Applied Research Type : Sciences et technologies environnementales

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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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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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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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Laisser retomber la poussière : Red River College y contribue au bénéfice de l’environnement

On compte trois millions de kilomètres de voies non pavées dans le monde. Le passage des véhicules motorisés soulève de grandes quantités de poussière, contribuant grandement à la pollution et à la suspension de niveaux élevés de particules dans l’air, avec les conséquences pour la santé et l’environnement que l’on connaît. Pour contrer ces effets, l’entreprise de Winnipeg Cypher Environmental ltée a collaboré avec des enseignants et des étudiants de Red River College afin de mettre au point un suppresseur de poussière.

Il en est sorti un savant mélange non corrosif et écologique, Dust Stop Municipal Blend, capable de remplacer les sels de voirie, comme le chlorure de magnésium ou le chlorure de calcium, et aussi de mieux maîtriser la poussière. Municipal Blend incorpore des cristaux de sucre, qui concurrencent pour absorber l’eau, réduisant sa capacité de se lier aux molécules dans le sol tout en fournissant un support structurel favorisant la stabilité routière. Ce mélange permet aux municipalités et autres clients de réduire à la fois leur empreinte environnementale et la poussière en suspension.

Plusieurs étudiants ont pris part au projet et ont ainsi acquis des compétences de recherche aux côtés des professeurs et des chercheurs de Cypher Environmental.

« En ce qui a trait à l’innovation que crée Cypher, notre relation avec Red River College est vraiment précieuse », a affirmé le président Todd Burns. « Notre entente relève un peu d’une poignée de main… C’est formidable en termes des ressources que nous parvenons à utiliser, que nous n’avons pas dans nos espaces restreints. C’est une excellente façon de bâtir notre capacité et notre innovation et de faire croître notre entreprise. »

Cypher a sans tardé commercialisé Dust Stop, ouvrant une chaîne de production et embauchant pour combler des postes en recherche, en fabrication et en application du produit – l’un d’entre eux par un diplômé de Red River qui a travaillé sur le projet pendant ses études.

Financement : Les Subventions de recherche et développement appliquée (RDA)

À propos de Red River College Polytechnic

Red River College (RRC) is Manitoba’s largest institute of applied learning. The institution is renowned for providing accessible, innovative, applied learning and research in an... Lire plus
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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.

À propos de Lakeland College

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Combattre le climat arctique pour tester le contrôle du changement climatique

L’Arctique se réchauffe à une cadence plus soutenue que dans d’autres régions de la planète. Les conséquences sur les modes de vie, les routes, les infrastructures et la faune du Grand Nord canadien sont inimaginables pour quelqu’un vivant dans les régions méridionales.

Néanmoins, il est possible que le Nord donne les signes précurseurs de ce qu’il se produira ailleurs et procure une occasion hâtive d’apprendre au sujet des effets du changement climatique et des moyens pour les réduire.

L’Arctique contient également d’immenses quantités de gaz à effet de serre entreposés. Les conséquences de leur relâchement dans l’atmosphère sont méconnues.
Pour toutes ces raisons, surveiller les changements de température dans les régions arctiques et comprendre la libération des gaz à effets de serre dans les régions qui composent la toundra constituent d’importants enjeux scientifiques. En revanche, collecter des données en Arctique l’hiver présente son lot de difficultés, notamment la logistique, la résilience de l’équipement et les ressources en régions éloignées.

Les chercheurs d’Aurora College à Yellowknife ont travaillé à un projet visant à tester et à développer de l’équipement capable de surveiller le changement climatique (en particulier le dioxyde de carbone (CO2) gazeux, la température et les flux de dioxyde de carbone dans le sol) dans les difficiles conditions de la toundra arctique en été et en hiver, à Inuvik.

Leurs tests dans les zones de la toundra composées de petits arbustes et de grands arbustes en été indiquent une fluctuation considérable de CO2 dans le sol, en fonction de la température et de la couverture végétale. La fluctuation dans les zones de grands arbustes est plus marquée. À l’Aurora Research Institute à Inuvik en hiver, l’intervalle d’échantillonnage et le couvert neigeux ont affecté les prises de mesure. Cette information servira à raffiner l’équipement pour l’utilisation hivernale.

Des étudiants en technique d’énergie et ressources naturelles du collège ont aidé à creuser et à faire des observations d’équipement par une journée de janvier très froide (-35C) n’offrant que très peu de lumière du jour. Ce fut l’occasion pour eux d’apprendre sur le changement climatique en utilisant de l’équipement de terrain pour prendre des mesures, afin de caractériser l’influence du couvert neigeux sur la température en dessous de la couche neigeuse. Ce travail, rendu possible grâce à une subvention du CRSNG, a procuré aux étudiants l’occasion inouïe de constater directement comment on conduit une expérimentation scientifique.

Les chercheurs d’Aurora College collaborent avec Eosense inc., société spécialisée en surveillance environnementale des gaz, sur un deuxième stade de projet afin d’établir un réseau de surveillance dans le Nord canadien. Cette étude s’avérera très utile, puisque Eosense s’efforce de perfectionner son équipement de tests hivernaux et de comprendre les enjeux et défis en matière de surveillance arctique. Elle permettra également aux scientifiques de mesurer avec une plus grande précision les conséquences des gaz à effet de serre sur le changement climatique.

Partenaires : Eosense Inc.

À propos de Aurora College

Aurora College has been providing education and training for Northerners for nearly 50 years. From its roots as a technical-vocational school operating out of Fort... Lire plus
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Un grand problème pour le petit port de Little Harbour

Dans la pittoresque région de Little Harbour en Nouvelle Écosse, la vie et les loisirs des résidents sont inextricablement liés à l’eau. Plus de 650 résidences permanentes ou saisonnières, ainsi que six aires de cueillette de mollusques y longent les 31,5 kilomètres de berges.

Mais la beauté et la prospérité des lieux sont compromises par les niveaux de contamination de l’eau dans le port, en hausse depuis plusieurs années. Les coliformes fécaux, principal contaminant, sont des bactéries contenues dans les matières fécales et pouvant s’accumuler dans les tissus des mollusques. La présence de coliformes fécaux et des bactéries pathogènes qu’ils sont susceptibles de contenir a affecté les sites récréatifs et d’aquaculture aux environs de Little Harbour – deux des six zones d’élevage de coquillages sont restreintes et requièrent des procédés additionnels coûteux pour s’assurer que le produit est propre à la consommation.

On attribue à deux facteurs la dégradation des eaux de Little Harbour : plus de résidences qui dépendent de fosses septiques résidentielles se font bâtir dans la région et les schémas de précipitations changent. Cette combinaison a accru le nombre de contaminants rejetés dans l’eau.

Au mois d’août 2016, le groupe de recherche appliquée en géomatique (GRGA) du Nova Scotia Community College (NSCC) a établi un partenariat avec AquaDelights Seafood inc. et l’Association aquacole de Nouvelle-Écosse afin d’analyser les sources et les schémas de circulation de la contamination bactérienne.

Ils ont commencé par modéliser les schémas de circulation des eaux. Les résultats indiquent que plusieurs particules bactériennes relâchées dans Little Harbour sont transportées à quelques mètres seulement de leur point d’origine. Ils ont en outre découvert que les marées basses déposaient de faibles concentrations de contaminants le long des berges et augmentaient le nombre moyen de coliformes fécaux.

Ils ont effectué une analyse spatiale et statistique de 25 années de données de qualité de l’eau et ont intégré des données de cartographie sous-marine et des photographies aériennes de Little Harbour.
Une fois cette étape complétée, l’information a été partagée avec la collectivité afin d’influencer les actions futures et d’encourager la réhabilitation des sources de contamination. La plupart des habitants de Little Harbour étaient au courant des conséquences environnementales des ruissellements des fosses sceptiques, mais plusieurs d’entre eux croyaient que la marée emportait les contaminants vers l’océan. Cette recherche leur a montré que ce n’était pas le cas. Elle a suscité l’intérêt pour la réhabilitation des sources de contamination et permis de comprendre que la détérioration de l’eau nuit à la santé environnementale et économique.

Depuis les conclusions de la recherche du NSCC en novembre 2016, la collectivité de Little Harbour a mis sur pied un groupe collectif de gestion des bassins afin de diriger les changements requis et d’améliorer la qualité de l’eau dans la région.

« Le projet de surveillance des eaux de Little Harbour est la première étape vers la compréhension et la communication qui sont nécessaires pour travailler avec les collectivités côtières à produire des recherches qui mèneront à un plus bel avenir », a affirmé Tom Smith, directeur exécutif de l’Association Aquacole de Nouvelle-Écosse.

À propos de Nova Scotia Community College

Nova Scotia Community College (NSCC) is committed to building Nova Scotia’s economy and quality of life through education and innovation, transforming Nova Scotia one learner... Lire plus
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Déverser moins d’eaux usées

Blue Planet Environmental est une firme de l’Ontario qui a développé un système de traitement des eaux usées pour utilisation résidentielle et commerciale. La compagnie s’est tournée vers le Centre for Alternative Wastewater Treatment qu’abrite le Fleming College afin de trouver des moyens d’améliorer son nouveau système, de sorte que sa performance réponde éventuellement aux normes de certification industrielle.

Le centre a lancé consécutivement deux projets de recherche appliquée pour optimiser et repenser le système. Le premier évaluait deux variations du système – tournant en parallèle – afin de déterminer lequel élimine l’azote le plus efficacement. Le second, prenant appui sur les résultats du premier, modifiait le système afin de jumeler un procédé à filtre pelliculaire fixe et une fosse septique classique. Puis, à la suite du second projet, le système Blue Planet a été perfectionné encore davantage.

Quatre étudiants ont agi comme assistants lors des projets, qui avaient un lien direct avec leur programme d’études. Ils ont ainsi acquis des compétences en collecte de données, en analyse en laboratoire et en santé et sécurité dans un laboratoire.

Les systèmes comme celui de Blue Planet permettent aux résidences et aux entreprises situées dans les zones sans système d’égouts de traiter leurs eaux usées de manière efficace et efficiente, conservant l’eau et protégeant l’environnement.

Grâce à ces deux projets de recherche appliquée menés à Fleming College, les capacités du système de traitement des eaux usées évolué ont été grandement améliorées. Blue Planet a approfondi sa compréhension du fonctionnement de sa technologie et possède des données pour appuyer cette connaissance. Grâce à la contribution du Centre for Alternative Wastewater Treatment de Fleming College ,Blue Planet peut parler en toute confiance des capacités de sa technologie. Elle est ainsi mieux positionnée pour compléter le développement et la validation du système.

Financement : Engage Plus Grant

À propos de Fleming College

Located in the heart of Central Ontario, Fleming College has campus locations in Peterborough, Lindsay, and Haliburton. Named for famous Canadian inventor and engineer Sir... Lire plus
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Aclarus

Accéder à de l’eau potable de qualité relève parfois du défi pour les citoyens vivant à l’extérieur des zones urbaines. C’est dans cette optique que la société spécialisée en ozonisation de l’eau Aclarus Ozone Water Systems s’est adressée à Lambton College, à Sarnia, pour l’aider à tester, à mettre au point et à optimiser son système de purification de l’eau à l’ozone.

Située à Peterborough en Ontario, Aclarus se spécialise en technologie d’ozonisation comme moyen de purification de l’eau. La molécule inorganique d’ozone élimine très efficacement de l’eau les bactéries, les pesticides, les odeurs, les molécules chimiques et autres impuretés.

Au mois de juin 2015, Aclarus entrait en partenariat avec le centre d’étude de l’eau rattaché au Lambton College, le Lambton Water Centre, autour d’un projet de recherche dont l’objectif était de valider l’efficacité de son système en matière de traitement et de désinfection de l’eau potable contaminée par des bactéries. Ce projet comprenait l’installation d’un système de contrôle à distance autorisant le consommateur ou le personnel technique d’Aclarus à contrôler le bon fonctionnement du système depuis un téléphone intelligent ou une station de contrôle centrale.

Dino Evangelista, coordinateur du Lambton Water Centre, a mené le projet de recherche avec le professeur chercheur Kevin Ryan. Deux étudiants inscrits au programme de technologie d’ingénierie et commandes instrumentales ont mis la main à la pâte.

Ce projet de recherche avec Lambton College a permis à Aclarus d’améliorer et de valider sa technologie, tout en procurant à ses clients une expérience bonifiée en matière de contrôle de système à distance. Suite à cette démarche fructueuse, Aclarus prévoit d’autres projets de recherche en collaboration avec le Lambton Water Centre.

Partenaires : Aclarus
Financement : CRSNG

À propos de Lambton College

As a post-secondary leader in education, training and research, Lambton College has experienced tremendous growth in recent years. In addition to a significant rise in... Lire plus