支援センタに伝送し、遠隔支援センタでは、それらの流線ベクトルを算出し、拘束条件付外挿法により４隅、又は４隅と中心の各々の将来位置を予測する。 In such a sea area, if the ocean plantation is left for a long period of time, it is predicted that the platform shape may be significantly distorted and become unsuitable for the growth of seaweed.
Therefore, the GPS receivers installed at the four corners of each platform or at the four corners transmit the position information obtained from the GPS satellites to the remote support center of the ground concentration support system via the communication satellite. The stream line vectors are calculated, and the future positions of the four corners or the four corners and the center are predicted by the extrapolation method with constraint conditions.

一方、遠隔支援センタでは、海水温度、塩分濃度計測器で取得した海洋情報および海洋観測衛星情報をもとに海洋変動予測システムを用いて、対象海域の大局的な潮流の変動を予測し、これら２種類の予測結果を考慮して、４隅又は４隅と中心の各々の流れ方向を予測計算する。
プラットフォーム全体又は一部の形状が著しく歪むことが予測される場合、その形状が歪まないようにタグボートや洋上プラント船４０等で牽引し修正する。ただし、４隅の牽引方向と距離は、予め遠隔支援センタにおいて算出されるものとする。 On the other hand, the remote support center predicts global tidal current fluctuations in the target sea area using the ocean fluctuation prediction system based on the ocean information and ocean observation satellite information acquired by the seawater temperature and salinity concentration measuring instruments. The flow direction at each of the four corners or the four corners and the center is predicted and calculated in consideration of two types of prediction results.
When it is predicted that the entire platform or a part of the shape is significantly distorted, it is pulled and corrected by a tug boat, an offshore plant ship 40 or the like so that the shape is not distorted. However, the traction directions and distances at the four corners are calculated in advance at the remote support center.

さらに、三陸沖合いの海洋変動予測シミュレーションによると、海洋プランテーションを３ヶ月以上放置すると回流海域を逸脱する確率が高まる結果が得られた。その場合でも、本実施例によれば、海洋プランテーションの軌道を常時微調整して回流領域に留まらせるように、予め定めた海域内を人工的に回遊させることができる。   Furthermore, according to the ocean fluctuation prediction simulation off Sanriku, the result of increasing the probability of deviating from the circulation sea area was obtained when the ocean plantation was left for more than 3 months. Even in such a case, according to the present embodiment, it is possible to artificially relocate in a predetermined sea area so that the trajectory of the marine plantation is always finely adjusted to remain in the circulation area.

その原理的方法はヨットの帆走原理に基づくものであり、各ユニットの４隅にそれぞれ設置した前記帆システム１５を活用する。帆システムは、一体的に取り付けられた、遠隔操作が可能なキール＆セール（帆）と、同じく４隅に設置された風向、風速、風力計測装置からなり、その観測データを通信衛星経由で遠隔支援センタに伝送し、常時モニタする。   The principle method is based on the sailing principle of a yacht, and the sail systems 15 installed at the four corners of each unit are utilized. The sail system consists of an integrated keel and sail (sail) that can be remotely controlled, and wind direction, wind speed, and wind force measuring devices installed in the same four corners. Transmit to the support center and monitor constantly.

遠隔支援センタでは、潮流関係データと風況関係データを総合的に把握し、海洋プランテーションを人工的に回遊させるために必要な、各ユニットの４隅の帆システムのキールとセール各々の操作量を算出し、その結果を通信衛星を経由して各帆システムに伝送して遠隔操作する。
この方法は、上述の当該プラットフォーム全体の形状維持に利用してもよい。
また帆システムの代わりにタグボートで牽引しても良い。 At the remote support center, the tidal current data and wind condition data are comprehensively grasped, and the keel of the sail system at the four corners of each unit and the amount of operation of each sail necessary for artificially migrating marine plantations are calculated. The result is calculated, and the result is transmitted to each sail system via a communication satellite and remotely operated.
This method may be used to maintain the shape of the entire platform described above.
Moreover, you may tow with a tugboat instead of a sail system.

即ち、海洋変動予測システムなどの予測手法を用いることにより、各プラットフォームの２ヶ月程度先までの位置が予測できるので、必要に応じて早めに軌道修正することにより少ないエネルギー消費で海洋プランテーションを所定の海域に回遊させたり、各プラットフォームの形状の著しい歪を防止できる。   That is, by using a prediction method such as an ocean fluctuation prediction system, the position of each platform up to about two months ahead can be predicted. Therefore, the marine plantation can be obtained with less energy consumption by correcting the trajectory as soon as necessary. It is possible to migrate to the sea area and prevent significant distortion of the shape of each platform.

次に図２を参照すると、海藻の生育を促進するための、本発明によるレーザ衛星システムである。
太陽２１からのエネルギー２２の一部は、レーザ衛星２３の集光部（太陽電池）で電力に変換された後、レーザ光発射部（レーザ発振装置）で、海藻の生育を促進する所定の波長域（例えば、３００ｎｍ及び７００ｎｍ）のレーザ光２４に変換され、地球２０上の特定の領域である前記海洋プランテーション１０の全体又は所定の領域を照射する。 Referring now to FIG. 2, a laser satellite system according to the present invention for promoting seaweed growth.
Part of the energy 22 from the sun 21 is converted into electric power by the condensing unit (solar cell) of the laser satellite 23, and then a predetermined wavelength that promotes the growth of seaweed by the laser beam emitting unit (laser oscillation device). The laser beam 24 is converted into a laser beam 24 in a region (for example, 300 nm and 700 nm), and the entire marine plantation 10 that is a specific region on the earth 20 is irradiated.

レーザ衛星が地上３６０００ｋｍの静止衛星軌道上にある場合でも、レーザ光のビーム発散角度は１２０ｋｍ／３６０００ｋｍ、即ち０．００３ラジアン程度になり、マイクロ波による地上への送電などに比べて、許容発散角度が格段に大きいので、大容量のレーザ発振装置の製造が低コストで容易になる。   Even when the laser satellite is in the geostationary satellite orbit of 36000 km on the ground, the beam divergence angle of the laser beam is 120 km / 36000 km, that is, about 0.003 radians, which is an allowable divergence angle compared to the power transmission to the ground by microwaves. Therefore, the manufacture of a large-capacity laser oscillation device is facilitated at low cost.

レーザ光照射による海藻の成長促進効果としては、常時最適照射の場合、理論的には照射しない場合の１０倍の成長速度が期待でき、実際的な間欠照射の場合でも数倍の成長速度が期待できる。   As the effect of promoting the growth of seaweed by laser light irradiation, in the case of always optimal irradiation, it can be expected that the growth rate is theoretically 10 times that without irradiation, and even in the case of actual intermittent irradiation, the growth rate is expected to be several times higher. it can.

ここで成長速度が大きく丈夫な海藻として例えばホンダワラ類（季節、海域、などによって選択する）を選び、十分な太陽光と栄養を与えるならば、海藻の平均的な成長速度は１５ｇ／ｍ２／日である。
従って、上記のように富栄養海水域を選んで回遊させる場合、レーザ照射は必須ではないが、さらに上記のように所定の波長域のレーザ光を照射するならば、１５ｇ／ｍ２／日は確実な成長速度の下限とすることができる。 If, for example, a watermelon (selected according to the season, sea area, etc.) is selected as a strong seaweed with a high growth rate and given sufficient sunlight and nutrition, the average growth rate of seaweed is 15 g / m 2 / Day.
Therefore, when eutrophic seawater is selected and migrated as described above, laser irradiation is not essential, but if laser light in a predetermined wavelength region is further irradiated as described above, 15 g / m 2 / day is The lower limit of the reliable growth rate can be set.

本実施例の場合、海洋プランテーションの実効面積は５０００ｋｍ２であるので、海藻の年間収穫量Ｗは、
Ｗ＝ １５×５０００×１０６×３６５ｇ／年≒ ２７００万トン／年
これを実働３００日で処理するには、１日当たりドライベースで最小９万トンとなり、これらを１０隻の洋上プラント船４０を用いて処理すると、１隻当たりの処理量は最小９０００トン／日となる。ウェットベースでは最大１０倍の９万トンになる。
そこで、小型作業船（大型の海藻採取船）１９により海藻を収穫する際に、小型作業船上で海藻の水分を、物理的方法を用いて脱水した後、海藻を細かく破砕して洋上プラント船４０に移送する。 In the case of this example, the effective area of the marine plantation is 5000 km 2 , so the annual yield W of seaweed is
W = 15 × 5000 × 106 × 365 g / year ≒ 27 million tons / year To process this in 300 working days, the minimum amount is 90,000 tons on a dry basis per day. The minimum processing volume per ship is 9000 tons / day. In wet base, the maximum is 90,000 tons.
Therefore, when seaweed is harvested by the small work boat (large seaweed collection ship) 19, the seaweed water is dehydrated using a physical method on the small work boat, and then the seaweed is finely crushed to offshore plant ship 40. Transport to.

（２）海藻を収穫して部分燃焼処理する洋上プラント船
図４を参照すると、本発明による洋上プラント船４０での海藻の処理プロセスを示す図である。
第１ステップでは、破砕した海藻を小型作業船から洋上プラント船へ吸い上げ、塩化ナトリウム洗浄装置に投入し、海水淡水化装置８２から供給される淡水で塩化ナトリウムなどの塩分などを洗浄し、抽気背圧タービンから背圧排気した水蒸気を加え脱水・予熱し、有用物質抽出装置４２に送る。 (2) Offshore Plant Ship for Harvesting Seaweed and Partially Combusting Processing Referring to FIG. 4, it is a diagram showing a seaweed treatment process on the offshore plant ship 40 according to the present invention.
In the first step, the crushed seaweed is sucked up from a small work ship to an offshore plant ship, put into a sodium chloride cleaning device, washed with salt water such as sodium chloride with fresh water supplied from a seawater desalination device 82, Water vapor exhausted from the pressure turbine from the back pressure is added, dehydrated and preheated, and sent to the useful substance extraction device 42.

第２ステップでは、上述の洗浄水をＮａＣｌ水溶液として電解ソーダ製造装置８１に送り、海水淡水化装置８２から供給される淡水と合わせてイオン交換法により水酸化ナトリウムを製造する。この他に後述するように、洗浄水を食用・工業用塩製造システム（図示せず）に送水してもよい。   In the second step, the above-mentioned washing water is sent as an aqueous NaCl solution to the electrolytic soda manufacturing apparatus 81, and sodium hydroxide is manufactured by an ion exchange method together with the fresh water supplied from the seawater desalination apparatus 82. In addition, as will be described later, the washing water may be sent to an edible / industrial salt production system (not shown).

第３ステップでは、有用物質抽出装置４２において、細かく破砕した海藻を、前記水酸化ナトリウム及び後述のソーダ回収ボイラ４３で回収された水酸化ナトリウムを添加した淡水を溶媒として液状にした後、抽気した高温・高圧の蒸気を使って溶解し、アルギン酸やヨウ素などの有用物質を抽出し、藻体残渣をソーダ回収ボイラ４３へ送る。
ソーダ回収ボイラはパルプ工業において、パルプ残渣である黒液からのエネルギー回収の際の黒液燃焼に用いられている実績がある。 In the third step, in the useful substance extraction device 42, the finely crushed seaweed was liquefied using the sodium hydroxide and the fresh water added with sodium hydroxide recovered by the soda recovery boiler 43 described later as a solvent, and then extracted. It melts using high-temperature and high-pressure steam, extracts useful substances such as alginic acid and iodine, and sends the algal residue to the soda recovery boiler 43.
Soda recovery boilers are used in the pulp industry for black liquor combustion when recovering energy from black liquor, which is pulp residue.

第４ステップでは、藻体残渣をソーダ回収ボイラ４３の中段から炉内へ噴霧する。
ソーダ回収ボイラの炉下部における還元反応燃焼から上昇する燃焼ガスの熱により藻体残渣は炉内を落下中に乾燥される。
ソーダ回収ボイラの炉下部に到達した藻体残渣は還元反応燃焼により分解される。 In the fourth step, the algal residue is sprayed from the middle stage of the soda recovery boiler 43 into the furnace.
Algae residue is dried while falling in the furnace by the heat of combustion gas rising from the reduction reaction combustion in the lower part of the soda recovery boiler.
Algae residue that has reached the bottom of the furnace of the soda recovery boiler is decomposed by reduction reaction combustion.

即ち、溶媒の水酸化ナトリウム中のナトリウムなどを媒介とする不完全燃焼反応により、藻体残渣有機物中の炭素分は全部完全に酸化されてＣＯ２とならずに、大部分はＣＯを含む燃焼ガスとなってソーダ回収ボイラ上部に向かって上昇し、溶媒として使用した水酸化ナトリウムはスメルトとなってソーダ回収ボイラの底部に溜まる。 That is, due to the incomplete combustion reaction mediated by sodium in the solvent sodium hydroxide and the like, the carbon in the algal residue organic matter is not completely oxidized to CO 2 but mostly contains CO. It becomes gas and rises toward the top of the soda recovery boiler, and the sodium hydroxide used as the solvent becomes smelt and accumulates at the bottom of the soda recovery boiler.

上昇する燃焼ガスは、ソーダ回収ボイラの上段に吹き込まれる空気と酸素により、部分酸化燃焼される。即ち、さらに酸化（燃焼）され、高次化合物は分解されてＣＯになり、ＣＯの一部はＣＯ２になる。
最終的に発生するＣＯとＣＯ２の比率は、下段と上段に吹き込まれた空気と酸素の流量比率などにより調節される。
これらの酸素は、水電気分解装置８３から供給される。
また、ソーダ回収ボイラの起動時や残存水分が多いなどの理由で藻体残渣の分解が不十分な場合は、重油などの添加により火力を増強してもよい。 The rising combustion gas is partially oxidized and burned by the air and oxygen blown into the upper stage of the soda recovery boiler. That is, it is further oxidized (burned), the higher order compounds are decomposed into CO, and a part of CO becomes CO 2 .
The ratio of CO and CO 2 finally generated is adjusted by the flow rate ratio of air and oxygen blown into the lower and upper stages.
These oxygens are supplied from the water electrolyzer 83.
In addition, when the soda recovery boiler is activated or when there is insufficient decomposition of the algal residue due to a large amount of residual moisture, the thermal power may be increased by adding heavy oil or the like.

第５ステップでは、ソーダ回収ボイラの底部に溜まったスメルト中の溶媒分である水酸化ナトリウムは、溶媒回収装置８６により回収され、再び有用物質抽出装置に供給される。   In the fifth step, sodium hydroxide, which is a solvent component in the smelt collected at the bottom of the soda recovery boiler, is recovered by the solvent recovery device 86 and supplied again to the useful substance extraction device.

第６ステップでは、燃焼ガスはエコノマイザ４４を通過後スクラバで灰分が分離され、灰分処理装置８７に集められる。燃焼ガスの本体はＣＯとＣＯ２からなり、ＣＯ２回収・液化装置４５に送られる。 In the sixth step, the ash is separated by the scrubber after passing through the economizer 44, and the combustion gas is collected in the ash treatment device 87. The main body of the combustion gas consists of CO and CO 2 and is sent to the CO 2 recovery / liquefaction device 45.

第７ステップでは、ソーダ回収ボイラ及びソーダ回収ボイラとエコノマイザの接続部には、海水淡水化装置８２からの淡水が供給される水冷壁管が巻かれており、燃焼ガスの冷却熱により、水冷壁管中の水は加熱されて高温水蒸気となり、抽気背圧タービン（Ｔ）８４に導かれ、タービンを回転して発電機により電力を発生する。   In the seventh step, a soda recovery boiler and a connecting portion between the soda recovery boiler and the economizer are wound with a water-cooled wall pipe to which fresh water from the seawater desalination device 82 is supplied. The water in the pipe is heated to become high-temperature steam, led to the extraction back pressure turbine (T) 84, and rotates the turbine to generate electric power by the generator.

発電機８５で発生した電力は、本洋上プラント船の主電源であり、海水淡水化装置８２や、ＣＯ２回収・液化装置４５を始めとする上述の各種装置、及び各種ユーティリティ（個別記載せず）に供給される。 The electric power generated by the generator 85 is the main power source of the offshore plant ship, and the above-mentioned various devices including the seawater desalination device 82, the CO 2 recovery / liquefaction device 45, and various utilities (not individually described). ).

ＣＯ２を回収・液化するために発生電力を消費してもさらに余剰電力が生じる場合は、水電気分解装置８３を稼動し過剰水素を蓄積するか、電解ソーダ製造装置８１を稼動し過剰ソーダを蓄積するか、及び／又は、海水淡水化装置８２の副産物である濃縮塩を精製して塩を製造する。 If surplus power is generated even if the generated power is consumed to recover and liquefy CO 2 , the water electrolysis device 83 is operated to accumulate excess hydrogen, or the electrolytic soda manufacturing device 81 is operated to remove the excess soda. The concentrated salt that accumulates and / or is a by-product of the seawater desalination apparatus 82 is purified to produce a salt.

一方、抽気した高温・高圧水蒸気は有用物質抽出装置４２に供給され、背圧排気した低温・低圧の水蒸気は、復水器（コンデンサ）の役割を果たす塩化ナトリウム洗浄装置４１に導かれる。   On the other hand, the extracted high-temperature and high-pressure steam is supplied to the useful substance extraction device 42, and the low-temperature and low-pressure steam exhausted from the back pressure is guided to a sodium chloride cleaning device 41 that serves as a condenser.

第８ステップでは、燃焼ガスの本体からＣＯ２がＣＯ２回収装置４５において回収された後、ＣＯ分離装置４６においてＣＯが精製され、ＢＴＬ製造装置４７に送られる。
ＣＯ２回収装置において回収されたＣＯ２は、直ちに液化されて蓄積される。 In the eighth step, CO 2 is recovered from the main body of the combustion gas by the CO 2 recovery device 45, and then the CO is purified by the CO separation device 46 and sent to the BTL manufacturing device 47.
CO 2 recovered in the CO 2 recovery apparatus is accumulated immediately liquified.

第９ステップでは、ＢＴＬ製造装置４７において、ＣＯ分離装置４６から送られたＣＯと、水電気分解装置８３から送られた水素により合成ガスを生成し、これを原料にして、ＢＴＬを製造する。ＢＴＬとしては、触媒を含む反応条件を適切に選択することにより、メタノール、エタノール、又はその他のアルコールなどが得られる。
なお、ＢＴＬ製造装置で発生する反応熱を電力の形で回収することができるし、製造したＢＴＬは洋上プラント船や小型作業船の燃料として用いることができる。 In the ninth step, the BTL production apparatus 47 generates a synthesis gas from CO sent from the CO separator 46 and hydrogen sent from the water electrolysis apparatus 83, and uses this as a raw material to produce BTL. As BTL, methanol, ethanol, or other alcohols can be obtained by appropriately selecting reaction conditions including a catalyst.
The reaction heat generated in the BTL manufacturing apparatus can be recovered in the form of electric power, and the manufactured BTL can be used as fuel for offshore plant ships and small work ships.

（３）海洋プランテーションと洋上プラント船の活動を支援する海洋産業インフラ
図３を参照すると、本発明による、上記の海洋プランテーション１０と洋上プラント船４０の活動を支援する海洋産業インフラ３０のブロック図である。
海洋産業インフラ３０は、５種の衛星システムと地上集中支援システム３１からなる。 (3) Marine Industrial Infrastructure that Supports Activities of Offshore Plantations and Offshore Plant Ships Referring to FIG. 3, a block diagram of the offshore industrial infrastructure 30 that supports the activities of the offshore plantation 10 and offshore plant ships 40 according to the present invention. is there.
The marine industrial infrastructure 30 includes five types of satellite systems and a ground concentration support system 31.

５種の衛星システムは、レーザ衛星システム３３、ＧＰＳ衛星システム３４、通信衛星システム３５、海洋観測衛星システム３６、及び気象衛星システム３７からなり、これらのうちレーザ衛星システム３３は、上記のレーザ衛星２３を備えた本マリンバイオマスを用いた大規模ＣＯ２削減システム専用のものであるが、他の４システムは汎用のものである。 The five types of satellite systems include a laser satellite system 33, a GPS satellite system 34, a communication satellite system 35, an ocean observation satellite system 36, and a meteorological satellite system 37. Of these, the laser satellite system 33 is the laser satellite 23 described above. Is dedicated to a large-scale CO 2 reduction system using the present marine biomass, but the other four systems are general purpose.

地上集中支援システム３１は、遠隔支援センタ３２と、遠隔支援センタ３２をバックアップする、海洋変動予測システム９１、海洋生態系影響評価システム９２、及び船舶航行安全支援システム９３からなる。   The ground concentration support system 31 includes a remote support center 32, a marine fluctuation prediction system 91, a marine ecosystem impact assessment system 92, and a ship navigation safety support system 93 that back up the remote support center 32.

レーザ衛星システム３３は、遠隔支援センタからの指示に基づき、レーザ照射ターゲットの位置、範囲、レーザ強度を調整して、上述のとおりレーザ衛星から所定の波長域のレーザを照射する。   The laser satellite system 33 adjusts the position, range, and laser intensity of the laser irradiation target based on an instruction from the remote support center, and irradiates a laser in a predetermined wavelength range from the laser satellite as described above.

ＧＰＳ衛星システム３４は、海洋プランテーション１０の複数箇所に設置された上記ＧＰＳ受信機に、汎用のＧＰＳ電波信号を送る。   The GPS satellite system 34 sends general-purpose GPS radio signals to the GPS receivers installed at a plurality of locations of the marine plantation 10.

通信衛星システム３５は、海洋プランテーションに設置された、上記ＧＰＳ受信機から発信される位置情報、海水温度・塩分濃度計測装置、及び上記帆システム１５の風向、風速、風力計測装置から発信される観測データを中継して遠隔支援センタに送り、また逆に、遠隔支援センタから発信される上記帆システムのキールとセールの操作情報を中継して海洋プランテーションに送る。
この他に、海洋プランテーションの形状修正牽引を含め、遠隔支援センタと洋上プラント船４０の間の海藻処理運営に関係する殆どすべての情報交換を中継する。 The communication satellite system 35 is installed in a marine plantation, and is sent from the GPS receiver, the seawater temperature / salt concentration measuring device, and the wind direction, wind speed, and wind measuring device of the sail system 15 The data is relayed and sent to the remote support center, and conversely, the sail system keel and sail operation information transmitted from the remote support center is relayed and sent to the marine plantation.
In addition to this, almost all information exchange related to seaweed processing operation between the remote support center and the offshore plant ship 40 is relayed including the shape correction traction of the marine plantation.

海洋観測衛星システム３６は海洋プランテーションの設置海域を含む大域的海洋情報を、そして気象衛星システム３７は海洋プランテーションの設置海域を含む大域的気象情報を遠隔支援センタと、必要に応じ洋上プラント船に伝える。   The ocean observation satellite system 36 transmits global ocean information including the ocean area where the ocean plantation is installed, and the meteorological satellite system 37 communicates global weather information including the ocean site where the ocean plantation is installed to the remote support center and, if necessary, the offshore plant ship. .

遠隔支援センタ３２は、本マリンバイオマスを用いた大規模ＣＯ２削減システムを制御する頭脳であり、上述のように各種衛星システムを通じて得た、海洋プランテーションに関係する位置情報、気象情報、海洋情報などの主に短期的データを、海洋変動予測システム９１及び海洋生態系影響評価システム９２において長期的情報データベースと照合してより確実な長期的予測情報を得、これに基づき、安全に、海洋生態系への影響を限定しながら、その範囲で最も効率的に海洋プランテーション及び洋上プラント船を運営する。さらに、船舶航行安全支援システム９３において、周辺を航行又は周辺で操業する第３者の船舶に対し適切な安全支援情報を発信する。 The remote support center 32 is a brain that controls a large-scale CO 2 reduction system using this marine biomass. As described above, position information related to marine plantation, weather information, marine information, etc. obtained through various satellite systems. The short-term data is mainly collated with the long-term information database in the ocean change prediction system 91 and the marine ecosystem impact assessment system 92 to obtain more reliable long-term forecast information. Operate offshore plantations and offshore plant ships most efficiently in that area, while limiting impacts on Furthermore, in the ship navigation safety support system 93, appropriate safety support information is transmitted to the ship of a third person who navigates or operates in the vicinity.

（４）洋上プラント船で回収・液化したＣＯ２を海中に放流するＣＯ２海洋隔離システム
図５を参照すると、本発明による、上記洋上プラント船４０で回収・液化されたＣＯ２を海中に放流して重炭酸イオンの形で固定する海洋隔離システム９４のブロック図である。 (4) CO 2 Ocean Isolation System for Discharging CO 2 Recovered and Liquefied by Offshore Plant Ships into the Sea Referring to FIG. 5, the CO 2 recovered and liquefied by the offshore plant ship 40 according to the present invention is discharged into the sea. And is a block diagram of a marine isolation system 94 that secures in the form of bicarbonate ions.

ＣＯ２海洋隔離システム９４は、ＣＯ２輸送船とＣＯ２放流船からなる。ＣＯ２輸送船９５は、洋上プラント船で回収・液化されたＣＯ２を積載して放流海域に輸送する。
そして、ＣＯ２放流船９６に積み換え中・深層域に放流する。中・深海域に放流されたＣＯ２は炭酸イオンと反応して中性の重炭酸イオンとなり海水中に溶解する。 The CO 2 ocean isolation system 94 consists of a CO 2 transport ship and a CO 2 discharge ship. The CO 2 transport ship 95 loads CO 2 collected and liquefied by an offshore plant ship and transports it to a discharge sea area.
Then, it is transshipped to the CO 2 discharge vessel 96 and discharged into the deep region. The CO 2 released into the middle and deep seas reacts with carbonate ions to become neutral bicarbonate ions and dissolves in seawater.

気体として海中に溶け込むＣＯ２は微々たるものであるので、大気中に排出された過剰なＣＯ２を回収・液化して重炭酸イオンの形態で海洋隔離することは温室効果ガスの吸収源対策として大きな効果が期待できる。 Since CO 2 dissolved in the sea as a gas is insignificant, recovering and liquefying excess CO 2 discharged into the atmosphere and isolating it into the ocean in the form of bicarbonate ions is a countermeasure for absorbing greenhouse gases. A big effect can be expected.

（５）本海洋プランテーション全体のＣＯ２固定量とメタノールの生産量
洋上プラント船１隻あたり、海藻残渣９０００トン／日をソーダ回収ボイラに供給すると、２５５ＭＷの発生電力が得られると推定する。
これはパルプ黒液をソーダ回収ボイラで燃焼した場合の、北越製紙株式会社の実績報告（１基で乾重量２９００トン／日の黒液を処理して８５ＭＷの電力を得ている）を海藻に準用して、洋上プラント船１隻あたり３基のボイラを搭載して処理すると仮定した場合である。 (5) CO 2 fixed amount and methanol production amount of the entire marine plantation It is estimated that when 9000 tons / day of seaweed residue is supplied to a soda recovery boiler per offshore plant ship, a generated power of 255 MW can be obtained.
This is a report on the results of Hokuetsu Paper Co., Ltd., when black pulp is burned in a soda recovery boiler (processes 2900 tons / day of black liquor to obtain 85 MW of electricity). In this case, it is assumed that three boilers are installed and processed per offshore plant ship.

本マリンバイオマスを用いた大規模ＣＯ２削減システムで、海藻残渣の炭素分を完全燃焼によりＣＯ２の形で全量回収する場合を想定すると、海藻の分子式をＣＨ２Ｏとして、ＣＨ２ＯとＣＯ２の分子量は各々、３０、４４であるので、洋上プラント船１隻あたりのＣＯ２回収量ＷＣＯ２は、
ＷＣＯ２＝ ３×２９００トン×（４４／３０）×３００日
＝ ３．８Ｍトン／年。 In the large-scale CO 2 reduction system using this marine biomass, assuming that the entire carbon content of seaweed residue is recovered in the form of CO 2 by complete combustion, the molecular formula of seaweed is CH 2 O, CH 2 O and CO Since the molecular weights of 2 are 30 and 44, respectively, the CO 2 recovery amount W CO2 per offshore plant ship is
W CO2 = 3 x 2900 tons x (44/30) x 300 days
= 3.8 Mton / year.

洋上プラント船４０でＣＯ２を回収・液化する電力の原単位を、０．２３ｋＷｈ／ｋｇとすると、回収・液化に必要な電力ＷＣＯ２は、
ＷＣＯ２＝ ０．２３×３．８×１０９／（３００×２４）ｋＷ
＝１２１ＭＷ。
これは上記発生電力で十分賄うことができ、１３４ＭＷの余剰電力が発生する。 Assuming that the basic unit of power for recovering and liquefying CO 2 by the offshore plant ship 40 is 0.23 kWh / kg, the power W CO2 required for recovery and liquefaction is
W CO2 = 0.23 × 3.8 × 10 9 / (300 × 24) kW
= 121 MW.
This can be sufficiently covered by the generated power, and a surplus power of 134 MW is generated.

そこで、上記余剰電力１３４ＭＷのうち、１００ＭＷを水電気分解装置に用いることができると想定すると、現状の工業的水素発生電力効率は５ｋＷｈ／ｍ３であるので、得られる水素生産量ＮＨ２は、
ＮＨ２＝ １００ＭＷ／（５ｋＷｈ／ｍ３）＝ ２×１０４ｍ３／ｈ。
従って、１隻あたりの年間水素生産量ＷＨ２は、
ＷＨ２＝ ２×１０４ｍ３／ｈ×２４ｈ×３００日＝ １４４×１０６ｍ３／年
＝ １．３万トン／年。 Therefore, assuming that 100 MW of the surplus power 134 MW can be used for the water electrolysis apparatus, the current industrial hydrogen generation power efficiency is 5 kWh / m 3 , and thus the hydrogen production amount NH 2 obtained is
N H2 = 100MW / (5kWh / m 3) = 2 × 10 4 m 3 / h.
Therefore, annual hydrogen production amount W H2 per one ship is,
W H2 = 2 × 10 4 m 3 / h × 24 h × 300 days = 144 × 10 6 m 3 / year
= 13,000 tons / year.

なお、これだけの水素を製造するためには、海水淡水化装置を稼動して相応量の淡水を製造しなければならない。しかしながら、現状の工業的海水淡水化電力効率は、５ｋＷｈ／ｍ３＝５ｋＷｈ／トンであるので、淡水化に要する電力ＰＷＴは、
ＰＷＴ＝ １．３万トン×（１８／２）×（５ｋＷｈ／トン）／（２４ｈ×３００日）
＝ ８０ｋＷ、
程度であり、総電力量２５５ＭＷに比べて殆ど負担にならない。 In order to produce such a large amount of hydrogen, a seawater desalination apparatus must be operated to produce a corresponding amount of fresh water. However, since the current industrial seawater desalination power efficiency is 5 kWh / m 3 = 5 kWh / ton, the power P WT required for desalination is
P WT = 13,000 tons x (18/2) x (5 kWh / ton) / (24 h x 300 days)
= 80 kW,
It is almost a burden compared to the total power of 255 MW.

この水素（Ｈ２）を全量使い対応する量のＣＯと混合して合成ガスを形成してメタノール（ＣＨ３ＯＨ）を製造する場合、基本反応式は、
ＣＯ＋２Ｈ２ → ＣＨ３ＯＨ
である。水素、メタノールの分子量は各々、２、３２であるので、メタノールの、１隻あたりの生産量ＷＭＨは、
ＷＭＨ＝ １．３万トン×（３２／（２×２））＝ １０．２万トン。
ただし、その場合、ソーダ回収ボイラでの部分燃焼率を調節して相応量のＣＯを製造するので、ＣＯ２の回収量の減少量ＷＣＯ２−は、
ＷＣＯ２−＝ １０．２万トン×（４４／３２）＝ １４万トン。
これは、上記ＣＯ２全量回収の４％程度である。
なお、これに伴いソーダ回収ボイラの発熱量、従って発電電力量は６％程度減少する。 When all the hydrogen (H 2 ) is used and mixed with a corresponding amount of CO to form synthesis gas to produce methanol (CH 3 OH), the basic reaction formula is
CO + 2H 2 → CH 3 OH
It is. Since the molecular weights of hydrogen and methanol are 2, 32 respectively, the production amount W MH of methanol per ship is
W MH = 13,000 tons x (32 / (2 x 2)) = 102,000 tons.
However, in that case, since a corresponding amount of CO is produced by adjusting the partial combustion rate in the soda recovery boiler, the reduction amount W CO2- of the CO 2 recovery amount is
W CO2− = 102,000 tons × (44/32) = 140,000 tons.
This is about 4% of the total CO 2 recovery.
As a result, the amount of heat generated by the soda recovery boiler, and hence the amount of generated power, is reduced by about 6%.

以上の生産量は洋上プラント船１隻当たり、即ち、１セット当たりのものであるので、本マリンバイオマスを用いた大規模ＣＯ２削減システム全体では、すべて１０倍になり、例えば全量回収の場合のＣＯ２固定量３８００万トンは、京都議定書に定める我が国の削減目標（基準年比で、−６％）の半分強に相当し、これを排出権取引市場で販売することができる。 Since the above production volume is per offshore plant ship, that is, per set, the entire large-scale CO 2 reduction system using this marine biomass is 10 times larger. The fixed CO 2 amount of 38 million tons is equivalent to more than half of Japan's reduction target (-6% compared to the base year) stipulated in the Kyoto Protocol, and can be sold on the emissions trading market.

本発明によるマリンバイオマスを用いた大規模ＣＯ２削減システムは、大気中のＣＯ２濃度を減少させる吸収源対策に寄与するとともに、自然の力を利用してメタノール、水素を製造してＣＯ２の発生を抑制する排出抑制対策にも寄与することができ、温室効果ガス削減対策の本質的な解決策となり、さらに未利用の広大な排他的経済水域（４５１万ｋｍ２）を有効活用して設置することにより、自前の化石燃料代替エネルギー資源を確保することができることになるので、エネルギー安全保障政策上も重要な意義を持つことになる。 The large-scale CO 2 reduction system using marine biomass according to the present invention contributes to absorption source countermeasures for reducing the CO 2 concentration in the atmosphere, and uses natural power to produce methanol and hydrogen to produce CO 2 . It can also contribute to emission control measures that suppress generation, and is an essential solution for greenhouse gas reduction measures. Furthermore, it is installed by making effective use of a vast, exclusive economic zone (4.51 million km 2 ) that is unused. By doing so, it will be possible to secure an alternative fossil fuel alternative energy resource, which will also have important significance in energy security policy.

本発明によるマリンバイオマスを用いた大規模ＣＯ２削減システムにおける海洋プランテーションを示す図であり、（Ａ）は海洋プランテーションの全体構成を、（Ｂ）は海洋プランテーションの詳細な構成を示す図である。Is a diagram showing a marine plantations in large CO 2 reduction system using a marine biomass according to the present invention, (A) an overall structure, marine plantations (B) is a diagram showing the detailed structure of the marine plantations. 本発明によるマリンバイオマスを用いた大規模ＣＯ２削減システムにおけるレーザ衛星システムの構成を示す図である。In large-scale CO 2 reduction system using a marine biomass according to the invention is a diagram showing an arrangement of a laser satellite system. 本発明によるマリンバイオマスを用いた大規模ＣＯ２削減システムにおける海洋産業インフラの構成を示す図である。It is a diagram showing a configuration of marine industry infrastructure in a large CO 2 reduction system using a marine biomass according to the invention. 本発明によるマリンバイオマスを用いた大規模ＣＯ２削減システムにおける洋上プラント船での海藻の処理プロセスを示す図である。In large-scale CO 2 reduction system using a marine biomass according to the invention shows a diagram illustrating processing processes seaweed at sea plant ship. 本発明によるマリンバイオマスを用いた大規模ＣＯ２削減システムにおける海洋隔離システムの構成と運用イメージを示す図である。It is a diagram showing the configuration and operation image of ocean sequestration system in large-scale CO 2 reduction system using a marine biomass according to the invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 海洋プランテーション
１１ セット
１２ プラットフォーム
１３ ユニット
１５ 帆システム（キール＆セールシステム）
１８ ヘリコプタ
１９ 小型作業船
２０ 地球
２１ 太陽
２２ 太陽エネルギー
２３ レーザ衛星
２４ レーザ光
３０ 海洋産業インフラ
３１ 地上集中支援システム
３２ 遠隔支援センタ
３３ レーザ衛星システム
３４ ＧＰＳ衛星システム
３５ 通信衛星システム
３６ 海洋観測衛星システム
３７ 気象衛星システム
４０ 洋上プラント船
４１ ＮａＣｌ洗浄装置
４２ 有用物質抽出装置
４３ ソーダ回収ボイラ
４４ エコノマイザ
４５ ＣＯ２回収・液化装置
４６ ＣＯ分離装置
４７ ＢＴＬ製造装置
８１ 電解ソーダ製造装置
８２ 海水淡水化装置
８３ 水電気分解装置
８４ 抽気背圧タービン（Ｔ）
８５ 発電機
８６ 溶媒回収装置
８７ 灰分処理装置
９１ 海洋変動予測システム
９２ 海洋生態系影響評価システム
９３ 船舶航行安全支援システム
９４ ＣＯ２海洋隔離システム
９５ ＣＯ２輸送船
９６ ＣＯ２放流船 10 Ocean Plantation 11 Set 12 Platform 13 Unit 15 Sail System (Keel & Sale System)
18 Helicopter 19 Small work boat 20 Earth 21 Sun 22 Solar energy 23 Laser satellite 24 Laser light 30 Marine industrial infrastructure 31 Ground support system 32 Remote support center 33 Laser satellite system 34 GPS satellite system 35 Communication satellite system 36 Ocean observation satellite system 37 Meteorological Satellite System 40 Offshore Plant Ship 41 NaCl Cleaning Device 42 Useful Material Extraction Device 43 Soda Recovery Boiler 44 Economizer 45 CO 2 Recovery / Liquefaction Device 46 CO Separation Device 47 BTL Production Device 81 Electrolytic Soda Production Device 82 Seawater Desalination Device 83 Hydroelectricity Decomposition unit 84 Extraction back pressure turbine (T)
85 Generator 86 Solvent recovery device 87 Ash content processing device 91 Ocean fluctuation prediction system 92 Marine ecosystem impact assessment system 93 Ship navigation safety support system 94 CO 2 ocean isolation system 95 CO 2 transport vessel 96 CO 2 discharge vessel

Claims (6)

海洋で海藻を生育する海洋プランテーションと；
前記海洋プランテーションに近接して移動又は停泊し、前記海藻を収穫し、部分燃焼処理する洋上プラント船と；
前記海洋プランテーション及び前記洋上プラント船の運営を支援し、複数種の衛星システムと、地上集中支援システムとを含む海洋産業インフラと；
からなることを特徴とするマリンバイオマスを用いた大規模ＣＯ２削減システム。 An ocean plantation where seaweed grows in the ocean;
An offshore plant ship that moves or anchors in close proximity to the marine plantation, harvests the seaweed, and partially burns it;
A marine industrial infrastructure that supports the operation of the marine plantation and the offshore plant ship, and includes a plurality of types of satellite systems and a ground concentration support system;
A large-scale CO 2 reduction system using marine biomass. 前記海洋プランテーションが浮遊体であり、前記浮遊体の形状及び／又は位置を制御する動力が、前記浮遊体に設置され、前記海洋産業インフラにより遠隔制御される帆システムによる推進力又はタグボートによる牽引力を含むことを特徴とする請求項１に記載のマリンバイオマスを用いた大規模ＣＯ２削減システム。 The marine plantation is a floating body, and the power for controlling the shape and / or position of the floating body is a propulsion force by a sail system or a tug boat that is remotely controlled by the marine industrial infrastructure. large CO 2 reduction system using marine biomass according to claim 1, characterized in that it comprises. 前記複数種の衛星システムが、宇宙空間で太陽からのエネルギーを集束し、海藻の生育を促進する波長域のレーザ光に変換して前記海洋プランテーションの領域を照射するレーザ衛星システムを含むことを特徴とする請求項１に記載のマリンバイオマスを用いた大規模ＣＯ２削減システム。 The plurality of types of satellite systems includes a laser satellite system that focuses energy from the sun in outer space and converts the laser light into a wavelength region that promotes the growth of seaweed to irradiate the region of the ocean plantation. A large-scale CO 2 reduction system using the marine biomass according to claim 1. 前記複数種の衛星システムが、ＧＰＳ衛星、通信衛星、海洋観測衛星、及び気象衛星を含み、前記地上集中支援システムが、遠隔支援センタと、前記遠隔支援センタをバックアップする、海洋変動予測システム、海洋生態系影響評価システム、及び船舶航行安全支援システムを含んでなることを特徴とする請求項１に記載のマリンバイオマスを用いた大規模ＣＯ２削減システム。 The multiple types of satellite systems include GPS satellites, communication satellites, marine observation satellites, and meteorological satellites, and the ground concentration support system backs up the remote support center and the remote support center. The large-scale CO 2 reduction system using marine biomass according to claim 1, comprising an ecosystem impact assessment system and a ship navigation safety support system. 前記洋上プラント船において、
前記海藻を収穫、脱水、粉砕し、塩分を洗浄するステップと；
前記洗浄した海藻を部分燃焼処理する際に、ソーダ回収ボイラに投入して、炉内で落下中に乾燥させながら、前記ボイラに吹き込まれた流量調整された空気と酸素により、前記ボイラの炉下部では還元反応燃焼処理し、炉上部では部分酸化燃焼処理することによりＣＯ２（二酸化炭素）とＣＯ（一酸化炭素）を得るステップと；
前記ＣＯ２を回収・液化するステップと；
前記ソーダ回収ボイラの発熱により淡水を加熱して得た水蒸気によりタービン発電機を駆動するステップと；
前記発電機により得られる電力を含む電力の一部を用いて海水淡水化装置を稼動して淡水を得るステップと；
電気分解装置により前記淡水を電気分解して水素と前記酸素を得るステップと；
前記ＣＯと前記水素を原料とする合成ガス（Ｓｙｎ Ｇａｓ）から、メタノール及び／又はエタノールを含むＢＴＬ（Ｂｉｏｍａｓｓ Ｔｏ Ｌｉｑｕｉｄ）を得て製品とするステップと；
を含むことを特徴とする請求項１に記載のマリンバイオマスを用いた大規模ＣＯ２削減システム。 In the offshore plant ship,
Harvesting, dewatering and grinding the seaweed and washing the salt;
When the washed seaweed is partially burned, it is put into a soda recovery boiler and dried while falling in the furnace, while the flow-adjusted air and oxygen blown into the boiler are used to lower the furnace bottom of the boiler A reduction reaction combustion treatment, and a partial oxidation combustion treatment in the upper part of the furnace to obtain CO 2 (carbon dioxide) and CO (carbon monoxide);
Collecting and liquefying the CO 2 ;
Driving the turbine generator with water vapor obtained by heating fresh water with heat generated by the soda recovery boiler;
Operating the seawater desalination apparatus using a part of the electric power including the electric power obtained by the generator to obtain fresh water;
Electrolyzing the fresh water with an electrolyzer to obtain hydrogen and oxygen;
Obtaining BTL (Biomass To Liquid) containing methanol and / or ethanol from the synthesis gas (Syn Gas) using CO and hydrogen as raw materials;
Large CO 2 reduction system using marine biomass according to claim 1, characterized in that it comprises a. さらに、前記洋上プラント船で回収・液化したＣＯ２をＣＯ２輸送船に積載してＣＯ２放流船に積み替えたものを海洋の中・深層域に放流して海中に固定するＣＯ２海洋隔離システムを備えることを特徴とする請求項１に記載のマリンバイオマスを用いた大規模ＣＯ２削減システム。 Furthermore, CO 2 ocean sequestration system for fixing to the sea what the CO 2 recovered and liquefied at the offshore plant vessels was transshipped to CO 2 discharge vessels and loaded on CO 2 transport ship and released in-deep area of the ocean large CO 2 reduction system using marine biomass according to claim 1, characterized in that it comprises a.
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