¿Cuán revolucionario sería un dispositivo que toma el exceso de CO2, radiación y contaminación y lo convierte en energía?

Físicamente hablando, no revolucionario en absoluto. Los organismos fotosintéticos han estado haciendo esto durante aproximadamente tres mil millones de años. Esto no requiere ninguna violación de la termodinámica (como se sugiere en otra respuesta aquí) debido a que la diferencia de temperatura entre la radiación solar y el espacio profundo es muy grande; fotosíntesis es sólo un motor térmico que acciona la biosfera (y, a través de combustibles fósiles, la economía humana).

Económicamente hablando, sin embargo, sería bastante revolucionario si se tratara de una tecnología económicamente escalable y ambientalmente sostenible. Este es el santo grial de los investigadores de biocombustibles y fotosíntesis artificial (incluido yo mismo). Si tal tecnología se convierte en realidad, puede lograr hacer una contribución significativa para mantener el mundo funcionando después de que los precios de los combustibles fósiles se vuelvan incómodamente altos (como casi seguramente lo harán). Sin embargo, la pregunta es si podemos lograr desarrollarlo y ampliarlo lo suficientemente rápido como para tener un impacto global en la escala de tiempo crítica para enfrentar el cambio climático y las limitaciones de suministro de combustible.

Sin duda, sería revolucionario, porque es casi seguro que sólo será posible por violar las leyes de la termodinámica.

La razón es que la mayoría de las fuentes de energía enumeradas en la pregunta, por ejemplo, CO2, son los resultados de alta entropía (productos de desecho) de la producción de energía en primer lugar.

En otras palabras, uno no puede tomar las cenizas sobrantes de un incendio y los utilizan para alimentar otro incendio.

Sería tan revolucionario que probablemente sería imaginario.

Uno de los grandes problemas con el CO2 es que es tan estable. No hay ningún lugar para tomar químicamente CO2 para producir energía neta. Se podría imaginar el uso de la energía (digamos, la energía solar) para convertir el CO2 a otra cosa (C y O, por ejemplo). Esto es lo que hacen las plantas. En lugar de moléculas orgánicas sólo podría producir cosas como metano o alcoholes, pero para obtener la energía que tendría que convertirlos de nuevo en dióxido de carbono.

Ahora hay una manera de convertir el dióxido de carbono en energía real. Se llama fusión nuclear. Puede convertir los núcleos de carbono y oxígeno en núcleos más pesados ​​y extraer energía (más que suficiente para compensar la necesidad de dividir el carbono y el oxígeno al principio). Eventualmente terminarás con mucho hierro y energía. Por supuesto, para hacer esto necesitas una estrella gigantesca o alguna tecnología mágica que aún no tenemos. Aún no podemos fusionar realmente el deuterio lo suficientemente bien como para generar energía, por lo que la fusión de carbono probablemente esté muy lejos.

No es muy revolucionario, ya que esto lo hacen las plantas todo el tiempo, de forma rutinaria. En ese caso, el exceso de energía se almacena químicamente (jarabe de arce, celulosa y oxígeno libre).