A mio parere, la conversione catalitica e solare dell'anidride carbonica in metanolo, acido formico, ecc. è molto più interessante e promettente, ma poiché Enrico ha chiesto la conversione dell'anidride carbonica in carbonio stesso:

Il gruppo attorno a Yutaka Tamaura era / è attivo in questo campo. In una delle loro prime pubblicazioni, ^[1] hanno riscaldato la magnetite ($ \ ce {Fe3O4} $) a 290 ° C per 4 ore in un flusso di idrogeno per produrre un materiale che si è rivelato essere stabile a temperatura ambiente sotto azoto . Questo materiale, $ \ ce {Fe_ {3+ \ delta} O4} $ $ (\ delta = 0.127) $, cioè la magnetite in eccesso di cationi metastabile è in grado di incorporare ossigeno sotto forma di $ \ ce {O ^ 2- } $.

In un'atmosfera $ \ ce {CO2} $, il materiale carente di ossigeno si è convertito in $ \ ce {Fe3O4} $ "ordinario" con carbonio depositato sulla superficie .

Questa reazione notevole tuttavia è non catalitica , ma una breve ricerca ha mostrato che gli autori hanno pubblicato un po 'di più in questo campo. Forse qualcun altro trova un rapporto su una conversione catalitica tra le loro pubblicazioni.

1. Tamaura, Y .; Tahata, M. Riduzione completa del biossido di carbonio in carbonio utilizzando magnetite in eccesso di cationi. Natura 1990, 346 (6281), 255–256. DOI: 10.1038 / 346255a0.

L'elettrolisi dei carbonati in ambiente anidro può produrre $ \ ce {CO + O_2} $ o $ \ ce {C + O_2} $, ^[ref] a seconda delle condizioni. Una base, rimanendo nel liquido elettrolizzato, può quindi catturare l'anidride carbonica da altre fonti ed essere rimessa in circolo.

Riferimento: L. Massot, P. Chamelot, F. Bouyer, P. Taxil ; Elettrodeposizione di film di carbonio da fluidi alcalini fusi. Electrochimica Acta , 2002 , 47 (12), 1949-1957. https://doi.org/10.1016/S0013-4686(02)00047-6

Poiché l'atomo di carbonio è collegato a due atomi di ossigeno tramite doppi legami, di solito è necessario fornire una quantità maggiore di energia per separarlo. Sono necessarie circa 94 kcal di energia per mole di $ \ ce {CO2} $ (circa 44 g). Questo input di energia potrebbe provenire da qualsiasi fonte, ma la principale fonte di conversione è attraverso la fotosintesi utilizzando l'energia solare, che è molto ben nota dalla famosa equazione:

$ \ ce {6CO2 + 6H2O -> C6H12O6 + 6O2 } $

Ma in realtà, esiste una macchina costruita dai ricercatori Sandia nota come Counter-Rotating-Ring Receiver Reactor Recuperator (CR5), che utilizza l'energia solare per convertire l'anidride carbonica e l'acqua in monossido di carbonio, acqua , idrogeno e ossigeno ad una temperatura di circa 1500 ° C utilizzando un concentratore solare. L'ossido di ferro agisce come un estrattore di ossigeno da $ \ ce {CO2} $ formando $ \ ce {CO} $. Ma lo scopo principale di questo metodo è produrre carburante e non carbonio . Ma ci vorranno almeno 15-20 anni per entrare in uso perché è stato inventato e testato solo il prototipo di questa macchina.

Usa Sfrutta il fatto che il magnesio che brucia continua a bruciare in atmosfera di anidride carbonica. $$ {\ ce {Mg}} + \ color {\ red} {\ ce {CO2}} \ to \ ce {MgO} + \ color {\ red} {\ ce {C}} $$

Ora puoi elettrolizzare la tua miscela:

$$ \ ce {MgO} + \ ce {H2O} \ to \ ce {Mg (OH) 2} $$

$$ \ ce {4OH -} \ to \ color {\ red} {\ ce {O2}} + \ ce {2H2O} + \ ce {4e -} $$

$ \ ce {CO2} $ in $ \ ce {CO + O2} $ è più facile ma serve un catalizzatore e circa 1500 ° C

http://www.rsc.org/ chemistryworld / news / 2008 / january / 03010801.asp

In breve:
Fe3O2 viene riscaldato a 1500 ° C allontanando l'ossigeno. Il FeO risultante viene spostato nella camera della CO2 dove assorbe l'ossigeno dalla CO2. Il risultato è CO e Fe3O2 raffreddato. Il ciclo si ripete.

La configurazione elettronica del carbonio è $ \ ce {1s ^ 2 2s ^ 2 2p ^ 2} $. Quindi un atomo di carbonio richiede 4 elettroni per completare il suo orbitale più esterno. La configurazione elettronica dell'ossigeno è $ \ ce {1s ^ 2 2s ^ 2 2p ^ 4} $ quindi un atomo di ossigeno richiede 2 elettroni per completare la sua configurazione ottetto.

Quindi due atomi di ossigeno e 1 atomo di carbonio formano un doppio legame tra loro, quindi è necessaria più energia per rompere questo legame. In questo modo si forma $ \ ce {CO2} $.

Per riconvertire $ \ ce {CO2} $ in atomi di carbonio e ossigeno, $ \ ce {CO2} $ dovrebbe essere riscaldato a quasi $ \ pu {298 K} $ in modo che il carbonio diventi gassoso e l'ossigeno diventi parte di aria.

Modifica da un'altra risposta eliminata:

Se $ \ ce {CO2} $ può essere prodotta combinando $ \ ce {C} $ e $ \ ce {O2} $ in presenza di aria; quindi in modo opposto $ \ ce {CO2} $ può essere separato da $ \ ce {C} $ e $ \ ce {O2} $ riscaldando $ \ ce {CO2} $ quasi a quella temperatura che è impossibile per $ \ ce {CO2 } $ per assorbire il calore.