¿Cómo puede $\ce{CO2}$ se convierta en carbono y oxígeno?
$$\ce{CO2 -> C + O2}$$
Alternativamente:
$$\ce{CO2 + ? -> C + O2}$$
Soy consciente de que las plantas son capaces de transformarse $\ce{CO2 + H2O}$ a glucosa y oxígeno a través de la fotosíntesis, pero me interesan los medios químicos o físicos más que los biológicos.
En mi opinión, es mucho más interesante y prometedora la conversión catalítica e impulsada por la energía solar del dióxido de carbono en metanol, ácido fórmico, etc., pero como Enrico pidió la conversión del dióxido de carbono en sí mismo:
El grupo alrededor de Yutaka Tamaura era/es activo en este campo. En una de sus primeras publicaciones, [1] calentaron la magnetita ( $\ce{Fe3O4}$ ) a 290 °C durante 4 horas en una corriente de hidrógeno para obtener un material que resultó ser estable a temperatura ambiente bajo nitrógeno . Este material, $\ce{Fe_{3+\delta}O4}$ $(\delta=0.127)$ es decir, la magnetita metaestable con exceso de cationes es capaz de incorporar oxígeno en forma de $\ce{O^2-}$ .
Bajo una $\ce{CO2}$ atmósfera, el material deficiente en oxígeno se convirtió en "ordinario" $\ce{Fe3O4}$ con carbono depositado en la superficie .
Esta notable reacción, sin embargo, es no catalítico pero una breve búsqueda mostró que los autores han publicado algo más en este campo. Tal vez alguien más encuentre un informe sobre una conversión catalítica entre sus publicaciones.
La electrólisis de los carbonatos en medio anhidro puede producir $\ce{CO + O_2}$ o $\ce{C + O_2}$ , [ref] dependiendo de las condiciones. Una base, que permanece en el líquido electrolizado, puede entonces capturar el dióxido de carbono de otras fuentes y ser recirculado.
Referencia: L. Massot, P. Chamelot, F. Bouyer, P. Taxil; Electrodeposición de películas de carbono a partir de medios fluorados alcalinos fundidos. Electrochimica Acta , 2002 , 47 (12), 1949-1957. https://doi.org/10.1016/S0013-4686(02)00047-6
Utilice Aprovecha el hecho de que el magnesio quemado sigue ardiendo en la atmósfera de dióxido de carbono. $${\ce{Mg}}+\color{\red}{\ce{CO2}}\to \ce{MgO}+\color{\red}{\ce{C}} $$
Ahora puedes electrolizar tu mezcla :
$$\ce{MgO}+\ce{H2O}\to \ce{Mg(OH)2} $$
$$\ce{4OH-}\to\color{\red}{\ce{ O2}}+\ce{2H2O}+\ce{4e-}$$
Dado que el átomo de carbono está unido a dos átomos de oxígeno a través de dobles enlaces, normalmente hay que suministrar más cantidad de energía para separarlo. Se necesitan unas 94 kcal de energía por mol de $\ce{CO2}$ (unos 44 g). Esta entrada de energía puede provenir de cualquier fuente, pero la mayor fuente de conversión es a través de la fotosíntesis utilizando la energía solar que es muy bien conocida por la famosa ecuación:
$\ce{6CO2 + 6H2O -> C6H12O6 + 6O2}$
Pero, de hecho, existe una máquina construida por los investigadores de Sandia conocida como Counter-Rotating-Ring Receiver Reactor Recuperator (CR5), que utiliza la energía solar para convertir el dióxido de carbono y el agua en monóxido de carbono, agua, hidrógeno y oxígeno a una temperatura de unos 1.500 °C mediante un concentrador solar. El óxido de hierro actúa como extractor de oxígeno de $\ce{CO2}$ formando $\ce{CO}$ . Pero, el objetivo principal de este método es producir combustible y no carbono . Pero tardará al menos entre 15 y 20 años en entrar en funcionamiento, ya que sólo se ha inventado y probado el prototipo de esta máquina.
$\ce{CO2}$ en $\ce{CO + O2}$ es más fácil pero se necesita un catalizador y unos 1500C
http://www.rsc.org/chemistryworld/news/2008/january/03010801.asp
En resumen:
El Fe3O2 se calienta a 1500C expulsando el oxígeno. El FeO resultante se traslada a la cámara de CO2 donde absorbe el oxígeno del CO2. El resultado es CO y Fe3O2 enfriado. El ciclo se repite.
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