Un bout de terrain vague pour cultiver le savoir

Le sol exposé – que l’on ne protège pas en contexte d’agriculture, de construction ou d’activité industrielle – risque fort de s’éroder. Les conséquences environnementales de l’érosion sont multiples : perte de terres cultivables, sédimentation des cours d’eau, diminution de la qualité de l’air et, fréquemment, abandon complet d’usages productifs du sol.

Cependant, des méthodes existent pour maîtriser temporairement l’érosion et minimiser ces conséquences pendant les activités de construction, jusqu’à ce qu’un couvert le protégeant soit rétabli.
Le centre d’innovation durable de Lakeland College est devenu candidat à la maîtrise temporaire de l’érosion lorsqu’une section de ses terres a été laissée à nu suite à l’installation d’un gazéifieur et d’un concentrateur solaire. C’est alors que les étudiants du programme de protection et régénération environnementales ont pu mettre en pratique ce qu’ils avaient appris.

Invités à mettre au point une stratégie de maîtrise de l’érosion pour le site, ils ont décidé de l’ensemencer d’un mélange de semences indigènes avant de le recouvrir temporairement d’un tapis anti-érosion pendant la période de germination et la pousse des semences.

Le tapis a été retenu pour sa facilité d’installation et son coût abordable, étant donnée la faible superficie à recouvrir. Les étudiants ont toutefois saisi l’occasion pour tester et comparer trois types de tapis à durée de vie variable : la fibre de bois, qui dure 12 mois, la paille, qui dure entre 12 et 24 mois, et la fibre de noix de coco, qui dure au-delà de 36 mois. La question d’intérêt était de savoir si un matelas plus durable influencerait la reprise de croissance sur le site. Les étudiants poursuivent leur évaluation et rapportent leurs résultats sur cette expérimentation.

Financement : Programme d'innovation dans les collèges et la communauté

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Recherche lumineuse sur la concentration de l’énergie solaire

Concentrer l’énergie accroît la productivité : c’est vrai des individus, ce l’est aussi du soleil. Pas étonnant que le concentrateur solaire en fasse la démonstration. Le site du centre d’innovation durable de Lakeland College abrite dorénavant un prototype de concentrateur solaire, qui peut concentrer l’énergie du soleil à des températures excédant les 2 000°C, suffisamment élevées pour faire fondre le métal.

Ce concentrateur réfléchit la lumière du soleil sur un miroir incurvé, qui à son tour concentre la lumière en un faisceau circulaire visant une cible. On contrôle et on dirige le faisceau en inclinant les miroirs et en ajustant la position de la cible verticalement et horizontalement pour un effet maximal. Il est doté de deux senseurs de positionnement solaire et de deux moteurs suivant la rotation du soleil.

Autour du concentrateur s’affairent des chercheurs de Lakeland, qui produisent divers types de cibles pour évaluer leur rendement sur différentes tâches industrielles, comme le séchage de matériaux ou le chauffage de liquides ou de gaz. La première cible a été testée pour l’ébullition de l’eau. Une plaque métallique recouverte d’un enroulement de tubulure de cuivre intercepte en son point focal la lumière solaire concentrée. La température de l’eau parcourant la tubulure cuivrée pouvait s’élever de 15° C à plus de 70° C en l’espace de quelques secondes.

Concentrée, l’énergie solaire peut monter à des températures requises par certains procédés industriels, ouvrant la voie à plusieurs possibilités d’exploitation de l’énergie solaire. Les utilisations potentielles de la lumière solaire concentrée continueront d’être explorées et testées.

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Visualiser les flux d’énergie. Yoga? Non, science.

Il n’y a pas de concept de recherche appliquée qui soit plus concret qu’un bâtiment comme objet d’étude. C’est essentiellement ce qu’est le centre sur les énergies renouvelables de Lakeland College : une salle de classe, cuisine, salle de réunion et en prime un lieu d’apprentissage tout à la fois.

Une partie de ce centre, celle sur l’énergie, est un bâtiment à bilan énergétique nul qui tire son énergie de plusieurs sources : solaire thermique, solaire photovoltaïque, éolien, géothermie et technologie de stockage de chaleur.

Conçu pour échanger de l’électricité avec le réseau électrique du campus principal de Lakeland College, le bâtiment est doté d’instruments de mesure de l’énergie entrante et en circulation depuis chaque système et le bâtiment. Il n’a toutefois pas qu’un rôle de démonstration. Les chercheurs y apprennent à intégrer plusieurs sources d’énergie.

L’un des projets a consisté à créer un diagramme de Sankey permettant de visualiser les flux d’énergie depuis toutes les sources et circulant entre le centre d’énergie et le réseau du campus. Ce diagramme permet aux chercheurs d’embrasser du regard d’où provient l’énergie, son utilité et ses pertes. Il leur permet aussi d’interpréter et de comprendre les systèmes complexes du centre d’énergies renouvelables.

En définitive, les chercheurs veulent connecter le diagramme au site de données en direct du collège sur le Web afin de montrer en temps réel les flux d’énergie.

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Fort, droit et nutritif : recherche pour améliorer les cultures céréalières

Conserver aux cultures céréalières leur santé tout au long de l’été procure de meilleures chances de tirer un rendement élevé des récoltes. Comment y parvenir se trouve au cœur de la recherche en céréales qui se déroule à Lakeland College sous la direction de Laurel Perrott.

Ses essais de recherche conduits récemment ont porté sur trois thèmes : la fertilisation azotée en saison, le moment optimal d’épandage du fongicide et les cultures versées. Sous le premier thème, Mme Perrott étudie l’application supplémentaire de fertilisation azotée à différentes variétés et classes de blé après la levée de la culture, soit hâtivement, soit tardivement dans la saison.

Elle étudie également le moment d’épandage des fongicides foliaires sur l’orge. L’épandage de fongicide sur les céréales est une pratique courante pour protéger les pousses feuillues dans la partie supérieure du couvert végétal, afin que l’orge continue de produire les hydrates de carbone dont il a besoin pour charger entièrement les panicules jusqu’à la toute fin de la saison.

Laurel Perrott teste le moment optimal d’épandage de fongicide dans des conditions normales ainsi qu’en conditions de fortes pressions pathogènes sur les végétaux. En définitive, son travail aidera les cultivateurs à connaître le moment optimal pour appliquer des fongicides, en fonction de la fréquence de rotation de leurs cultures.

La verse des plants (affectant la racine ou la tige et empêchant le plant de se dresser) est un problème préoccupant pour les cultivateurs céréaliers, car elle peut diminuer les récoltes et la valeur nutritionnelle du grain céréalier. Laurel Perrott s’attaque au problème par la recherche collaborative. Jusqu’à récemment, les cultivateurs disposaient de deux outils pour combattre la verse : choisir les variétés connues pour leur pousse dressée ou une faible fertilisation azotée.

Malheureusement, les variétés qui se dressent solidement n’offrent pas forcément un bon rendement sur d’autres aspects, et une faible fertilisation azotée réduit le volume de la récolte. Bien qu’elles ne soient pas encore enregistrées pour une application sur l’orge, Mme Perrott teste actuellement deux « régulateurs de croissance végétale » pour leur capacité à raccourcir les tiges de la culture et à les dresser, même en cas de forte fertilisation azotée.

Industrie : Agriculture

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Anciennes cultures nouveau genre : les topinambours fleurissent à nouveau

Vous savez peut-être reconnaître les fleurs jaunes du topinambour, semblables à de petits tournesols qui abondent dans certains potagers pendant les mois d’août et de septembre. Pour l’entreprise embryonnaire NovaGreen, la valeur de ce tubercule se trouve au-delà du regard, sous la superficie du sol.

Les topinambours sont une espèce indigène de la famille du tournesol. Prisé pour sa valeur nutritive par les Amérindiens, on dit que c’est grâce à lui que certains colons de la Nouvelle-France sont parvenus à survivre. Exporté vers l’Europe, il est devenu très courant comme aliment puis a, plus tard, servi principalement de nourriture animale.

Il n’a pas connu le même engouement en Amérique du Nord, jusqu’à ce qu’on entreprenne de le réintroduire vers les années 1990. Sa valeur de nos jours réside dans sa forte concentration d’inuline (une source de fibres recherchée) et le fructose qu’il contient. NovaGreen a mis au point une technique efficace d’extraction de l’inuline que contient le topinambour.

Selon Barry Farquharson, cofondateur de NovaGreen, son partenariat avec Lakeland College « nous a aidés à perfectionner le procédé en modifiant l’équipement commercial pour pommes de terre pour ce projet, ainsi que la science du désherbage, l’application de biochar aux cultures et bien plus encore. »

« Le savoir-faire et l’approche scientifique de l’agriculture ont apporté une discipline et des capacités essentielles à la progression du projet. »

Industrie : Agriculture

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Des îles flottantes à la rescousse des plans d’eau

On dit que tomber dans l’exagération peut entraîner certains maux. C’est certainement le cas des nutriments dans l’eau. Une surcharge de nutriments dans les rivières, lacs et étangs – souvent le résultat d’écoulements des champs, villages et villes avoisinants – risque de surstimuler la croissance de certaines plantes, envahissement qui peut priver d’oxygène et tuer certaines espèces animales marines. On appelle ce processus l’eutrophisation.

Le centre d’innovation durable de Lakeland College cherche des moyens capables de réduire les risques d’eutrophisation en éliminant ces nutriments de l’eau grâce à une technique novatrice, les « îles flottantes ».

Ce printemps, l’étang qu’abrite le centre a été scindé en deux au moyen d’une paroi traversant le plan d’eau – une pièce d’expérimentation fabriquée de plastique durable. Son extrémité supérieure est bordée de mousse de polystyrène et flotte en surface, tandis que l’extrémité inférieure est alourdie de chaînes et coule jusqu’au fond de l’eau parmi la couche de sédiments, divisant efficacement le bassin. De part et d’autre de cette paroi, une île flottante a été installée. Ce sont deux îles artificielles, suffisamment robustes pour supporter un ensemble de plantes des marais. Posées sur une étendue d’eau eutrophe, elles agissent comme des marais naturels, filtrant les nutriments de l’eau.

L’expérimentation de Lakeland College a comparé la capacité des îles flottantes d’éliminer de l’eau les nutriments provenant de l’agriculture selon deux scénarios distincts. D’un côté de l’étang, l’eau circulait naturellement. De l’autre côté, la circulation était augmentée grâce à une pompe submersible alimentée à l’énergie solaire.

Des échantillons ont été prélevés hebdomadairement pendant le printemps et l’été, puis leurs niveaux d’ammoniaque, de nitrate, de nitrite et de phosphore ont été analysés. Les résultats de cette recherche pourraient contribuer à répandre les efforts visant à contrer l’eutrophisation des étangs, rivières et lacs.

Financement : Les Subventions de renforcement de l’innovation (RI)

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Rien ne se perd, rien ne se gagne

En février 2015, Lakeland College inaugurait son centre de bioénergie. Le bâtiment comprend une unité de micro-cogénération, construite par la firme japonaise Yanmar Energy Systems Co. ltée. La cogénératrice, alimentée au gaz naturel, produit de l’électricité. En même temps, l’eau est chauffée par la chaleur du moteur. La chaleur provenant du chemisage d’eau et de l’échappement est collectée par les échangeurs thermiques et sert à transmettre une chaleur de base au centre. L’unité Yanmar est spécifiée pour produire simultanément 10 kW d’électricité et 16.8 kW de chaleur.

La cogénératrice se met en marche automatiquement dès que le bâtiment a besoin de chaleur et lance la génération d’électricité. L’électricité inutilisée par le bâtiment est exportée au réseau électrique du collège pour consommation par le campus principal. L’électricité produite par la cogénératrice est généralement moins coûteuse que celle achetée sur le réseau électrique, car le gaz naturel revient moins cher que l’électricité. Selon le site Web des services publics du gouvernement de l’Alberta, le coût moyen de l’électricité en 2014 était de 0,0764 $/kWh, ce qui équivaut à 21,22 $ par gigajoule. Le prix moyen du gaz naturel sur la même période était de 4,51 $ par gigajoule, moins d’un quart du prix de l’électricité.

Comme la cogénératrice est très efficiente, Lakeland anticipait être en mesure de chauffer le bâtiment à coût nul. Les chercheurs vérifient les résultats afin de déterminer si cela s’avère dans les faits.

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Une recherche sur les lignes électriques éclaire et impressionne

Shannon Developments Corp. est appelée à évaluer les lignes électrique de par le monde. Depuis plus de 10 ans, ses évaluations ont aidé des services publics à remplacer les seules lignes électriques usées, plutôt que de procéder à des remplacements planifiés sans égard à l’état de ces lignes.

Récemment, le processus d’évaluation de Shannon a évolué vers une analyse numérique – et son propriétaire, Douglas Shannon, avait besoin d’échantillons de lignes détériorées de multiples façons. Il a ainsi pu créer des fichiers numériques pour un modèle analytique informatisé. Plutôt que d’utiliser de réelles lignes électriques corrodées pour sa recherche, M. Shannon avait besoin d’une méthode lui permettant de simuler le vieillissement de la conduction.

« C’est un enjeu de taille pour les services publics, en raison des coûts de remplacement des lignes, selon M. Shannon. En créant un système analytique à partir des modèles physiques, nous pourrons ainsi fournir à nos clients une évaluation détaillée et économique du vieillissement de leurs infrastructures électriques. »

Douglas Shannon s’est tourné vers le Southern Alberta Institute of Technology (SAIT) pour entreprendre un projet de recherche appliquée. La conception, les tests et la fabrication ont été confiés au département de recherche et innovation appliquées de l’institut. Les chercheurs ont produit 15 échantillons de lignes électriques simulées affectées par différents types de corrosion.

« Maintenant que nous disposons d’échantillons physiques, nous voulons créer leurs modèles numériques. Ces fichiers numériques serviront ensuite dans un modèle analytique informatisé », a expliqué M. Shannon. « Travailler avec les services de recherche et innovation appliquées a été bénéfique en permettant de me focaliser sur le modèle informatique pendant que les chercheurs développaient les échantillons physiques, un travail appliqué qui est minutieux et très chronophage. »

Les étudiants du SAIT, qui ont pu collaborer avec les chercheurs, ont aussi bénéficié de cette recherche multiforme, tout comme les services publics, qui obtiendront rapidement de l’information précise et efficiente décrivant l’état de leurs lignes électriques et le degré de nécessité de les remplacer.

Industrie : Fabrication

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SAIT (Southern Alberta Institute of Technology) is a leader in action-based learning, delivering relevant, skill-oriented education. We offer two baccalaureate degrees, three applied degrees, 73... Lire plus

Se rassembler pour séparer le pétrole de l’eau

À la suite de la marée noire dans le Golfe du Mexique causée par BP, il est devenu évident pour Mark, Stephen et Michael Neal que le temps était venu de redonner vie à un système de confinement (nommé XBOOM) inventé par leurs parents. Les Neal et leur entreprise, Canadian Floating Fence Corporation, se sont tournés vers les services de recherche et innovation appliquées du Southern Alberta Institute of Technology (SAIT), en quête d’appui pour raffiner leur système.

« Avec SAIT, il s’est produit une mise en commun synergique de nos efforts », affirme Stephen Neal. « Nous avions la base, qu’ils ont maximisée et améliorée, et les résultats ont été ahurissants. »

Les chercheurs en technologies environnementales du département de recherche appliquée ont commencé par des tests de validation afin de vérifier si XBOOM atteignait bel et bien un taux de confinement de 94 %. Les chercheurs spécialisés en design, bancs d’essais et fabrication du département ont ensuite mis au point le prototype, créant un système à espars et ancres unique en son genre, capable de résister aux vents, aux vagues et aux courants marins.

XBOOM comprend un système de support vertical et une cloison de filtration composite pouvant séparer l’eau et le pétrole. Il filtre les objets, de grande ou petite taille, le bitume, le pétrole brut et les débris en flottaison. Cette technologie polyvalente peut contenir les déversements d’hydrocarbures dans les rivières, les lacs et les océans. Elle est conçue pour détourner, rediriger ou circonscrire un effluent en vue de l’écrémage et de la récupération.

XBOOM a servi à la Ville d’Edmonton pour limiter les algues dans l’étang d’un parc et pour accueillir le triathlon ITU World Triathlon Series en 2015, ainsi qu’à la Première Nation crie James Smith afin de contenir et d’absorber un déversement de pétrole dans la rivière Saskatchewan. À l’étranger, il a été employé à Trinidad-et-Tobago pour atténuer les dommages causés par un déversement pétrolier et dans une centrale électrique de la Caroline-du-Nord comme barrière de contrôle d’une rivière affluente.

La société Canadian Floating Fence Corporation, qui s’est engagée dans la création d’emplois, est en voie d’établir une antenne en Australie, où la création d’emplois garantie constitue un critère d’approbation du gouvernement local. Cette filiale y fabriquera et commercialisera le système XBOOM. Au pays, Canadian Floating Fence développe un partenariat avec une firme de génie et une Première Nation de l’Alberta afin de fabriquer XBOOM sur son territoire, créant 33 nouveaux emplois dédiés aux Autochtones.

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Une petite solution à un grand problème de nettoyage

De nos jours, les avions transportent jusqu’à 200 voyageurs à leur bord, mais ne disposent que de deux cabines sanitaires, qui peuvent rapidement se salir. Les compagnies aériennes, soucieuses de limiter leur consommation de carburant, restreignent strictement le poids, la taille et l’équilibre des composants d’équipement à bord des aéronefs. Par conséquent, sanitaires et chariots roulants sont petits. Les instruments habituels de nettoyage ne conviennent pas.

Une fois où Vaughan Payne, président de Dakota Supplies à Calgary, observait les agents de bord faire le nettoyage des sanitaires à bord d’un avion, munis de rien de plus qu’un vaporisateur et des serviettes de papier, il a pensé que, assurément, il devait exister un moyen plus efficace et plus hygiénique. Payne et sa partenaire Deborah Humphries se sont retroussé les manches et ont mis au point un système de nettoyage tout-en-un destiné aux avions : MoppitMC.

En 2015, ils ont amené leur idée au centre d’innovation et de fabrication de Red Deer College et ont collaboré avec ses experts concepteurs et développeurs de produits afin de produire un prototype prêt à l’essai.

À peine plus d’un an plus tard, Dakota Supplies établissait un partenariat avec Celeste Industries Corporation, chef de file mondial en produits de nettoyage destinés à l’industrie aéronautique, pour la distribution mondiale de MoppitMC. Ce système promet de révolutionner la manière dont les aéronefs sont nettoyés.

Micro serpillère à expansion, une MoppitMC peut servir comme instrument manuel pour nettoyer les comptoirs, tablettes de passagers et même les cuvettes, tandis qu’une poignée escamotable permet de nettoyer les dégâts au sol. Avant chaque nettoyage, on glisse en place une capsule de nettoyage, emplie de solution de nettoyage biodégradable et d’une mini serpillère. Son plus gros avantage est cependant sa petite taille : rétractée, elle se range aisément dans un compartiment supérieur ou un petit placard.

MoppitMC procure plusieurs avantages. Il permet notamment d’offrir aux voyageurs un environnement plus sain et plus propre dans l’avion, en plus de réduire le temps au sol entre deux vols puisque l’avion est mieux entretenu en cours de vol. Les compagnies aériennes pourraient bien aussi économiser sur les services externes de nettoyage.

Industrie : Fabrication
Partenaires : Dakota Supplies Inc.
Financement : Alberta Innovates, Conseil national de recherches du Canada, Programme d'aide à la recherche industrielle (PARI)

À propos de Red Deer Polytechnic

Red Deer Polytechnic is central Alberta’s largest post-secondary institution, serving more than 10,000 credit, non-credit and apprenticeship students. Since becoming a polytechnic institute in 2021,... Lire plus