Le programme Défi « Matériaux pour combustibles propres » mettra au point des technologies de rupture qui soutiendront une transition durable des industries canadiennes de l'énergie et des produits chimiques vers une économie à faibles émissions de carbone.
Raison d'être
Pour parvenir à sa cible de zéro émission nette d'ici à 2050, le Canada doit réduire ses émissions de dioxyde de carbone de 716 mégatonnes par année. L'électrification et l'efficacité énergétique à elles seules ne suffiront pas. Malheureusement, il n'existe pas de technologie industrialisable de production sans émissions de produits chimiques industriels et de carburant pour les transports.
Notre mission consiste à collaborer avec les chefs de file du milieu de l'enseignement postsecondaire et de l'industrie pour catalyser la découverte et le développement de matériaux destinés à des technologies embryonnaires à hauts risques ciblant la décarbonisation de l'industrie pétrolière et gazière et le secteur de la pétrochimie au Canada.
Objectifs
Le programme Défi « Matériaux pour combustibles propres » a pour mission de faire progresser les technologies à risques élevés, mais aussi très prometteuses, avec lesquelles il est possible d'extraire des composés chimiques de base et des carburants de l'air et de l'eau, plutôt que des gisements de combustibles fossiles.
Avec l'aide des acteurs les plus brillants de l'industrie et du milieu de l'enseignement postsecondaire au Canada, ce programme catalysera le développement de matériaux destinés à la conversion du dioxyde de carbone et à la production d'hydrogène, deux sources d'énergie renouvelable, en recourant à l'intelligence artificielle et à la robotique pour accélérer la découverte.
D'ici à la fin de son mandat de sept ans, le programme sera orienté sur l'atteinte de résultats significatifs dans trois principaux volets et la concrétisation des objectifs suivants :
- découverte d'une nouvelle gamme de catalyseurs et de membranes pour la production de carburants et de charges d'alimentation chimiques;
- mise à l'échelle et démonstration de technologies de conversion du dioxyde de carbone;
- réduction des coûts de production, d'utilisation, de transport et de stockage de l'hydrogène;
- mise en place de bases de données expérimentales et analytiques ainsi que d'outils d'apprentissage machine pour faciliter la découverte de matériaux catalytiques.
Activités de recherche
- Découverte de matériaux assistée par l'intelligence artificielle et la robotique
- Conception et synthèse de catalyseurs
- Conception et synthèse de membranes
- Élaboration et prototypage de dispositifs
- Caractérisation et spectroscopie de pointe
- Analyses technico-économiques et évaluations du cycle de vie
Domaines d'intérêt
Le programme sera centré sur les trois domaines suivants :
Conversion du dioxyde de carbone
La conversion du dioxyde de carbone suppose le développement de nouveaux catalyseurs qui transformeront efficacement le dioxyde de carbone capté dans l'air ou provenant des gaz industriels en combustibles et en composés chimiques de base renouvelables, tels le gaz de synthèse et l'éthylène.
Production industrielle d'hydrogène
La production d'hydrogène soutiendra de nouvelles technologies de pointe comme l'électrolyse de l'eau et la pyrolyse du méthane à des fins industrielles tout en libérant moins de dioxyde de carbone que la technique usuelle de reformage du méthane à la vapeur.
Découverte de matériaux assistée par l'IA
La recherche de matériaux assistée par l'IA combinera robotique, intelligence artificielle et expérimentation à grande échelle afin que l'on découvre plus vite de nouveaux catalyseurs.
Échéancier
Le programme s'échelonnera sur sept ans, soit de 2019 à 2026, et adoptera une approche en entonnoir selon laquelle le nombre de projets ira diminuant, tandis que la somme investie dans chacun augmentera avec le temps. Ainsi, les technologies grimperont plus vite d'un faible à un haut niveau de maturité.
Investissements fondamentaux
Le CNRC a établi des collaborations clés avec des partenaires afin de fournir des investissements de base dans des technologies qui permettront au programme Défi « Matériaux pour combustibles propres » d'atteindre ses objectifs. Voici quelques-uns de ces investissements :
- une installation nouvellement construite à Mississauga consacrée à la recherche accélérée de matériaux;
- des installations de calcul dédiées et des dispositifs catalytiques exploités dans des conditions opérandes.
