使用含碳物質的組合物和方法

專利名稱：使用含碳物質的組合物和方法
使用含碳物質的組合物和方法交叉引用本申請要求下列共同待審的專利申請的優先權2008年9月30日提交的名稱 為“Methods of Producing Carbon Sequestration Tradab 1 eCommodities, and Systems for Transferring the Same (制造碳封存商品的方法及其轉化系統)”的美國臨時專利 申請序號 No. 61/101,629 ;2009 年 5 月 26 日提交的名稱為 “Compositions and Methods Using Substanceswith Negative delta 13C Values(使用具有負 δ13(值的物質的 組合物和方法)”的美國臨時專利申請序號No. 61/181，250 ；2008年11月24日提交的 名禾爾 % "Methods of Producing Carbon Sequestration TradableCommodities, and Systems for Transferring the Same (制造碳封存商品的方法及其轉化系統)”的美國 臨時專利申請序號No. 61/117，541 ;2009年6月22日提交的名稱為“Compositions and Methods Using Substanceswith Negative delta 13C Values ( jiMSl3C{t白勺 物質的組合物和方法)”美國臨時專利申請序號No. 61/219，310 ；2009年8月7日提交 的名稱為“Carbon Capture and Storage (碳捕集和儲存)”的美國臨時專利申請序號 No. 61/232, 401 ；2009 年 9 月 2 日提交的名稱為 “Apparatus，Systems, and Methods of Treating Industrial Waste Gases (處理工業廢氣的裝置、系統和方法)”的美國臨時專 利申請序號 No. 61/239,429 ;2009 年 7 月 30 日提交的名稱為 “Apparatus，Systems, and Methods of TreatingIndustrial Waste Gases (處理工業廢氣的裝置、系統和方法)”的 美國臨時專利申請序號No. 61/230，042; 2009年5月14日提交的名稱為“Apparatus， Systems, and Methods of Treating Industrial Waste Gases ( 工(的_g、胃 統和方法)”的美國臨時專利申請序號No.61/178，475;2009年4月16日提交的名稱為 "Apparatus, Systems, andMethods of Treating Industrial Waste Gases (處理工業廢 氣的裝置、系統和方法)，，的美國臨時專利申請序號No. 61/170，086 ；2009年4月9日提交 的名禾爾為“Apparatus, Systems, and Methods of Treating Industrialffaste Gases (處 理工業廢氣的裝置、系統和方法)”的美國臨時專利申請序號No. 61/168，166 ；2009年3月 10 日提交的名禾爾為“Apparatus, Systems, and Methods of Treating Industrial Waste Gases (處理工業廢氣的裝置、系統和方法)，，的美國臨時專利申請序號No. 61/158，992 ； 2008年9月30日提交的名稱為"CO2Sequestrati0n(CO2封存)，，的美國臨時專利申請序號 No. 61/101，631 ;2008 年 9 月 30 日提交的名稱為"HighYield CO2Sequestration Product Production (高收率CO2封存產品的生產)，，的美國臨時專利申請序號No. 61/101，626 ； 并且是下列共同待審的申請的部分繼續申請案2009年9月10日提交的名稱為 "CO2Commodity Trading System and Method(CO2商品貿易系統和方法)”的美國專利申請 序號 No. 12/557, 492 ；2009 年 5 月 29 日提交的名稱為“Rocks and Aggregate, and Methods of Making and Using the Same (巖石和集料及其制造和使用方法)”的美國專利申請序 號 No. 12/475, 378 ；2008 年 12 月 24 日提交的名稱為 “Methods of Sequestering CO2 (封 存CO2的方法)，，的美國專利申請序號No. 12/344，019 ；2009年7月10日提交的名稱為 "Production of Carbonate-Containing Compositions fromMaterial Comprising MetalSilicates(由包含金屬硅酸鹽的材料制造含碳酸鹽的組合物)”的美國專利申請序號 No. 12/501, 217 ；和 2009 年 6 月 17 日提交的名稱為“Methods and Systems for Utilizing Waste Sources ofMetal Oxides (利用金屬氧化物廢物源的方法和系統)”的美國專利申請 序號No. 12/486，692 ；所有這些經此引用并入本文。
背景技術：
相對同位素組成值，例如相對碳同位素組成值(S13C值)可以以多種方式用于驗 證組合物中的材料來源。該組合物內的其它物質也可用于驗證該材料的來源。這些技術可 用于例如確認給定的組合物含有從特定來源，例如化石燃料中，封存的物質，且這類組合物 可能具有高價值。

發明內容
在一些實施方案中，本發明提供包括碳酸鹽、碳酸氫鹽或其組合的組合物，其中該 組合物中的碳具有小于-26. 10%。的相對碳同位素組成(S13C)值。在一些實施方案中，本 發明提供組合物，其中該組合物是合成組合物。在一些實施方案中，本發明提供組合物，其 中所述碳酸鹽、碳酸氫鹽或碳酸鹽和碳酸氫鹽的組合構成該組合物的至少50%。在一些實 施方案中，本發明提供組合物，其中該組合物具有大于100千克的質量。在一些實施方案 中，本發明提供組合物，其中該組合物的CO2含量為至少10%。在一些實施方案中，本發明 提供組合物，其中該組合物具有負性碳足跡(negative carbon footprint) 0在一些實施 方案中，本發明提供進一步包括硼、硫或氮的組合物，其中該硼、硫或氮的相對同位素組成 表明化石燃料來源。在一些實施方案中，本發明提供組合物，其中所述碳酸鹽、碳酸氫鹽或 碳酸鹽和碳酸氫鹽的組合包括鈣、鎂或鈣和鎂的組合。在一些實施方案中，本發明提供組合 物，其中鈣/鎂(Ca/Mg)摩爾比為1/200至200/1。在一些實施方案中，本發明提供組合物， 其中鈣/鎂(Ca/Mg)摩爾比為12/1至1/15。在一些實施方案中，本發明提供組合物，其中 鈣/鎂(Ca/Mg)摩爾比為5/1至1/10。在一些實施方案中，本發明提供進一步包括SOx或 SOx衍生物的組合物。在一些實施方案中，本發明提供組合物，其中該組合物包括SOx衍生 物，且其中該SOx衍生物是亞硫酸鹽、硫酸鹽或其組合。在一些實施方案中，本發明提供進 一步包括金屬的組合物。在一些實施方案中，本發明提供包括金屬的組合物，其中該金屬包 括鉛、砷、汞或鎘，或其組合。在一些實施方案中，本發明提供包括碳酸鹽、碳酸氫鹽或其組合的建筑材料，其中 所述碳酸鹽、碳酸氫鹽或其組合中的碳具有小于-10. 00%。的相對碳同位素組成(S13C)值。 在一些實施方案中，本發明提供建筑材料，其中包括碳酸鹽、碳酸氫鹽或其組合的組分是碳 中性(carbormeutral)或碳負性的(carbon negative)。在一些實施方案中，本發明提供建 筑材料，其中所述包括碳酸鹽、碳酸氫鹽或其組合的組分是合成的。在一些實施方案中，本 發明提供建筑材料，其中所述碳酸鹽、碳酸氫鹽或其組合構成所述包括碳酸鹽、碳酸氫鹽或 其組合的組分的至少50%。在一些實施方案中，本發明提供建筑材料，其中所述包括碳酸 鹽、碳酸氫鹽或其組合的組分的CO2含量為至少10%。在一些實施方案中，本發明提供進一 步包括硼、硫或氮的建筑材料，其中該硼、硫或氮的相對同位素組成表明化石燃料來源。在 一些實施方案中，本發明提供建筑材料，其中所述碳酸鹽、碳酸氫鹽或其組合包括鈣、鎂或鈣和鎂的組合。在一些實施方案中，本發明提供建筑材料，其中鈣/鎂(Ca/Mg)摩爾比為 1/200至200/1。在一些實施方案中，本發明提供建筑材料，其中鈣/鎂(Ca/Mg)摩爾比為 12/1至1/15。在一些實施方案中，本發明提供建筑材料，其中所述包括碳酸鹽、碳酸氫鹽或 其組合的組分構成該建筑材料的至少20%。在一些實施方案中，本發明提供建筑材料，其中 該建筑材料是水泥質材料。在一些實施方案中，本發明提供水泥質建筑材料，其中該建筑材 料是水泥或混凝土。在一些實施方案中，本發明提供建筑材料，其中該建筑材料是非水泥質 材料。在一些實施方案中，本發明提供建筑材料，其中該建筑材料是集料。在一些實施方案 中，本發明提供建筑材料，其中該建筑材料是道路材料。在一些實施方案中，本發明提供建 筑材料，其中該建筑材料是磚、板、導管、梁、盆、柱、瓦、纖維壁板產品、坯、隔音墻、石膏、干 式墻、灰泥、土壤加固組合物、或隔絕材料或它們的組合。在一些實施方案中，本發明提供建 筑材料，其中所述包括碳酸鹽、碳酸氫鹽或其組合的組分進一步包括SOx或其衍生物。在一 些實施方案中，本發明提供建筑材料，其中所述包括碳酸鹽、碳酸氫鹽或其組合并包括SOx 或其衍生物的組分包括硫酸鹽、亞硫酸鹽或其組合作為SOx衍生物。在一些實施方案中，本 發明提供建筑材料，其中所述包含碳酸鹽、碳酸氫鹽或其組合的組分進一步包括金屬。在一 些實施方案中，本發明提供包括金屬的建筑材料，其中該金屬包括鉛、砷、汞或鎘或其組合。在一些實施方案中，本發明提供包括碳酸鹽、碳酸氫鹽或碳酸鹽和碳酸氫鹽的組 合的可流動組合物，其中所述碳酸鹽、碳酸氫鹽或碳酸鹽和碳酸氫鹽的組合中的碳具有小 于-5. 00%。的相對碳同位素組成(S13C)值，且該組合物的粘度為1至2000cP。在一些實施 方案中，本發明提供可流動組合物，其中其粘度為10至lOOOcP。在一些實施方案中，本發明 提供可流動組合物，其中該組合物是合成組合物。在一些實施方案中，本發明提供可流動組 合物，其中所述碳酸鹽、碳酸氫鹽或其組合構成該組合物的至少10%。在一些實施方案中， 本發明提供可流動組合物，其中該組合物的CO2含量為至少10%。在一些實施方案中，本 發明提供可流動組合物，其中該組合物具有負性碳足跡。在一些實施方案中，本發明提供進 一步包括硼、硫或氮的可流動組合物，其中該硼、硫或氮的相對同位素組成表明化石燃料來 源。在一些實施方案中，本發明提供可流動組合物，其中所述碳酸鹽、碳酸氫鹽或其組合包 括鈣、鎂或其組合。在一些實施方案中，本發明提供可流動組合物，其中鈣/鎂(Ca/Mg)摩爾 比為1/200和200/1。在一些實施方案中，本發明提供可流動組合物，其中鈣/鎂(Ca/Mg) 摩爾比為12/1至1/15。在一些實施方案中，本發明提供可流動組合物，其中鈣/鎂(Ca/Mg) 摩爾比為5/1至1/10。在一些實施方案中，本發明提供進一步包括SOx或其衍生物的可流 動組合物。在一些實施方案中，本發明提供進一步包括金屬的可流動組合物。在一些實施 方案中，本發明提供包括金屬的可流動組合物，其中該金屬包括鉛、砷、汞或鎘，或其組合。在一些實施方案中，本發明提供包括碳酸鹽、碳酸氫鹽或碳酸鹽和碳酸氫鹽的組 合的合成組合物，其中該組合物中的碳具有小于-5. 00%。的相對碳同位素組成(S13C)值且 該組合物是碳負性的。在一些實施方案中，本發明提供合成組合物，其中所述碳酸鹽、碳酸 氫鹽或其組合構成該組合物的至少50 %。在一些實施方案中，本發明提供合成組合物，其中 該組合物具有大于100千克的質量。在一些實施方案中，本發明提供合成組合物，其中該組 合物的CO2含量為至少10%。在一些實施方案中，本發明提供進一步包括硼、硫或氮的合成 組合物，其中該硼、硫或氮的相對同位素組成表明化石燃料來源。在一些實施方案中，本發 明提供合成組合物，其中所述碳酸鹽、碳酸氫鹽或其組合包括鈣、鎂或其組合。在一些實施方案中，本發明提供合成組合物，其中鈣/鎂(Ca/Mg)摩爾比為1/200至200/1。在一些實 施方案中，本發明提供合成組合物，其中鈣/鎂(Ca/Mg)摩爾比為12/1至1/15。在一些實 施方案中，本發明提供合成組合物，其中鈣/鎂(Ca/Mg)摩爾比為5/1至1/10。在一些實施 方案中，本發明提供進一步包括SOx或其衍生物的合成組合物。在一些實施方案中，本發明 提供進一步包括金屬的合成組合物。在一些實施方案中，本發明提供進一步包括金屬的合 成組合物，其中該金屬包括鉛、砷、汞，或鎘或其組合。在一些實施方案中，本發明提供表征合成組合物的方法，其包括確定該組合物的 相對碳同位素組成(S13C)值。在一些實施方案中，本發明提供表征合成組合物的方法，其 中該組合物是建筑材料，或地下儲存用材料。在一些實施方案中，本發明提供表征合成組合 物的方法，其中該組合物是水泥質組合物或集料。在一些實施方案中，本發明提供表征合 成組合物的方法，其中該組合物是用于儲存CO2的組合物。在一些實施方案中，本發明提供 表征合成組合物的方法，其進一步包括確定該組合物的CO2釋放穩定性。在一些實施方案 中，本發明提供表征合成組合物的方法，其進一步包括測量該組合物的碳含量。在一些實 施方案中，本發明提供表征合成組合物的方法，其進一步包括比較該組合物的S 13C值與另 一 δ 13C值。在一些實施方案中，本發明提供表征合成組合物的方法，其進一步包括比較該 組合物的S13C值與另一 δ 13C值，其中所述另一 δ 13C值是基準δ 13C值。在一些實施方案 中，本發明提供表征合成組合物的方法，其進一步包括比較該組合物的S13C值與另一 S13C 值，其中所述另一 S 13C值是該組合物的可能的原材料的值。在一些實施方案中，本發明提 供表征合成組合物的方法，其進一步包括比較該組合物的S13C值與另一 δ 13C值，其中所述 另一 S 13C值是化石燃料、衍生自化石燃料的煙道氣、水源或其組合的值。在一些實施方案 中，本發明提供表征合成組合物的方法，其進一步包括根據該組合物的S13C值與基準S13C 值的比較確定該組合物是否包括從化石燃料源中封存的co2。在一些實施方案中，本發明提 供表征合成組合物的方法，其進一步包括量化該組合物中封存的二氧化碳量。在一些實施方案中，本發明提供指紋分析組合物的方法，其包括確定多種元素的 穩定同位素的值或該組合物中多種元素的穩定同位素的比值以確定該組合物的同位素指 紋，其中該組合物包括碳酸鹽、碳酸氫鹽或碳酸鹽和碳酸氫鹽的組合。在一些實施方案中， 本發明提供指紋分析組合物的方法，其中所述穩定同位素包括碳、硫、氮或硼或其組合的同 位素。在一些實施方案中，本發明提供指紋分析組合物的方法，其中該組合物是建筑材料或 地下儲存用材料。在一些實施方案中，本發明提供指紋分析組合物的方法，其中該組合物是 儲存由此確定的至少兩種同位素的元素的化合物用的組合物。在一些實施方案中，本發明 提供指紋分析組合物的方法，其進一步包括比較至少兩個穩定同位素值或至少兩個穩定同 位素比值或其組合。在一些實施方案中，本發明提供指紋分析組合物的方法，其進一步包括 根據該材料的同位素指紋確定該組合物的一種或多種組分的可能來源。在一些實施方案中，本發明提供確定組合物是否含有從化石燃料源中封存的元素 的方法；該方法包括確定該元素的同位素值或同位素值比，比較測得的值與基準同位素值 或同位素值比和確定該組合物是否含有從化石燃料源中封存的元素。在一些實施方案中， 本發明提供確定組合物是否含有從化石燃料源中封存的元素的方法，其中該元素是碳、硫、 氮或硼。在一些實施方案中，本發明提供確定組合物是否含有從化石燃料源中封存的元素 的方法，其中該元素是碳，且該比較是S13C值。
提供包含碳酸鹽或碳酸氫鹽或其組合的具有中性或負性碳足跡的合成組合物，其 中該組合物中的碳具有-5. 00%。或更低的相對碳同位素組成(S13C)值。提供包含碳酸鹽或碳酸氫鹽或其組合的合成組合物，其中該組合物中的碳具 有-22. 00%。或更低的相對碳同位素組成(δ 13C)值。在一些實施方案中，這類組合物具有中 性或負性碳足跡。在一些實施方案中，該碳酸鹽和/或碳酸氫鹽包含鈹、鎂、鈣、鍶、鋇或鐳 或其組合的碳酸鹽和/或碳酸氫鹽。在一些實施方案中，該碳酸鹽和/或碳酸氫鹽包含鈣 或鎂或其組合的碳酸鹽和/或碳酸氫鹽。在一些實施方案中，該組合物含有鈣和鎂，且鈣/ 鎂(Ca/Mg)摩爾比為1/200至200/1。在一些實施方案中，鈣/鎂(Ca/Mg)摩爾比為12/1 至1/15。在一些實施方案中，鈣/鎂(Ca/Mg)摩爾比為5/1至1/10。在一些實施方案中， 鈣/鎂(Ca/Mg)摩爾比為1/9至2/5。在一些實施方案中，該組合物進一步包括來自工業過 程的顆粒。在此類實施方案中，該工業過程包括化石燃料燃燒。在此類實施方案中，該化石 燃料包含煤。在一些實施方案中，所述來自工業過程的顆粒包含飛灰。在一些實施方案中， 該組合物進一步包含NOx或其衍生物。在一些實施方案中，該組合物進一步包含SOx或其衍 生物。在一些實施方案中，該組合物進一步包含VOC或其衍生物。在一些實施方案中，該組 合物進一步包含金屬。在此類實施方案中，該金屬包含鉛、砷、汞或鎘或其組合。提供包括包含碳酸鹽或碳酸氫鹽或其組合的組分的建筑材料，其中該碳酸鹽和/ 或碳酸氫鹽中的碳具有小于-5. 00%。的相對碳同位素組成(S13C)值。在一些實施方案中， 該建筑材料中的包含碳酸鹽和/或碳酸氫鹽的組分構成該建筑材料的至少5%。在一些實 施方案中，該建筑材料是水泥質材料。在一些實施方案中，該建筑材料是灰漿、火山灰質材 料或輔助水泥質材料或其組合。在一些實施方案中，該建筑材料是水泥或混凝土。在一些實 施方案中，該建筑材料是非水泥質的。在一些實施方案中，該建筑材料是集料。在一些實施 方案中，該集料是粗集料。在一些實施方案中，該集料是細集料。在一些實施方案中，該集 料是反應性集料。在一些實施方案中，該集料是非反應性或惰性集料。在一些實施方案中， 該集料是成形或澆鑄集料。在一些實施方案中，該建筑材料是道路材料。在一些實施方案 中，該道路材料是路基。在一些實施方案中，該道路材料是鋪面材料。在一些實施方案中， 該材料是非水泥質材料且該非水泥質的建筑材料是磚、板、導管、梁、盆、柱、瓦、纖維壁板產 品、坯、隔音墻、石膏、干式墻、灰泥、土壤加固組合物、或隔絕材料或它們的組合。在一些實 施方案中，該組合物進一步包括來自工業過程的顆粒。在此類實施方案中，該工業過程包括 化石燃料燃燒。在此類實施方案中，該化石燃料包含煤。在一些實施方案中，所述來自工業 過程的顆粒包含飛灰。在一些實施方案中，該組合物進一步包含NOx或其衍生物。在一些 實施方案中，該組合物進一步包含SOx或其衍生物。在一些實施方案中，該組合物進一步包 含VOCs或其衍生物。在一些實施方案中，該組合物進一步包含金屬。在此類實施方案中， 該金屬包含鉛、砷、汞或鎘或其組合。提供包括包含碳酸鹽或碳酸氫鹽或其組合的組分的非建筑材料，其中該碳酸鹽和 /或碳酸氫鹽中的碳具有小于-5. 00%。的相對碳同位素組成(S13C)值。在一些實施方案 中，該非建筑材料中的包含碳酸鹽和/或碳酸氫鹽的組分是碳中性或碳負性的。在一些實 施方案中，該非建筑材料中的包含碳酸鹽和/或碳酸氫鹽的組分構成該非建筑材料的多于 5%。在一些實施方案中，該非建筑材料是家用或商業陶瓷產品、紙產品、聚合產品、潤滑劑、 粘合劑、橡膠產品、白堊、漆、個人護理產品、清潔產品、個人衛生產品、化妝品、可食用產品、液態可食用產品、固態可食用產品、動物可食用產品、農產品、土壤改良產品、殺蟲劑、環境 修復產品、森林土壤修復產品或中和過酸水的產品。提供包含碳酸鹽或碳酸氫鹽或其組合的合成組合物，其中該組合物中的碳具有小 于-5. 00%。的相對碳同位素組成(δ 13C)值且該組合物在暴露在正常溫度和濕度條件和具 有正常PH的雨水中至少1年時不釋放多于其總CO2的1%。在一些實施方案中，該組合物 具有中性或負性碳足跡。在一些實施方案中，該組合物是固體沉淀物。在一些實施方案中， 該碳酸鹽和/或碳酸氫鹽包含鈹、鎂、鈣、鍶、鋇或鐳或其組合的碳酸鹽和/或碳酸氫鹽。在 一些實施方案中，該碳酸鹽和/或碳酸氫鹽包含鈣或鎂或其組合的碳酸鹽和/或碳酸氫鹽。 在一些實施方案中，該組合物含有鈣和鎂，且鈣/鎂(Ca/Mg)摩爾比為1/200至200/1。在 一些實施方案中，鈣/鎂(Ca/Mg)摩爾比為12/1至1/15。在一些實施方案中，鈣/鎂(Ca/ Mg)摩爾比為5/1至1/10。在一些實施方案中，鈣/鎂(Ca/Mg)摩爾比為1/9至2/5。在一 些實施方案中，該組合物進一步包括來自工業過程的顆粒。在此類實施方案中，該工業過程 包括化石燃料燃燒。在此類實施方案中，該化石燃料包含煤。在一些實施方案中，所述來自 工業過程的顆粒包含飛灰。在一些實施方案中，該組合物進一步包含NOx或其衍生物。在 一些實施方案中，該組合物進一步包含SOx或其衍生物。在一些實施方案中，該組合物進一 步包含VOCs或其衍生物。在一些實施方案中，該組合物進一步包含金屬。在此類實施方案 中，該金屬包含鉛、砷、汞或鎘或其組合。提供包括包含碳酸鹽或碳酸氫鹽或其組合的合成組合物的建筑材料，其中該組合 物中的碳具有小于-5. 00%。的相對碳同位素組成(δ 13C)值且該組合物在暴露在正常溫度 和濕度條件和具有正常PH的雨水中至少1年時不釋放多于其總CO2的1%。在一些實施 方案中，該建筑材料是碳中性或碳負性的。在一些實施方案中，該建筑材料是水泥質材料。 在一些實施方案中，該建筑材料是水泥或混凝土。在一些實施方案中，該建筑材料是灰漿、 火山灰質材料或輔助水泥質材料或其組合。在一些實施方案中，該建筑材料是非水泥質的。 在一些實施方案中，該建筑材料是集料。在一些實施方案中，該集料是粗集料。在一些實施 方案中，該集料是細集料。在一些實施方案中，該集料是反應性集料。在一些實施方案中該 集料是非反應性或惰性集料。在一些實施方案中，該集料是成形或澆鑄集料。在一些實施 方案中，該建筑材料是道路材料。在一些實施方案中，該道路材料是路基。在一些實施方案 中，該道路材料是鋪面材料。在一些實施方案中，該材料是非水泥質材料且該非水泥質的建 筑材料是磚、板、導管、梁、盆、柱、瓦、纖維壁板產品、坯、隔音墻、石膏、干式墻、灰泥、土壤加 固組合物、或隔絕材料或它們的組合。提供包含含有合成組合物的組分的非建筑材料，該合成組合物包含碳酸鹽或碳酸 氫鹽或其組合，其中該組合物中的碳具有小于-5. 00%。的相對碳同位素組成(S13C)值，且 該組合物在暴露在正常溫度和濕度條件和具有正常PH的雨水中至少1年時不釋放多于其 總CO2的1%。在一些實施方案中，該非建筑材料中的碳酸鹽和/或碳酸氫鹽是碳中性或碳 負性的。在一些實施方案中，至少5%的該非建筑材料具有小于-5. 00%。的相對碳同位素組 成(δ 13C)值，且該組合物在暴露在正常溫度和濕度條件和具有正常ρΗ的雨水中至少1年 時不釋放多于其總CO2的1%。提供包括但不限于碳酸鎂和/或碳酸氫鎂的合成組合物，其中該組合物中的碳具 有小于-5. 00%。的相對碳同位素組成(δ 13C)值，且該組合物包括但不限于礦物相菱鎂礦、三水菱鎂礦、水菱鎂礦、碳鈣鎂石、鎂方解石、白云石、原白云石或無序白云石或其組合。在 一些實施方案中，該組合物在暴露在正常溫度和濕度條件和具有正常PH的雨水中至少1年 時不釋放多于其總CO2的1%。提供包括但不限于碳酸鎂和/或碳酸氫鎂的合成組合物，其中該組合物中的碳具 有小于-5. 00%。的相對碳同位素組成(S13C)值，且該組合物處于1、2、3、4、5或6個水合水 的水合態或其組合。在一些實施方案中，該組合物在暴露在正常溫度和濕度條件和具有正 常PH的雨水中至少1年時不釋放多于其總CO2的1%。提供包含碳酸鈣或碳酸氫鈣或它們的任何組合的合成組合物，其中該組合物中的 碳具有小于-5. 00%。的相對碳同位素組成(S13C)值，且該組合物包括但不限于礦物相非晶 碳酸鈣、方解石、文石或球霰石或其組合。在一些實施方案中，該組合物在暴露在正常溫度 和濕度條件和具有正常PH的雨水中至少1年時不釋放多于其總CO2的1%。提供包含碳酸鈣或碳酸氫鈣或它們的任何組合的合成組合物，其中該組合物中的 碳具有小于-5. 00%。的相對碳同位素組成(S13C)值，且該組合物處于1、2、3或4個水合水 的水合態或其組合。在一些實施方案中，該組合物在暴露在正常溫度和濕度條件和具有正 常PH的雨水中至少1年時不釋放多于其總CO2的1%。提供通過碳封存每天生產至少100千克具有小于-5. 00%。的相對碳同位素組成 (S13C)值的含碳材料的方法。在一些實施方案中，該產品具有中性或負性碳足跡。提供通過確定該組合物的相對碳同位素組成(δ 13C)值來表征合成組合物的方 法。在一些實施方案中，該合成組合物是建筑材料或地下儲存用材料。在一些實施方案中， 該合成組合物是水泥質組合物或集料。在一些實施方案中，該合成組合物是用于儲存CO2的 組合物。在一些實施方案中，該方法包括確定該組合物的CO2釋放穩定性的步驟。在一些 實施方案中，該方法包括確定該組合物的碳含量的步驟。在一些實施方案中，該方法包括比 較該組合物的S13C值與另一 δ 13C值的步驟，在一些情況中，所述另一 δ 13C值是標準S13C 值，在另一些情況下，是用于制造該組合物的可能的原材料的S13C值。在一些情況中，用于 比較的所述另一 S13C值是原材料一可能是化石燃料、衍生自化石燃料的煙道氣、水源或 其組合的S13C值。在一些實施方案中，該方法進一步包括根據比較δ 13C值來確定該組合 物是否包含從化石燃料源中封存的CO2。在一些實施方案中，量化該組合物中封存的二氧化 碳的量。提供指紋分析組合物的方法，包括確定多種元素的穩定同位素的值或該組合物中 多種元素的穩定同位素的比值以確定該組合物的同位素指紋。在一些實施方案中，該穩定 同位素包含碳、硫、氮或硼或其組合的同位素。在一些實施方案中，該組合物是建筑材料或 地下儲存用材料。在一些實施方案中，該方法包括比較至少兩個穩定同位素值或至少兩個 穩定同位素比值或其組合的步驟。在一些實施方案中，該方法包括根據該材料的同位素指 紋確定該組合物的一種或多種組分的可能來源的步驟。在一些實施方案中，該一種或多種 組分的可能來源是化石燃料。提供確定組合物是否含有從化石燃料源中封存的元素的方法，包括確定該元素的 同位素值或同位素值比。在一些實施方案中，該元素是碳、硫、氮或硼。在一些實施方案中， 該方法進一步包括比較該同位素值或同位素值比與標準值的步驟。在一些實施方案中，該 元素是碳且該比較是S 13C值。
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在所附權利要求中具體闡述本發明的新穎特征。參照闡述示例性實施方案(其中 利用了本發明的原理)的下列詳述和附圖更好地理解本發明的特征和優點，在附圖中圖1提供示例性碳封存法。圖2提供借助用于獲得δ 13C值的臺面儀器分析用的樣品的制備方法圖。圖3提供在實驗室規模中由含二氧化碳的氣體和水鎂石尾礦制造沉淀材料的圖。 該圖中標示了表征的材料(氣體、液體和固體)。圖4提供在250，000加侖罐中由含二氧化碳的氣體和水鎂石尾礦大規模制造沉淀 材料的圖。該圖中標示了表征的材料(氣體、液體和固體)。圖5提供在連續法中由含二氧化碳的氣體和水鎂石尾礦制造沉淀材料的圖。該圖 中標示了表征的材料(氣體、液體和固體)。圖6提供在實驗室規模方法中由含二氧化碳的氣體和飛灰制造沉淀材料的圖。該 圖中標示了表征的材料(氣體、液體和固體)。圖7提供來自文獻、來自使用水鎂石尾礦作為工業廢料的實驗室規模方法的含二 氧化碳的氣體源、工業廢料、沉淀物和上清液的δ 13C數據的比較。圖8提供來自文獻、來自使用水鎂石尾礦作為工業廢料的大規模方法的含二氧化 碳的氣體源、工業廢料、沉淀物和上清液的δ 13C數據的比較。圖9提供來自文獻、來自使用水鎂石尾礦作為工業廢料的連續方法的含二氧化碳 的氣體源、工業廢料、沉淀物和上清液的δ 13C數據的比較。圖10提供來自文獻、來自使用飛灰作為工業廢料的實驗室規模方法的含二氧化 碳的氣體源、工業廢料、沉淀物和上清液的δ 13C數據的比較。發明詳述本發明提供含有具有特定的相對元素同位素組成值(一個或多個)的元素的組合 物和以相對元素同位素值(一個或多個)確定組合物含量的方法。在一些實施方案中，本 發明提供含有具有負相對碳同位素組成(S13C)值的碳的組合物，例如合成組合物，和分析 組合物中的碳以確定S 13C值，例如驗證該組合物中的一些或所有碳來自碳封存法的方法。 在一些實施方案中，其它元素，如硫、硼或氮可能類似地存在和/或根據它們的同位素含量 或同位素比表征，此外，其它物質，如亞硫酸鹽、硫酸鹽或重金屬也可能存在于該組合物中 并且可以分析。該組合物和方法可用在需要使用如下材料的用途中該材料是不適合釋放 到環境中的物質，如二氧化碳、硫氧化物、氮氧化物、重金屬和例如化石燃料燃燒中產生的 其它物質的封存產物，并驗證這類材料中的碳等的來源。在更詳細描述本發明之前，要理解的是，本發明不限于所述具體實施方案，因此當 然可變。還要理解的是，本文所用的術語僅用于描述具體實施方案并且不是限制性的，因為 本發明的范圍僅受所附權利要求書的限制。在提供數值范圍時，要理解的是，在該范圍的上限和下限之間以及在該指定范圍內的任何其它指定值或居間值之間的各居間值(除非文中明確地另行指明，至下限的單位 的1/10)包含在本發明內。除在該指定范圍內明確排除的任何界限值外，這些較小范圍的 上限和下限可獨立地包括在這些較小范圍內并且也包含在本發明內。如果該指定范圍包括 界限值之一或兩者，排除這些包括的界限值的任一或兩者的范圍也包括在本發明中。對于本文中的某些范圍，數值前用術語“大約”修飾。術語“大約”在本文中用于 為其后的確切數值以及與該術語后的數值接近或近似的數值提供字面支持。在確定數值是 否接近或近似明確列舉的數值時，接近或近似的未列舉的數值可以是在其陳述背景中與明 確列舉的數值基本等效的數值。除非另行指明，本文所用的所有技術和科技術語具有與本發明所屬領域的普通技 術人員的通常理解相同的含義。盡管在本發明的實踐或測試中也可以使用與本文描述的那 些類似或等效的任何方法和材料，但現在描述代表性的示例方法和材料。本說明書中引用的所有公開文獻和專利都經此引用并入本文，就像各個公開文獻 或專利明確并逐一被指明經此引用并入本文，并且為了公開和描述與引用的公開文獻相關 的方法和/或材料而經此引用并入本文。任何公開文獻的引用是針對其在提交日前的公開 內容，并且不應該被視為承認本發明無權利用在先發明而先于該公開文獻。此外，所提供的
公開日可能不同于實際
公開日，這可能需要獨立確認。要指出的是，除非文中明確地另行指明，本文和所附權利要求中所用的單數形式 “某(a，an)”、“該，所述(the)”包括復數對象。要進一步指出的是，權利要求書可以起草成 排除任何任選要素。因此，這種聲明旨在充當與權利要求要素的列舉聯用的如“只”、“僅” 之類的排他性術語的使用或“否定性”限制的使用的先行基礎。本領域技術人員在閱讀本公開后會看出，本文描述和例舉的各個實施方案的每一 具有分立的組分和特征，它們可以容易地與任何其它幾個實施方案的特征分開或聯合，而 不背離本發明的范圍或精神。任何列舉的方法可以以所列舉的事件次序進行或以邏輯上可 行的任何其它次序進行。引言在進一步描述本發明的主題時，陳述用于測量組合物中的同位素比值，例如δ 13C 值，和元素含量，例如碳含量，的方法。也描述了跟蹤或驗證組合物中例如碳的來源的方法。 隨后描述含有具有特定同位素比，例如δ 13C值的元素的組合物。確定相對同位素值(relative isotopic value)的方法在一方面中，本發明提供通過確定其相對同位素組成比值來表征組合物的方法。 盡管可以使用各種同位素(所有這些都具有可以與標準比進行比較的同位素比)_例如碳、 氧、硫、硼和氮，下列描述主要針對碳和相對碳同位素比或S 13C值。要理解的是，該論述也 同樣適用于其它適當的元素。在一些實施方案中，也確定該組合物的元素含量，例如碳含 量。在一些實施方案中，該方法進一步包括例如通過比較對碳含量和相對碳同位素組成比 測得的值與標準值或原材料值等來驗證該組合物含有來自CO2的碳，該CO2來自特定來源， 例如化石燃料源。該組合物可以是其中儲存了來自化石燃料源的碳，例如二氧化碳的組合 物。在一些情況中，這類組合物合意地優先于其它材料用在例如結構或道路中，以確保將二 氧化碳和任選其它不合意物質封存在建筑環境中。在一些情況中，合意地使用這類組合物， 例如漿料或溶液，作為用于長期儲存二氧化碳和任選其它不合意物質的封存介質。因此，在一些實施方案中，該方法進一步包括確定該組合物的二氧化碳儲存穩定性，例如確定在設 定條件下的二氧化碳釋放速率。在一些實施方案中，該方法包括測量多種元素，例如碳、硫、氮、氧和硼中的兩種或 更多種，的同位素值，如相對同位素比值，從而能夠同位素“指紋分析”特定組合物。本發明的方法可用于例如驗證組合物中的一些或基本所有碳和，在一些情況下， 其它元素源自化石燃料。穩定同位素和同位素分餾許多元素具有穩定同位素，且在各種過程，例如生物過程中優先使用這些同位素。 實例是碳，其用于舉例說明本文所述的大多數方法，但是，要認識到，這些方法也適用于具 有穩定同位素的其它元素，只要它們的比可以以與碳類似的方式測量；這類元素包括氮、 氧、硫和硼。測量這些元素的同位素比的方法是公知的。以％。(每密耳)為單位的相對碳同位素組成(S13C)值是相對于化石化箭石 (fossilized belemnite)標準(PDB標準)，碳的兩種穩定同位素，即12C和13C的濃度比的度量。δ 13C %。= [(13C/12C 樣品-13C/12CPDB 標準)/(13C/12CPDB 標準)]Χ100012C由于其較低質量在光合作用過程中和在利用無機碳的其它生物過程中優先被 植物吸取。12C的較低質量使動力學受限的反應比使用13C時更高效地進行。因此，衍生自 植物材料的材料，例如化石燃料具有比衍生自無機源的材料小的相對碳同位素組成值。由 化石燃料燃燒產生的煙道氣中的二氧化碳反映化石化的有機材料的相對碳同位素組成值。 表1列出用于比較的相關碳源的相對碳同位素組成值范圍。包含來自化石燃料燃燒的碳的材料體現出更像植物衍生材料，S卩小于包含來自大 氣或非植物海洋源的碳材料的S 13C值。驗證由二氧化碳封存法制成的材料由來自化石燃料 燃燒的碳構成包括測量所得材料的δ 13C值并證實其不類似大氣二氧化碳和海洋碳源的值。表1.關注的碳源的相對碳同位素組成(δ 13C)值 1. HoIdgate，G. R.等人，Global and Planetary Change, 65 (2009)第 89-103 頁。2. Elswick, Ε. R.等人，Applied Geochemistry, 22 (2007)第 2065-2077 頁。在一些實施方案中，本發明提供表征組合物的方法，包括測量其相對碳同位素組 成(S13C)值。在一些實施方案中，該組合物是含有碳酸鹽，例如碳酸鎂和/或碳酸鈣的組 合物。可以使用任何合適的方法測量該S 13C值，如質譜法或離軸積分腔輸出光譜法(離軸 ICOS)。碳同位素之間的一個差異是它們的質量。可以使用敏感到足以測量碳量的任何質 量甄別技術確定13C與12C同位素濃度的比。質譜法常用于確定δ 13C值。也可購得能夠確 定δ 13C值的臺面離軸積分腔輸出光譜(離軸IC0S)儀器。這些值通過12C和13C同位素在 二氧化碳中產生的碳-氧雙鍵中的能量差獲得。來自碳封存法的碳酸鹽沉淀物的S13C值 充當CO2氣體源的指紋，因為該值會隨源而變，但在大多數碳封存情況中，δ 13C通常為-9%。 至 _35%0。在一些實施方案中，該方法包括該組合物中的碳量的測量。可以使用任何合適的 碳測量技術，如庫侖法。在一些情況中可以使用碳測量量化組合物中封存的二氧化碳的量。 同位素測量可用于驗證組合物中的碳源是所聲稱的碳源。本發明的一些實施方案的另一特征包括比較該組合物的δ 13C值與另一 δ 13C值； 這種另一 S 13C值可以是標準值一一該組合物中可能的原材料(例如煤、油、天然氣或煙 道氣)的值或給出可供比較的有用信息的任何其它值。在一些實施方案中，將該組合物的 δ 13C值與固定值或數值范圍，如_1%。至-50%。，或_5%。至-40%。，或_5%。至-35%。，或_7%0 至-40%。，或_7%。至-35%。，或_9%。至-40%。，或_9%。至_35%。的值進行比較，或與-3%。、-5%0、-6%。、-7%。、-8%。、-9%。、-10%。、-11%。、-12%。、-13%。、-14%。、-15%。、-16%。、-17%。、-18%。、_19%0、 _20%ο、_21%ο、_22%ο、_23%ο、_24%ο、_25%ο、_26%ο、_27%ο、_28%ο、_29%ο、_30%ο、_31%ο、_32%ο、_33%ο 、-34%。、-35%。、-36%。、-37%。、-38%。、-39%。、-40%。、-41%。、-42%。、-43%。、_44%。或 _45%0的 值進行比較。在一些實施方案中，小于固定值的值表明該組合物中的一些或基本所有的碳 源自化石燃料，例如小于本文給出的任何值的值，如小于_7%。的值，或小于-10%。的值，或 小于-15%。的值，或小于_20%。的值，或小于_25%。的值，或小于_30%。的值，或小于-35%。的 值，小于-40%。的值。在一些實施方案中，將該組合物的δ 13C值與該組合物的可能的原材料的值進行 比較。例如，該組合物的S 13C值可以與化石燃料，如天然氣、油、煤或特定類型的煤，或如由 天然氣、油、煤或特定類型的煤的燃燒產生的煙道氣的S13C值，或δ 13C值范圍進行比較。這 特別可用于驗證該組合物含有來自化石燃料和/或來自化石燃料燃燒的co2。僅作為實例，如果煤的S 13C值為-34%。且聲稱已封存來自煤燃燒的CO2的組合物的δ 13C值等于-34%。 或在-34%。的一定范圍內(這可以是任何合適的范圍，取決于測量條件、煤的變化、來自煤 的煙道氣的變化等，例如士 1%。，或士2%。，或士3%。，或士4%。，士5%。)，這可以被視為完全 或部分證實該組合物中的碳源自該化石燃料。在上述實例中，如果可接受的范圍為士3%。且 該組合物具有-32%。的δ 13C值，則該δ 13C值會被視為與該組合物中的來自該特定煤的碳 的來源一致。在該驗證中可以適當考慮其它因素。在一些實施方案中，該S 13C值是唯一的 考慮因素。一些實施方案進一步包括量化組合物中從CO2源，例如化石燃料源中封存的CO2的 量。例如，可以使用庫侖法確定組合物中碳的相對量，并且可以使用同位素比值驗證該碳完 全或部分源自化石燃料。隨后是簡單計算來確定該組合物中封存的CO2(或碳)的量，如果 給出源自化石燃料的碳和總碳的相對量的話。本發明的另一些實施方案包括確定組合物中的非碳元素或除碳以外的元素的同 位素值或同位素比(其與標準進行比較，類似于S13C值)。這類元素包括但不限于氧、氮、 硫和硼。可以通過與用于碳的那些類似的技術測量任何這類元素或元素組合的同位素值。 與標準比較地表示同位素比的這類技術和方法是本領域公知的，例如硼的δ 11B值和硫的 δ 34S值。因此，在一些實施方案中，本發明提供通過確定該組合物的多種同位素值或同位 素比值或其組合來同位素指紋分析組合物的方法。在一些實施方案中，也確定該元素或其 化合物在該組合物中的量。在一些實施方案中，與該同位素代表的元素/化合物的量化一 起使用一種或多種具有同位素指紋的同位素組分以確定該組合物中具有特定來源，例如具 有化石燃料來源的元素/化合物的總量。此外，同位素比在化石燃料的燃燒和其它加工過 程中可能改變(例如對于硼和/或硫而言)，這些變動在一些實施方案中可計入考慮以進一 步細化驗證和/或量化分析。在一些實施方案中，確定碳、硫、氧、氮和硼中的兩種或更多種的同位素值或同位 素比值或其組合。在一些實施方案中，確定碳和硫的同位素指紋，例如碳的S 13C值和硫的 δ 34S值。在一些實施方案中，確定碳和硼的同位素指紋，例如碳的δ 13C值和硼的δ 11B值。 在一些實施方案中，確定碳、硫和硼的同位素指紋，例如碳的W值、硫的δ3、值和硼的 δ 11B 值。同位素指紋可用于驗證該組合物中元素的來源，例如用在驗證該組合物含有源自 化石燃料的元素的規程中。這是有用的，因為許多元素，例如碳和硫或它們的氧化物或其它 化合物在全球各地受到管制，如總量管制和排放交易系統或其它規章系統。因此，例如在這 類系統中可以使用本發明的技術驗證和/或量化元素和/或它們的化合物的捕集。這種驗 證和/或量化可用于證實與規章的遵從性，以計算封存該元素或化合物，例如二氧化碳、硫 氧化物、氮氧化物和受到管制的任何其它元素或化合物(可以進行它們的同位素測量)的 信用和處罰，和用于本領域技術人員顯而易見的任何其它合適的用途。例如，為了表明在一過程中發生二氧化碳封存，出自一過程的二氧化碳氣體的總 量據顯示小于進入該過程的二氧化碳氣體的總量；此外，排出氣體中的二氧化碳的來源可 能顯示為與進入該過程的氣體的相同和/或該過程的產物據顯示已封存來自該氣體的co2。 “指紋分析” 一材料通過測量和比較碳和/或其它元素，如氮和硫的穩定同位素的比來使該 材料中所含的碳和/或其它元素與來源相互關聯。由于材料使用者試圖在使用材料時獲得碳信用，這種方法可用于證實二氧化碳封存和表明一材料是碳負性的。圖1中顯示具有三種可能的碳源的二氧化碳封存法。它們是含CO2的氣流[100]、 在發生封存法的溶液上方的空氣[105]，和所示封存法的水或溶液[110]，例如海水、鹽水 或其它離子溶液。可以測量各自中的碳量。對于輸入的含CO2的氣流[100]，例如使用本領 域技術人員已知的市售氣體探針測量CO2氣體的分壓。也測量或調節含CO2的氣體的流速。 在由流速獲知氣體體積和已知該氣體中的CO2濃度的情況下，進入該過程的CO2的總量是已 知的。空氣是氧氣(O2)、氮氣(N2)、C02、水蒸汽、臭氧和其它氣體的混合物。類似于對輸入的 CO2氣流測得的那樣，為了表征系統[105]中的空氣，例如使用市售探針測量CO2的分壓，并 根據反應器的尺寸獲知空氣體積。該系統中的空氣的這些值告訴我們該空氣貢獻的碳量。 使用任何合適的方法，例如庫侖法測量水[110]中的碳濃度。無機和有機碳含量都可以使 用庫侖法通過改變消化液來測量。一般而言，有機碳不參與該反應并因此不計入封存法中 的碳。由實例[115]的CO2封存法獲得可能含有碳的四種組分。這些組分是流出氣體 [120]、所需產物[130]、流出液體[135]和在反應發生后與該產物和流出液體接觸的空氣 [125]。如上所述，使用市售探針確定氣體組分中的碳量以與該系統中的氣體體積一起確定 二氧化碳分壓。使用庫侖法測量液體和固體組分中的碳量。也使用質譜法或離軸ICOS通 過它們的S 13C值表征這些材料。將產物的δ 13C值[130]和輸入的CO2氣流[100]的指 紋值進行比較。接近輸入的CO2，例如仍然非常負的產物δ 13C表明該產物中的碳不來自水 [110]或空氣[105]的事實。水和空氣通常具有在這種材料和工藝表征方法中測得的僅略 微負的δ 13C值，不小于-8%。。輸入組分中的碳量與來自該封存法的組分中的碳量的比較表明是否有任何碳未 計入。與δ 13C指紋分析聯用的這種質量平衡表明，一部分CO2離開輸入氣流，不存在于流 出氣流中，并且并入產物中。圖1中所示的示例性方法是方法[115]，在此過程中來自輸入氣體的0)2溶解 [100]到溶液中，與溶液中的離子反應并形成用于以可長期儲存形式或可轉化成這種形式 的形式從輸入氣體中除去CO2的材料。該方法可產生溶液、沉淀材料，或漿料，只要最終產 物適合長期儲存。可以在該方法的任何階段測量任何組分的同位素含量或比，例如S 13C值 以獲得原始CO2的最終狀況的定量和/或定性測量。此外，通過例如庫侖法進行的碳測量 允許精確量化CO2的最終狀況。在任何測量的情況下，可以從材料中或隨時間經過獲得多 個樣品，例如可以獲得和分析1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或多于10個樣品。因此，對于大批制 成和/或連續制成的產品，可以取合適數量的樣品以指示所有量的材料的總S 13C值和/或 碳含量。在圖1中所示的實例中，CO2可以從含CO2的氣體(例如來自化石燃料燃燒的煙道 氣)，從與該含CO2的氣體溶于其中的水接觸的空氣[105]和從水本身[110]進入該方法。 測量這些中的一種、兩種或所有的δ 13C值，也可以測量各自的CO2濃度和流速。可以對流出 氣體[120]、與沉淀步驟的干燥產物和/或液體流出物接觸的空氣[125]、產物(例如含碳 酸鹽的固體材料或碳酸鹽和/或碳酸氫鹽的液體漿料)[130]和液體流出物[135]進行類 似測量。可以類似地測試和考慮任何附加的CO2源或CO2匯。在已知各CO2源或CO2匯中的 流速、體積、流動時間、S 13C值和CO2濃度/量的情況下，直接計算質量平衡和證實例如CO2 從原始煙道氣封存到產物中，以及量化封存的CO2量。要認識到，煙道氣的不同來源，例如不同化石燃料，如來自各地的煤，可能具有不同的s 13C值，并且可以根據這種δ 13C值識別 或確認在給定地點使用給定的原材料制成的產物。盡管這種做的一種方式是將推定產物的 δ 13C與化石燃料(該產物據說來自該化石燃料)或所述化石燃料燃燒產生的CO2的δ 13C 值進行比較，也可以取樣各個批次的產物，或許多批的代表性樣品，以使用憑經驗由產物本 身推導出的δ13(。可采用任一方法或組合檢驗和鑒別假冒材料。也要認識到，該化石燃料中存在的其它元素，如硫、硼和/或氮可能具有特定類型 的化石燃料特有的，例如所用的特定類型和地質來源的煤特有的，和可能甚至煤的特定批 次特有的它們自己的同位素比值。如果將s 13C值與一個或多個這些值結合，可以獲得材料 來源的獨特“指紋”，這可以與聲稱封存碳和/或來自化石燃料的其它物質的組合物的指紋 進行比較。因此，在一些實施方案中，本發明提供通過確定該組合物的S 13C值和硫、硼或 氮中的一種或多種的同位素組成值來驗證組合物來源的方法。這些同位素值或值的組合可 以單獨使用，或可以使用各元素的量和/或其比(例如碳/硼，或碳/硫，或硫/硼的比，等 等)驗證該組合物的來源。關于同位素比，當使用元素本身的量時，可以將該組合物中的量 與在假定來源點，即封存地，提取的實際樣品進行比較以確定是否匹配。量和同位素比的組 合提供精確分類和驗證一組合物的極其有力的方法，并包括在本發明的實施方案中。任選封存在沉淀組合物中或溶液中的其它物質包括硫氧化物(S0X，例如SO2* SO3)、氮氧化物(N0X，例如NO或NO2)、重金屬如汞、放射性物質和揮發性有機化合物中的一 種或多種。在分析的組合物中也可以測量和量化這些物質，或在一些情況中它們的衍生物， 并將數值與實際或理論值進行比較以確定從煙道氣中除去的量(用于管制和/或貿易用 途)，或如果該組合物是未知組合物或聲稱源于特定化石燃料的組合物，驗證其確實來源如 此。因此，在一些實施方案中，本發明包括分析樣品的方法，包括確定該樣品的δ 13C值和 確定SOx或其衍生物，如硫酸鹽或亞硫酸鹽，例如鈣或鎂的硫酸鹽或亞硫酸鹽，NOx或其衍生 物、或汞或其衍生物如氯化汞中的一種或多種的含量值并將這些值與基準值(其可以憑經 驗由已知來源的實際樣品推導，理論推導，或以任何其它合適的方式推導)進行比較。在一 些實施方案中，本發明包括分析樣品的方法，其包括確定該樣品的S 13C值，確定硼、硫或氮 中的一種或多種的類似同位素比值和確定SOx或其衍生物，如硫酸鹽或亞硫酸鹽，例如鈣或 鎂的硫酸鹽或亞硫酸鹽，NOx或其衍生物、或汞或其衍生物如氯化汞中的一種或多種的含量 值并將這些值與基準值(其可以憑經驗由已知來源的實際樣品推導，理論推導，或以任何 其它合適的方式推導)進行比較。如果需要，可以使用例如質譜法或離軸ICOS監測在該方法過程中該溶液的相對 碳同位素組成值。可以由總堿度測量計算溶解到該溶液中的CO2濃度。已知體積的溶液的 總堿度的測量導致能夠計算二氧化碳含量。在該方法的進程中監測溶解到該溶液中的CO2 允許進行調節以制造所需封存產物，并且是該方法的任選組成部分。可以認識到，該方法同樣適用于多種其它產品，包括但不限于燃料、環境被分析 物、食品和漆。可通過該方法表征任何如下材料——其中源材料的穩定同位素含量可以與 產物的進行比較。例如，也可以例如使用質譜法測量氧(16O和18O)、氮(14N和15N)、硫(32S 和34S)、氫(1H和2H)和/或硼C°B和11B)的穩定同位素的比。也可以認識到，可以使用各 種標準實驗室分析技術測量這些和任何其它合適的元素的量。這些值可用于追蹤產物中的 其它組分。例如可以以與碳類似的方式在產物中追蹤來自煙道氣的硫。類似地，也可以追蹤氮。由此，可以產生特定產物的“指紋”。在最簡單的情況下，該指紋是產物中穩定同位 素的比值(例如W值)。在另一些實施方案中，可以使用多個同位素比，例如2、3、4、5、 6或多于6。在一些實施方案中，產物的指紋包含穩定的碳同位素的值或比值。在一些實施 方案中，產物的指紋包含穩定的硫同位素的值或比值。在一些實施方案中，產物的指紋包含 穩定的氮同位素的值或比值。在一些實施方案中，產物的指紋包含穩定的硼同位素的值或 比值。在一些實施方案中，使用多于一種元素的穩定同位素的值或值的比的組合。在一些 實施方案中，提供碳和硫的穩定同位素的濃度值或濃度比的組合。在一些實施方案中，使用 多于一種元素的穩定同位素的值或值的比的組合。在一些實施方案中，提供碳和氮的穩定 同位素的濃度值或濃度比的組合。在一些實施方案中，使用多于一種元素的穩定同位素的 值或值的比的組合。在一些實施方案中，提供碳、氮和硫的穩定同位素的濃度值或濃度比的 組合。在一些實施方案中，產物的指紋包含S 13C值。在一些實施方案中，指紋包含δ 13C值 和δ 34S值。在一些實施方案中，指紋包含δ 13C值和δ 11B值。在一些實施方案中，指紋包 含δ 13C值和δ 15N值。在一些實施方案中，指紋包含δ 13C值、δ 34S值和δ 15N值。在一些 實施方案中，指紋包含S 13C值、δ 34S值和δ 11B值。在一些實施方案中，指紋包含δ 13C值、 δ 11B值和δ 15N值。含碳組合物在一些實施方案中，本發明提供含有具有負的相對碳同位素組成(δ 13C)值的碳 的組合物，例如合成組合物。這種值可能表明植物基來源，例如來自化石燃料燃燒的煙道 氣，并可用于驗證該該組合物中的碳部分或完全來自化石燃料的燃燒。有可能含有來自煙 道氣燃燒的組分，例如CO2和任選其它組分，如含硫-、氮-、和/或重金屬-的組分的組合 物可用作從環境中封存這類物質用的載體，并也可具有其它用途，如用在建筑環境中。在 一些實施方案中，該組合物是合成組合物。在本發明的一些實施方案中提供的合成組合物 通常通過產生含有具有負δ 13C值的碳的產物的任何合成方法形成，但是，它們可以通過將 CO2氣體封存在該合成組合物中來形成，例如，該組合物可通過從已向其中引入來自例如化 石燃料燃燒的CO2氣體的水溶液中沉淀材料來形成。本發明的其它可能的組合物，例如合 成組合物，包括含有例如具有負δ 13C值的碳酸鹽和/或碳酸氫鹽的水溶液，或既含固體又 含水性液體的漿料——該固體和/或水性液體可含有例如具有負δ 13C值的碳酸鹽和/或 碳酸氫鹽。該組合物可以以大于1千克，如大于10千克，例如，大于100千克，大于1000千 克，大于100，000千克，大于1，000, 000千克或甚至大于10，000, 000千克的量存在。該組 合物可以例如具有1千克至10，000，000千克，或10千克至10，000，000千克，或100千克 至10，000, 000千克，或1000千克至10，000, 000千克，或10，000千克至10，000, 000千克， 或1千克至1，000, 000千克，或10千克至1，000, 000千克，或100千克至1，000, 000千克， 或1000千克至1，000，000千克，或10，000千克至1，000，000千克，或1千克至100，000千 克，或10千克至100，000千克，或100千克至100，000千克，或1000千克至100，000千克， 或10，000千克至100，000千克，或1千克至10，000千克，或10千克至10，000千克，或100 千克至10，000千克，或1000千克至10，000千克，或1千克至1000千克，或10千克至1000 千克，或100千克至1000千克的質量。在一些情況中，該組合物可以是固體塊。在一些情 況中，該組合物可以由顆粒物構成，其中各粒子相對較小，例如0.1-1000微米平均直徑，或 在一些情況中，甚至1000微米至幾厘米或更大的直徑，或其組合，在這種情況中，該組合物被視為在單批、單堆或單容器等中的總粒子物料。在更大量的組合物的情況下，可能合意的 是，提取多個樣品以確定例如s 13C值和/或碳含量的精確值。本發明的組合物還可以具 有落在一定范圍內的平均密度，例如，在一些實施方案中，本發明的組合物具有50lb/ft3至 2001b/ft3的體密度(bulk density)，和在某些實施方案中751b/ft3至1251b/ft3的體密 度。本發明的組合物還可以具有落在一定范圍內的平均硬度，如在一些實施方案中，本發明 的組合物具有在莫氏硬度標上1至7的平均硬度。在一些實施方案中，本發明的組合物具 有在莫氏(Mohs)硬度標上至少3的平均硬度。在一些實施方案中，本發明的組合物具有在 莫氏硬度標上至少4的平均硬度。在一些實施方案中，本發明的組合物具有在莫氏硬度標 上至少5的平均硬度。在一些實施方案中，本發明的組合物具有在莫氏硬度標上1至6的 平均硬度，如在莫氏硬度標上1至5，如2至5，如1至4，如2至6，如2至4。
在一些實施方案中，本發明的組合物包含δ 13C值小于-5. 00%。、-6%。、-7%。、 -8%。、-9%。、-10%。、-11%。、-12%。、-15%。、-17%。、-20%。、_21· 0%。、_21· 7%。、_21· 8%。、_21· 9%0、 -22. 0%0、-23. 0%0、-24. 0%0、-25. 0%0、-26. 0%0、-27. 0%0、-28. 0%0、-29. 0%0、-30. 0%0、--31. 0%。、-32. 0%。、-35. 0%。或-40. 0%。的碳。在這些實施方案的一些中，該組合物可進一步 具有至少w/w，如至少10% w/w，例如，至少20% w/w，在一些實施方案中，至少30% w/ w,40% w/w或甚至50% w/w的二氧化碳含量(例如，在一些實施方案中，為碳酸鹽、碳酸氫 鹽，或碳酸鹽和碳酸氫鹽的組合的形式)。可以通過本領域已知的任何合適的分析和/或 計算法確定二氧化碳含量。在一些實施方案中，本發明提供組合物，例如固體組合物或固 體和水溶液的漿料，該含碳組合物，例如合成的含碳組合物的δ 13C值小于-5%。，在某些實 施方案中該含碳組合物，例如合成的含碳組合物的S 13C值小于-5%。且二氧化碳含量為至 少10%。在一些實施方案中，該含碳組合物，例如合成的含碳組合物的δ 13C值小于-10%。， 在某些實施方案中該含碳組合物，例如合成的含碳組合物的δ 13C值小于-10%。且二氧化碳 含量為至少10%。在一些實施方案中，該含碳組合物，例如合成的含碳組合物的δ 13C值小 于-15%。，在某些實施方案中，該含碳組合物，例如合成的含碳組合物的δ 13C值小于_15%0 且二氧化碳含量為至少10%。在一些實施方案中，該含碳組合物，例如合成的含碳組合物的 δ 13C值小于-20. 0%。，在某些實施方案中該含碳組合物，例如合成的含碳組合物的δ 13C值 小于-20%。且二氧化碳含量為至少10%。在一些實施方案中，該含碳組合物，例如合成的含 碳組合物的S 13C值小于-22.0%。，在某些實施方案中，該含碳組合物，例如合成的含碳組合 物的δ 13C值小于-22%。且二氧化碳含量為至少10%。在一些實施方案中，該含碳組合物， 例如合成的含碳組合物的S 13C值小于-23.0%。，在某些實施方案中，該含碳組合物，例如合 成的含碳組合物的S 13C值小于-23%。且二氧化碳含量為至少10%。在一些實施方案中，該 含碳組合物，例如合成的含碳組合物的S 13C值小于-24.0%。，在某些實施方案中，該含碳組 合物，例如合成的含碳組合物的W值小于-24%。且二氧化碳含量為至少10%。在一些 實施方案中，該含碳組合物，例如合成的含碳組合物的S 13C值小于-25.0%。，在某些實施方 案中，該含碳組合物，例如合成的含碳組合物的δ 13C值小于_25%。且二氧化碳含量為至少 10%。在一些實施方案中，該含碳組合物，例如合成的含碳組合物的δ 13C值小于-27.0%。， 在某些實施方案中，該含碳組合物，例如合成的含碳組合物的δ 13C值小于-27%。且二氧化 碳含量為至少10%。在一些實施方案中，該含碳組合物，例如合成的含碳組合物的S13C 值小于-30.0%。，在某些實施方案中，該含碳組合物，例如合成的含碳組合物的δ 13C值小于-30%。且二氧化碳含量為至少10%。在一些實施方案中，該含碳組合物，例如合成的含碳 組合物的δ 13C值小于-40. 0%。，在某些實施方案中，該含碳組合物，例如合成的含碳組合物 的S 13C值小于-40%。且二氧化碳含量為至少10%。在本發明的一些實施方案中，提供除具有如本文所述的負δ 13C值外還是碳中性 的(carbon neutral)或碳負性的(carbon negative)含碳組合物，例如合成的含碳組合 物。碳中性和碳負性是表示與被該產物阻止進入大氣(即封存)的二氧化碳量相比該產 物生產中釋放的二氧化碳氣體量的術語。碳中性的產物阻止與該產物生產中釋放的量一樣 多的二氧化碳到達地球大氣層。碳負性的產物阻止比該產物生產過程中釋放的量多的二 氧化碳到達地球大氣層。例如，在將來自發電廠的煙道氣注入不可透地下貯庫的二氧化碳 封存法中，對照向實施該煙道氣注射的機械系統供應動力而產生的二氧化碳，衡量通過該 封存技術實際阻止進入大氣的二氧化碳。如果進入該不可透貯庫的二氧化碳多于該封存 機械系統釋放的二氧化碳，則該方法是碳負性的。在全文經此引用并入本文的專利申請US 12/344，019 (具體是第7頁)和申請US 61/117，541 (具體是1和2頁)中詳細闡述碳負性 產品或方法的概念。在一些實施方案中，本發明的組合物含有鍶，例如0. 001 %至5% w/w/鍶，或 0. 00001%至 w/w 鍶，或 0. 001%至 0. w/w 鍶，或 0. 01%至 5% w/w 鍶，或 0. 01%至 1 % w/w 鍶，或 0. 01 %至 0. 1 % w/w 鍶，或 0. 1 %至 5% w/w 鍶，或 0. 1 %至 1 % w/w 鍶。在一 些實施方案中，本發明的組合物含有硼，例如0. 000001%至2. 0% w/w硼，或0. 00001%至
w/w 硼，或 0. 0001%至 0. w/w 硼，或 0. 001%至 w/w 硼，或 0. 001%至 0. 1% w/w 硼，或0. 至5% w/w硼，或0. 至w/w硼。在一些實施方案中，本發明的組合物含 有硒，例如 0. 000001%至 2. 0% w/w 硒，或 0. 00001%至 w/w 硒，或 0. 0001%至 0. 1% w/ w 硒，或 0. 001%至 w/w 硒，或 0. 001%至 0. w/w 硒，或 0. 1 %至 5% w/w 硒，或 0. 1% 至w/w硒。在一些實施方案中，提供含碳組合物，例如合成的含碳組合物，其中該組合物含有 具有如本文所述的負δ 13C值的碳，其中至少一部分所述碳是碳酸鹽和/或碳酸氫鹽，例如 鈹、鎂、鈣、鍶、鋇或鐳或其組合的碳酸鹽和/或碳酸氫鹽的形式。碳酸鹽與碳酸氫鹽的摩爾 比可以為適合該組合物的制造方法和/或該組合物的預期用途的任何合適的比，如碳酸 鹽 / 碳酸氫鹽比為大于 100/1、小于 1/100、大于 50/1、25/1、10/1、9/1、8/1、7/1、6/1、5/1、 4/1、3/1、2/1、1/1、1/2、1/3，或 1/4 ；小于 50/1、25/1、10/1、9/1、8/1、7/1、6/1、5/1、4/1、 3/1、2/1、1/1、1/2、1/3，或1/4 ；或基本全是碳酸鹽或基本全是碳酸氫鹽。在一些實施方案 中，該碳酸鹽/碳酸氫鹽比可以為100/1至1/100，或50/1至1/50、或25/1至1/25，或10/1 至 1/10，或 5/1 至 1/5，或 2/1 至 1/2，或 100/11/10，或 100/1 至 1/1，或 50/1 至 1/10，或 50/1 至 1/1，或 25/1 至 1/10，或 25/1 至 1/1，或 10/1 至 1/1，或 1/100 至 10/1，或 1/100 至 1/1，或 1/50 至 10/1，或 1/50 至 1/1，或 1/25 至 10/1，或 1/25 至 1/1，或 1/10 至 1/1。在一 些實施方案中，本發明提供含有鈣或鎂或其組合的碳酸鹽和/或碳酸氫鹽的含碳組合物， 例如合成的含碳組合物。在一些實施方案中，本發明提供僅含鈣或鎂或其組合的碳酸鹽而 不含碳酸氫鹽，或僅含痕量碳酸氫鹽的含碳組合物，例如合成的含碳組合物。另一些實施 方案提供僅包含鈣或鎂或其組合的碳酸氫鹽的含碳組合物，例如合成的含碳組合物。在既 提供鈣又提供鎂的本發明的實施方案中，各種實施方案包括含碳組合物，例如合成的含碳組合物中的一定范圍的鈣/鎂原子比。在本發明的一些實施方案中，該鈣/鎂摩爾比(Ca/ Mg)范圍為小于1Λ00至大于200/1。在一些實施方案中，Ca/Mg比為1/1。在一些實施方 案中，Ca/Mg比范圍為2/1至IAdA至2/3，或5/4至4/5。在一些實施方案中，Ca/Mg比 范圍為1/7至200/1、1/15至12/10、1/10至5/1、1/7至1/2，或1/9至2/5。在一些實施方 案中，Ca/Mg比范圍為1/200至1/7、1/70至1/7、或1/65至1/40。在一些實施方案中，Ca/ Mg范圍為1/3至3/1或1/2至2/1。在一些實施方案中，Ca/Mg范圍為2/1至全鈣、3/1至 200/1,5/1 至 200/1，或 10/1 至 200/1。在一些實施方案中，在含碳組合物中包括除二氧化碳或源自二氧化碳的化合物 (例如碳酸鹽和/或碳酸氫鹽)外的其它組分。例如，在一些實施方案中，該組合物中存在 的碳至少部分源自化石燃料的燃燒和煙道氣的生成，例如在工業過程中，且該化石燃料的 其它組分也可能提供該含碳組合物的附加組分。示例性組分包括燃燒氣體，例如氮氧化物 (NOx)；硫氧化物(SOx)和硫化物；鹵化物，如氯化氫和氟化氫；顆粒，如飛灰、水泥窯灰、其它 粉塵和金屬，包括砷、鈹、硼、鎘、鉻、鉻VI、鈷、鉛、錳、汞、鉬、硒、鍶、鉈或釩；和有機物，如烴 和揮發性有機化合物(VOC)、放射性材料、二噁英和PAH化合物。PAH(多環芳烴)是在燃燒 含碳和氫的材料時制成的有機化合物。本文所用的氮氧化物(NOx)是指氮的氧化物，例如 氧化一氮(NO)和二氧化氮(NO2)；硫氧化物(SOx)是指硫的氧化物，例如二氧化硫(SO2)和 三氧化硫(SO3)。在所有這些實施方案中，可以認識到，這些組分可能與形成該合成的含碳 組合物的反應中的其它參與者相互作用，以使這些組分以原始組分的衍生物形式存在于產 物(合成的含碳組合物)中。在一些實施方案中，本發明的組合物可包括飛灰。在一些實施方案中，本發明的組 合物含有 0. 001 % w/w-10. 0 %，如 0. 01 % w/w-5. 0 % w/w,如 0. 1 % w/w-5. 0 % w/w,如 1. 0 % w/w-5. 0 % w/w,如 1· 0 % w/w-4. 0 % w/w,如 1· 0 % w/w-3. 0 % w/w,如 1· 0 % w/w-2. 5 % w/ w，如0. w/w至2. 5% w/w飛灰的量的飛灰。在一些實施方案中，本發明的組合物含有 0. 0000001-0. 1%界/^，例如0· 000001-0. I%w/wj0· 00001-0. 1%，或0. 0000001-0. 01%, 或 0. 0000001-0. 001 %,或 0. 0000001-0. 001 %,或 0. 0000001-0. 00001 %,或 0. 000001-0. 1 %，或 0. 000001-0. 01 %，或 0. 000001-0. 001 %，或 0. 000001-0. 0001 %，或 0. 000001-0. 00001 %，或 0. 00001-0. 01 %，或 0. 00001-0. 001 %，或 0. 00001-0. 0001w/w 的 量的一種或多種汞化合物，例如氯化汞和/或其它汞化合物。在一些實施方案中，本發明 的組合物含有 0. 01-30% w/w，例如 0. 01-20% w/w，或 0. 01-10% w/w，或 0. 01-1% w/w，或 0. 1-30 % w/w,例如 0. 1-20 % w/w,或 0. 1-10 % w/w,或 0. 1-1 %，或 1-30 % w/w,例如 1-20 % w/w, 1-10% w/w，或1-5% w/w的量的一種或多種硫化合物，例如一種或多種硫酸鹽、亞硫酸 鹽，或硫酸鹽和亞硫酸鹽的組合。在一些實施方案中，本發明的組合物含有0. 01-30% w/w, 例如 0. 01-20 % w/w,或 0. 01-10 % w/w,或 0. 01-1 % w/w,或 0. 1-30 % w/w,例如 0. 1-20 % w/w,或 0. 1-10 % w/w,或 0. 1-1 %，或 1-30 % w/w,例如 1-20 % w/w、1-10 % w/w,或 1-5 % w/ w的量的一種或多種氮化合物，例如NOx的衍生物，如硝酸鹽或亞硝酸鹽。可以看出，組合物 可含有在上述重量百分比范圍內的飛灰、汞化合物、硫化合物或氮化合物中的一種或多種， 例如一種或多種汞、硫或氮化合物。在一些實施方案中，本發明提供含有δ 13C值小于-5%。，或小于-10%。，或小 于-15%。，或小于-20%。，或小于_25%。的碳的組合物，如合成組合物，其還包括下列一種或多種S0X ；NOx ；金屬，包括砷、鈹、硼、鎘、鉻、鉻VI、鈷、鉛、錳、汞、鉬、硒、鍶、鉈或釩；VOCs ； 顆粒，如飛灰；或放射性化合物或其衍生物。在一些實施方案中，本發明提供δ 13C值小 于_5%。的含碳組合物，例如合成的含碳組合物，其進一步包含SOx或其衍生物。在一些實 施方案中，本發明提供S 13C值小于_5%。的含碳組合物，例如合成的含碳組合物，其進一步 包含顆粒物，例如飛灰。在一些實施方案中，本發明提供δ 13C值小于-5%。的含碳組合物， 例如合成的含碳組合物，其進一步包含金屬，例如砷、鈹、硼、鎘、鉻、鉻VI、鈷、鉛、錳、汞、鉬、 硒、鍶、鉈和釩、或其衍生物。在一些實施方案中，本發明提供δ 13C值小于-5%。的含碳組合 物，例如合成的含碳組合物，其進一步包含SOx或其衍生物和顆粒物，例如飛灰。在一些實施 方案中，本發明提供S 13C值小于-5%。的含碳組合物，例如合成的含碳組合物，其進一步包 含SOx或其衍生物和重金屬，例如砷、鈹、硼、鎘、鉻、鉻VI、鈷、鉛、錳、汞、鉬、硒、鍶、鉈和釩、 或其衍生物；在一些實施方案中，該重金屬是汞或汞的衍生化合物。在一些實施方案中，本 發明提供δ 13C值小于-5%。的含碳組合物，例如合成的含碳組合物，其進一步包含顆粒物， 例如飛灰，和重金屬，例如砷、鈹、硼、鎘、鉻、鉻VI、鈷、鉛、錳、汞、鉬、硒、鍶、鉈和釩或其衍生 物；在一些實施方案中，該重金屬是汞或汞的衍生化合物。在一些實施方案中，本發明提供 δ 13C值小于-5%。的含碳組合物，例如合成的含碳組合物，其進一步包含NOx或其衍生物。在 一些實施方案中，本發明提供S 13C值小于-5%。的含碳組合物，例如合成的含碳組合物，其 進一步包含VOC或其衍生物。在一些實施方案中，本發明提供δ 13C值小于-15%。的含碳組 合物，例如合成的含碳組合物，其進一步包含SOx或其衍生物。在一些實施方案中，本發明提 供δ 13C值小于-15%。的含碳組合物，例如合成的含碳組合物，其進一步包含顆粒物，例如飛 灰。在一些實施方案中，本發明提供S 13C值小于-15%。的含碳組合物，例如合成的含碳組 合物，其進一步包含金屬，例如砷、鈹、硼、鎘、鉻、鉻VI、鈷、鉛、錳、汞、鉬、硒、鍶、鉈和釩、或 其衍生物。在一些實施方案中，本發明提供S 13C值小于-15%。的含碳組合物，例如合成的 含碳組合物，其進一步包含SOx或其衍生物和顆粒物，例如飛灰。在一些實施方案中，本發明 提供δ 13C值小于-15%。的含碳組合物，例如合成的含碳組合物，其進一步包含SOx或其衍生 物和重金屬，例如砷、鈹、硼、鎘、鉻、鉻VI、鈷、鉛、錳、汞、鉬、硒、鍶、鉈和釩、或其衍生物；在 一些實施方案中，該重金屬是汞或汞的衍生化合物。在一些實施方案中，本發明提供W 值小于-15%。的含碳組合物，例如合成的含碳組合物，其進一步包含顆粒物，例如飛灰，和 重金屬，例如砷、鈹、硼、鎘、鉻、鉻VI、鈷、鉛、錳、汞、鉬、硒、鍶、鉈和釩、或其衍生物；在一些 實施方案中，該重金屬是汞或汞的衍生化合物。在一些實施方案中，本發明提供S13C值小 于-15%。的含碳組合物，例如合成的含碳組合物，其進一步包含NOx或其衍生物。在一些實施 方案中，本發明提供δ 13C值小于-15%。的含碳組合物，例如合成的含碳組合物，其進一步包 含VOC或其衍生物。在全文經此引用并入本文的專利申請US 61/156，809 (具體在第1-2、 19-24和32-39頁)中給出關于工業過程副產物的包含的更多細節。
如本文所述，在一些實施方案中，該組合物中存在的碳至少部分源自化石燃料，例 如煤的燃燒和煙道氣的生成，例如在工業過程中，且該化石燃料的其它組分也可能提供該 合成的含碳組合物的附加組分。除上文詳述的組分外，化石燃料，例如煤中存在其它元素， 它們通過分餾法，也如方法部分中更充分描述和如本領域中公知的那樣具有可以與標準進 行比較的同位素比。例如，也可以使用例如質譜法測量氧(16O和180)、氮(14N和15Ν)、硫(32S 和34S)、氫(1H和2H)和硼(kiB和11B)的穩定同位素的比。因此，在一些實施方案中，本發明提供包含S 13C值小于-5%。的碳的組合物，其進一步包含δ 11B值小于-2%。、小于_5%0、 小于-7%。、小于-10%。、小于-12%。、小于-14%。、小于-15%。、小于-17% ；小于-20%。、小 于-22%。、小于-25%。或小于-30%。的硼；δ 34S值小于-5%。、或0至+10%。的硫，或其組合。 這些組合物可進一步含有如本文進一步描述的SOx-衍生化合物、NOx-衍生化合物或汞-衍 生化合物中的一種或多種。在本發明的一些實施方案中，該含碳組合物，例如合成的含碳組合物，包括碳酸鎂 或碳酸鈣或其組合。在一些實施方案中，該含碳組合物包括白云石、具有化學式Catl. 5Mg0.5C03 的含鈣和鎂的碳酸鹽和/或原白云石(鈣/鎂比偏離1 1的非晶白云石)。另一些實施 方案含有礦物方解石、文石或球霰石中的一種或多種或它們的組合的形式的CaC03。一些實 施方案具有碳酸鈣水合形式，包括六水方解石(CaCO3 ·6Η20)、非晶碳酸鈣(CaCO3 · H2O)或 單水方解石(CaCO^H2O)或其組合。一些實施方案含有各種水合級的碳酸鎂，其中水合水 包括1、2、3、4或大于4個水合水或其組合，如無水合，如菱鎂礦(MgCO3)或三水合，如三水 菱鎂礦(MgCO3 · 3Η20)。另一些實施方案包括更復雜的碳酸鎂形式，其包括水合水和氫氧化 物，如紆維菱鎂礦(MgCO3 · Mg(OH)2 · 3Η20)、球碳鎂石(Mg5(CO3)4(OH)2 · 5Η20)或水菱鎂礦 (Mg5(CO3)4(OH)2·3Η20)或其組合。一些實施方案包括呈現所有或一些本文所述的各種水合 態的鈣和/或鎂的碳酸鹽。在一些實施方案中，本發明提供包含碳酸鹽或碳酸氫鹽或其組合的含碳組合物， 例如合成的含碳組合物，其中該碳酸鹽或碳酸氫鹽中的碳具有小于_5%。或小于-10%。或小 于-15%。或小于-20%。或小于-25%。或小于-30%。或小于-35%。的δ 13C值，其中該組合物在 暴露在用于其預期用途的正常溫度和濕度條件，包括具有正常PH的雨水中至少1、2、5、10 或20年，或多于20年，例如多于100年時不釋放多于其總CO2的1%，或5%，或10%。在 一些實施方案中，該組合物在暴露在用于其預期用途的正常溫度和濕度條件，包括具有正 常PH的雨水中至少1年時不釋放多于其總CO2的1%。在一些實施方案中，該組合物在暴 露在用于其預期用途的正常溫度和濕度條件，包括具有正常PH的雨水中至少1年時不釋放 多于其總CO2的5%。在一些實施方案中，該組合物在暴露在用于其預期用途的正常溫度和 濕度條件，包括具有正常PH的雨水中至少1年時不釋放多于其總CO2的10%。在一些實施 方案中，該組合物在暴露在用于其預期用途的正常溫度和濕度條件，包括具有正常PH的雨 水中至少10年時不釋放多于其總CO2的1%。在一些實施方案中，該組合物在暴露在用于 其預期用途的正常溫度和濕度條件，包括具有正常PH的雨水中至少100年時不釋放多于其 總CO2的1%。在一些實施方案中，該組合物在暴露在用于其預期用途的正常溫度和濕度條 件，包括具有正常PH的雨水中至少1000年時不釋放多于其總CO2的1%。可以使用可合理 地預測這種穩定性的任何合適的替代標記或試驗；可以使用例如可能合理地在加速試驗中 指示長期穩定性的升高的溫度條件或PH條件。例如，根據該組合物的預期用途和環境，可 以使該組合物的樣品在50、75、90、100、120或150°C和10%至50%相對濕度下暴露1、2、5、 25、50、100、200 或 500 天，且其碳的小于 1 %、2%、3%、4%、5%、10%、20%、30%或 50% 的 損失可以被視為在給定時期，例如1、10、100、1000或多于1000年內的穩定性的充分證據。 可以通過任何合適的方法，例如庫侖法監測該材料的CO2含量。可以仍根據預期或可能的 環境適當調節其它條件，包括PH、壓力、紫外線輻射等。要認識到，可以使用本領域技術人員 合理推定為指示在指定時期內的必需穩定性的任何合適的條件。此外，如果公認化學知識表明該組合物具有在指定時期內的必需穩定性，這也可以補充或代替實際測量使用。例如， 可成為本發明的組合物的一部分的一些碳酸鹽化合物(例如為指定的多晶型物形式)可以 是地質學上公知的并已知耐受正常氣候幾十年、幾世紀或甚至幾千年且沒有明顯分解，因 此具有必需的穩定性。在一些實施方案中，本發明提供含有包含碳酸鹽或碳酸氫鹽或其組合的組分的 建筑材料，其中該碳酸鹽和/或碳酸氫鹽中的碳具有小于-5. 00%。，例如小于-10%。，如小 于-15%。和在一些實施方案中，小于-20%。的S13C值。本文所用的術語“建筑材料”包括 發揮或可用于建筑用途的任何材料，例如，但不限于工作和家庭場所、工業結構和運輸相關 結構，如公路、停車場和停車結構，以及環境結構，如水壩、防洪提等。在這些實施方案的一 些中，該建筑材料進一步如上所述含有SOx ；NOx ；金屬，包括砷、鈹、硼、鎘、鉻、鉻VI、鈷、鉛、 錳、汞、鉬、硒、鍶、鉈或釩；VOC ；顆粒，如飛灰；或放射性化合物或其衍生物，或其組合。此 外，在一些實施方案中，也如上所述，該建筑材料在暴露在用于其預期用途的正常溫度和濕 度條件，包括具有正常PH的雨水中至少1、2、5、10或20年，或多于20年，例如多于100年 時不釋放多于其總CO2的1 %，或5 %，或10 %。在一些實施方案中，本發明提供含有包含碳 酸鹽或碳酸氫鹽或其組合的組分的集料，例如合成集料，其中該碳酸鹽或碳酸氫鹽中的碳 具有小于-5%。，例如小于-10%。，如小于-15%。，和在一些實施方案中小于_20%。的δ 13C值。 在一些實施方案中，本發明的集料是細集料、粗集料、反應性集料、惰性或非反應性集料，或 成形或澆鑄集料。反應性集料是水合時發生化學反應以使其結合到周圍材料上的集料。一 些實施方案提供含有包含碳酸鹽或碳酸氫鹽或其組合的組分的水泥質建筑材料，其中該碳 酸鹽或碳酸氫鹽中的碳具有小于_5%。，例如小于-10%。，如小于-15%。，和在一些實施方案 中小于-20%。的δ 13C值。一些實施方案提供含有包含碳酸鹽或碳酸氫鹽或其組合的組分 的水泥或混凝土，其中該碳酸鹽或碳酸氫鹽中的碳具有小于-5%。，例如小于-10%。，如小 于-15%。和在一些實施方案中小于-20%。的δ 13C值。在一些實施方案中，本發明提供含有包 含碳酸鹽或碳酸氫鹽或其組合的組分的其它水泥質建筑材料，如灰漿、火山灰質材料或輔 助水泥質材料或其組合，其中該碳酸鹽或碳酸氫鹽中的碳具有小于_5%。，例如小于-10%。， 如小于-15%。和在一些實施方案中小于-20%。的δ 13C值。在一些實施方案中，本發明提供 含有包含碳酸鹽或碳酸氫鹽或其組合的組分的非水泥質建筑材料，如道路材料、磚、板、導 管、梁、盆、柱、瓦、纖維壁板產品、坯、隔音墻、石膏、干式墻、灰泥、土壤加固組合物、或隔絕 材料或它們的組合，其中該碳酸鹽或碳酸氫鹽中的碳具有小于_5%。，例如小于-10%。，如小 于-15%。和在一些實施方案中小于-20%。的S13C值。在一些實施方案中，該道路材料可以 是浙青或鋪面材料。本發明的一些實施方案提供含有包含碳酸鹽或碳酸氫鹽或其組合的組分的非建 筑材料，其中該碳酸鹽和/或碳酸氫鹽中的碳具有小于-5%。，例如小于-10%。，如小于-15%。 和在一些實施方案中小于-20%。的δ 13C值。在一些實施方案中，該非建筑材料包括家用 或商業陶瓷產品；紙產品；聚合產品；潤滑劑；粘合劑；橡膠產品；白堊；漆；個人護理產品； 化妝品；可食用產品；農產品；或環境修復產品。在一些實施方案中，本發明提供個人護理 產品，包括清潔產品或個人衛生產品。在一些實施方案中，本發明提供含有包含碳酸鹽或 碳酸氫鹽或其組合的組分的可食用產品，包括液態、固態或動物可食用產品，其中該碳酸鹽 和/或碳酸氫鹽中的碳具有小于_5%。，例如小于-10%。，如小于-15%。和在一些實施方案中小于-20%。的δ 13C值。本發明的一些實施方案提供含有包含碳酸鹽或碳酸氫鹽或其組合 的組分的農產品，包括土壤改良產品或殺蟲劑，其中該碳酸鹽和/或碳酸氫鹽中的碳具有 小于-5%。，例如小于-10%。，如小于_15%。和在一些實施方案中小于-20%。的δ 13C值。本 發明的一些實施方案提供含有包含碳酸鹽或碳酸氫鹽或其組合的組分的環境修復產品，包 括森林土壤修復產品或中和過酸水的產品，其中該碳酸鹽和/或碳酸氫鹽中的碳具有小 于-5%。，例如小于-10%。，如小于-15%。和在一些實施方案中小于_20%。的δ 13C值。在一些 實施方案中，本發明提供含有包含碳酸鹽或碳酸氫鹽或其組合的組分的紙產品，其中該碳 酸鹽和/或碳酸氫鹽中的碳具有小于-5%。，例如小于-10%。，如小于-15%。和在一些實施方 案中小于-20%。的δ 13C值。本發明的一些實施方案提供含有包含碳酸鹽或碳酸氫鹽或其組 合的組分的潤滑劑，其中該碳酸鹽和/或碳酸氫鹽中的碳具有小于-5%。的δ 13C值。在一些 實施方案中，本發明提供含有包含碳酸鹽或碳酸氫鹽或其組合的組分的漆，其中該碳酸鹽 和/或碳酸氫鹽中的碳具有小于_5%。的δ 13C值。本發明的建筑材料也可以具有落在一定 范圍內的平均硬度，如在一些實施方案中，本發明的建筑材料具有在莫氏硬度標上1至7的 平均硬度。在一些實施方案中，本發明的建筑材料具有在莫氏硬度標上至少3的平均硬度。 在一些實施方案中，本發明的建筑材料具有在莫氏硬度標上至少4的平均硬度。在一些實 施方案中，本發明的建筑材料具有在莫氏硬度標上至少5的平均硬度。在一些實施方案中， 本發明的建筑材料具有在莫氏硬度標上1至6的平均硬度，如在莫氏硬度標上1至5，如2 至5，如1至4，如2至6，如2至4。 在一些實施方案中，本發明提供可流動組合物。在一些實施方案中，該可流動組合 物是假塑性的(即該可流動組合物的粘度隨剪切速率提高而降低)。在一些實施方案中，該 可流動組合物是觸變性的(即粘度在恒定剪切下隨時間經過而降低)。在一些實施方案中， 粘度和非牛頓行為隨固體濃度提高而提高。在一些實施方案中，漿料形式的該可流動組合 物具有在20°C大于IcP (厘泊)，如大于5cP、大于10cP、大于15cP、大于20cP、大于25cP、大 于30cP、大于35cP、大于40cP、大于45cP、大于50cP、大于75cP、大于100cP、大于250cP、大 于500cP、大于750cP的粘度，或在20°C大于IOOOcP的粘度。在一些實施方案中，可流動組 合物具有2000cP至IcP,如IOOcP至IOOOcP，包括150cP至500cP,例如200cP至400cP的粘 度。例如，該可流動組合物可具有300cP至400cP，如大約380cP的粘度。考慮到該可流動 組合物的假塑性，粘度可能隨剪切速率提高而降低。此外，考慮到一些可流動組合物的觸變 性，粘度可能在恒定剪切下隨時間經過而降低。在一些實施方案中，該可流動組合物是包含 來自碳封存法的固體沉淀物和流出液體的漿料。在此類實施方案中，該固體沉淀物包括，但 不限于，碳酸鹽、碳酸氫鹽以及碳酸鹽和碳酸氫鹽的任何組合。在該固體沉淀物由使用來自 化石燃料燃燒過程的煙道氣的碳封存法生成的一些實施方案中，該沉淀物具有負δ 13C值。 在此類實施方案中，該沉淀物中包含的碳酸鹽、碳酸氫鹽或碳酸鹽和碳酸氫鹽的任何組合 具有小于(即更負)_5° /00，如小于-6° /00、小于-7° /00、小于-8° /00、小于-9° /00、 小于-10° /00、小于-15° /00、小于-20° /00、小于-21° /00、小于-22° /00、小 于-23 ° /00、小于-24 ° /00、小于-25 ° /00、小于-26 ° /00、小于-27 ° /00、小 于-28° /00、小于-29° /00、小于-30° /00、小于-35° /00、小于-40° /00 的 S13C 值。 在一些實施方案中，該可流動組合物包括工業煙道氣的其它成分，例如但不限于一氧化 碳、氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)、硫化物、鹵化物、顆粒物如飛灰和粉塵；金屬和含金屬的化合物、放射性材料和有機物。在一些實施方案中，將可流動組合物置于貯庫。在一些實 施方案中，將可流動組合物置于地下地質巖層。在一些實施方案中，該地質巖層不適合儲存 超臨界二氧化碳。在一些實施方案中，該地質巖層是用于形成該可流動組合物的組分的二 氧化碳封存法的組分源。在一些實施方案中，該可流動組合物是可泵送組合物。可泵送組 合物是可以使用導管和泵從一地運往另一地的組合物。在一些實施方案中，本發明提供包 含碳酸鹽、碳酸氫鹽或其組合的可流動組合物，其中該碳酸鹽、碳酸氫鹽或其組合中的碳具 有小于-5. 00%。的相對碳同位素組成(δ 13C)值且該組合物的粘度為1至2000cP，例如10 至lOOOcP。在一些實施方案中，該組合物是合成組合物。在一些實施方案中，該碳酸鹽、碳 酸氫鹽或其組合構成該組合物的至少10% w/w。在一些實施方案中，該組合物的C02含量 為至少10%。在一些實施方案中，該組合物具有負性碳足跡。在一些實施方案中，該組合物 進一步包含硼、硫或氮，其中該硼、硫或氮的相對同位素組成表明化石燃料來源。在一些實 施方案中，該碳酸鹽、碳酸氫鹽或其組合包含鈣、鎂或其組合，例如其中鈣與鎂(Ca/Mg)摩 爾比為1/200至200/1，或12/11/15，或5/1至1/10。其它合適的Ca/Mg比如本文所述。該 組合物可進一步包含SOx或其衍生物，如硫酸鹽、亞硫酸鹽或其組合。該組合物可進一步包 含金屬，如鉛、砷、汞、或鎘或其組合。本發明的組合物可用于例如需要使用含有或可能含有植物來源的碳，例如化石燃 料來源的碳，例如作為本來要釋放到大氣中的二氧化碳的一部分的碳的材料的用途。在一 些情況中，可以為使用這類材料提供經濟刺激，例如碳補償報酬。在一些情況中，這類材料 的使用可符合政府的管理和/或獎勵計劃。制造本發明的組合物的方法包括可通過其制造具有必需的δ 13C值的碳的任何合 適的方法。這類方法描述在例如美國公開專利申請Nos. 2009/0020044和2009/0001020以 及美國專利申請No. 12/344,019中，它們的公開內容全文經此引用并入本文。例如，可以 使含二價陽離子的水暴露在來自工業源，例如來自燃煤發電廠或其它來源，的煙道氣中，其 中該煙道氣含有CO2，該CO2含主要或完全源自化石燃料的碳。該含二價陽離子的水可以是 例如海水、鹽水和/或已富集二價陽離子的水。如美國公開專利申請Nos. 2009/0020044和 2009/0001020和美國專利申請No. 12/344,019中進一步詳述的那樣，通過添加堿(例如氫 氧化物，如氫氧化鈉或來自工業廢料、鹽水、礦物，或其它來源的堿)和/或通過電化學方 法，從該水中除去質子，以驅使反應趨向于碳酸鹽，例如碳酸鎂和/或碳酸鈣，其可以留在 溶液中或可以從溶液中沉淀。可以如上述公開專利申請中所述進一步處理該沉淀物，例如 通過干燥、加壓、壓碎、成形等。在上述專利申請中也描述了負碳制造法，例如利用低電壓電 化學除堿法，例如需要小于2. 0V，或小于1. 5V或在一些實施方案中小于1. OV的電壓的電化 學方法的方法。下面更詳細給出制造本發明的組合物的一些方法，但是，可以使用任何合適的方 法。如下文進一步描述的那樣，該方法和系統利用CO2源、除質子劑源(和/或除質子方法) 和二價陽離子源制造該組合物。二氧化碳方法包括使一定體積的二價陽離子水溶液與CO2源接觸，在需要沉淀物的情況下， 對所得溶液施以促進沉淀的條件；在一些情況中，需要制造溶液或漿料，例如可流動組合 物，并且可以相應地撤銷或調節沉淀條件。本發明的方法因此可以進一步包括使一定體積的二價陽離子水溶液與CO2源接觸并同時對所述水溶液施以促進沉淀的條件。該含二價陽 離子的溶液中的二氧化碳可能足以沉淀顯著量的含碳酸氫鹽和/或碳酸鹽的沉淀材料(例 如來自海水或鹽水)；但是，通常使用追加的二氧化碳。該CO2源可以是含有具有必需的 S 13C值的碳的任何便利的CO2源。該CO2源可以是氣體、液體、固體(例如干冰)、超臨界流 體，或溶解在液體中的C02。在一些實施方案中，該0)2源是氣態0)2源。該氣流可以是基本 純凈的CO2,或包含多組分——包括CO2和一種或多種附加氣體和/或其它物質，如灰分和 其它顆粒。在一些實施方案中，該氣態CO2源是廢氣流(即工廠的活動過程的副產物)，如 工廠的排氣。工廠的性質可以不等，該工廠包括但不限于發電廠、化學加工廠、機械加工廠、 精煉廠、水泥廠、煉鋼廠和作為燃料燃燒或另一加工步驟(例如水泥廠的煅燒)的副產物產 生CO2的其它工廠。包含CO2的廢氣流既包括還原條件流(例如合成氣、轉換的合成氣、天然氣、氫氣 等)，又包括氧化條件流(例如燃燒產生的煙道氣)。對本發明而言可能便利的特定廢氣流 包括含氧的燃燒工廠煙道氣(例如來自煤或另一碳基燃料，該煙道氣幾乎或完全沒有預處 理)、燃氣輪機增壓的鍋爐產品氣體、煤氣化產品氣體、轉換的煤氣化產品氣體、厭氧消化池 產品氣體、井口天然氣流、重整天然氣或甲烷水合物等。在本發明的方法和系統中可以使用 來自任何便利來源的燃燒氣體。在一些實施方案中，使用工廠，如發電廠、水泥廠和煤加工 廠的后燃燒排放煙囪中的燃燒氣體。因此，該廢料流可以由各種不同類型的工廠產生。通常，用于該方法的廢料流包括 燃燒化石燃料(例如煤、油、天然氣)和天然存在的有機燃料沉積物的人造燃料產品(例如 浙青砂、重油、油頁巖等)的工廠產生的廢氣流。在一些實施方案中，適用于本發明的系統 和方法的廢料流源自燃煤發電廠，如粉煤發電廠、超臨界煤發電廠、mass burn煤發電廠、流 化床煤發電廠；在一些實施方案中，該廢料流源自燃氣或燃油鍋爐和水蒸汽輪機發電廠、燃 氣或燃油鍋爐簡單循環燃氣輪機發電廠，或燃氣或燃油鍋爐聯合循環燃氣輪機發電廠。在 一些實施方案中，使用燃燒合成氣(即通過有機物，例如煤、生物質等的氣化制成的氣體) 的發電廠產生的廢料流。在一些實施方案中，使用來自集成式氣化聯合循環(IGCC)廠的廢 料流。在一些實施方案中，根據本發明的系統和方法使用廢熱回收蒸汽鍋爐(HRSG)廠產生 的廢料流。水泥廠產生的廢料流也適用于本發明的系統和方法，只要該煙道氣的δ 13C值在 所需范圍內以產生具有必需的S13C值的產物。水泥廠廢料流來自濕法和干法工廠的廢料 流，這些工廠可以使用豎窯或回轉窯，并可以包括預煅燒爐。這些工廠各自可燃燒單一燃 料，或可相繼或同時燃燒兩種或更多種燃料。其它工廠，如冶煉廠和精煉廠也是包括二氧化 碳的廢料流的可用來源。工業廢氣流可含有二氧化碳作為主要的非空氣衍生組分，或尤其在燃煤發電廠 的情況下可含有附加組分，如氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)和一種或多種附加氣體。 附加氣體和其它組分可以包括CO、汞和其它重金屬，和粉塵粒子(例如來自煅燒和燃燒 過程)。該氣流中的附加組分還可能包括鹵化物，如氯化氫和氟化氫；顆粒物，如飛灰、粉 塵和金屬，包括砷、鈹、硼、鎘、鉻、鉻VI、鈷、鉛、錳、汞、鉬、硒、鍶、鉈和釩；和有機物，如烴、 二噁英和PAH化合物。可處理的合適的氣態廢料流在一些實施方案中具有以200ppm至 1，000，OOOppm,如 200，OOOppm 至 IOOOppm,包括 200，OOOppm 至 2000ppm,例如 180，OOOppm至 2000ppm，或 180，OOOppm 至 5000ppm，也包括 180，OOOppm 至 10，OOOppm 的量存在的二氧
化碳。該廢料流，特別是燃燒氣體的各種廢料流，可以包括一種或多種附加組分，例如，水、 NOx (單氮氧化物N0和NO2)、SOx (單硫氧化物S0、SO2和SO3)、VOC (揮發性有機化合物)、 重金屬如汞，和顆粒物(懸浮在氣體中的固體或液體粒子)。煙道氣溫度也不等。在一些實 施方案中，包含CO2的煙道氣的溫度為0°C至2000 V，如60 V至700°C，包括100°C至400 V。在一些實施方案中，一種或多種附加組分或共同產物(即在用于將CO2轉化成碳 酸氫鹽和/或碳酸鹽的相同條件下由其它源材料[例如S0x、N0x等]制成的產物)沉淀或 截留在通過使包含這些附加組分的廢氣流與包含二價陽離子(例如堿土金屬離子，如Ca2+ 和Mg2+)的水溶液接觸而形成的沉淀材料或溶液或漿料中。鈣和/或鎂的硫酸鹽、亞硫酸鹽 等可以沉淀或截留在由包含SOx (例如SO2)的廢氣流制成的沉淀材料或溶液或漿料(進一 步包含鈣和/或鎂的碳酸氫鹽和/或碳酸鹽)中。鎂和鈣可能分別反應形成MgS04、CaS04，以 及其它含鎂和含鈣的化合物(例如亞硫酸鹽)，從而無需脫硫步驟，如煙道氣脫硫(“FGD”)， 從該煙道氣流中有效除去硫。此外，可以不額外釋放CO2而形成CaC03、MgC03和相關化合物。 在該二價陽離子水溶液含有高含量的硫化合物(例如硫酸根)的情況下，可以使該水溶液 富集鈣和鎂以使鈣和鎂可供在形成CaS04、MgSO4和相關化合物之后或除形成CaS04、MgSO4 和相關化合物之外形成碳酸氫鹽和/或碳酸鹽化合物。在一些實施方案中，脫硫步驟可以 階段化以與含碳酸氫鹽和/或碳酸鹽的沉淀材料的沉淀同步，或該脫硫步驟可以階段化以 在沉淀之前進行。在一些實施方案中，在不同階段收集多種反應產物(例如MgC03、CaC03、 CaSO4、前述的混合物等)，而在另一些實施方案中，收集單一反應產物(例如，包含碳酸鹽、 碳酸氫鹽、硫酸鹽和/或亞硫酸鹽等的沉淀材料)。在使用這些實施方案的步驟中，其它組 分，如重金屬(例如汞、汞鹽、含汞的化合物)可能截留在含碳酸氫鹽和/或碳酸鹽的沉淀 材料中或可能獨立地沉淀(如果使用沉淀的話)。可以使用來自工廠的一部分氣態廢料流(即并非全部氣態廢料流)制造溶液、漿 料或沉淀材料。在這些實施方案中，用于該方法的這部分氣態廢料流可以為該氣態廢料流 的75%或更低，如60%或更低，包括50%和更低。在另一些實施方案中，在沉淀材料、溶液 或漿料的沉淀中使用該工廠產生的基本(例如80%或更多)所有的氣態廢料流。在這些 實施方案中，80%或更多，如90%或更多，包括95%或更多，最多100%的該來源生成的氣 態廢料流(例如煙道氣)可用于沉淀材料的沉淀。本發明的方法可以從給定的CO2源中除 去顯著部分，或基本所有的CO2，例如超過該CO2源中的CO2的30 %、40 %、50 %、60 %、70 %、 80%、90%、95%、99%，或甚至超過 99. 9%。二價陽離子本發明的方法包括使一定體積的二價陽離子水溶液與CO2源接觸和任選對所得溶 液施以促進沉淀的條件。在一些實施方案中，使一定體積的二價陽離子水溶液與CO2源接 觸同時任選對所述水溶液施以促進沉淀的條件。二價陽離子可根據在特定地點的可得性來 自許多不同的二價陽離子源。這類源包括工業廢料、海水、鹽水、硬水、巖石和礦物(例如石 灰、方鎂石、包含金屬硅酸鹽的材料如蛇紋石和橄欖石)和任何其它合適的來源。在一些地點，來自各種工業過程的工業廢料流提供二價陽離子(以及在一些情 況中，該方法中可用的其它材料，如金屬氫氧化物)的便利來源。這類廢料流包括但不限 于，采礦廢料；化石燃料燃燒灰(例如飛灰、底灰、爐渣之類的燃燒灰)；渣(例如鐵渣、磷渣)；水泥窯廢料；煉油廠/石化精煉廠廢料(例如油田和甲烷層鹽水)；煤層廢料(例如 采氣鹽水和煤層鹽水)；紙加工廢料；水軟化廢鹽水(例如離子交換流出物)；硅加工廢 料；農業廢料；金屬表面精整廢料；高PH紡織廢料；和堿渣。化石燃料燃燒灰、水泥窯灰和 漁——統稱為金屬氧化物的廢料源，進一步描述在2009年6月17日提交的美國專利申請 No. 12/486，692中，其公開內容全文經此引用并入本文。要認識到，這些來源中的一些，例如 煤層廢料、飛灰本身是具有負S 13C值的碳源；另一些可能給予該值略高于化石燃料中的值 的碳，但它們的添加不必然顯著改變最終產物的S 13C值，例如使其偏離本文所述的值(具 體細節見實施例)。本文所述的任何二價陽離子源可以混合并適用于實施本發明。例如，包 含金屬硅酸鹽的材料(例如蛇紋石、橄欖石)——進一步描述在2009年7月10日提交的美 國專利申請No. 12/501,217中，該申請經此引用并入本文——可以與本文所述用于實施本 發明的任何二價陽離子源結合。在一些地點，用于制備本發明的組合物的便利的二價陽離子源是水(例如，包含 二價陽離子的水溶液，如海水或地表鹽水)，這可以隨實施本發明的特定地點而變。可用的 合適的二價陽離子水溶液包括包含一種或多種二價陽離子，例如堿土金屬陽離子，如Ca2+ 和Mg2+，的溶液。在一些實施方案中，該水性二價陽離子源包含堿土金屬陽離子。在一些 實施方案中，該堿土金屬陽離子包括鈣、鎂或其混合物。在一些實施方案中，該二價陽離子 水溶液包含 50 至 50，OOOppm, 50 至 40，OOOppm, 50 至 20，OOOppm, 100 至 10，OOOppm, 200 至 5000ppm，或400至IOOOppm的量的鈣。在一些實施方案中，該二價陽離子水溶液包含50至 40，OOOppm, 50 至 20，OOOppm, 100 至 10，OOOppm, 200 至 10，OOOppm, 500 至 5000ppm，或 500 至2500ppm的量的鎂。在一些實施方案中，如果Ca2+和Mg2+都存在，該二價陽離子水溶液中 Ca2+ 與 Mg2+ 的比(即 Ca2+ Mg2+)為 1 1 至 1 2. 5 ；1 2. 5 至 1 5 ；1 5 至 1 10 ； 1 10 至 1 25 ;1 25 至 1 50 ;1 50 至 1 100 ;1 100 至 1 150 ;1 150 至 1 200 ； 1 200 至 1 250 ;1 250 至 1 500 ;1 500 至 1 1000，或其范圍。例如， 在一些實施方案中，該二價陽離子水溶液中Ca2+與Mg2+的比為1 1至1 10;1 5至 1 25 ；1 10 至 1 50 ;1 25 至 1 100 ； 1 50 至 1 500 ；或 1 100 至 1 1000。 在一些實施方案中，該二價陽離子水溶液中Mg2+與Ca2+的比(即Mg2+ Ca2+)為1 1至 1 2. 5 ;1 2. 5 至 1 5 ;1 5 至 1 10 ;1 10 至 1 25 ;1 25 至 1 50 ;1 50 至 1 100 ;1 100 至 1 150 ;1 150 至 1 200 ;1 200 至 1 250 ;1 250 至 1 500 ； 1 500至1 1000，或其范圍。例如，在一些實施方案中，該二價陽離子水溶液中 Mg2+與 Ca2+的比為 1 1至1 10 ;1 5 至 1 25;1 10 至 1 50 ； 1 25 至 1 100; 1 50 至 1 500;或 1 100 至 1 1000。該二價陽離子水溶液可包含衍生自淡水、微咸水、海水或鹽水(例如天然存在 的鹽水或人造鹽水，如地熱電廠廢水、脫鹽裝置廢水)以及鹽度大于淡水的其它含鹽水 (salines)的二價陽離子，其中任何都可能是天然存在的或人造的。微咸水是比淡水咸但不 如海水咸的水。微咸水具有大約0.5至大約35ppt (千分之份數)的鹽度。海水是來自海、 洋或任何其它鹽水體的水，其具有大約35至大約50ppt的鹽度。鹽水是鹽飽和或接近飽和 的水。鹽水具有大約50ppt或更大的鹽度。在一些實施方案中，作為二價陽離子源的水源 是富含礦物(例如富鈣和/或富鎂)的淡水源。在一些實施方案中，作為二價陽離子源的 水源是選自海、洋、湖泊、沼澤、河口、瀉湖、地表鹽水、深層鹽水、堿湖或內海等的天然存在的咸水源。在一些實施方案中，作為二價陽離子源的水源是選自地熱電廠廢水或脫鹽廢水 的人造鹽水。淡水通常是便利的二價陽離子(例如堿土金屬的陽離子，如Ca2+和Mg2+)源。可 以使用許多合適的淡水源的任何，包括從相對不含礦物的來源到相對富含礦物的來源的淡 水源。富礦淡水源可能是天然存在的，包括任何硬水源、湖泊或內海。一些富礦淡水源，如 堿湖或內海(例如Turkey的Lake Van)也提供pH改性劑來源。富礦淡水源也可以是人造 的。例如，可以使貧礦(軟)水與二價陽離子源，如堿土金屬陽離子(例如Ca2+、Mg2+等)接 觸以制造適用于本文所述的方法和系統的富礦水。可以使用任何便利的程序(例如添加固 體、懸浮液或溶液)將二價陽離子或其前體(例如鹽、礦物)添加到淡水(或本文所述的任 何其它類型的水)中。在一些實施方案中，將選自Ca2+和Mg2+的二價陽離子添加到淡水中。 在一些實施方案中，將選自Na+和K+的一價陽離子添加到淡水中。在一些實施方案中，將包 含Ca2+的淡水與燃燒灰(例如飛灰、底灰、爐渣)或其產物或加工形式合并，從而產生包含 鈣和鎂陽離子的溶液。在一些實施方案中，二價陽離子水溶液可獲自也提供燃燒氣流的工廠。例如，在水 冷工廠，如海水冷卻的工廠中，工廠已用于冷卻的水可隨后用作制造溶液、漿料或固體沉淀 材料的水。如果需要，該水可以在進入本發明的系統之前冷卻。這類方法可以例如與單程冷 卻系統一起使用。例如，可以使用城市或農業供水作為工廠的單程冷卻系統。來自該工廠 的水可隨后用于制造溶液、漿料或沉淀材料，其中輸出的水具有降低的硬度和更高的純度。除質子劑和除質子方法本發明的方法包括使一定體積的二價陽離子水溶液與CO2源接觸(以溶解CO2)和 任選對所得溶液施以促進沉淀的條件。在一些實施方案中，使一定體積的二價陽離子水溶 液與CO2源接觸(以溶解CO2)并同時任選對水溶液施以促進沉淀的條件。CO2溶解到二價 陽離子水溶液中以產生碳酸一與碳酸氫鹽和碳酸鹽平衡的物類。為了制造例如適合沉 淀的含有碳酸氫鹽尤其是碳酸鹽的材料，從該含二價陽離子的溶液中的各種物類(例如碳 酸、碳酸氫鹽、水合氫離子等)中除去質子以使該平衡移向碳酸鹽。隨著除去質子，更多CO2 進入溶液。在一些實施方案中，在使含二價陽離子的水溶液與CO2接觸的同時使用除質子 劑和/或方法以提高該反應的一個相中的CO2吸收，其中PH可保持不變、提高或甚至降低， 隨后迅速除質子(例如通過添加堿)，以使含碳酸鹽的沉淀材料迅速沉淀。可以通過任何便 利的方法從各種物類(例如碳酸、碳酸氫鹽、水合氫離子等)中除去質子，包括但不限于使 用天然存在的除質子劑、使用微生物和真菌、使用合成的化學除質子劑、回收人造廢料流和 使用電化學方式。天然存在的除質子劑包括在可能創造或具有堿性局部環境的更寬環境中發現的 任何除質子劑。一些實施方案提供在添加到溶液中時創造堿性環境的天然存在的除質子 劑，包括礦物。這類礦物包括但不限于，石灰(CaO)；方鎂石(MgO)；氫氧化鐵礦物(例如針 鐵礦和褐鐵礦)；和火山灰。本文提供了這類礦物和包含這類礦物的巖石的消化方法。一 些實施方案提供使用天然堿性水體作為天然存在的除質子劑。天然堿性水體的實例包括 但不限于地表水源(例如堿湖，如California的MonoLake)和地下水源(例如堿性蓄水 層，如位于California的Searles Lake的深層地質堿性蓄水層)。另一些實施方案使用 來自干燥的堿性水體的沉積物，如沿著Africa，s Great Rift Valley的Lake Natron的
31地殼。在一些實施方案中，使用在它們的正常代謝中分泌堿性分子或溶液的有機體作為 除質子劑。這類有機體的實例是產生堿性蛋白酶的真菌(例如具有9的最佳pH值的深 海真菌aspergillus ustus)和制造堿性分子的細菌(例如來自Bristish Columbia的 Atlin wetland的cyanobacteria，如Lyngbyasp.，其由光合作用副產物提高pH值)。在 一些實施方案中，使用有機體產生除質子劑，其中有機體(例如將脲水解成氨的Bacillus pasteurii)將污染物(例如脲)代謝產生除質子劑或包含除質子劑(例如氨、氫氧化銨) 的溶液。在一些實施方案中，與反應混合物分開培養有機體，其中除質子劑或包含除質子劑 的溶液用于添加到該反應混合物中。在一些實施方案中，與除質子劑聯合使用天然存在或 人造的酶。碳酸酐酶(其是植物和動物生成的酶)加速碳酸在水溶液中轉化成碳酸氫鹽。 因此，碳酸酐酶可用于增強CO2的溶解和例如加速沉淀材料的沉淀(如果使用沉淀)。用于除質子的化學試劑通常是指大量生產的市售合成化學試劑。例如，用于除質 子的化學試劑包括但不限于，氫氧化物、有機堿、超強堿、氧化物、氨和碳酸鹽。氫氧化物包 括在溶液中提供氫氧根陰離子的化學物類，包括例如氫氧化鈉(NaOH)、氫氧化鉀(KOH)、氫 氧化鈣(Ca(OH)2)或氫氧化鎂(Mg(OH)2)。有機堿是含碳分子，其通常為含氮的堿，包括伯 胺，如甲胺，仲胺，如二異丙胺，叔胺，如二異丙基乙胺，芳胺，如苯胺，雜芳族化合物，如吡 啶、咪唑和苯并咪唑和它們的各種形式。在一些實施方案中，使用選自吡啶、甲胺、咪唑、苯 并咪唑、組氨酸和膦腈(phophazene)的有機堿從例如用于沉淀材料的沉淀的各種物類(例 如碳酸、碳酸氫鹽、水合氫離子等)中除去質子。在一些實施方案中，使用氨將PH升至足 以由二價陽離子溶液和工業廢料流沉淀沉淀材料的水平。適合用作除質子劑的超強堿包 括乙醇鈉、氨基化鈉(NaNH2)、氫化鈉(NaH)、丁基鋰、二異丙基氨基化鋰、二乙基氨基化鋰和 雙(三甲基甲硅烷基)氨基化鋰。氧化物，包括例如，氧化鈣(CaO)、氧化鎂(MgO)、氧化鍶 (SrO)、氧化鈹(BeO)和氧化鋇(BaO)也是可用的合適的除質子劑。用于本發明的碳酸鹽包 括但不限于，碳酸鈉。除了包含目標陽離子和其它合適的金屬形式外，來自各種工業過程的廢料流可以 提供除質子劑。這類廢料流包括但不限于，采礦廢料；化石燃料燃燒灰(例如燃燒灰，如飛 灰、底灰、爐渣)；渣(例如鐵渣、磷渣)；水泥窯廢料；煉油廠/石化精煉廠廢料(例如油田 和甲烷層鹽水)；煤層廢料(例如采氣鹽水和煤層鹽水)；紙加工廢料；水軟化廢鹽水(例 如離子交換流出物)；硅加工廢料；農業廢料；金屬表面精整廢料；高PH紡織廢料；和堿渣。 采礦廢料包括由從土地提取金屬或另一昂貴或有用的礦物產生的任何廢料。在一些實施方 案中，使用來自采礦的廢料改變PH值，其中該廢料選自來自拜耳鋁提取法的赤泥；來自海 水的鎂提取的廢料(例如，在Moss Landing, California中發現的Mg(OH)2)；和來自包括 浸提的采礦法的廢料。例如，赤泥可以如全文經此引用并入本文的2009年3月18日提交 的美國臨時專利申請No. 61/161369中所述用于改變pH值。化石燃料燃燒灰、水泥窯灰和 漁——統稱為金屬氧化物的廢料源，進一步描述在2009年6月17日提交的美國專利申請 No. 12/486692中，其公開內容全文經此引用并入本文——可以單獨或與其它除質子劑一起 使用以便為本發明提供除質子劑。農業廢料(通過動物廢物或過度使用肥料產生)可能含 有氫氧化鉀(KOH)或氨(NH3)或兩者。因此，農業廢料在本發明的一些實施方案中可用作 除質子劑。這種農業廢料通常收集在池子中，但其也可能滲入蓄水層中，在此可獲取其并使 用。
電化學方法是從溶液中的各種物類中除去質子的另一方式，通過從溶質中除去質 子(例如碳酸或碳酸氫鹽的脫質子)或從溶劑中除去質子(例如水合氫離子或水的脫質 子)。例如，如果CO2溶解造成的質子生成匹配或超過從溶質分子中電化學除質子，可能造 成溶劑的脫質子。在一些實施方案中，使用低電壓電化學方法除質子，例如，在將CO2溶解 在反應混合物或該反應混合物的前體溶液(即，可能含有或不含二價陽離子的溶液)中時。 在一些實施方案中，通過低電壓電化學方法處理溶解在不含二價陽離子的水溶液中的CO2 以從碳酸、碳酸氫鹽、水合氫離子或由CO2溶解產生的任何物類或其組合中除去質子。低電 壓電化學方法在2、1.9、1.8、1.7或1.6￥或更低，如1. 5、1. 4、1. 3、1. 2、1. IV或更低，如IV 或更低，如0. 9V或更低，0. 8V或更低，0. 7V或更低，0. 6V或更低，0. 5V或更低，0. 4V或更 低，0. 3V或更低，0. 2V或更低，或0. IV或更低的平均電壓下運行。不生成氯氣的低電壓電 化學方法便于用在本發明的系統和方法中。不生成氧氣的低電壓電化學除質子法也便于用 在本發明的系統和方法中。在一些實施方案中，低電壓電化學方法在陰極處生成氫氣并將 其輸送至陽極，在此將該氫氣轉化成質子。不生成氫氣的電化學方法也可以是便利的。在 一些情況下，電化學除質子法不生成任何氣態副產物。電化學除質子法進一步描述在2008 年12月24日提交的美國專利申請No. 12/344,019 ;2008年12月23日提交的美國專利申 請 No. 12/375，632 ；2008 年 12 月 23 日提交的國際專利申請 No. PCT/US08/088242 ；2009 年 1月28日提交的國際專利申請No. PCT/US09/32301 ；和2009年6月24日提交的國際專利 申請No. PCT/US09/48511中，它們各自全文經此引用并入本文。或者，電化學方法可用于通過例如氯堿法或其變體產生苛性堿分子(例如氫氧化 物)。在容納該含二價陽離子的水溶液或充有氣態廢料流(例如充有CO2)的溶液的裝置 中可能存在電極(即陰極和陽極)，選擇性隔板，如膜可以將電極隔開。用于除去質子的電 化學系統和方法可能產生副產物(例如氫)，其可以收集和用于其它用途。本發明的系統 和方法中可用的其它電化學方法包括但不限于2008年7月16日提交的美國臨時專利申請 No. 61/081，299和美國臨時專利申請No. 61/091，729中描述的那些，它們的公開內容經此 引用并入本文。可以使用上述除質子劑源和除質子方法的組合。合并和加工反應物的方法可以使用各種不同的方法制備本發明的組合物。感興趣的程序包括但不限于， 2008年5月23日提交的美國專利申請序號Nos. 12/126,776 ;2008年6月27日提交的 12/163，205 ；2008 年 12 月 24 日提交的 12/344，019 ；和 2009 年 5 月 29 日提交的 12/475，378 以及2007年12月28日提交的美國臨時專利申請序號Nos. 61/017，405 ;2007年12月28 日提交的61/017,419 ;2008年5月29日提交的61/057，173 ;2008年5月29日提交的 61/056，972 ；2008 年 6 月 17 日提交的 61/073，319 ；2008 年 7 月 10 日提交的 61/079，790 ； 2008 年 7 月 16 日提交的 61/081，299 ；2008 年 7 月 22 日提交的 61/082，766 ；2008 年 8 月13日提交61/088347 ;2008年8月12日提交的61/088，340 ;2008年9月30日提交的 61/101，629 ；和2008年9月30日提交的61/101，631中公開的那些；它們的公開內容經此 引用并入本文。本發明的組合物包括可以在溶液或漿料中或通過從二價陽離子溶液中沉淀鈣和/ 或鎂的碳酸氫鹽或碳酸鹽組合物來制成的碳酸氫鹽和碳酸鹽組合物。構成本發明的組分的 該碳酸氫鹽和/或碳酸鹽化合物組合物包括亞穩碳酸鹽化合物，其可以如下文更詳細描述
33的那樣從二價陽離子溶液，如咸水(saltwater)中沉淀。本發明的碳酸氫鹽和/或碳酸鹽 化合物組合物包括沉淀的結晶和/或非晶碳酸氫鹽和碳酸鹽化合物。咸水衍生的本發明的碳酸氫鹽和/或碳酸鹽化合物組合物(即衍生自咸水并由一 種或多種不同的碳酸鹽晶態和/或非晶態化合物構成且含有或不含一種或多種氫氧化物 晶態或非晶態化合物的組合物)是衍生自咸水的組合物。因此，它們是以一定方式獲自咸 水的組合物，例如通過以足以由初始體積的咸水制造所需碳酸氫鹽和/或碳酸鹽化合物組 合物的方式處理一定體積的咸水。某些實施方案的碳酸氫鹽和/或碳酸鹽化合物組合物通 過例如從包括堿土金屬陽離子，如鈣和鎂等的二價陽離子溶液(例如咸水)中沉淀來制造， 其中這類二價陽離子溶液可統稱為含堿土金屬的水。該方法中用的咸水可以不同。如上綜述，感興趣的咸水包括微咸水、海水和鹽水， 以及鹽度大于淡水(其具有小于5ppt溶解的鹽的鹽度)的其它含鹽水(salines)。在一些 實施方案中，富鈣水可以與硅酸鎂礦物，如橄欖石或蛇紋石，在溶液中合并，所述溶液已經 由于添加二氧化碳形成碳酸而變為酸性的，該碳酸溶解硅酸鎂，從而形成如上所述的硅酸 碳酸鈣鎂化合物。在制造本發明的碳酸氫鹽和/或碳酸鹽化合物組合物的方法中，任選對一定體積 的水施以足以產生含碳酸氫鹽和/或碳酸鹽的溶液的碳酸氫鹽/碳酸鹽化合物沉淀條件， 如果需要，該溶液可隨后用于制造沉淀材料和母液(即在碳酸氫鹽和/或碳酸鹽化合物從 該咸水中沉淀后留下的水部分)。所得沉淀材料和母液可以一起構成本發明的碳酸氫鹽和 /或碳酸鹽化合物組合物(例如以漿料形式)或可以分離成沉淀物和母液，各自或兩者也可 作為本發明的組合物(例如固體和溶液組合物)。可以使用任何便利的沉淀條件，該條件導 致產生碳酸氫鹽/碳酸鹽化合物組合物。對于沉淀的化合物，促進沉淀的條件(即沉淀條件)可以不同。例如，水溫可以 在適合發生所需礦物的沉淀的范圍內。在一些實施方案中，水溫可以為5至70°C，如20至 500C，包括25至45°C。因此，盡管給定的一組沉淀條件可具有0至100°C的溫度，但在某些 實施方案中可能不得不調節水溫以產生所需沉淀材料。對于碳酸鹽化合物，在正常海水中，93%的溶解的CO2是碳酸氫根離子(HC03_)形 式，且6%是碳酸根離子(C03_2)形式。當碳酸鈣從正常海水中沉淀時，釋放C02。在pH大于 10. 33的淡水中，多于90%的碳酸鹽是碳酸根離子形式，且在碳酸鈣沉淀過程中不釋放C02。 在海水中，在接近PH 9. 7的略低pH下發生這種轉變。盡管在給定沉淀過程中該方法中所 用的水的PH值可以為5至14，在某些實施方案中將pH值升至堿性水平以按需要驅使碳酸 鹽化合物以及其它化合物，例如氫氧化物的沉淀。在某些這些實施方案中，將PH值升至盡 可能降低(如果不是消除的話)沉淀過程中的CO2生成的水平，以使溶解的CO2例如以碳酸 鹽和碳酸氫鹽形式截留在該沉淀材料中。在這些實施方案中，可以將PH值升至10或更高， 如11或更高。可以使用任何便利的方法提高水的pH值。在某些實施方案中，使用除質子劑，其 中這類試劑的實例包括氧化物、氫氧化物(例如飛灰中的氧化鈣；氫氧化鉀、氫氧化鈉、水 鎂石(Mg(OH2)等)、碳酸鹽(例如碳酸鈉)等，其中許多如上所述。提高沉淀反應混合物或 其前體(例如含二價陽離子的溶液)的PH值的一種這樣的方法是使用來自燃煤發電廠的 煤灰，其含有許多氧化物。其它煤工藝(如煤的氣化以產生合成氣)也產生氫氣和一氧化碳，并且也可充當氫氧化物源。一些天然存在的礦物，如蛇紋石，含有氫氧化物并且可以溶 解產生氫氧化物源。蛇紋石的添加也將二氧化硅和鎂釋放到溶液中，從而形成含二氧化硅 的沉淀材料。添加到反應混合物或其前體中的除質子劑的量取決于該除質子劑的特定性質 和正被改性的反應混合物或其前體的體積，并且足以將該反應混合物或其前體的PH值提 高至所需PH值。或者，可以通過如上所述的電化學方法將該反應混合物或其前體的PH值 提高至所需水平。可以在某些條件下使用另外的電化學方法。例如，可以使用電解，其中使 用汞電池法(也稱作Castner-Kellner法)；隔膜電池法、膜電池法或它們的一些組合。如 果需要，可以收集水解產物的副產物，例如H2、鈉金屬等并按需要用于其它用途。在另一些 實施方案中，可以使用2008年7月16日提交的美國臨時申請序號Nos. 61/081，299和2008 年8月25日提交的61/091，729中所述的pH升高法；它們的公開內容經此引用并入本文。也可以將pH升高劑以外的添加劑引入水中以影響制成的材料的性質。因此，該方 法的某些實施方案包括在對該水施以沉淀條件之前或之中在該水中提供添加劑。可以用痕 量的某些添加劑促成某些碳酸鈣多晶型物。例如，通過在碳酸鈣過飽和溶液中包含痕量的 氯化鑭形式的鑭，可以以極高收率獲得球霰石——CaCO3的高度不穩定的多晶型物，其以各 種不同的形態沉淀并迅速轉化成方解石。感興趣的除鑭外的其它添加劑包括但不限于過渡 金屬等。例如，亞鐵或正鐵離子的添加已知促使形成否則不會形成的無序白云石(原白云 石)。也可以通過選擇適當的主要離子比來影響沉淀材料的性質。主要離子比也顯著影 響多晶型物形成。例如，隨著水中的鎂鈣比提高，文石優于低鎂方解石變成優先的碳酸鈣 多晶型物。在低鎂鈣比下，低鎂方解石是優選多晶型物。因此，可以使用寬范圍的鎂鈣 比，包括例如 100 1、50 1、20 UlO 1、5 1、2 1、1 1、1 2、1 5、1 10、 1 20,1 50,1 100，或任何上述比。在某些實施方案中，該鎂鈣比取決于該沉淀法 中所用的水源(例如海水、鹽水、微咸水、淡水)，而在另一些實施方案中，將鎂鈣比調節 至落在一定范圍內。沉淀速率也極大影響化合物相形成。通過用所需相接種該溶液，可以實現最快速 的沉淀。在不接種的情況下，可以通過快速提高海水的PH值來實現快速沉淀，這產生更非 晶態的成分。當存在二氧化硅時，反應速率越快，越多二氧化硅并入含碳酸鹽的沉淀材料 中。PH值越高，沉淀越快且沉淀材料越非晶態。相應地，由二價陽離子溶液制造所需沉淀材料的一組沉淀條件在某些實施方案中 包括水溫和PH值，在一些情況下包括該水中添加劑和離子物類的濃度。沉淀條件也可以包 括如混合速率、攪拌形式(如超聲)以及晶種、催化劑、膜或底物的存在等因素。在一些實施 方案中，沉淀條件包括過飽和條件、溫度、PH和/或濃度梯度，或循環或改變任何這些參數。 用于制備本發明的含碳酸鹽和/或碳酸氫鹽的沉淀材料的程序可以是分批或連續程序。要 認識到，為制造給定沉淀材料，沉淀條件在連續流系統中可能與分批系統中不同。在某些實施方案中，該方法進一步包括使經受礦物沉淀條件的該水體與CO2源接 觸。水與CO2源的接觸可以在對該水施以CO2沉淀條件之前和/或之中發生。相應地，本發 明的實施方案包括在對該咸水體施以礦物沉淀條件之前使該水體與CO2源接觸的方法。本 發明的實施方案包括在對該咸水體施以碳酸氫鹽和/或碳酸鹽化合物沉淀條件的同時使 該咸水體與CO2源接觸的方法。本發明的實施方案包括在對該咸水體施以碳酸氫鹽和/或碳酸鹽化合物沉淀條件之前和在對該咸水體施以碳酸氫鹽和/或碳酸鹽化合物沉淀條件 的同時使該水體與CO2源接觸的方法。在一些實施方案中，該相同的水可以循環多于一次， 其中第一沉淀周期主要除去碳酸鈣和碳酸鎂礦物并留下殘留的堿性水，可以向其中加入其 它堿土金屬離子源，可以使更多C02循環通過其中，從而沉淀更多碳酸鹽化合物。在這些實施方案中，與該咸水體接觸的CO2源可以是任何便利的具有必需的δ 13C 值的CO2源，且接觸程序可以是任何便利的程序。當CO2是氣體時，感興趣的接觸程序包 括，但不限于直接接觸程序，例如將該氣體鼓泡通過該咸水體，并流接觸方式，即單向流動 的氣相和液相流之間的接觸，對流方式，即對向流動的氣相和液相流之間的接觸等。因此， 可以視便利使用注入器、鼓泡器、流體文丘里反應器、噴霧器、氣體過濾器、噴嘴、塔盤或填 充塔反應器等實現接觸。關于用于使二價陽離子溶液與CO2源接觸的示例性系統和方法， 參見2009年3月10日提交的美國臨時專利申請No. 61/158,992 ;2009年4月9日提交的 61/168，166 ；2009 年 4 月 16 日提交的 61/170，086 ；2009 年 5 月 14 日提交的 61/178，475 ； 2009年7月24日提交的61/228，210 ；2009年7月30日提交的61/230，042 ；和2009年9 月2日提交的61/239，429，它們各自經此引用并入本文。上述程序產生沉淀材料和母液的漿料。如果需要，該由沉淀材料和母液構成的組 合物可以在沉淀后和進一步加工之前儲存一段時間，或可以不進一步加工或最低限度加 工，并用作儲存用、棄置用或用于其它用途的漿料，例如以可流動組合物形式。如果需要，該 可流動組合物可以泵送至地下以便長期封存該沉淀的和/或可溶的組分中所含的co2。或 者，可以儲存該漿料以供以后使用。例如，該組合物可以在1至40°C，如20至25°C的溫度 下儲存1至1000天或更久，如1至10天或更久。如果需要進一步處理，可隨后分離漿料組分。實施方案可包括處理母液，其中該母 液可能與產物存在于相同的組合物中，或可以不這樣。例如，如果將母液送回海洋，可以使 該母液與氣態CO2源以足以提高母液中存在的碳酸根離子濃度的方式接觸。可以使用任何 便利的程序，如上述那些，實施接觸。在某些實施方案中，該母液具有堿性PH值且與CO2源 的接觸以足以將PH降至5至9，例如6至8. 5，包括7. 5至8. 2的方式進行。在某些實施方 案中，該處理過的鹽水可以與如上所述的CO2源接觸以進一步封存C02。例如，如果將母液送 回海洋，可以使該母液與氣態CO2源以足以提高母液中存在的碳酸根離子濃度的方式接觸。 可以使用任何便利的程序，如上述那些，實施接觸。在某些實施方案中，該母液具有堿性PH 值且與CO2源的接觸以足以將pH降至5至9，例如6至8. 5，包括7. 5至8. 2的方式進行。所得反應母液可以本身是溶液形式的本發明的組合物。在一些實施方案中，該 母液可以使用任何便利的程序棄置。在某些實施方案中，可將其送往尾礦池以便棄置。 在某些實施方案中，其可以棄置在天然存在的水體，例如洋、海、湖或河中。在某些實施 方案中，將母液送回本發明的方法的進料水源，例如洋或海。或者，可以如美國申請序號 No. 12/163，205 (其公開內容經此引用并入本文)中進一步描述的那樣進一步加工該母液， 例如施以脫鹽程序。在某些實施方案中，在產物制成后，將所得產物與母液分離以產生分離的產物。可 以使用任何便利的方式實現產物分離，包括機械方式，例如其中從產物中浙除大部分過量 水(例如僅借助重力或輔以真空)、機械加壓、通過從母液中過濾產物以產生濾液等。大部 分水的分離在某些實施方案中產生濕的脫水沉淀材料。在一些實施方案中，該脫水沉淀材料為大于5%水、大于10%水、大于20%水、大于30%水、大于50%水、大于60%水、大于 70%水、大于80%水、大于90%水，或大于95%水。所得脫水沉淀材料可隨后按需要干燥以產生干燥產物。可以通過風干該濕沉淀 材料來實現干燥。在風干濕沉淀材料的情況下，風干可以在室溫或升高的溫度下。在再一 實施方案中，將濕沉淀材料噴霧干燥以干燥該沉淀材料，其中通過使其穿過熱氣體(如來 自發電廠的氣態廢料流)來干燥含沉淀材料的液體，例如其中經由霧化器將該液體進料泵 送到主干燥室中并與霧化器方向并流或對流地傳送熱氣體。根據該系統的特定干燥程序， 干燥站可以包括過濾元件、凍干結構、噴霧干燥結構等。如果需要，該脫水沉淀材料產物可 以在干燥之前洗滌。該沉淀材料可以用淡水洗滌，例如以從該脫水沉淀材料中除去鹽(如 NaCl)。在某些實施方案中，該沉淀材料在后繼使用之前以一定的方式精制(即加工)。精 制可包括各種不同的程序。在某些實施方案中，對該產物施以機械精制，例如研磨，以獲得 具有所需物理性質，例如粒度等的產物。
實施例實施例1.固體沉淀物和原材料的δ 13C值的測量此實施例驗證使用罐裝二氧化碳(CO2)和富鎂的工業廢料從鹽水溶液中沉淀碳酸 鹽材料并測定材料和產物的S 13C值。在向大氣敞開的容器中實施該程序。原材料是市售罐裝CO2氣體、海水和作為堿的工業廢料源來自氫氧化鎂產地的水 鎂石尾礦。通過尾礦的干燥等分試樣的X-射線衍射圖的Rietveld分析測得該水鎂石尾礦 為大約 85% Mg(OH)2,12% CaCO3 和 3% SiO2。在容器中裝入本地可得的海水(在Santa Cruz, CA附近)。將水鎂石尾礦添加到 海水中，其提供適合碳酸鹽沉淀的PH(堿性)和二價陽離子濃度，并將CO2氣體鼓入該堿性 海水溶液。留出足夠的時間以使反應組分相互作用，此后將沉淀材料與剩余海水溶液(也 稱作上清液)分離。該沉淀物碳酸鹽材料在空氣中在40°C干燥。見圖3。所得粉末適合進 一步加工以供使用，例如用作建筑環境中的材料，如用在路基、或混凝土等中的集料。該粉 末也可以以制成的狀態作為碳封存材料儲存。或者，該材料可以留在上清液中，并任選在用 大氣平衡后以漿料形式儲存，其中該沉淀物和溶液中的碳酸鹽和碳酸氫鹽都充當碳封存材 料。該材料的其它用途如本文所述，并且是本領域技術人員顯而易見的。使用S 13C分析、 X-射線衍射(XRD)分析和掃描電子顯微術(SEM)表征該碳酸鹽材料。測量工藝原材料、沉淀碳酸鹽材料和上清液的δ 13C值。不測量大氣的δ 13C值，但 在表2中給出來自文獻的值。所用分析系統由Los GatosResearch制造并使用直接吸收光 譜法提供含2%至20% CO2的干燥氣體的δ 13C和濃度數據。使用具有已知同位素組成的 標準5% CO2氣體校準該儀器，在2Μ高氯酸中消化的石灰華和IAEA大理石#20樣品釋放的 CO2的測量產生在文獻中發現的值的容許測量誤差內的值。使用注射器提取該CO2源氣體 的樣品。使該CO2氣體通過氣體干燥器(Perma PureMD Gas Dryer，型號MD-110-48F-4，由 Nafion 聚合物制成)，隨后進入臺面市售碳同位素分析系統。固體樣品，如水鎂石尾礦 和沉淀物，先用加熱的高氯酸(2M HClO4)消化。從該封閉的消化系統中釋放CO2氣體，隨后 送入氣體干燥器。從此處收集該氣體，并注入分析系統，從而產生S 13C數據。這種消化過程顯示在圖2中。類似地，消化該上清液以釋放CO2氣體，其隨后干燥和送往該分析儀器， 從而產生s 13C數據。來自CO2源、工業廢料(水鎂石尾礦)、碳酸鹽沉淀物和上清液的分析的測量結果 列在表2并顯示在圖7中。該沉淀物和上清液的δ 13C值分別為-31. 98%。和-38. 59%。。該 反應的這兩種產物的δ 13C值都反映了 CO2源的并入(δ 13C = -41. 39%。)以及包括一些碳 酸鈣的水鎂石尾礦的影響(δ 13C = -6. 73% )。這一實施例表明，δ 13C值可用于證實碳酸 鹽組合物中以及由該二氧化碳制成的溶液中的碳的主要來源。表2用于同位素分餾表征的實驗源材料和測得的值 3. Zeebe, R. Ε.禾口 Wolf-Galdrow，Ε， Isotopes (2005)Elsevier, San Diego, g. 169.
CO9in Seawater-Equilibrium, Kinetics,
4. FROM NIST SPECIFICATION RM8563, CO2Light Isotopic GasStandard實施例2 固體沉淀物和原材料的δ 13C值的測量在250，000加侖容器中進行這種沉淀。原材料是市售罐裝CO2氣體、海水(來自 Santa Cruz5CA附近)、50% NaOH溶液和作為工業廢料的水鎂石尾礦。通過尾礦的干燥等分 試樣的χ-射線衍射圖的Rietveld分析測得該水鎂石尾礦為大約85% Mg(0H)2U2% CaCO3 和3%Si02。在該250，000加侖容器中部分裝入本地可得的海水。通過位于該容器底部的 擴散器將二氧化碳氣體鼓入海水。在CO2鼓入后，海水的pH值達到大約5. 5。將水鎂石尾礦 添加到該海水中，從而提供適合沉淀碳酸鹽固體且不將CO2釋放到大氣中的鎂濃度和堿度 的提高。停止CO2氣體鼓泡和水鎂石尾礦的添加。隨后加入氫氧化鈉溶液以實現大約9. 5 的PH值。留出足夠的時間以使反應組分相互作用，此后將沉淀材料與剩余海水溶液(也稱 作上清液)分離。使用在噴霧干燥裝置中的熱的干燥空氣干燥該材料。產生超過500千克 材料。見圖4。所得粉末適合進一步加工以供使用，例如用作建筑環境中的材料，如用在路 基或混凝土等中的集料。該粉末也可以以制成的狀態作為碳封存材料儲存。或者，該材料 可以留在上清液中，并任選在用大氣平衡后以漿料形式儲存，其中該沉淀物和溶液中的碳 酸鹽和碳酸氫鹽都充當碳封存材料。該材料的其它用途如本文所述，并且是本領域技術人 員顯而易見的。使用S 13C分析、X-射線衍射(XRD)分析和掃描電子顯微術(SEM)表征該 碳酸鹽材料。測量工藝原材料、所得材料和上清液的δ 13C值。不測量大氣的δ 13C值，但在表2 中給出來自文獻的值。所用分析系統如實施例1中所述由Los Gatos Research制造。來自CO2源、工業廢料(水鎂石尾礦)、碳酸鹽沉淀物和上清液的分析的測量結果 列在表2和顯示在圖8中。該沉淀物和上清液的δ 13C值分別為-30. 04%。和-34. 16%。。該 反應的兩種產物的S 13C值都反映了 CO2源的并入(δ 13C = -41. 56%。)和包括一些碳酸鈣 的水鎂石尾礦的影響(δ 13C = -6. 73%。)。沉淀的碳酸鹽材料比上清液更可能從水鎂石尾 礦中結合碳酸鈣，因此該沉淀物的S 13C值通過和上清液相比較較不負(lessnegative)來 反映這一點。這一實施例表明，S 13C值可用于證實碳酸鹽組合物中以及由該二氧化碳制成 的溶液中的碳的主要來源。實施例3 固體沉淀物和原材料的δ 13C值的測量使用由燃燒丙烷產生的煙道氣和富鎂工業廢料實施該實驗。在向大氣敞開的容器 中實施該程序。原材料是來自丙烷燃燒器的煙道氣、海水(來自Santa Cruz, CA附近)和作為工 業廢料的水鎂石尾礦。通過尾礦的干燥等分試樣的X-射線衍射圖的Rietveld分析測得該 水鎂石尾礦為大約85% Mg(OH)2,12% CaCO3和3% SiO2。在容器中裝入本地可得的海水。將水鎂石尾礦添加到該海水中，從而提供適合沉 淀碳酸鹽且不將CO2釋放到大氣中的pH(堿性)和二價陽離子濃度。以適合從該堿性海水 溶液中沉淀碳酸鹽材料的速率和時間鼓入煙道氣。留出足夠的時間以使反應組分相互作 用，此后將沉淀材料與剩余海水溶液(也稱作上清液)分離并噴霧干燥。見圖5。所得粉 末適合進一步加工以供使用，例如用作建筑環境中的材料，如用在路基、或混凝土等中的集 料。該粉末也可以以制成的狀態作為碳封存材料儲存。或者，該材料可以留在上清液中，并 任選在用大氣平衡后以漿料形式儲存，其中該沉淀物和溶液中的碳酸鹽和碳酸氫鹽都充當碳封存材料。本文所用的"CO2封存”和“碳封存”同義。該材料的其它用途如本文所述，并 且是本領域技術人員顯而易見的。測量工藝原材料、所得沉淀碳酸鹽材料和上清液的δ 13C值。不測量大氣的S13C 值，但在表2中給出和在圖9中顯示來自文獻的值。所用分析系統如實施例1中詳述由Los Gatos Research制造，并使用直接吸收光譜法提供含2%至20% CO2的氣體的δ 13C和濃度 數據。來自煙道氣、工業廢料(水鎂石尾礦)、碳酸鹽沉淀物和上清液的分析的測量結果 列在表2中。該沉淀物和上清液的δ 13C值分別為-19. 92%。和-24. 8%。。該反應的這兩種 產物的δ 13C值反映了煙道氣CO2源的并入(δ 13C = -25. 00% )和包括一些碳酸鈣的水鎂 石尾礦的影響(S 13C = -6. 73%。)。這一實施例表明，δ 13C值可用于證實碳酸鹽組合物中 (當該碳酸鹽的CO2源是燃燒時)以及由該二氧化碳制成的溶液中的碳的主要來源。實施例4.固體沉淀物和原材料的δ 13C值的測量該實驗使用罐裝SO2和二氧化碳(CO2)氣體的混合物和作為工業廢料的飛灰從水 溶液中沉淀碳酸化材料。在封閉容器中實施該程序。原材料是市售罐裝SO2和CO2氣體(S02/C02氣體)的混合物、去離子水和作為工業 廢料的飛灰。在容器中裝入去離子水。在熟化后，將飛灰添加到該去離子水中，從而提供適合沉 淀碳酸鹽且不將CO2釋放到大氣中的ρΗ(堿性)和二價陽離子濃度。以適合從該堿性溶液 中沉淀碳酸鹽材料的速率和時間鼓入S02/C02氣體。留出足夠的時間以使反應組分相互作 用，此后將沉淀材料與剩余溶液(也稱作上清液)分離并噴霧干燥。見圖6。所得粉末適合 進一步加工以供使用，例如用作建筑環境中的材料，如用在路基、或混凝土等中的集料。該 粉末也可以以制成的狀態作為碳封存材料儲存。或者，該材料可以留在上清液中，并任選在 用大氣平衡后以漿料形式儲存，其中該沉淀物和溶液中的碳酸鹽和碳酸氫鹽都充當碳封存 材料。該材料的其它用途如本文所述，并且是本領域技術人員顯而易見的。如實施例1中詳述的那樣測量工藝原材料、沉淀碳酸鹽材料和上清液的δ 13C值。來自S02/C02氣體、工業廢料(飛灰)、碳酸鹽沉淀物和上清液的分析的測量結果列 在表2和顯示在圖10中。該沉淀物和上清液的δ 13C值分別為-15. 88%。和-11. 70%。。該 反應的這兩種產物的δ 13C值反映了 S02/C02氣體的并入(δ 13C = -12. 45%。)和包括一些 沒有完全燃燒成氣體的碳的飛灰的并入(δ 13C = -17. 46%。)。由于飛灰(本身是化石燃料 的燃燒產物)具有比所用CO2更負的S13C,該沉淀物的總δ 13C值通過比CO2本身的更負來 反映這一點。這一實施例表明，S 13C值可用于證實當使用包括SOx(SO2)以及CO2的氣體混 合物時，碳酸鹽組合物中的碳的主要來源。盡管已經展示和描述了本發明的優選實施方案，但本領域技術人員顯而易見的 是，這類實施方案僅作為實例提供。本領域技術人員會在不背離本發明的情況下想到許多 變動、修改和替代。應該理解的是，可以使用本文所述的本發明的實施方案的各種替代方案 實施本發明。下列權利要求旨在確定本發明的范圍并由此涵蓋在這些權利要求及其對等物 的范圍內的方法和結構。
權利要求
包含碳酸鹽、碳酸氫鹽或其組合的組合物，其中該組合物中的碳具有小于 26.10‰的相對碳同位素組成(δ13C)值。
2.權利要求1的組合物，其中該組合物是合成組合物。
3.權利要求1的組合物，其中所述碳酸鹽、碳酸氫鹽或其組合構成該組合物的至少 50%。
4.權利要求1的組合物，其中該組合物具有大于100千克的質量。
5.權利要求1的組合物，其中該組合物的CO2含量為至少10%。
6.權利要求1的組合物，其中該組合物具有負性碳足跡。
7.權利要求1的組合物，進一步包含硼、硫或氮，其中該硼、硫或氮的相對同位素組成 表明化石燃料來源。
8.權利要求的組合物，其中所述碳酸鹽、碳酸氫鹽或其組合包含鈣、鎂或其組合。
9.權利要求8的組合物，其中鈣/鎂(Ca/Mg)摩爾比為1/200至200/1。
10.權利要求8的組合物，其中鈣/鎂(Ca/Mg)摩爾比為12/1至1/15。
11.權利要求8的組合物，其中鈣/鎂(Ca/Mg)摩爾比為5/1至1/10。
12.權利要求1的組合物，進一步包含SOx或其衍生物。
13.權利要求12的組合物，其中該組合物包含SOx衍生物且其中該SOx衍生物是亞硫 酸鹽、硫酸鹽或其組合。
14.權利要求1的組合物，進一步包含金屬。
15.權利要求14的組合物，其中該金屬包含鉛、砷、汞、或鎘或其組合。
16.包括包含碳酸鹽、碳酸氫鹽或其組合的組分的建筑材料，其中所述碳酸鹽、碳酸氫 鹽或其組合中的碳具有小于-10. 00%。的相對碳同位素組成(S13C)值。
17.權利要求16的建筑材料，其中所述包含碳酸鹽、碳酸氫鹽或其組合的組分是碳中 性的或碳負性的。
18.權利要求16的建筑材料，其中所述包含碳酸鹽、碳酸氫鹽或其組合的組分是合成的。
19.權利要求16的建筑材料，其中所述碳酸鹽、碳酸氫鹽或其組合構成所述包含碳酸 鹽、碳酸氫鹽或其組合的組分的至少50%。
20.權利要求16的建筑材料，其中所述包含碳酸鹽、碳酸氫鹽或其組合的組分的CO2含 量為至少10%。
21.權利要求16的建筑材料，進一步包含硼、硫或氮，其中該硼、硫或氮的相對同位素 組成表明化石燃料來源。
22.權利要求16的建筑材料，其中所述碳酸鹽、碳酸氫鹽或其組合包含鈣、鎂或其組合。
23.權利要求22的建筑材料，其中鈣/鎂(Ca/Mg)摩爾比為1/200至200/1。
24.權利要求22的建筑材料，其中鈣/鎂(Ca/Mg)摩爾比為12/1至1/15。
25.權利要求16的建筑材料，其中所述包含碳酸鹽、碳酸氫鹽或其組合的組分構成該 建筑材料的至少20%。
26.權利要求16的建筑材料，其中該建筑材料是水泥質材料。
27.權利要求26的水泥質建筑材料，其中該建筑材料是水泥或混凝土。
28.權利要求16的建筑材料，其中該建筑材料是非水泥質材料。
29.權利要求28的建筑材料，其中該建筑材料是集料。
30.權利要求28的建筑材料，其中該建筑材料是道路材料。
31.權利要求28的建筑材料，其中該建筑材料是磚、板、導管、梁、盆、柱、瓦、纖維壁板 產品、坯、隔音墻、石膏、干式墻、灰泥、土壤加固組合物、或隔絕材料或它們的組合。
32.權利要求16的建筑材料，其中所述包含碳酸鹽、碳酸氫鹽或其組合的組分進一步 包含SOx或其衍生物。
33.權利要求32的建筑材料，其中該組分包含SOx衍生物且其中該衍生物是硫酸鹽、亞 硫酸鹽或其組合。
34.權利要求16的建筑材料，其中所述包含碳酸鹽、碳酸氫鹽或其組合的組分進一步^li 3ο
35.權利要求32的建筑材料，其中該金屬包含鉛、砷、汞或鎘或其組合。
36.包含碳酸鹽、碳酸氫鹽或其組合的可流動組合物，其中所述碳酸鹽、碳酸氫鹽或其 組合中的碳具有小于-5. 00%。的相對碳同位素組成(δ 13C)值，且該組合物的粘度為1至 2000cPo
37.權利要求36的組合物，其中該粘度為10至IOOOcP。
38.權利要求36的組合物，其中該組合物是合成組合物。
39.權利要求36的組合物，其中所述碳酸鹽、碳酸氫鹽或其組合構成該組合物的至少 10% w/w。
40.權利要求36的組合物，其中該組合物的CO2含量為至少10%。
41.權利要求36的組合物，其中該組合物具有負性碳足跡。
42.權利要求36的組合物，進一步包含硼、硫或氮，其中該硼、硫或氮的相對同位素組 成表明化石燃料來源。
43.權利要求36的組合物，其中所述碳酸鹽、碳酸氫鹽或其組合包含鈣、鎂或其組合。
44.權利要求43的組合物，其中鈣/鎂(Ca/Mg)摩爾比為1/200至200/1。
45.權利要求43的組合物，其中鈣/鎂(Ca/Mg)摩爾比為12/1至1/15。
46.權利要求43的組合物，其中鈣/鎂(Ca/Mg)摩爾比為5/1至1/10。
47.權利要求36的組合物，進一步包含SOx或其衍生物。
48.權利要求36的組合物，進一步包含金屬。
49.權利要求48的組合物，其中該金屬包含鉛、砷、汞或鎘或其組合。
50.包含碳酸鹽、碳酸氫鹽或其組合的合成組合物，其中該組合物中的碳具有小 于-5. 00%。的相對碳同位素組成(S13C)值且該組合物是碳負性的。
51.權利要求50的組合物，其中所述碳酸鹽、碳酸氫鹽或其組合構成該組合物的至少 50%。
52.權利要求50的組合物，其中該組合物具有大于100千克的質量。
53.權利要求50的組合物，其中該組合物的CO2含量為至少10%。
54.權利要求50的組合物，進一步包含硼、硫或氮，其中該硼、硫或氮的相對同位素組 成表明化石燃料來源。
55.權利要求50的組合物，其中所述碳酸鹽、碳酸氫鹽或其組合包含鈣、鎂或其組合。
56.權利要求55的組合物，其中鈣/鎂(Ca/Mg)摩爾比為1/200至200/1。
57.權利要求55的組合物，其中鈣/鎂(Ca/Mg)摩爾比為12/1至1/15。
58.權利要求55的組合物，其中鈣/鎂(Ca/Mg)摩爾比為5/1至1/10。
59.權利要求50的組合物，進一步包含SOx或其衍生物。
60.權利要求50的組合物，進一步包含金屬，
61.權利要求60的組合物，其中該金屬包含鉛、砷、汞、或鎘或其組合。
62.表征合成組合物的方法，包括確定該組合物的相對碳同位素組成(S13C)值。
63.權利要求62的方法，其中該組合物是建筑材料或地下儲存用材料。
64.權利要求62的方法，其中該組合物是水泥質組合物或集料。
65.權利要求62的方法，其中該組合物是用于儲存CO2的組合物。
66.權利要求62的方法，進一步包括確定該組合物的CO2釋放穩定性。
67.權利要求62的方法，進一步包括測量該組合物的碳含量。
68.權利要求62的方法，進一步包括比較該組合物的δ13C值與另一 δ 13C值。
69.權利要求68的方法，其中所述另一S13C值是基準S13C值。
70.權利要求69的方法，其中所述另一δ 13C值是該組合物的可能的原材料的值。
71.權利要求69的方法，其中所述另一δ 13C值是化石燃料、衍生自所述化石燃料的煙 道氣、水源或其組合的值。
72.權利要求69的方法，進一步包括根據該比較確定該組合物是否包含從化石燃料源 中封存的CO2。
73.權利要求62的方法，進一步包括量化該組合物中封存的二氧化碳的量。
74.指紋分析組合物的方法，包括確定該組合物中多種元素的穩定同位素的值或該組 合物中多種元素的穩定同位素的比值，以確定該組合物的同位素指紋，其中該組合物包含 碳酸鹽、碳酸氫鹽或其組合。
75.權利要求74的方法，其中所述穩定同位素包含碳、硫、氮或硼或其組合的同位素。
76.權利要求74的方法，其中該組合物是建筑材料或地下儲存用材料。
77.權利要求74的方法，其中該組合物是儲存由此確定的至少兩種所述同位素的元素 的化合物用的組合物。
78.權利要求74的方法，進一步包括比較至少兩個穩定同位素值或至少兩個穩定同位 素比值或其組合。
79.權利要求74的方法，進一步包括根據該材料的同位素指紋確定該組合物的一種或 多種組分的可能來源。
80.確定組合物是否含有從化石燃料源中封存的元素的方法，包括確定該元素的同位 素值或同位素值比，比較所述確定的值與基準同位素值或同位素值比，和確定該組合物是 否含有從化石燃料源中封存的元素。
81.權利要求80的方法，其中該元素是碳、硫、氮或硼。
82.權利要求80的方法，其中該元素是碳，且該比較是S13C值。
全文摘要
提供表征和制造具有負δ13C值的組合物的方法。本發明的方面包括表征源材料和工藝產物。本發明的方面還包括含有負δ13C值的碳的組合物。
文檔編號A01N59/10GK101909449SQ200980101610
公開日2010年12月8日 申請日期2009年9月30日 優先權日2008年9月30日
發明者B·R·康斯坦茨, J·R·奧奈爾, S·奧梅隆 申請人:卡勒拉公司