Rapport annuel 2023-2024

Stimuler l'innovation pour des combustibles et des matériaux plus verts

Sharon Chen est la responsable technique du projet d'innovation dans le domaine de l'hydrogène, mené avec l'entreprise Next Hydrogen. S'appuyant sur ses antécédents en science des matériaux et en électrochimie, elle supervise la synthèse et l'évaluation des catalyseurs mis au point dans le cadre du projet, s'assurant qu'ils respectent les normes requises.

L'hydrogène vert comme combustible à grande échelle

Les émissions provenant des combustibles fossiles sont l'une des principales causes du changement climatique. Mais parce que ces combustibles alimentent en énergie une très vaste partie de notre monde, leur abandon nécessite une solution de remplacement fiable et abordable. L'hydrogène constitue une option prometteuse, mais les méthodes traditionnellement employées pour sa production nécessitent des combustibles fossiles, ce qui génère d'importantes quantités de dioxyde de carbone — jusqu'à 10 tonnes de CO₂ pour chaque tonne d'hydrogène produit. Il existe déjà certaines méthodes à base d'électrolyse, qui utilisent une électricité propre pour séparer les composants de l'eau et éliminer ainsi le recours aux combustibles fossiles et les émissions de carbone, mais elles sont en général extrêmement coûteuses. Cela dit, la réduction de ces coûts est essentielle pour accroître la production d'hydrogène vert, et atteindre les objectifs de la Stratégie canadienne pour l'hydrogène.

C'est pourquoi l'équipe de notre installation de recherche sur les matériaux de pointe (à Mississauga) travaille en étroite collaboration avec l'entreprise mississaugaine Next Hydrogen dans le cadre de notre programme Défi « Matériaux pour combustibles propres ». Son objectif : améliorer le générateur électrolytique de prochaine génération de la compagnie grâce à des catalyseurs d'électrodes de pointe, lesquels réduisent le volume d'énergie requis pour le procédé de dissociation moléculaire. Cela permettra d'accroître l'efficacité du procédé et fait de l'hydrogène vert une option plus accessible pour le stockage d'énergie, à titre de combustible et pour d'autres applications industrielles.

En plus de développer des catalyseurs d'électrodes uniques qui aideront Next Hydrogen à atteindre la meilleure efficacité énergétique de sa catégorie, le CNRC fournit à l'entreprise des services-conseils et du financement par l'intermédiaire du PARI CNRC.

Création de technologies de l'hydrogène dans le cadre de collaborations à l'international

Nous travaillons avec le ministère fédéral de l'Éducation et de la Recherche de l'Allemagne et des partenaires du milieu universitaire et du secteur privé du Canada et de l'Allemagne dans le cadre de 4 projets collaboratifs de recherche-développement pour favoriser l'utilisation de technologies de l'hydrogène à faible teneur en carbone dans les filières énergétiques des 2 pays. Ces projets sont réalisés dans le cadre du Programme collaboratif en recherche-développement industrielle Allemagne-Canada 3+2, avec comme objectifs respectifs de mettre au point un réacteur pour une cogénération écologique d'hydrogène, de chaleur et d'oxyde d'aluminium à l'aide de la combustion d'aluminium recyclé et d'eau; d'accroître la rentabilité des technologies de l'hydrogène; d'améliorer l'efficacité et la conception des générateurs électrolytiques; et d'optimiser la performance d'un électrolyseur à grande échelle à l'aide d'électrodes stables de haut rendement.

Étudier les biais de l'IA

Pour qu'une application d'IA soit utile, il est essentiel que ses algorithmes aient été bien entraînés et qu'ils soient exempts de biais. Kathleen Fraser, agente de recherches au Centre de recherche en technologies numériques, s'est penchée sur cette question dans un article publié en 2024 sur les biais liés au genre et à la race dans les grands modèles linguistiques (en anglais seulement).

Sa recherche s'appuie sur un ensemble d'images parallèles en vue de cerner et d'examiner les biais présents dans les modèles entraînés. Par exemple, l'image d'une femme en tenue médicale était plus susceptible d'être identifiée comme une infirmière, alors qu'une image semblable montrant un homme était plus susceptible d'être décrite comme un médecin. Similairement, les images d'hommes noirs étaient plus susceptibles d'être associées à la criminalité, peu importe le contexte de l'image.

Cette recherche représente une étape importante dans l'identification des biais en IA afin que des mesures adéquates puissent être mises en place pour atténuer ces biais lors du développement et de l'entraînement d'applications d'IA, afin de s'assurer qu'elles fonctionnent équitablement pour tout le monde.

Des technologies de vol améliorées grâce à l'IA

Le Canada est depuis longtemps un chef de file en technologie aéronautique. Pour qu'il demeure un leader, nous devons tirer parti des technologies émergentes comme l'IA et continuer à en repousser les limites. Et c'est exactement ce que nous avons fait au printemps de 2023, avec la démonstration d'une solution de pointe en réponse à l'une des caractéristiques les plus difficiles des vols en hélicoptère : l'atterrissage sur des surfaces molles.

Lorsqu'un hélicoptère s'approche du sol, ses hélices créent des vents puissants à la hauteur du sol. Si la surface est couverte par exemple de sable ou de neige, ces vents soulèvent d'énormes nuages de poussière qui obstruent complètement le sol à la vue du ou de la pilote et rendent l'atterrissage beaucoup plus dangereux. Lors de l'Experimental Demonstration Gateway Event de 2023 (EDGE23) présentée par l'armée américaine en Arizona, notre Centre de recherche en aérospatiale a démontré l'efficacité de son système de décollage vertical autonome mis au point dans le cadre d'un projet appelé Canadian vertical lift autonomy demonstration, ou CVLAD (« démonstration canadienne de décollage vertical autonome »). Ils ont été les seuls de plus de 100 participants à réussir à faire atterrir un hélicoptère dans un environnement visuel dégradé.

La CVLAD utilise une technologie d'identification, de détection et de télémétrie par laser (technologie LIDAR) et l'IA pour discerner, cartographier et évaluer les emplacements d'atterrissage possibles, ce qui permet un atterrissage sécuritaire de l'hélicoptère même si le ou la pilote ne peut absolument pas voir le sol. À EDGE23, la CVLAD a également permis un tout premier atterrissage sans vol stationnaire, une manœuvre permettant à l'hélicoptère de descendre et d'atterrir sans pause à proximité du sol. Elle a de plus été utilisée dans le cadre d'un évènement mené en équipe démontrant l'utilisation et le contrôle d'un drone en conjonction avec l'hélicoptère, ce qui constituait une autre première pour un système autonome.

Il pourrait s'agir d'une solution révolutionnaire qui permettrait aux hélicoptères d'atterrir dans un plus grand nombre d'endroits et de conditions qu'à l'heure actuelle, rehaussant leur utilité dans une diversité de domaines, allant des opérations de recherche et sauvetage aux livraisons essentielles dans des collectivités nordiques éloignées.

Une meilleure détection des drones et des lasers

Dans le cadre d'un autre projet, notre Centre de recherche en technologies numériques a exploité son expertise en optique, en physique, en traitement de signaux, en apprentissage automatique, en visionique et dans les systèmes neuromorphiques pour mettre au point une méthode révolutionnaire de détection des systèmes aériens sans pilote, couramment appelés drones. Bien que de nombreux drones soient inoffensifs, ils posent tout de même certains risques — accidentels ou intentionnels — pour la vie privée, la sécurité et la sûreté, et il devient dès lors essentiel de pouvoir les détecter. Contrairement aux méthodes traditionnelles de détection de drones, qui s'appuient sur une identification visuelle ou radio et sont par conséquent moins efficaces dans des zones encombrées, telles que des zones urbaines ou des forêts, notre approche isole la « signature » unique des hélices du drone. Cette méthode a été prouvée hautement fiable et précise pour différencier les drones des hélicoptères ainsi que les différents types de drones. Nos équipes se consacrent maintenant à mettre au point un prototype de prochaine génération qui multipliera par 2 la portée de détection, qui sera doté d'un lien radio pour transmettre l'information lorsqu'un appareil est détecté et qui sera pleinement intégré à l'écosystème de détection de drones, ouvrant la voie à une éventuelle utilisation commerciale.

Une autre équipe tente de contrer la menace posée aux aéronefs par les lasers en mettant au point un système d'avertissement de laser de faible puissance qui permettrait de localiser rapidement et avec exactitude la source du faisceau et d'effectuer la manœuvre d'évitement requise.

Forger l'avenir de la biofabrication canadienne

Minh-Luan Tran contribue depuis plus de 25 ans à la construction d'installations pharmaceutiques à échelle commerciale, mais il n'avait jamais participé à celle d'une installation vouée à soutenir les essais cliniques. Il a sauté sur l'occasion offerte de superviser la construction de l'installation de matériel pour essais cliniques, assurant sa conformité à toutes les exigences réglementaires, pour ensuite devenir le premier directeur de l'installation lors de son ouverture en avril 2024.

Une nouvelle installation pour soutenir la biofabrication canadienne

L'un des plus importants obstacles au développement et à la production de vaccins et d'autres médicaments au Canada a été notre incapacité à faire passer les découvertes à la phase des essais cliniques en raison d'une capacité de fabrication déficiente. Cela a été particulièrement bien démontré durant la pandémie alors que le Canada a dû s'appuyer sur un approvisionnement externe pour se procurer des doses de vaccins et de thérapeutiques pour les essais cliniques.

Le Centre de recherche en thérapeutique en santé humaine a supervisé la construction et la mise en service, ainsi que la qualification et la validation, d'une installation de 1 700 mètres carrés, à la fine pointe de la technologie, à Montréal pour approvisionner les hôpitaux, les réseaux de santé, le milieu universitaire, l'industrie et les ministères en vaccins et autres thérapeutiques à des fins d'essais cliniques. Les activités incluent la production de protéines de fusion, d'anticorps monoclonaux, de vecteurs viraux, de sous-unités protéiniques, de particules pseudo-virales et de thérapies géniques. La nouvelle installation est conforme aux bonnes pratiques de fabrication et est reconnue par les autorités réglementaires canadiennes, américaines et européennes, certifiant que les médicaments qui y sont produits respectent un procédé établi qui garantit leur sûreté et leur haute qualité.

Cette installation, qui a ouvert ses portes le 1^er avril 2024, fait le pont entre la recherche en biofabrication et la production commerciale, contribuant ainsi à renforcer la capacité de production du Canada et à accroître la résilience du pays face à une éventuelle future pandémie mondiale ou à d'autres crises sanitaires.

Apporter sa contribution chaque jour

Anne-Marie Harte considère son rôle de conseillère en technologie industrielle au PARI CNRC comme celui d'une experte de confiance qui peut combler certaines des lacunes en matière de connaissances des propriétaires d'entreprises pour les aider à mettre leurs innovations à l'échelle et à progresser sur le chemin de la commercialisation.

Un soutien percutant

Le Programme d'aide à la recherche industrielle du CNRC (PARI CNRC) contribue de façon essentielle à la croissance et à la réussite des petites et moyennes entreprises du Canada, leur offrant des conseils, des liens et du financement pour les aider à accroître leur capacité d'innovation et à transformer leurs idées en produits commercialisables. Un grand nombre de conseillers et conseillères en technologie industrielle du PARI CNRC se joignent au CNRC après avoir mené une carrière fructueuse, ce qui leur permet de mettre à profit leur expérience pour créer un réseau de soutien autour des nouvelles entreprises canadiennes, qui va bien au-delà du financement.

Le PARI CNRC est né du Service d'information technique, un petit bureau chargé de maintenir en vie la petite industrie manufacturière du Canada et de favoriser sa croissance durant les années suivant la Seconde Guerre mondiale en répondant aux questions des entreprises canadiennes. Le Service d'information technique a par la suite été intégré au CNRC et s'est progressivement transformé pour procurer des services-conseils et du financement pour soutenir la R-D canadienne.

Le PARI CNRC a depuis considérablement élargi ses offres, personnalisant son soutien pour offrir à chaque entreprise l'ensemble unique d'outils dont elle a besoin pour réussir, bâtissant souvent une relation à long terme entre les entreprises et leurs conseillers et conseillères en technologie industrielle, qui deviennent des conseillers et conseillères de confiance. Aujourd'hui, le PARI CNRC est le plus important programme d'aide à l'innovation du Canada, offrant un service essentiel aux petites et moyennes entreprises canadiennes.

Une voix sur la scène mondiale

Après seulement un an à titre de membre à part entière du réseau Eureka, le Canada a été nommé avec l'Allemagne à la coprésidence pour l'exercice 2024-2025. C'est la première fois au cours des quelque 40 ans d'histoire du réseau que la présidence est partagée et la première fois qu'un pays non européen endosse ce rôle.

Eureka est un réseau formé de plus de 45 pays qui encourage l'intégration des marchés et la coopération internationale en R-D. À titre de bureau officiel d'Eureka au Canada, le CNRC a eu l'occasion de participer activement à de nombreux projets emballants, de servir de premier point de contact pour les entreprises, les chercheurs et les universitaires du pays et de leur donner accès à un vaste réseau mondial. Cela a permis de procurer aux innovateurs canadiens des occasions précieuses de travailler avec des partenaires du monde entier et de profiter d'un savoir-faire, de connaissances et de ressources diversifiés, les aidant à croître sur de nouveaux marchés et à accéder aux chaînes de valeur mondiales.

Nous nous réjouissons de travailler avec l'Allemagne au cours du prochain exercice, trouvant de nouvelles façons de collaborer et d'exploiter la puissance de la plateforme Eureka au bénéfice de nos pays respectifs et de toutes les autres nations membres. Notre rôle de coprésident nous donne une possibilité unique d'influencer l'orientation stratégique du réseau et de tirer parti des écosystèmes d'innovation internationaux pour trouver de nouveaux moyens de bâtir un avenir résilient pour le Canada et le monde. L'un des objectifs de la coprésidence canadienne allemande consistera à exploiter le potentiel du réseau pour cerner divers défis transformateurs et contribuer à leur résolution par l'intermédiaire d'une collaboration internationale en recherche industrielle ciblée, en mettant tout particulièrement l'accent sur la création de valeur circulaire.

Réduire l'empreinte carbone du béton

Le ciment Portland est un important ingrédient entrant dans la composition de la majorité des types de béton. Et en raison des énormes quantités de béton utilisées dans l'industrie de la construction, il est responsable de 7 % des émissions de gaz à effet de serre mondiales. D'autres matériaux, tels que la cendre volante, les fumées de silice, le laitier granulé de haut fourneau et broyé ou la métakaolinite, peuvent réduire la quantité de ciment nécessaire pour fabriquer le béton, mais leur rareté rend leur approvisionnement difficile.

C'est pourquoi Pierre-Claver Nkinamubanzi, agent de recherches principal au Centre de recherche en construction, étudie l'utilisation de silicate d'aluminium à titre de solution de remplacement. Les résultats d'un essai à petite échelle de dalles extérieures coulées en 2021 et en 2023 sont prometteurs et des projets de démonstration en environnements réels à faibles risques (comme des trottoirs ou des stationnements) sont planifiés pour mieux évaluer la faisabilité et l'adaptabilité du béton fabriqué à l'aide de silicate d'aluminium.

De la recherche pour soutenir l'innovation sobre en carbone

Parce que le secteur de la construction est un important émetteur de gaz à effet de serre, un rôle considérable lui échoit dans l'atteinte de l'objectif du Canada relatif à un environnement bâti carboneutre d'ici à 2050. Pour assumer pleinement ce rôle, le secteur aura besoin de nouveaux outils et technologies en vue de réduire les émissions provenant des activités de production de matériaux et du fonctionnement continu des bâtiments construits. En soutien à cet objectif, nous avons lancé la Plateforme pour la décarbonation à grande échelle du secteur de la construction.

Cette plateforme privilégie les 2 principaux secteurs d'intervention décrits ci-après.

Des solutions réglementaires sur la sobriété carbone

Nous travaillons avec divers intervenants en vue d'élaborer de nouvelles exigences liées à la sobriété carbone qui seront mises en œuvre par l'intermédiaire de normes, de spécifications, de lignes directrices et d'autres publications. Les activités en cours incluent la mise à jour du Devis directeur national de la construction au Canada afin d'y inclure des solutions à faibles émissions de carbone ainsi que l'élaboration d'une directive sur la sobriété carbone pour les projets de construction financés par le gouvernement fédéral en vue de réduire les émissions de gaz à effet de serre.

2 nouveaux programmes Défi

Un premier programme, le programme Défi « Environnement bâti sobre en carbone », finance des initiatives qui soutiennent la mise au point de solutions de construction à faible teneur en carbone.

Les projets financés dans le cadre de ce programme Défi sont axés sur les domaines suivants :

• des matériaux, des produits et des systèmes sobres en carbone;
• des solutions d'exploitation et d'entretien sobres en carbone;
• des outils de comptabilisation du carbone, d'analyse du cycle de vie et d'analyse comparative;
• des outils qui facilitent la prise de décisions axées sur la réduction des émissions de carbone.

Le second programme, le programme Défi « Productivité et transformation numérique du secteur de la construction », appuie la modernisation et la numérisation des pratiques du secteur canadien de la construction. Les initiatives financées dans le cadre de ce programme ne vont pas seulement réduire l'empreinte carbone de l'industrie de la construction, mais aussi contribuer à accélérer la construction de nouveaux logements, une importante priorité du gouvernement fédéral face à la pénurie actuelle. Ces initiatives aideront également les professionnels de la construction à choisir des solutions de construction adaptées et à faibles émissions de carbone, à mettre en place une gestion de l'information tout au long de la chaîne de valeur et à simplifier le recours à la construction modulaire pour réduire les délais de construction.

Les projets financés dans le cadre de ce programme Défi sont axés sur les objectifs suivants :

• accélérer l'innovation grâce à une réglementation axée sur la performance;
• numériser les processus de construction;
• accélérer la mise en œuvre de solutions et de rénovations à faibles émissions de carbone grâce à des pratiques de construction avancées.

Améliorer le paysage agricole

Répondre à des défis mondiaux urgents tels que la sécurité alimentaire fait partie des principales priorités de Sateesh Kagale. Il dirige une équipe qui travaille à améliorer la productivité des cultures du Canada grâce à la génétique, la génomique et l'analyse avancée de données, s'efforçant en particulier de rendre les cultures de canola et de légumineuses plus nutritives et plus résilientes.

Un contenu protéinique plus élevé pour stimuler la valeur des récoltes de canola

Le canola est l'une des plus importantes cultures du Canada, générant près de 30 milliards de dollars d'activité économique par an. Bien que sa valeur provienne essentiellement de l'huile extraite de ses graines, le tourteau résiduel pourrait apporter des revenus additionnels en tant que source de protéines pour l'alimentation animale. Cependant, la qualité nutritionnelle du tourteau de canola n'est généralement pas optimale en raison de sa faible teneur en protéines et de sa haute teneur en fibres insolubles impossibles à digérer pour de nombreux animaux.

Pour résoudre ce problème, notre Centre de recherche en développement des cultures et des ressources aquatiques travaille avec Corteva Agriscience pour recenser les caractères clés pouvant être utilisés pour accroître le contenu protéinique et insérer les gènes pouvant les produire. À l'aide d'une méthode traditionnelle de sélection par mutation, les chercheurs peuvent isoler et propager les caractères souhaités, créant ainsi des lignées de canola à plus forte teneur en protéines. Ces lignées peuvent offrir une valeur accrue aux agriculteurs, aux éleveurs, aux transformateurs et aux exportateurs en élargissant le marché national des aliments pour humains et pour animaux et en diversifiant les possibilités d'exportation. Cela permettrait aussi d'atteindre les objectifs de la feuille de route du Canada pour l'élargissement du secteur canadien des aliments, des aliments pour animaux et des ingrédients à base de protéines végétales.

Des pois résistants aux maladies pour soutenir la lutte contre les changements climatiques

La hausse mondiale de la demande de nourriture a entraîné la surutilisation d'engrais azotés afin de maximiser le rendement des cultures. L'un des effets secondaires de cette pratique est un volume accru d'émissions de gaz à effet de serre. Les légumineuses telles que les pois requièrent de moins grandes quantités d'azote et produisent par conséquent moins d'émissions, mais sont extrêmement vulnérables à la pourriture des racines et à la sécheresse. Dans le cadre de l'Initiative pour la génomique et l'action climatique de Génome Canada, des scientifiques du CNRC cherchent à exploiter la diversité génétique des pois et à créer un cadre avancé de prédiction génomique pour améliorer la résilience à la pourriture des racines et à la sécheresse. Ce projet contribue à la promotion de pratiques agricoles durables et à la réduction de l'empreinte carbone du secteur agricole du Canada.