JP3587715B2 - Ｃｏ２固定システム、ｃｏ２固定量算出方法、ｃｏ２固定量算出システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、海洋深層水を海面に汲み上げて暴気し、そのさいに海水に吸着または吸収されて海水中に取り込まれるＣＯ２を固定するシステムやその量を算出する吸収ＣＯ２量算出方法と、海水中に取り込まれるＣＯ２を利用して魚を養殖する養魚システムと、プログラム記録媒体とに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、産業の発達にともなって石炭、石油、天然ガス等の化石燃料の燃焼により大量の二酸化炭素（ＣＯ２）が大気中に放出されている。例えば、火力発電所から放出される燃焼ガス中の二酸化炭素量は、化石燃料として天然ガスを用いて５０万ｋＷの電力を出力する場合、約５０００ｔ／日という膨大な量であり、石炭、石油を燃焼して電力を生み出す場合では二酸化炭素の排出量は更に増大する。このように放出された二酸化炭素が大気中に増加すると、地球が温暖化するなど地球環境が悪化し、干ばつ、大雨、洪水などの自然災害が多発するとともに、自然災害の多発にともなって農作物にも多大な被害が発生し、人類社会にも大きな影響が生じる。
【０００３】
ところで、炭素循環に関する研究によれば、化石燃料等の燃焼により、大気中に人為的に排出された二酸化炭素は、大気中に残留するばかりではなく、海洋に多量に吸収されることがわかってきている。そこで、近年、大気中の二酸化炭素を海洋に処分するということが検討されている。その二酸化炭素の海洋処分として、大きく分けて中層放流と海底貯留の２つの方法が考えられている。中層放流は、例えば一定の深度の海底に、陸地で液化処理した二酸化炭素を放流し、海水に溶解させるというものであり、他方、海底貯留は、海底の盆地（海盆）や海溝などの窪地にシャーベット状にした二酸化炭素を隔離するというものである。その他に効率はともかく、植林して固定する方法もある。
【０００４】
このような状況下で、１９９７年１２月に京都において、大気中の二酸化炭素等の温暖化ガスを国際的に削減することを目的とする地球温暖化防止京都会議が開催された。その地球温暖化防止京都会議では、各国に対して、排出することができる二酸化炭素量（ＣＯ２排出権のこと）に上限を設けることが決定された。したがって、各国は、国内での二酸化炭素排出許容枠を遵守する必要性が生じ、国内各企業に対して、排出することができる二酸化炭素の量に上限を設けなければならなくなる。しかしながら、変動する経済状況の影響等によって、各企業があらかじめ決められた二酸化炭素排出許容枠を遵守することができなくなることも予想される。その場合、国内において二酸化炭素排出許容枠を遵守するために、二酸化炭素排出許容枠を超えて二酸化炭素を排出しようとするまたは排出した企業が、二酸化炭素排出許容枠内で二酸化炭素を排出している企業から、必要量または所定量の二酸化炭素を排出することができる権利を購入することができるようにするなどの措置をとる必要が出てくる。ただしその場合、必要量または所定量の二酸化炭素を排出することができる権利を譲渡した企業は、あらかじめ決められた二酸化炭素排出許容枠から譲渡した分を差し引いた範囲内でしか二酸化炭素を排出することができなくなる。このように、各国は、二酸化炭素排出許容枠を遵守しなければならないが、他方、国自身も二酸化炭素排出許容枠を遵守することができなくなることも予想される。この場合、地球規模で二酸化炭素排出許容枠を遵守するために、国内企業間における二酸化炭素を排出することができる権利を売買するように、国同士でも二酸化炭素を排出することができる権利を売買することができるようにするなどの措置をとる必要が出てくる。そこで、上述した地球温暖化防止京都会議では、国同士で二酸化炭素排出許容枠を売買する二酸化炭素排出権取引を導入することが決まった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、我が国だけではなく、地球規模で、大気中の二酸化炭素等の温暖化ガスを削減する必要がある。しかしながら、上述した海洋処分では、二酸化炭素を液化またはシャーベット状にするための処理に高額のコストがかかるということや、大規模な設備投資をする必要があるなどの問題点がある。また、海底貯留では、シャーベット状にした二酸化炭素の貯留能力、適正な貯留場所や生態系への影響等をあらかじめ調査する必要もある。また、海洋には自然の状態でも多量の二酸化炭素が吸収されることがわかってきている。
【０００６】
また、二酸化炭素排出権取引を導入するにあたって、大気中の二酸化炭素を海洋に処分するさいに、その海洋処分によって、国または企業が排出することができる二酸化炭素量（ＣＯ２排出権の大きさ）を算出する必要も生じてくる。
【０００７】
そこで、本発明は、上述した大気中の二酸化炭素量を低コストで削減をする必要があるという課題を考慮し、海洋を効率的に利用して、大気中の二酸化炭素量を削減し、その削減した二酸化炭素量を算出するＣＯ２固定量算出方法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
また、本発明は、海洋深層水を汲み上げて海面に広げ、又は空中から散布し、その散布海水に大気中の二酸化炭素を吸着および／または吸収させて、海水中に大気中の二酸化炭素を取り込むことにより削減される大気中の二酸化炭素量を算出するＣＯ２固定システムやその算出方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１の本発明（請求項１に対応）は、少なくとも太陽光または風力を利用して得た電力を用いて、深層の海水を、少なくとも海面付近まで汲み上げる海水汲み上げステップと、
前記電力を用いて、前記海水汲み上げステップにおいて汲み上げられた海水に空気を接触させる吸収ステップ例えば、海面に散布する海水散布ステップと、
前記海水汲み上げステップにおいて汲み上げられた海水に含まれているＣＯ２量を測定する汲み上げ海水中ＣＯ２量測定ステップと、
前記海水散布ステップにおいて散布した海水に含まれているＣＯ２量を測定する散布海水中ＣＯ２量測定ステップと、
前記汲み上げ海水中ＣＯ２量測定ステップにおいて測定された前記汲み上げられた海水に含まれているＣＯ２量から、前記散布海水中ＣＯ２量測定ステップにおいて測定された前記散布した海水に含まれているＣＯ２量を差し引いて、前記海水散布ステップにおいて散布された海水に吸収され、海水中に取り込まれるＣＯ２の量を算出する吸収ＣＯ２量算出ステップとを
備えたことを特徴とするＣＯ２固定システムである。
【００１０】
第２の本発明（請求項２に対応）は、少なくとも太陽光または風力を利用して得た電力を用いて、深層の海水を、少なくとも海面付近まで汲み上げる海水汲み上げステップと、
前記電力を用いて、前記海水汲み上げステップにおいて汲み上げられた海水を海面に散布する海水散布ステップと、
少なくとも前記海水汲み上げステップにおいて汲み上げられた海水の量または前記海水散布ステップにおける海水の散布の仕方に基づいて、前記海水散布ステップにおいて散布された海水に吸収され、海水中に取り込まれるＣＯ２の量を算出する吸収ＣＯ２量算出ステップとを
備えたことを特徴とするＣＯ２固定量算出方法である。
【００１１】
第３の本発明（請求項１１に対応）は、深層から汲み上げる海水の量と、前記汲み上げる海水を海面に散布するさいの散布の仕方と、の双方または一方を入力する入力手段と、
前記入力手段によって入力された、少なくとも前記海水の量または前記散布の仕方に基づいて、前記海面に散布される海水に吸着および／または吸収され、海水中に取り込まれるＣＯ２の量を算出する吸収ＣＯ２量算出手段と、
前記吸収ＣＯ２量算出手段によって算出された結果を出力する出力手段とを
備えたことを特徴とするＣＯ２固定量算出システムである。
【００１２】
なお、本明細書においては、請求項５、６および１２に記載したＣＯ２排出権の大きさは、海水中に取り込まれるＣＯ２の量に基づいて排出することができるＣＯ２の量であるとする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１４】
（実施の形態１）
以下に、本発明の実施の形態１のＣＯ２固定システムを述べる。
【００１５】
先ず図１に、本発明の実施の形態１のＣＯ２固定システムを説明するための、海洋深層水散布システムの構成図を示す。図１に示すように、その海洋深層水散布システムは、ポンプ１と、配管２と、噴射ノズル３と、太陽電池パネル４と、電力配線５と、海水中ＣＯ２含有率測定装置６ａおよび６ｂと、必要に応じて散布海水採取器７と、吸収ＣＯ２量算出センター８と、情報送信ケーブル９とから構成される。
【００１６】
ポンプ１は、配管２内部であって海面から約５メートルの位置に設置され、海洋深層水を海面上に設けられている噴射ノズル３まで汲み上げる手段である。
【００１７】
なお、海洋深層水とは、太陽光の届かない深海１００メートル以上の海底に滞留する海水を意味し、海面付近の表層水にはない低温性や、細菌などが繁殖しにくい清浄性、さらに無機栄養塩類などが豊富に含まれ、高い栄養性を持つものである。海洋深層水は、年中低温であるために、一般に気体をよく溶かす特徴がある。
【００１８】
配管２は、ポンプ１によって汲み上げられる海水を噴射ノズル３まで導くための手段であって、一方の先端部が海面から約２００メートルの海洋深層に位置し、他方の先端部が噴射ノズル３に接続されるように設置されるものである。
【００１９】
吸収手段としての一例である噴射ノズル３は、海面に浮かぶ所定のフロート上に設置され、ポンプ１によって汲み上げられ配管２によって導かれる海水を、空中から海面に散布する手段である。
【００２０】
太陽電池パネル４は、海面上に浮かべて設置されるものであって、太陽光を利用して発電し、ポンプ１および噴射ノズル３に電力を供給する手段である。
【００２１】
電力配線５は、太陽電池パネル４によって発電された電力を、ポンプ１および噴射ノズル３に導くための手段である。
【００２２】
海水中ＣＯ２含有率測定装置６ａおよび６ｂは、海水に含まれているＣＯ２の含有率を測定する手段であって、海水中ＣＯ２含有率測定装置６ａは、ポンプ１および配管２を用いて汲み上げる海水の流路の、海面から約１ｍ下の配管２の内側に設置され、海水中ＣＯ２含有率測定装置６ｂは、散布海水採取器７のなかに設置される。
【００２３】
散布海水採取器７は、噴射ノズル３が設置されているフロートに設置され、噴射ノズル３から散布される海水の一部を採取する手段である。
【００２４】
吸収ＣＯ２量算出センター８は、陸地に設置されてもよく、噴射ノズル３からの散布海水に吸収されて海水中に取り込まれるＣＯ２の量を算出するとともに、ＣＯ２排出権の大きさを算出する手段である。なお、ＣＯ２排出権の大きさとは、海水中に新たに取り込まれ固定されたＣＯ２の量である。
【００２５】
情報送信ケーブル９は、ポンプ１からの単位時間当たりの海水汲み上げ量の情報と、海水中ＣＯ２含有率測定装置６ａおよび６ｂからの海水に含まれているＣＯ２の含有率の情報とを吸収ＣＯ２量算出センター８に送信するための手段である。
【００２６】
次に、本発明の実施の形態１のＣＯ２固定システムを述べる。
【００２７】
先ず、太陽電池パネル４からの電力をポンプ１および噴射ノズル３に供給し、ポンプ１および配管２を用いて、海面から約２００メートルの海洋深層水を噴射ノズル３まで汲み上げる。吸収手段として噴射ノズル３を用いて空中から海面に散布する。このように空中から海水海面に散布するさい、その海水が空気を吸収するので、その空気中のＣＯ２の一部を海水中に取り込むことができる。
【００２８】
またこのとき、ポンプ１から、そのポンプ１が単位時間当たりに汲み上げる海水量の情報を、情報送信ケーブル９を介して吸収ＣＯ２量算出センター８に入力する。さらに、海水中ＣＯ２含有率測定装置６ａから、その海水中ＣＯ２含有率測定装置６ａによって測定された、ポンプ１および配管２によって汲み上げられ、流動している海水中のＣＯ２の含有率の情報を情報送信ケーブル９を介して吸収ＣＯ２量算出センター８に入力する。同様に、海水中ＣＯ２含有率測定装置６ｂから、その海水中ＣＯ２含有率測定装置６ｂによって測定された、噴射ノズル３から散布され散布海水採取器７によって採取された海水中のＣＯ２の含有率の情報を情報送信ケーブル９を介して吸収ＣＯ２量算出センター８に入力する。なお、散布海水採取器７によって採取する海水の量は、例えば１００ｃｃ程度あれば十分であり、限定されない。数カ所の測定値を平均化することも一手法である。
【００２９】
そして、吸収ＣＯ２量算出センター８において、ポンプ１および配管２を用いて噴射ノズル３まで汲み上げた海水の量を、海水汲み上げに要した時間と、単位時間当たりの海水汲み上げ量から算出する。次に、その汲み上げ海水量を用いて、海水中ＣＯ２含有率測定装置６ａからの汲み上げ海水中のＣＯ２の含有率と、海水中ＣＯ２含有率測定装置６ｂからの散布海水中のＣＯ２の含有率とから、汲み上げられた全海水に含まれているＣＯ２の量と、散布された全海水に含まれているＣＯ２の量とを算出する。最後に、散布された全海水中のＣＯ２の量から、汲み上げられた全海水中のＣＯ２の量を、差し引くことによって海水中に取り込まれたＣＯ２の量を算出する。さらに、ＣＯ２排出権の大きさを算出する。
【００３０】
例えば、約３．３ｍ四方の１０ｍ２の大きさの、１ｋＷの電力を発電することができる太陽電池パネル４を１個用意し、その太陽電池パネル４を地球上の中緯度以下の洋上に配置するとともに、実質上常に太陽に向くように、太陽を追尾させて発電させると、年間平均で１日当たり１個の太陽電池パネル４から約６ｋＷＨの電力を得ることができる。そして、その太陽電池パネル４からの電力の例えば半分を海水汲み上げのために使用すると、年間平均で１日当たり２０００ｋｌの海水を汲み上げることができ、１００ｍ×１００ｍの範囲に海水を散布することができる。このようにして深層水を汲み上げて散布すると、１年間にゆうに２０〜５０ｔのＣＯ２が海洋に取り込まれる。
【００３１】
さて、本発明の実施の形態１のＣＯ２固定システムを用いて海面に散布される海水（海洋深層水）は、上述したように無機栄養塩類などが豊富に含まれ、高い栄養性を持つものであり、また、海面への散布のさいに、海水中には、ＣＯ２とともにＯ２等も取り込まれれるので、海面付近の海水中には植物性プランクトン等が繁殖する。そして、海水中に取り込まれた大気中のＣＯ２は、繁殖した植物性プランクトン等の光合成によって利用され、その植物性プランクトン等を食べる魚によって海洋中に固定されることになる。このようにして、１個の太陽電池パネル４からの電力を利用し、深層水を空気中から散布すると、１年間にゆうに５０ｔのＣＯ２が海洋に固定される。この場合には、ＣＯ２排出権の大きさは年間５０ｔとなる。
【００３２】
ところで、例えば上述した１０ｍ２の大きさの太陽電池パネル４を５０万個用意するとともに、各太陽電池パネル４に対応して、上述したようにして海水の汲み上げと散布とをするための、ポンプ１、配管２および噴射ノズル３をそれぞれ５０万個用意して深層水を汲み上げ、そして散布すると、最大で１年間に２５００万ｔのＣＯ２を海洋に固定することができる。その２５００万ｔのＣＯ２は、日本全体が１年間に排出規制されているＣＯ２量の約２％に該当する。
【００３３】
最後に、吸収ＣＯ２量算出センター８は、算出した海水中に取り込まれるＣＯ２の量の情報、および／またはＣＯ２排出権の大きさの情報を、光や電磁波を用いて、例えば内陸部に設けられた管理センターに送信する。このことによって遠い海上から離れた地区で常時吸収・固定状態を監視できる。
【００３４】
なお、上述した実施の形態１では、ポンプ１および噴射ノズル３に供給する電力は太陽電池パネル４からの電力であるとしたが、ポンプ１および噴射ノズル３に供給する電力は、風力を利用して発電する風力発電手段からの電力であるとしてもよい。または、ポンプ１および噴射ノズル３に供給する電力は、太陽電池パネル４からの電力と、風力発電手段からの電力とを組み合わせたものであるとしてもよい。風力発電手段を利用する場合、その風力発電手段は、海面に浮くことができる筏等に設置されたものであってもよいし、陸地に設置されたものであってもよい。
【００３５】
また、ポンプ１および噴射ノズル３に供給する電力は、上述した発電するさいにＣＯ２を発生しない発電手段からの電力ではなく、火力発電等の発電するさいにＣＯ２を発生する発電手段からの電力であってもよい。その場合、排出することができるＣＯ２の量を算出するさい、海水中に取り込まれた大気中のＣＯ２の量から、ＣＯ２を発生する発電手段が発生したＣＯ２の量を差し引かなければならない。
【００３６】
吸収手段として、上述した実施の形態１では、汲み上げた海水（深層水）を散布するさい噴射ノズル３を利用するとしたが、空気中のＣＯ２の一部を海水中に取り込むために噴射ノズル３を利用して海水を散布しなくてもよい。その散布の替わりに、図２に示すように、上面が所定の傾斜を有するすのこ状の台１０を多数浮かべておき、汲み上げた海水を、すのこ状の台１０の上に幅が広く浅い川を造るように流し、すのこ状の台１０の隙間等から海水面に少しづつ落下する海水粒に、空気つまり空気中のＣＯ２の一部を吸収させ、海水中にＣＯ２を取り込むとしてもよい。要するに、汲み上げた海水（深層水）を空気中から海面に戻しさえすればよい。なお、図２は、配管２の海面付近の一部と、すのこ状の台１０が海面上に浮かべられている状況を説明する図である。
【００３７】
また、上述した実施の形態１では、ポンプ１は海面から約５メートルの位置に設置されるとしたが、ポンプ１の設置場所は海面から約５メートルの位置に限定されることはない。例えばポンプ１を海面から３０ｃｍ下方の位置に設け、配管２を、その一方の先端が深層に位置し、他方の先端が噴射ノズル３に接続されるように設置するとしてもよい。また、例えばポンプ１を、海面から約２００メートルの海洋深層に設置するとしてもよい。さらに、噴射ノズル３も、海面に浮かぶ所定のフロート上に設置されるとしたが、噴射ノズル３の設置場所は、海中等であってもよく、限定されることはない。ただし、噴射ノズル３は、ポンプ１および配管２によって汲み上げられた海水を、空中から海面に散布することができる場所に、例えば海面下３０ｃｍの位置に設置しなければならない。
【００３８】
また、上述した実施の形態１では、ポンプ１および配管２を用いて、海面から約２００メートルの海洋深層水を噴射ノズル３まで汲み上げるとしたが、ポンプ１および配管２を用いて汲み上げる海洋深層水は、海面から約２００メートルの位置にある海洋深層水に限るものではない。例えば海面から１００メートルの位置にある海洋深層水であってもよい。
【００３９】
また、上述した実施の形態１では、海洋深層水を汲み上げるさい、ポンプ１を用いるとしたが、図３に示すように、ポンプ１を用いない方法を採用してもよい。その方法とは、先ず、配管２の例えば海面から５ｍ下方の位置に配管１１を接続し、その配管１１の配管２との接続部とは反対側の先端部が海上の大気中にさらされるようにしておき、ポンプ１とは別のポンプ１２を利用するなどして大気中の空気を配管２内部に吹き込み、その吹き込まれた空気の気泡が配管２を上昇するさい、深層水を汲み上げるというものである。なお、配管２内部に、配管１１を介して空気を吹き込むさい、配管２の海面から５ｍ下方の位置に空気を吹き込みものと限定することはない。深層付近の位置に空気を吹き込むとしてもよい。要するに、深層水汲み上げのために、配管２内部に空気を吹き込みさえすればよい。また、空気吹き込みのための電力は、太陽電池パネル４や風力発電手段によって得られた電力を利用してもよい。なお、図３は、配管２の海面付近の一部と、配管２の海面から５ｍ下方の位置に配管１１が接続されている状況を説明する図である。
【００４０】
この時の吸収ＣＯ２量の測定は実施の形態１と同様に、ポンプ１および配管２を用いて汲み上げる海水の流路に、海水中ＣＯ２含有率測定装置６ａを設置しておき、その汲み上げ海水中のＣＯ２の含有率を測定し、表層の海水中のＣＯ２の含有率を海水中ＣＯ２含有率測定装置６ｂまたは、それと同じ機能を有する手段で測定して、その測定値を、汲み上げ海水中のＣＯ２の含有率として用いてもよい。
【００４１】
海水中に吸収されたＣＯ２の含有率を測定するさい、噴射ノズル３から散布された海水の一部を散布海水採取器７で採取し、そのＣＯ２含有率を測定し代表値とする方法を示したが海面に浮かばせたＣＯ２含有率測定装置の上に落下してくる海水を利用して、散布された表層海水のＣＯ２の含有率を測定し代表値とする方法や、複数測定値を平均化する方法などがある。
【００４２】
また、上述した実施の形態１では、海水を散布することによって空気中のＣＯ２を海水に取り込むとしたが、太陽電池パネル４および／または風力発電手段が発電する電力の一部を用いて、大気中の空気を気泡にし、それを配管を用いて海中に吹き込むことによって、空気中のＣＯ２を海水に取り込むとしてもよい。なお、大気中の空気を気泡にして海中に吹き込むさいに用いる配管は、図３の配管１１とは別のものである。このように、大気中の空気を気泡にして海中に吹き込む方法を、海水を散布する方法と併用すると、効率向上により、１個の太陽電池パネル４からの電力によって、１年間に約２００ｔのＣＯ２を海洋に固定することができる。これは、海水を散布する方法のみで海洋に固定することができるＣＯ２の量の約４倍に相当する。
【００４３】
また、上述したように、海洋深層水には、無機栄養塩類などが豊富に含まれているので、本発明の実施の形態１のＣＯ２固定量算出方法では、太陽電池パネル４および／または風力発電手段が発電する電力の一部を用いて、ポンプ１および配管２を用いて汲み上げた海水の少なくとも一部から、その海水中に含まれているＮａ、ＭｇをはじめＬｉ、Ａｕ、Ｕ等の有効成分を抽出するとしてもよい。
【００４４】
また、上述したＮａ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ａｕ、Ｕ等の有効成分を抽出する方法として以下に示す方法を用いてもよい。上述した図２のすのこ状の台１０のすのこ状の部分をキトサン誘導体を用いて形成し、海水中の有効成分がすのこ状の部分に付着したさい、上述したキトサン誘導体で、有効成分を抽出するというものである。
【００４５】
また、上述した実施の形態１では、吸収ＣＯ２量算出センター８は、陸上に設置されるとしたが、海上の船に設置されるとしてもよい。
【００４６】
また、上述した実施の形態１では、１００ｍ×１００ｍの範囲に海水（海洋深層水）を散布すると、１年間に２０〜５０ｔのＣＯ２が海洋に取り込まれるとしたが、散布するさいの水滴の大きさを細かくしたり、散布する水滴が大気中に存在する時間を長くするなど、水滴が吸収するＣＯ２を増加させるための効率を上げると、１年間に海洋に取り込まれるＣＯ２の量は１００〜２００ｔに増加する。
【００４７】
また、上述したようにして海水散布によって海水中にＣＯ２が取り込まれるが、そのさい海水中には、ＣＯ２とともにＯ２等も取り込まれれるので、海面付近の海水中には植物性をはじめ動物性プランクトン等が繁殖する。そこで、繁殖する植物性プランクトンと、海水中に取り込まれるＯ２と、さらに海水に含まれる無機塩類とを利用して魚を養殖する養魚システムを構築することができる。
【００４８】
また、吸収ＣＯ２量算出センター８に設けられる、海水中に取り込まれるＣＯ２の量を算出する手段、排出することができるＣＯ２の量を算出する手段、およびＣＯ２排出権の大きさを算出する手段の全部または一部を、それぞれ専用のハードウェアを用いて構成してもよいし、そのハードウェアの該当する機能と同じ機能を有するソフトウェアに置き換えてもよい。
【００４９】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２のＣＯ２固定量算出方法を述べる。
【００５０】
本発明の実施の形態２のＣＯ２固定量算出方法と、本発明の実施の形態１のＣＯ２固定量算出方法との相違点は、海水散布によって海水中に取り込まれたＣＯ２の量を算出する算出方法のみであるので、実施の形態２では、その相違する算出方法のみについて説明する。
【００５１】
さて、実施の形態１では、汲み上げ海水および散布海水のＣＯ２の含有率に着目し、汲み上げ海水量と散布海水量とに基づいて、汲み上げた全海水のＣＯ２量と散布全海水のＣＯ２量との差を算出することによって、海水中に取り込まれたＣＯ２の量を算出するとしたが、実施の形態２では、以下に述べる方法によって、海水中に取り込まれたＣＯ２の量を算出する。
【００５２】
その方法とは、ポンプ１および配管２を用いて汲み上げた海水の量と、噴射ノズル３で海水を散布するさいの散布の仕方と、の２つのパラメータを利用して、散布された海水の各粒に吸収され海水中に取り込まれた空気の量を算出し、海水を散布したときの空気中のＣＯ２の割合から、海水散布によって海水中に取り込まれたＣＯ２の量を算出するというものである。なお、所定の散布方法で海水を散布するさい、各海水粒に吸収される空気量を、あらかじめまたはその散布の最初に例えば３０分間、測定しておく必要がある。
【００５３】
ところで、上述した噴射ノズル３で海水を散布するさいの散布の仕方を変えて散布するとは、例えば噴射ノズル３に多数設けられている一つ々々のノズルの大きさを変えて海水を散布するということを意味する。例えば一つ々々のノズルの大きさを、１ｍｍ２とする場合と、５ｍｍ２とする場合とでは、散布の仕方が異なるということである。また、散布された各海水粒の大気中における滞在時間を変えて海水を散布するということも散布の仕方を変えることの一つに該当する。
【００５４】
なお、上述した実施の形態２では、汲み上げられた海水の量と、海水の散布の仕方と、の双方に基づいて、海水中に取り込まれるＣＯ２の量を算出するとしたが、海水中に取り込まれるＣＯ２の量を、汲み上げられた海水の量と、海水の散布の仕方と、の一方に基づいて算出してもよい。また、一般に、気体が液体に溶解するさい、その溶解量は液体の温度に依存するので、汲み上げられた海水の温度を調べておき、海水中に取り込まれるＣＯ２の量を、その海水の温度情報を考慮して算出するとしてもよい。さらに、海水を散布するさいの気象条件等をも考慮して、海水中に取り込まれるＣＯ２の量を算出するとしてもよい。
【００５５】
また、請求項１４の本発明は、上述した実施の形態１または２の各構成手段の全部または一部の各機能をコンピュータに実行させるためのプログラムを格納したことを特徴とするプログラム記録媒体である。
【００５６】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３のＣＯ２固定量算出システムの構成を、その動作とともに、図４を用いて説明する。
【００５７】
図４は、本発明の実施の形態３のＣＯ２固定量算出システムの構成を示すブロック図であり、その図４に示すように、本発明の実施の形態３のＣＯ２固定量算出システムは、入力手段１３と、吸収ＣＯ２量算出手段１４と、排出ＣＯ２量算出手段１５と、出力手段１６と、ディスプレイ１７とから構成される。
【００５８】
先ず、入力手段１３は、深層から汲み上げる海水の量と、その汲み上げる海水を空中から海面に散布するさいの散布の仕方と、の双方の情報を入力する。なお、海水の散布の仕方の情報とは、散布した後の一滴々々の海水粒の表面積および体積や、散布した海水の大気中の滞在時間の情報等である。
【００５９】
そして、吸収ＣＯ２量算出手段１４は、入力手段１３によって入力された海水の量と、散布の仕方との双方の情報に基づいて、海面に散布される海水に吸収され、海水中に取り込まれる空気の量を算出し、さらに空気中のＣＯ２の割合から、海水散布によって海水中に取り込まれるＣＯ２の量を算出する。
【００６０】
次に、排出ＣＯ２量算出手段１５は、吸収ＣＯ２量算出手段１４によって算出された海水中に取り込まれるＣＯ２の量全てが海水中に固定されるものとみなして、その海水中に取り込まれるＣＯ２の量を、国または企業が排出することができるＣＯ２の量、つまりＣＯ２排出権の大きさとして、出力手段１６に出力する。
【００６１】
そして、出力手段１６は、吸収ＣＯ２量算出手段１４および排出ＣＯ２量算出手段１５によって算出された結果を、ディスプレイ１７に出力して表示させる。
【００６２】
なお、上述した実施の形態３では、吸収ＣＯ２量算出手段１４は、海水の量と、散布の仕方と、の双方の情報を用いて海水中に取り込まれるＣＯ２の量を算出するとしたが、一般に、気体が液体に溶解するさい、その溶解量は液体の温度に依存するので、入力手段１３に海水の温度情報をも入力し、吸収ＣＯ２量算出手段１４は、その温度情報をも利用して海水中に取り込まれるＣＯ２の量を算出するとしてもよい。
【００６３】
また、上述した実施の形態３では、ＣＯ２固定量算出システムの、入力手段１３、吸収ＣＯ２量算出手段１４、排出ＣＯ２量算出手段１５および出力手段１６は、ハードウェアであるとして述べてきたが、入力手段１３、吸収ＣＯ２量算出手段１４、排出ＣＯ２量算出手段１５および出力手段１６の全部または一部を、上述のハードウェアの該当する機能と同じ機能を有するソフトウェアに置き換えることも可能である。
【００６４】
さらに、請求項１５の本発明は、上述した実施の形態３のＣＯ２固定量算出システムの各構成手段の全部または一部の各機能をコンピュータに実行させるためのプログラムを格納したことを特徴とするプログラム記録媒体である。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したところから明らかなように、本発明は、海洋を利用して、大気中の二酸化炭素量を削減し、その削減した二酸化炭素量を算出するＣＯ２固定量算出方法を提供することができる。
【００６６】
また、本発明は、海洋深層水を汲み上げて海面に広げ、又は空中から散布し、その散布海水に大気中の二酸化炭素を吸着および／または吸収させて、海水中に大気中の二酸化炭素を取り込むことにより削減される大気中の二酸化炭素量を算出するＣＯ２固定システムやその算出方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１のＣＯ２固定システムを説明するための、海洋深層水散布システムの構成図
【図２】本発明の実施の形態１において、図１とは異なる海水散布方法を説明するための図
【図３】本発明の実施の形態１において、図１とは異なる海水汲み上げ方法を説明するための図
【図４】本発明の実施の形態３のＣＯ２固定量算出システムの構成を示すブロック図
【符号の説明】
１ ポンプ
２ 配管
３ 噴射ノズル
４ 太陽電池パネル
５ 電力配線
６ａ、６ｂ 海水中ＣＯ２含有率測定装置
７ 散布海水採取器
８ 吸収ＣＯ２量算出センター
９ 情報送信ケーブル
１０ すのこ状の台
１１ 配管
１２ ポンプ
１３ 入力手段
１４ 吸収ＣＯ２量算出手段
１５ 排出ＣＯ２量算出手段
１６ 出力手段
１７ ディスプレイ
【発明の属する技術分野】
本発明は、海洋深層水を海面に汲み上げて暴気し、そのさいに海水に吸着または吸収されて海水中に取り込まれるＣＯ２を固定するシステムやその量を算出する吸収ＣＯ２量算出方法と、海水中に取り込まれるＣＯ２を利用して魚を養殖する養魚システムと、プログラム記録媒体とに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、産業の発達にともなって石炭、石油、天然ガス等の化石燃料の燃焼により大量の二酸化炭素（ＣＯ２）が大気中に放出されている。例えば、火力発電所から放出される燃焼ガス中の二酸化炭素量は、化石燃料として天然ガスを用いて５０万ｋＷの電力を出力する場合、約５０００ｔ／日という膨大な量であり、石炭、石油を燃焼して電力を生み出す場合では二酸化炭素の排出量は更に増大する。このように放出された二酸化炭素が大気中に増加すると、地球が温暖化するなど地球環境が悪化し、干ばつ、大雨、洪水などの自然災害が多発するとともに、自然災害の多発にともなって農作物にも多大な被害が発生し、人類社会にも大きな影響が生じる。
【０００３】
ところで、炭素循環に関する研究によれば、化石燃料等の燃焼により、大気中に人為的に排出された二酸化炭素は、大気中に残留するばかりではなく、海洋に多量に吸収されることがわかってきている。そこで、近年、大気中の二酸化炭素を海洋に処分するということが検討されている。その二酸化炭素の海洋処分として、大きく分けて中層放流と海底貯留の２つの方法が考えられている。中層放流は、例えば一定の深度の海底に、陸地で液化処理した二酸化炭素を放流し、海水に溶解させるというものであり、他方、海底貯留は、海底の盆地（海盆）や海溝などの窪地にシャーベット状にした二酸化炭素を隔離するというものである。その他に効率はともかく、植林して固定する方法もある。
【０００４】
このような状況下で、１９９７年１２月に京都において、大気中の二酸化炭素等の温暖化ガスを国際的に削減することを目的とする地球温暖化防止京都会議が開催された。その地球温暖化防止京都会議では、各国に対して、排出することができる二酸化炭素量（ＣＯ２排出権のこと）に上限を設けることが決定された。したがって、各国は、国内での二酸化炭素排出許容枠を遵守する必要性が生じ、国内各企業に対して、排出することができる二酸化炭素の量に上限を設けなければならなくなる。しかしながら、変動する経済状況の影響等によって、各企業があらかじめ決められた二酸化炭素排出許容枠を遵守することができなくなることも予想される。その場合、国内において二酸化炭素排出許容枠を遵守するために、二酸化炭素排出許容枠を超えて二酸化炭素を排出しようとするまたは排出した企業が、二酸化炭素排出許容枠内で二酸化炭素を排出している企業から、必要量または所定量の二酸化炭素を排出することができる権利を購入することができるようにするなどの措置をとる必要が出てくる。ただしその場合、必要量または所定量の二酸化炭素を排出することができる権利を譲渡した企業は、あらかじめ決められた二酸化炭素排出許容枠から譲渡した分を差し引いた範囲内でしか二酸化炭素を排出することができなくなる。このように、各国は、二酸化炭素排出許容枠を遵守しなければならないが、他方、国自身も二酸化炭素排出許容枠を遵守することができなくなることも予想される。この場合、地球規模で二酸化炭素排出許容枠を遵守するために、国内企業間における二酸化炭素を排出することができる権利を売買するように、国同士でも二酸化炭素を排出することができる権利を売買することができるようにするなどの措置をとる必要が出てくる。そこで、上述した地球温暖化防止京都会議では、国同士で二酸化炭素排出許容枠を売買する二酸化炭素排出権取引を導入することが決まった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、我が国だけではなく、地球規模で、大気中の二酸化炭素等の温暖化ガスを削減する必要がある。しかしながら、上述した海洋処分では、二酸化炭素を液化またはシャーベット状にするための処理に高額のコストがかかるということや、大規模な設備投資をする必要があるなどの問題点がある。また、海底貯留では、シャーベット状にした二酸化炭素の貯留能力、適正な貯留場所や生態系への影響等をあらかじめ調査する必要もある。また、海洋には自然の状態でも多量の二酸化炭素が吸収されることがわかってきている。
【０００６】
また、二酸化炭素排出権取引を導入するにあたって、大気中の二酸化炭素を海洋に処分するさいに、その海洋処分によって、国または企業が排出することができる二酸化炭素量（ＣＯ２排出権の大きさ）を算出する必要も生じてくる。
【０００７】
そこで、本発明は、上述した大気中の二酸化炭素量を低コストで削減をする必要があるという課題を考慮し、海洋を効率的に利用して、大気中の二酸化炭素量を削減し、その削減した二酸化炭素量を算出するＣＯ２固定量算出方法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
また、本発明は、海洋深層水を汲み上げて海面に広げ、又は空中から散布し、その散布海水に大気中の二酸化炭素を吸着および／または吸収させて、海水中に大気中の二酸化炭素を取り込むことにより削減される大気中の二酸化炭素量を算出するＣＯ２固定システムやその算出方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１の本発明（請求項１に対応）は、少なくとも太陽光または風力を利用して得た電力を用いて、深層の海水を、少なくとも海面付近まで汲み上げる海水汲み上げステップと、
前記電力を用いて、前記海水汲み上げステップにおいて汲み上げられた海水に空気を接触させる吸収ステップ例えば、海面に散布する海水散布ステップと、
前記海水汲み上げステップにおいて汲み上げられた海水に含まれているＣＯ２量を測定する汲み上げ海水中ＣＯ２量測定ステップと、
前記海水散布ステップにおいて散布した海水に含まれているＣＯ２量を測定する散布海水中ＣＯ２量測定ステップと、
前記汲み上げ海水中ＣＯ２量測定ステップにおいて測定された前記汲み上げられた海水に含まれているＣＯ２量から、前記散布海水中ＣＯ２量測定ステップにおいて測定された前記散布した海水に含まれているＣＯ２量を差し引いて、前記海水散布ステップにおいて散布された海水に吸収され、海水中に取り込まれるＣＯ２の量を算出する吸収ＣＯ２量算出ステップとを
備えたことを特徴とするＣＯ２固定システムである。
【００１０】
第２の本発明（請求項２に対応）は、少なくとも太陽光または風力を利用して得た電力を用いて、深層の海水を、少なくとも海面付近まで汲み上げる海水汲み上げステップと、
前記電力を用いて、前記海水汲み上げステップにおいて汲み上げられた海水を海面に散布する海水散布ステップと、
少なくとも前記海水汲み上げステップにおいて汲み上げられた海水の量または前記海水散布ステップにおける海水の散布の仕方に基づいて、前記海水散布ステップにおいて散布された海水に吸収され、海水中に取り込まれるＣＯ２の量を算出する吸収ＣＯ２量算出ステップとを
備えたことを特徴とするＣＯ２固定量算出方法である。
【００１１】
第３の本発明（請求項１１に対応）は、深層から汲み上げる海水の量と、前記汲み上げる海水を海面に散布するさいの散布の仕方と、の双方または一方を入力する入力手段と、
前記入力手段によって入力された、少なくとも前記海水の量または前記散布の仕方に基づいて、前記海面に散布される海水に吸着および／または吸収され、海水中に取り込まれるＣＯ２の量を算出する吸収ＣＯ２量算出手段と、
前記吸収ＣＯ２量算出手段によって算出された結果を出力する出力手段とを
備えたことを特徴とするＣＯ２固定量算出システムである。
【００１２】
なお、本明細書においては、請求項５、６および１２に記載したＣＯ２排出権の大きさは、海水中に取り込まれるＣＯ２の量に基づいて排出することができるＣＯ２の量であるとする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１４】
（実施の形態１）
以下に、本発明の実施の形態１のＣＯ２固定システムを述べる。
【００１５】
先ず図１に、本発明の実施の形態１のＣＯ２固定システムを説明するための、海洋深層水散布システムの構成図を示す。図１に示すように、その海洋深層水散布システムは、ポンプ１と、配管２と、噴射ノズル３と、太陽電池パネル４と、電力配線５と、海水中ＣＯ２含有率測定装置６ａおよび６ｂと、必要に応じて散布海水採取器７と、吸収ＣＯ２量算出センター８と、情報送信ケーブル９とから構成される。
【００１６】
ポンプ１は、配管２内部であって海面から約５メートルの位置に設置され、海洋深層水を海面上に設けられている噴射ノズル３まで汲み上げる手段である。
【００１７】
なお、海洋深層水とは、太陽光の届かない深海１００メートル以上の海底に滞留する海水を意味し、海面付近の表層水にはない低温性や、細菌などが繁殖しにくい清浄性、さらに無機栄養塩類などが豊富に含まれ、高い栄養性を持つものである。海洋深層水は、年中低温であるために、一般に気体をよく溶かす特徴がある。
【００１８】
配管２は、ポンプ１によって汲み上げられる海水を噴射ノズル３まで導くための手段であって、一方の先端部が海面から約２００メートルの海洋深層に位置し、他方の先端部が噴射ノズル３に接続されるように設置されるものである。
【００１９】
吸収手段としての一例である噴射ノズル３は、海面に浮かぶ所定のフロート上に設置され、ポンプ１によって汲み上げられ配管２によって導かれる海水を、空中から海面に散布する手段である。
【００２０】
太陽電池パネル４は、海面上に浮かべて設置されるものであって、太陽光を利用して発電し、ポンプ１および噴射ノズル３に電力を供給する手段である。
【００２１】
電力配線５は、太陽電池パネル４によって発電された電力を、ポンプ１および噴射ノズル３に導くための手段である。
【００２２】
海水中ＣＯ２含有率測定装置６ａおよび６ｂは、海水に含まれているＣＯ２の含有率を測定する手段であって、海水中ＣＯ２含有率測定装置６ａは、ポンプ１および配管２を用いて汲み上げる海水の流路の、海面から約１ｍ下の配管２の内側に設置され、海水中ＣＯ２含有率測定装置６ｂは、散布海水採取器７のなかに設置される。
【００２３】
散布海水採取器７は、噴射ノズル３が設置されているフロートに設置され、噴射ノズル３から散布される海水の一部を採取する手段である。
【００２４】
吸収ＣＯ２量算出センター８は、陸地に設置されてもよく、噴射ノズル３からの散布海水に吸収されて海水中に取り込まれるＣＯ２の量を算出するとともに、ＣＯ２排出権の大きさを算出する手段である。なお、ＣＯ２排出権の大きさとは、海水中に新たに取り込まれ固定されたＣＯ２の量である。
【００２５】
情報送信ケーブル９は、ポンプ１からの単位時間当たりの海水汲み上げ量の情報と、海水中ＣＯ２含有率測定装置６ａおよび６ｂからの海水に含まれているＣＯ２の含有率の情報とを吸収ＣＯ２量算出センター８に送信するための手段である。
【００２６】
次に、本発明の実施の形態１のＣＯ２固定システムを述べる。
【００２７】
先ず、太陽電池パネル４からの電力をポンプ１および噴射ノズル３に供給し、ポンプ１および配管２を用いて、海面から約２００メートルの海洋深層水を噴射ノズル３まで汲み上げる。吸収手段として噴射ノズル３を用いて空中から海面に散布する。このように空中から海水海面に散布するさい、その海水が空気を吸収するので、その空気中のＣＯ２の一部を海水中に取り込むことができる。
【００２８】
またこのとき、ポンプ１から、そのポンプ１が単位時間当たりに汲み上げる海水量の情報を、情報送信ケーブル９を介して吸収ＣＯ２量算出センター８に入力する。さらに、海水中ＣＯ２含有率測定装置６ａから、その海水中ＣＯ２含有率測定装置６ａによって測定された、ポンプ１および配管２によって汲み上げられ、流動している海水中のＣＯ２の含有率の情報を情報送信ケーブル９を介して吸収ＣＯ２量算出センター８に入力する。同様に、海水中ＣＯ２含有率測定装置６ｂから、その海水中ＣＯ２含有率測定装置６ｂによって測定された、噴射ノズル３から散布され散布海水採取器７によって採取された海水中のＣＯ２の含有率の情報を情報送信ケーブル９を介して吸収ＣＯ２量算出センター８に入力する。なお、散布海水採取器７によって採取する海水の量は、例えば１００ｃｃ程度あれば十分であり、限定されない。数カ所の測定値を平均化することも一手法である。
【００２９】
そして、吸収ＣＯ２量算出センター８において、ポンプ１および配管２を用いて噴射ノズル３まで汲み上げた海水の量を、海水汲み上げに要した時間と、単位時間当たりの海水汲み上げ量から算出する。次に、その汲み上げ海水量を用いて、海水中ＣＯ２含有率測定装置６ａからの汲み上げ海水中のＣＯ２の含有率と、海水中ＣＯ２含有率測定装置６ｂからの散布海水中のＣＯ２の含有率とから、汲み上げられた全海水に含まれているＣＯ２の量と、散布された全海水に含まれているＣＯ２の量とを算出する。最後に、散布された全海水中のＣＯ２の量から、汲み上げられた全海水中のＣＯ２の量を、差し引くことによって海水中に取り込まれたＣＯ２の量を算出する。さらに、ＣＯ２排出権の大きさを算出する。
【００３０】
例えば、約３．３ｍ四方の１０ｍ２の大きさの、１ｋＷの電力を発電することができる太陽電池パネル４を１個用意し、その太陽電池パネル４を地球上の中緯度以下の洋上に配置するとともに、実質上常に太陽に向くように、太陽を追尾させて発電させると、年間平均で１日当たり１個の太陽電池パネル４から約６ｋＷＨの電力を得ることができる。そして、その太陽電池パネル４からの電力の例えば半分を海水汲み上げのために使用すると、年間平均で１日当たり２０００ｋｌの海水を汲み上げることができ、１００ｍ×１００ｍの範囲に海水を散布することができる。このようにして深層水を汲み上げて散布すると、１年間にゆうに２０〜５０ｔのＣＯ２が海洋に取り込まれる。
【００３１】
さて、本発明の実施の形態１のＣＯ２固定システムを用いて海面に散布される海水（海洋深層水）は、上述したように無機栄養塩類などが豊富に含まれ、高い栄養性を持つものであり、また、海面への散布のさいに、海水中には、ＣＯ２とともにＯ２等も取り込まれれるので、海面付近の海水中には植物性プランクトン等が繁殖する。そして、海水中に取り込まれた大気中のＣＯ２は、繁殖した植物性プランクトン等の光合成によって利用され、その植物性プランクトン等を食べる魚によって海洋中に固定されることになる。このようにして、１個の太陽電池パネル４からの電力を利用し、深層水を空気中から散布すると、１年間にゆうに５０ｔのＣＯ２が海洋に固定される。この場合には、ＣＯ２排出権の大きさは年間５０ｔとなる。
【００３２】
ところで、例えば上述した１０ｍ２の大きさの太陽電池パネル４を５０万個用意するとともに、各太陽電池パネル４に対応して、上述したようにして海水の汲み上げと散布とをするための、ポンプ１、配管２および噴射ノズル３をそれぞれ５０万個用意して深層水を汲み上げ、そして散布すると、最大で１年間に２５００万ｔのＣＯ２を海洋に固定することができる。その２５００万ｔのＣＯ２は、日本全体が１年間に排出規制されているＣＯ２量の約２％に該当する。
【００３３】
最後に、吸収ＣＯ２量算出センター８は、算出した海水中に取り込まれるＣＯ２の量の情報、および／またはＣＯ２排出権の大きさの情報を、光や電磁波を用いて、例えば内陸部に設けられた管理センターに送信する。このことによって遠い海上から離れた地区で常時吸収・固定状態を監視できる。
【００３４】
なお、上述した実施の形態１では、ポンプ１および噴射ノズル３に供給する電力は太陽電池パネル４からの電力であるとしたが、ポンプ１および噴射ノズル３に供給する電力は、風力を利用して発電する風力発電手段からの電力であるとしてもよい。または、ポンプ１および噴射ノズル３に供給する電力は、太陽電池パネル４からの電力と、風力発電手段からの電力とを組み合わせたものであるとしてもよい。風力発電手段を利用する場合、その風力発電手段は、海面に浮くことができる筏等に設置されたものであってもよいし、陸地に設置されたものであってもよい。
【００３５】
また、ポンプ１および噴射ノズル３に供給する電力は、上述した発電するさいにＣＯ２を発生しない発電手段からの電力ではなく、火力発電等の発電するさいにＣＯ２を発生する発電手段からの電力であってもよい。その場合、排出することができるＣＯ２の量を算出するさい、海水中に取り込まれた大気中のＣＯ２の量から、ＣＯ２を発生する発電手段が発生したＣＯ２の量を差し引かなければならない。
【００３６】
吸収手段として、上述した実施の形態１では、汲み上げた海水（深層水）を散布するさい噴射ノズル３を利用するとしたが、空気中のＣＯ２の一部を海水中に取り込むために噴射ノズル３を利用して海水を散布しなくてもよい。その散布の替わりに、図２に示すように、上面が所定の傾斜を有するすのこ状の台１０を多数浮かべておき、汲み上げた海水を、すのこ状の台１０の上に幅が広く浅い川を造るように流し、すのこ状の台１０の隙間等から海水面に少しづつ落下する海水粒に、空気つまり空気中のＣＯ２の一部を吸収させ、海水中にＣＯ２を取り込むとしてもよい。要するに、汲み上げた海水（深層水）を空気中から海面に戻しさえすればよい。なお、図２は、配管２の海面付近の一部と、すのこ状の台１０が海面上に浮かべられている状況を説明する図である。
【００３７】
また、上述した実施の形態１では、ポンプ１は海面から約５メートルの位置に設置されるとしたが、ポンプ１の設置場所は海面から約５メートルの位置に限定されることはない。例えばポンプ１を海面から３０ｃｍ下方の位置に設け、配管２を、その一方の先端が深層に位置し、他方の先端が噴射ノズル３に接続されるように設置するとしてもよい。また、例えばポンプ１を、海面から約２００メートルの海洋深層に設置するとしてもよい。さらに、噴射ノズル３も、海面に浮かぶ所定のフロート上に設置されるとしたが、噴射ノズル３の設置場所は、海中等であってもよく、限定されることはない。ただし、噴射ノズル３は、ポンプ１および配管２によって汲み上げられた海水を、空中から海面に散布することができる場所に、例えば海面下３０ｃｍの位置に設置しなければならない。
【００３８】
また、上述した実施の形態１では、ポンプ１および配管２を用いて、海面から約２００メートルの海洋深層水を噴射ノズル３まで汲み上げるとしたが、ポンプ１および配管２を用いて汲み上げる海洋深層水は、海面から約２００メートルの位置にある海洋深層水に限るものではない。例えば海面から１００メートルの位置にある海洋深層水であってもよい。
【００３９】
また、上述した実施の形態１では、海洋深層水を汲み上げるさい、ポンプ１を用いるとしたが、図３に示すように、ポンプ１を用いない方法を採用してもよい。その方法とは、先ず、配管２の例えば海面から５ｍ下方の位置に配管１１を接続し、その配管１１の配管２との接続部とは反対側の先端部が海上の大気中にさらされるようにしておき、ポンプ１とは別のポンプ１２を利用するなどして大気中の空気を配管２内部に吹き込み、その吹き込まれた空気の気泡が配管２を上昇するさい、深層水を汲み上げるというものである。なお、配管２内部に、配管１１を介して空気を吹き込むさい、配管２の海面から５ｍ下方の位置に空気を吹き込みものと限定することはない。深層付近の位置に空気を吹き込むとしてもよい。要するに、深層水汲み上げのために、配管２内部に空気を吹き込みさえすればよい。また、空気吹き込みのための電力は、太陽電池パネル４や風力発電手段によって得られた電力を利用してもよい。なお、図３は、配管２の海面付近の一部と、配管２の海面から５ｍ下方の位置に配管１１が接続されている状況を説明する図である。
【００４０】
この時の吸収ＣＯ２量の測定は実施の形態１と同様に、ポンプ１および配管２を用いて汲み上げる海水の流路に、海水中ＣＯ２含有率測定装置６ａを設置しておき、その汲み上げ海水中のＣＯ２の含有率を測定し、表層の海水中のＣＯ２の含有率を海水中ＣＯ２含有率測定装置６ｂまたは、それと同じ機能を有する手段で測定して、その測定値を、汲み上げ海水中のＣＯ２の含有率として用いてもよい。
【００４１】
海水中に吸収されたＣＯ２の含有率を測定するさい、噴射ノズル３から散布された海水の一部を散布海水採取器７で採取し、そのＣＯ２含有率を測定し代表値とする方法を示したが海面に浮かばせたＣＯ２含有率測定装置の上に落下してくる海水を利用して、散布された表層海水のＣＯ２の含有率を測定し代表値とする方法や、複数測定値を平均化する方法などがある。
【００４２】
また、上述した実施の形態１では、海水を散布することによって空気中のＣＯ２を海水に取り込むとしたが、太陽電池パネル４および／または風力発電手段が発電する電力の一部を用いて、大気中の空気を気泡にし、それを配管を用いて海中に吹き込むことによって、空気中のＣＯ２を海水に取り込むとしてもよい。なお、大気中の空気を気泡にして海中に吹き込むさいに用いる配管は、図３の配管１１とは別のものである。このように、大気中の空気を気泡にして海中に吹き込む方法を、海水を散布する方法と併用すると、効率向上により、１個の太陽電池パネル４からの電力によって、１年間に約２００ｔのＣＯ２を海洋に固定することができる。これは、海水を散布する方法のみで海洋に固定することができるＣＯ２の量の約４倍に相当する。
【００４３】
また、上述したように、海洋深層水には、無機栄養塩類などが豊富に含まれているので、本発明の実施の形態１のＣＯ２固定量算出方法では、太陽電池パネル４および／または風力発電手段が発電する電力の一部を用いて、ポンプ１および配管２を用いて汲み上げた海水の少なくとも一部から、その海水中に含まれているＮａ、ＭｇをはじめＬｉ、Ａｕ、Ｕ等の有効成分を抽出するとしてもよい。
【００４４】
また、上述したＮａ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ａｕ、Ｕ等の有効成分を抽出する方法として以下に示す方法を用いてもよい。上述した図２のすのこ状の台１０のすのこ状の部分をキトサン誘導体を用いて形成し、海水中の有効成分がすのこ状の部分に付着したさい、上述したキトサン誘導体で、有効成分を抽出するというものである。
【００４５】
また、上述した実施の形態１では、吸収ＣＯ２量算出センター８は、陸上に設置されるとしたが、海上の船に設置されるとしてもよい。
【００４６】
また、上述した実施の形態１では、１００ｍ×１００ｍの範囲に海水（海洋深層水）を散布すると、１年間に２０〜５０ｔのＣＯ２が海洋に取り込まれるとしたが、散布するさいの水滴の大きさを細かくしたり、散布する水滴が大気中に存在する時間を長くするなど、水滴が吸収するＣＯ２を増加させるための効率を上げると、１年間に海洋に取り込まれるＣＯ２の量は１００〜２００ｔに増加する。
【００４７】
また、上述したようにして海水散布によって海水中にＣＯ２が取り込まれるが、そのさい海水中には、ＣＯ２とともにＯ２等も取り込まれれるので、海面付近の海水中には植物性をはじめ動物性プランクトン等が繁殖する。そこで、繁殖する植物性プランクトンと、海水中に取り込まれるＯ２と、さらに海水に含まれる無機塩類とを利用して魚を養殖する養魚システムを構築することができる。
【００４８】
また、吸収ＣＯ２量算出センター８に設けられる、海水中に取り込まれるＣＯ２の量を算出する手段、排出することができるＣＯ２の量を算出する手段、およびＣＯ２排出権の大きさを算出する手段の全部または一部を、それぞれ専用のハードウェアを用いて構成してもよいし、そのハードウェアの該当する機能と同じ機能を有するソフトウェアに置き換えてもよい。
【００４９】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２のＣＯ２固定量算出方法を述べる。
【００５０】
本発明の実施の形態２のＣＯ２固定量算出方法と、本発明の実施の形態１のＣＯ２固定量算出方法との相違点は、海水散布によって海水中に取り込まれたＣＯ２の量を算出する算出方法のみであるので、実施の形態２では、その相違する算出方法のみについて説明する。
【００５１】
さて、実施の形態１では、汲み上げ海水および散布海水のＣＯ２の含有率に着目し、汲み上げ海水量と散布海水量とに基づいて、汲み上げた全海水のＣＯ２量と散布全海水のＣＯ２量との差を算出することによって、海水中に取り込まれたＣＯ２の量を算出するとしたが、実施の形態２では、以下に述べる方法によって、海水中に取り込まれたＣＯ２の量を算出する。
【００５２】
その方法とは、ポンプ１および配管２を用いて汲み上げた海水の量と、噴射ノズル３で海水を散布するさいの散布の仕方と、の２つのパラメータを利用して、散布された海水の各粒に吸収され海水中に取り込まれた空気の量を算出し、海水を散布したときの空気中のＣＯ２の割合から、海水散布によって海水中に取り込まれたＣＯ２の量を算出するというものである。なお、所定の散布方法で海水を散布するさい、各海水粒に吸収される空気量を、あらかじめまたはその散布の最初に例えば３０分間、測定しておく必要がある。
【００５３】
ところで、上述した噴射ノズル３で海水を散布するさいの散布の仕方を変えて散布するとは、例えば噴射ノズル３に多数設けられている一つ々々のノズルの大きさを変えて海水を散布するということを意味する。例えば一つ々々のノズルの大きさを、１ｍｍ２とする場合と、５ｍｍ２とする場合とでは、散布の仕方が異なるということである。また、散布された各海水粒の大気中における滞在時間を変えて海水を散布するということも散布の仕方を変えることの一つに該当する。
【００５４】
なお、上述した実施の形態２では、汲み上げられた海水の量と、海水の散布の仕方と、の双方に基づいて、海水中に取り込まれるＣＯ２の量を算出するとしたが、海水中に取り込まれるＣＯ２の量を、汲み上げられた海水の量と、海水の散布の仕方と、の一方に基づいて算出してもよい。また、一般に、気体が液体に溶解するさい、その溶解量は液体の温度に依存するので、汲み上げられた海水の温度を調べておき、海水中に取り込まれるＣＯ２の量を、その海水の温度情報を考慮して算出するとしてもよい。さらに、海水を散布するさいの気象条件等をも考慮して、海水中に取り込まれるＣＯ２の量を算出するとしてもよい。
【００５５】
また、請求項１４の本発明は、上述した実施の形態１または２の各構成手段の全部または一部の各機能をコンピュータに実行させるためのプログラムを格納したことを特徴とするプログラム記録媒体である。
【００５６】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３のＣＯ２固定量算出システムの構成を、その動作とともに、図４を用いて説明する。
【００５７】
図４は、本発明の実施の形態３のＣＯ２固定量算出システムの構成を示すブロック図であり、その図４に示すように、本発明の実施の形態３のＣＯ２固定量算出システムは、入力手段１３と、吸収ＣＯ２量算出手段１４と、排出ＣＯ２量算出手段１５と、出力手段１６と、ディスプレイ１７とから構成される。
【００５８】
先ず、入力手段１３は、深層から汲み上げる海水の量と、その汲み上げる海水を空中から海面に散布するさいの散布の仕方と、の双方の情報を入力する。なお、海水の散布の仕方の情報とは、散布した後の一滴々々の海水粒の表面積および体積や、散布した海水の大気中の滞在時間の情報等である。
【００５９】
そして、吸収ＣＯ２量算出手段１４は、入力手段１３によって入力された海水の量と、散布の仕方との双方の情報に基づいて、海面に散布される海水に吸収され、海水中に取り込まれる空気の量を算出し、さらに空気中のＣＯ２の割合から、海水散布によって海水中に取り込まれるＣＯ２の量を算出する。
【００６０】
次に、排出ＣＯ２量算出手段１５は、吸収ＣＯ２量算出手段１４によって算出された海水中に取り込まれるＣＯ２の量全てが海水中に固定されるものとみなして、その海水中に取り込まれるＣＯ２の量を、国または企業が排出することができるＣＯ２の量、つまりＣＯ２排出権の大きさとして、出力手段１６に出力する。
【００６１】
そして、出力手段１６は、吸収ＣＯ２量算出手段１４および排出ＣＯ２量算出手段１５によって算出された結果を、ディスプレイ１７に出力して表示させる。
【００６２】
なお、上述した実施の形態３では、吸収ＣＯ２量算出手段１４は、海水の量と、散布の仕方と、の双方の情報を用いて海水中に取り込まれるＣＯ２の量を算出するとしたが、一般に、気体が液体に溶解するさい、その溶解量は液体の温度に依存するので、入力手段１３に海水の温度情報をも入力し、吸収ＣＯ２量算出手段１４は、その温度情報をも利用して海水中に取り込まれるＣＯ２の量を算出するとしてもよい。
【００６３】
また、上述した実施の形態３では、ＣＯ２固定量算出システムの、入力手段１３、吸収ＣＯ２量算出手段１４、排出ＣＯ２量算出手段１５および出力手段１６は、ハードウェアであるとして述べてきたが、入力手段１３、吸収ＣＯ２量算出手段１４、排出ＣＯ２量算出手段１５および出力手段１６の全部または一部を、上述のハードウェアの該当する機能と同じ機能を有するソフトウェアに置き換えることも可能である。
【００６４】
さらに、請求項１５の本発明は、上述した実施の形態３のＣＯ２固定量算出システムの各構成手段の全部または一部の各機能をコンピュータに実行させるためのプログラムを格納したことを特徴とするプログラム記録媒体である。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したところから明らかなように、本発明は、海洋を利用して、大気中の二酸化炭素量を削減し、その削減した二酸化炭素量を算出するＣＯ２固定量算出方法を提供することができる。
【００６６】
また、本発明は、海洋深層水を汲み上げて海面に広げ、又は空中から散布し、その散布海水に大気中の二酸化炭素を吸着および／または吸収させて、海水中に大気中の二酸化炭素を取り込むことにより削減される大気中の二酸化炭素量を算出するＣＯ２固定システムやその算出方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１のＣＯ２固定システムを説明するための、海洋深層水散布システムの構成図
【図２】本発明の実施の形態１において、図１とは異なる海水散布方法を説明するための図
【図３】本発明の実施の形態１において、図１とは異なる海水汲み上げ方法を説明するための図
【図４】本発明の実施の形態３のＣＯ２固定量算出システムの構成を示すブロック図
【符号の説明】
１ ポンプ
２ 配管
３ 噴射ノズル
４ 太陽電池パネル
５ 電力配線
６ａ、６ｂ 海水中ＣＯ２含有率測定装置
７ 散布海水採取器
８ 吸収ＣＯ２量算出センター
９ 情報送信ケーブル
１０ すのこ状の台
１１ 配管
１２ ポンプ
１３ 入力手段
１４ 吸収ＣＯ２量算出手段
１５ 排出ＣＯ２量算出手段
１６ 出力手段
１７ ディスプレイ
Claims (12)
- 少なくとも太陽光または風力を利用して得た電力を用いて、深層の海水を、少なくとも海面付近まで汲み上げる海水汲み上げ手段と、
汲み上げられた海水と空気を接触させる吸収手段と、
前記吸収手段によって海水に吸収され、海水中に取り込まれるＣＯ2の量を算出する吸収ＣＯ2量算出手段とを
備えたことを特徴とするＣＯ2固定システム。 - 少なくとも太陽光または風力を利用して得た電力を用いて、深層の海水を、少なくとも海面付近まで汲み上げる海水汲み上げステップと、
汲み上げられた海水と空気を接触させる吸収ステップと、
前記海水汲み上げステップにおいて汲み上げられた海水に含まれているＣＯ2量を測定する汲み上げ海水中ＣＯ2量測定ステップと、
前記吸収ステップにおいて海水に含まれているＣＯ2量を測定するＣＯ2量測定ステップと、
その差から、海水中に取り込まれるＣＯ2の量を算出する吸収ＣＯ2量算出ステップとを
備えたことを特徴とするＣＯ2固定量算出方法。 - 少なくとも太陽光または風力を利用して得た電力を用いて、深層の海水を、少なくとも海面付近まで汲み上げる海水汲み上げステップと、
前記海水汲み上げステップにおいて汲み上げられた海水と空気を接触させる吸収ステップと、
少なくとも前記海水汲み上げステップにおいて汲み上げられた海水の量または前記吸収ステップにおける接触方法に基づいて、海水中に取り込まれるＣＯ2の量を算出する吸収ＣＯ2量算出ステップとを
備えたことを特徴とするＣＯ2固定量算出方法。 - 前記海水汲み上げ手段によって汲み上げられた海水の少なくとも一部を用いて、海水中の有効成分を抽出する海水中有効成分抽出手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のＣＯ2固定システム。
- 前記吸収ＣＯ2量算出ステップにおいて算出された前記海水中に取り込まれるＣＯ2の量に基づいて、ＣＯ2排出権の大きさを算出するＣＯ2排出権算出ステップを備えたことを特徴とする請求項２または３記載のＣＯ2固定量算出方法。
- 前記吸収ＣＯ2量算出手段によって算出された前記海水中に取り込まれるＣＯ2の量に基づいて、ＣＯ2排出権の大きさを算出するＣＯ2排出権算出手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のＣＯ2固定システム。
- 前記海水汲み上げステップにおける前記深層の海水の汲み上げ、および／または前記吸収ステップにおける海水と空気との接触に、発電するさいにＣＯ2を発生する発電手段からの電力をも用い、
前記ＣＯ2排出権算出ステップにおいて算出されるＣＯ2排出権の大きさは、前記吸収ＣＯ2量算出ステップにおいて算出された前記海水中に取り込まれるＣＯ2の量から、前記発電手段が前記電力を生み出すさいに発生するＣＯ2の量を差し引いた量に基づいた権利の大きさである
ことを特徴とする請求項５記載のＣＯ2固定量算出方法。 - 前記吸収ＣＯ2量算出手段によって算出された海水中に取り込まれるＣＯ2の量の情報、および／または前記ＣＯ2排出権算出手段によって算出されたＣＯ2排出権の大きさの情報を送信する情報送信手段を備えたことを特徴とする請求項１、４、６のいずれかに記載のＣＯ2固定システム。
- 空気を海中に吹き込む空気吹き込み手段を備え、
前記海水汲み上げ手段は、前記海水の汲み上げに、前記空気吹き込み手段を用いることを特徴とする請求項１、４、６、８のいずれかに記載のＣＯ2固定システム。 - 前記電力の一部を用いて、空気を気泡にして海中に吹き込む気泡吹き込の第２の吸収手段をさらに備え、
前記吸収ＣＯ2量算出手段は、前記第２の吸収手段によって海水に吸収され海水中に取り込まれるＣＯ2の量をも算出し、そのＣＯ2の量と、前記吸収手段によって海水中に取り込まれるＣＯ2の量とを加算して、その加算したＣＯ2の量を海水中に取り込まれるＣＯ2の量とする
ことを特徴とする請求項１、４、６、８、９のいずれかに記載のＣＯ2固定システム。 - 深層から汲み上げる海水の量と、前記汲み上げる海水を海面に散布するさいの散布の仕方と、の双方または一方を入力する入力手段と、
前記入力手段によって入力された、少なくとも前記海水の量または前記散布の仕方に基づいて、前記海面に散布される海水に吸着および／または吸収され、海水中に取り込まれるＣＯ2の量を算出する吸収ＣＯ2量算出手段と、
前記吸収ＣＯ2量算出手段によって算出された結果を出力する出力手段とを
備えたことを特徴とするＣＯ2固定量算出システム。 - 前記吸収ＣＯ2量算出手段によって算出された前記海水中に取り込まれるＣＯ2の量に基づいて、ＣＯ2排出権の大きさを算出するＣＯ2排出権算出手段を備え、
前記出力手段は、前記ＣＯ2排出権算出手段によって算出された結果を出力する
ことを特徴とする請求項１１記載のＣＯ2固定量算出システム。
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