1. Sciences et technologies de l'environnement

Contexte

La gestion efficace des ressources et des écosystèmes aquatiques comporte de nombreux défis, tant au Canada qu’ailleurs dans le monde. Ces défis sont notamment les suivants : protéger les sources d’eau; assurer la qualité, la quantité et la durabilité de l’alimentation en eau; veiller à la consommation efficiente de l’eau dans le cadre des activités anthropiques; et optimiser le traitement et la distribution de l’eau. Tous ces défis sont accentués par les coûts élevés de l’énergie et les changements climatiques. Pour relever ces défis, les travaux de recherche devront contribuer à améliorer les connaissances et les capacités scientifiques et proposer des technologies novatrices rentables et de saines pratiques de gestion. Avec l’accroissement de la demande en eau et la diminution de la fiabilité de l’approvisionnement en eau, la recherche est également essentielle pour proposer des solutions novatrices et informer les responsables des décisions stratégiques et réglementaires, les entreprises, les administrations municipales, les gouvernements et les citoyens.

En outre, l’amélioration des connaissances scientifiques et les innovations technologiques pourraient créer d’intéressantes possibilités de commercialisation. Le marché global de l’eau et des services liés à l’eau connaît une croissance sans précédent. Au Canada, il y a des entreprises qui sont des chefs de file en matière de services de désinfection et de purification de l’eau et qui sont solidement représentées à l’échelle mondiale dans les domaines de la consultation et du génie liés à l’eau.

Voici les définitions qui s’appliquent dans le cadre de ce domaine ciblé.

• L’« eau » englobe l’eau douce d’aval et d’amont, l’eau souterraine, les écosystèmes côtiers en aval, ainsi que l’alimentation en eau et les eaux usées des municipalités et de l’industrie.
• Les « activités anthropiques » sont notamment l’aménagement paysager urbain, l’agriculture, la pêche, l’exploitation minière, les activités pétrolières et gazières, la foresterie et la fabrication.
• Les « systèmes d’alimentation en eau » comprennent la collecte (des sources d’eau et des eaux usées), le traitement (avant et après la consommation), la distribution et l’évacuation de l’eau.

Les questions qui concernent l’eau ne doivent pas être examinées séparément. Les chercheurs sont invités à adopter une stratégie multidisciplinaire intégrée pour aborder les défis qui se présentent dans ce domaine ciblé et, le cas échéant, à prévoir la participation de cocandidats qui ne sont pas rattachés aux disciplines des sciences naturelles ou du génie. Au nombre des stratégies éventuelles, mentionnons l’utilisation d’un cadre fondé sur les risques pour l’étude des processus et des relations ou l’examen de l’effet de diverses conditions sociales, économiques et politiques sur la mise en œuvre des résultats de la recherche. Les propositions qui prévoient l’étude du rendement de critères et d’indicateurs scientifiques dans le cadre du processus décisionnel et de l’élaboration de politiques susciteront également de l’intérêt, mais il ne s’agit pas là d’une exigence.

Sujets de recherche

(a) Améliorer les services des écosystèmes aquatiques

La recherche sur ce sujet vise à déterminer de quelles façons les activités humaines dépendent des services des écosystèmes aquatiques et les affectent, ainsi qu’à élaborer des méthodes efficaces pour protéger, conserver et rétablir les écosystèmes aquatiques.

Les chercheurs sont invités à élaborer des critères et des indicateurs liés à la santé des écosystèmes aquatiques afin d’aider à établir les priorités et à préciser les compromis propres à tout processus décisionnel. Les critères et les indicateurs qui peuvent guider l’évaluation du risque, l’élaboration de politiques en matière d’environnement et la prise de décisions sur les effets des activités anthropiques représentent un intérêt particulier. Ces travaux pourraient comprendre l’élaboration de méthodes ou de modèles qui permettent de mieux explorer et de mieux décrire comment les activités anthropiques affectent les écosystèmes aquatiques et les services qu’ils fournissent. Ils pourraient aussi consister en l’étude de la capacité de divers écosystèmes aquatiques à se rétablir après une perturbation ou de la capacité des écosystèmes aquatiques urbains à fournir les services nécessaires.

La recherche sur ce sujet doit se limiter aux questions suivantes :

• la façon dont les changements climatiques, la modification de l’aménagement du territoire et d’autres activités anthropiques affectent les services des écosystèmes aquatiques;
• le lien de dépendance entre les services des divers écosystèmes aquatiques et la santé de ces écosystèmes;
• les effets cumulatifs de divers facteurs stressants et des interactions entre ces facteurs sur la capacité des écosystèmes aquatiques à fournir des services.

(b) Optimiser l’utilisation de l’eau dans l’industrie

L’eau est une matière première essentielle à de nombreux procédés industriels, notamment l’extraction du pétrole et du gaz naturel, l’exploitation minière, l’agriculture et la fabrication. Cependant, l’utilisation de l’eau dans l’industrie peut contaminer l’eau de surface et l’eau souterraine.

Les chercheurs sont invités à mettre au point des technologies, des méthodes et des outils analytiques qui permettront de traiter l’eau et les eaux usées de l’industrie et de décontaminer l’eau contaminée par la présence de contaminants historiques, de nouveaux contaminants ou de contaminants à l’état de trace provenant des procédés industriels (p. ex., les produits pharmaceutiques et les nanomatériaux).

La recherche sur ce sujet doit se limiter aux questions suivantes :

• l’amélioration de l’efficacité et de la rentabilité des procédés de traitement de l’eau (y compris la décontamination);
• l’analyse de la relation qui existe entre l’eau et l’énergie dans les procédés industriels dans l’optique de réduire la consommation d’eau;
• la contamination diffuse de l’eau de surface et de l’eau souterraine (p. ex., en raison des activités agricoles);
• les répercussions des procédés d’extraction et d’injection des ressources naturelles (le pétrole, le gaz naturel et les résidus miniers) sur les systèmes fluviaux récepteurs (en surface et en milieu souterrain) et sur les services des écosystèmes aquatiques;
• les interactions des facteurs stressants présents dans l’environnement (p. ex., les effets cumulatifs des différents secteurs industriels sur le même écosystème aquatique).

Les chercheurs qui envisagent présenter une demande sous ce sujet de recherche devraient consulter le contexte ainsi que les sujets de recherche prévus pour les domaines ciblés Fabrication et Ressources naturelles et énergie avant de choisir leur domaine ciblé et leur sujet de recherche.

(c) Assurer la sûreté des systèmes d’alimentation en eau des collectivités

L’urbanisation représente pour les grandes villes des défis particuliers en matière de gestion de l’eau et des écosystèmes aquatiques. Les collectivités nordiques, éloignées ou rurales doivent également faire face à des défis uniques, car elles doivent satisfaire à des exigences en matière de santé publique, d’environnement et de réglementation liées à la gestion de l’eau et des écosystèmes aquatiques.

Il faut disposer de technologies qui permettent la gestion des éléments (p. ex., l’énergie, la conservation, la réduction des déchets et l’utilisation efficiente des ressources en eau) associés au traitement, à la distribution, à la collecte et à l’évacuation de l’eau et des eaux usées.

La recherche sur ce sujet doit se limiter aux questions suivantes :

Pour les collectivités urbaines :

• l’élaboration de technologies pour traiter les contaminants historiques, les nouveaux contaminants et les contaminants à l’état de trace;
• le développement de technologies ou la modification de technologies existantes pour le traitement de l’eau et des eaux usées, le dessalement et la réutilisation de l’eau, la réalimentation en eau, la gestion des pertes d’eau et la gestion des eaux d’orage et des infiltrations;
• les effets cumulatifs et les interactions des facteurs stressants auxquels sont assujettis les bassins hydrologiques et les eaux souterraines en raison des zones urbaines;
• la protection des sources d’eau qui contribuent à l’alimentation en eau des villes (y compris l’eau souterraine).

Pour les collectivités nordiques, éloignées ou rurales :

• le développement de technologies adéquates pour la protection des écosystèmes aquatiques, le traitement de l’eau et des eaux usées, la distribution de l’eau et la gestion de l’eau. Le cas échéant, les propositions peuvent prévoir un volet qui porte sur les obstacles à la gestion et au maintien des nouveaux systèmes d’alimentation en eau et sur des solutions pour surmonter ces obstacles.

2. Technologies de l’information et des communications

Contexte

Les progrès réalisés dans le domaine des technologies de l’information et des communications (TIC) sont en train de transformer la façon dont les Canadiens communiquent, échangent de l’information et innovent. En raison du marché global des TIC, les cycles de développement se sont accélérés, ce qui a modifié le profil du secteur canadien des TIC, les services des TIC étant devenus le principal moteur de sa croissance. Les TIC favorisent aussi de nombreux autres secteurs économiques du Canada, où leurs retombées éventuelles sur le développement économique dépassent celles du secteur des TIC. C’est pourquoi au cours des prochaines années, cette industrie devra changer son orientation de façon à devenir moins une fin en soi qu’un moyen d’atteindre une fin. Le gouvernement fédéral a reconnu l’importance des TIC pour l’ensemble de l’économie canadienne; il est résolu à mettre en place une stratégie de l’économie numérique afin d’améliorer l’avantage du Canada dans ce domaine.

Dans le secteur des TIC, il faut faire des percées dans la recherche matérielle et logicielle ainsi que dans la recherche sur les systèmes. Il faut en particulier réaliser des travaux dans les domaines qui accroîtront la qualité et la capacité de l’infrastructure canadienne de l’informatique et des communications, ce qui mènera à la création de produits et de services.

Dans une perspective plus vaste, le lien entre le secteur des TIC et les autres secteurs économiques est important pour favoriser l’innovation et l’application des compétences des Canadiens hautement qualifiés. De plus en plus, les chercheurs et les concepteurs du domaine des TIC doivent aborder l’innovation dans une optique axée sur les systèmes : une possibilité d’harmoniser les technologies, de résoudre les problèmes et de relever les défis auxquels de multiples secteurs de l’économie font face. Dans l’ensemble, les systèmes et les structures des TIC doivent être conçus en fonction du nouveau dogme dans le domaine de l’innovation – souplesse, maniabilité, multidisciplinarité et commercialisation accélérée.

Dans le monde des TIC en évolution rapide, il est essentiel que les universités et l’industrie établissent un partenariat étroit pour orienter la recherche vers les besoins des futurs marchés à créneaux de grande valeur. Grâce à une communication régulière avec leurs partenaires industriels, les chercheurs universitaires seront en mesure de valider leurs objectifs de recherche et de mieux comprendre les aspects suivants :

• le meilleur potentiel de commercialisation de leurs travaux;
• la collaboration et les ressources requises pour commercialiser leurs innovations dans le délai idéal;
• les retombées techniques et financières de leurs travaux;
• la façon de faire reconnaître l’importance de leurs travaux dans un délai de cinq ans.

La recherche dans ce domaine cible sera axée sur les solutions intégrées de TIC. Dans la demande, le candidat doit décrire explicitement au moins une application éventuelle de la technologie proposée dans le domaine des communications ou de l’informatique. Pour qu’une demande soit admissible à recevoir du financement, le candidat doit démontrer qu’un ou plusieurs organismes d’appui sont intéressés à participer aux travaux visés par la demande.

Sujets de recherche

(a) Dispositifs et systèmes des TIC

Pour répondre aux besoins en croissance ultrarapide de capacités en stockage, en traitement et en communication de l’information, les chercheurs doivent explorer les possibilités de mettre au point des dispositifs et des technologies radicalement différents et de les intégrer aux plateformes des réseaux d’ordinateurs, de communications et de capteurs de la prochaine génération. Les objectifs des travaux peuvent être les suivants : dispositifs à plus grande vitesse; efficacité énergétique améliorée; fonctionnalité améliorée; et création de plateformes telles que les dispositifs et systèmes quantiques et moléculaires.

Les travaux de recherche sur ce sujet doivent se limiter aux aspects suivants :

• les dispositifs : les capteurs, les mécanismes d’accès, les fibres, les microsystèmes électromécaniques, les biopuces, les antennes, les dispositifs de radiofréquence et les dispositifs térahertz;
• les systèmes : les plateformes programmables, l’électronique moléculaire et les systèmes quantiques.

(b) Plateformes informatiques de la prochaine génération

Ce sujet de recherche a pour but l’étude de l’offre de la prochaine génération de plateformes et de services informatiques. Au nombre des domaines d’études, mentionnons les architectures adaptatives et les systèmes autogérés. Les travaux de recherche doivent tenir compte de la sécurité, de l’efficacité, de la vitesse, de la durabilité et de la fiabilité des systèmes. Les travaux axés sur les systèmes des infrastructures d’ordinateurs ou de données destinés aux applications logicielles revêtent un intérêt particulier.

La recherche sur ce sujet doit se limiter aux aspects suivants :

• l’infonuagique (p. ex., la grille, le bureau, la technologie immersive, les solutions Everything as a Service [EaaS]);
• les architectures adaptatives et les systèmes autogérés;
• les solutions de remplacement (p. ex., la bioinformatique et l’informatique quantique).

(c) Réseaux de communication avancés

Les futurs réseaux devront être plus omniprésents et sûrs que les réseaux d’aujourd’hui et permettre une couverture sans fil omniprésente grâce à une infrastructure durable et légère qui comptera de multiples capteurs. Il devra s’agir de réseaux sans contrainte qui pourront exécuter de nouvelles applications innovatrices qui repousseront continuellement les limites de la capacité et de l’accessibilité. Ce sujet de recherche a pour but de stimuler la recherche sur les réseaux sans fil, les réseaux filaires, les réseaux sur courants porteurs et les réseaux optiques omniprésents et ce, tant à l’échelle des systèmes que de la technologie. Les chercheurs sont invités à se concentrer sur l’élaboration des réseaux sans fil et des réseaux optiques de la prochaine génération tout en se penchant sur la connexion à large bande, l’efficacité du spectre, la connexité machine machine et des questions connexes.

La recherche sur ce sujet doit se limiter aux aspects suivants :

• la radio cognitive;
• le traitement intelligent des signaux;
• le partage dynamique du spectre;
• l’amélioration de la capacité et de la vitesse des réseaux à large bande;
• les réseaux adaptatifs sans contrainte de grande capacité;
• les réseaux de communication machine machine (p. ex., les réseaux de capteurs).

(d) Génie logiciel

De plus en plus, le développement et la distribution des logiciels se déroulent au sein d’un écosystème de cadres, de modèles infonuagiques et d’interfaces de programmation d’applications (API) qui constituent la base des applications logicielles innovatrices. Ce sujet de recherche a pour but d’examiner des méthodes et des outils de génie logiciel interopérables qui sont destinés à des domaines d’application, à des utilisateurs et à des situations d’utilisation spécifiques.

La recherche sur ce sujet doit se limiter aux aspects suivants :

• le génie logiciel axé sur les applications (p. ex., les jeux électroniques, les applications de commande et de surveillance et les systèmes d’information géographique);
• la certification de logiciel (y compris la tolérance aux pannes, la fiabilité, la durabilité, les processus de développement logiciel, la vérification officielle et la redondance de réseau);
• l’interopérabilité (p. ex., le transfert vertical et la mobilité continue);
• les écosystèmes logiciels (en d’autres mots, le fonctionnement harmonieux de divers systèmes logiciels), p. ex., les difficultés liées au développement de microapplications, au développement de logiciels libres et à la gestion des droits de propriété intellectuelle;
• l’application des architectures orientées services à de nouveaux domaines.

(e) Des données aux connaissances à l’action

L’un des plus grands défis sociaux est le traitement d’une grande quantité d’information. Ce sujet de recherche a pour but de transformer les données en connaissances que les personnes, les équipes et les organisations pourront utiliser pour améliorer leur processus décisionnel et atteindre leurs buts et objectifs. La recherche englobe la visualisation et l’analyse d’énormes sources de données complexes, hétérogènes et en évolution constante.

La recherche sur ce sujet doit se limiter aux aspects suivants :

• l’identification de formes non structurées;
• la traduction automatique;
• les capacités de recherche : la recherche et la récupération intelligentes fondées sur la sémantique, la recherche semistructurée et la recherche non structurée;
• les requêtes axées sur les données (en d’autres mots la consultation de très grosses bases de données dans des dépôts de données disparates ou fédérés);
• les applications avancées en intelligence artificielle.

(f) Interaction entre les utilisateurs et l’information numérique

Ce sujet de recherche a pour but de donner aux utilisateurs une meilleure expérience des systèmes numériques et d’accroître leur confiance dans ces systèmes en étudiant les systèmes matériels et logiciels qui rendent les données plus accessibles, plus compréhensibles et plus utiles. L’accent doit être mis sur les technologies de rupture qui changeront dramatiquement la façon dont les personnes interagissent avec l’information électronique dans les milieux personnels, sociaux et professionnels.

La recherche sur ce sujet doit se limiter aux aspects suivants :

• les interfaces utilisateurs de remplacement, p. ex., les environnements à affichage multiécran, les tables numériques, les écrans tactiles multipoints et d’autres nouvelles technologies d’interaction numérique, notamment les technologies basées sur la vue ou la voix, les technologies haptiques, les technologies multimodales et les technologies mains libres;
• la création d’environnements virtuels et immersifs, par exemple le 3D, le multivue et la conception assistée par ordinateur;
• les jeux sérieux (p. ex., pour la formation et la simulation);
• les nouvelles façons de traiter les questions liées à la sécurité, au chiffrement, à la gestion de l’identité et au domaine privé (p. ex., le chiffrement homomorphe).

3. Fabrication

Contexte

Pour soutenir la concurrence dans le secteur de la fabrication à l’échelle mondiale, les fabricants canadiens doivent créer et mettre au point des produits et des services de grande valeur fondés sur des éléments différentiateurs uniques. Ils doivent également se tenir au courant des procédés de fabrication, de l’équipement et des matériaux de pointe étudiés et utilisés dans d’autres pays et y avoir accès pour faire en sorte que ces percées soient adaptées au contexte canadien.

Les recherches qui s’inscrivent dans ce domaine ciblé s’articulent autour des enjeux suivants :

• l’adoption d’une approche systémique qui permettra de tenir compte, dans le cadre des recherches, d’un procédé de fabrication potentiel et d’une voie de commercialisation possible;
• les progrès réalisés dans le domaine des procédés de fabrication ou de la conception des matériaux qui contribueraient à la commercialisation de produits nouveaux ou concurrentiels;
• l’accroissement de la productivité et de la flexibilité des procédés de fabrication, la réduction des coûts énergétiques et des effets environnementaux (seront pris en considération l’amélioration des procédés d’exploitation ou les systèmes de production intégrés pour un large éventail de produits manufacturés).

Sujets de recherche

(a) Systèmes matériaux

Le rendement des matériaux peut être amélioré par le contrôle et l’optimisation de leur structure chimique, biologique et physique. Les matériaux sont habituellement utilisés comme faisant partie d’un système de fabrication qui comprend des combinaisons de matériaux qui interagissent sur les plans mécanique, thermique, électrochimique et environnemental ou qui font l’objet d’une combinaison de toutes ces interactions. L’amélioration du rendement fonctionnel de l’ensemble du système exige de mettre au point des matériaux ou des combinaisons de matériaux qui peuvent être intégrés dans des systèmes comportant de nouvelles relations entre la structure et ses propriétés.

Les travaux de recherche proposés qui s’inscrivent dans ce sujet doivent être axés sur la mise au point de nouvelles ou de meilleures plateformes monolithiques ou multimatériaux qui peuvent être intégrées dans la fabrication de produits afin d’apporter des réponses uniques aux exigences relatives à l’utilisation finale ou d’offrir des possibilités de réduction des coûts.

Les recherches qui s’inscrivent dans ce sujet se limiteront aux aspects suivants :

• les nouvelles structures biologiques comme des bionanoparticules (des particules semblables à des virus, des liposomes, etc.);
• les technologies de plateforme des microsystèmes électromécaniques ayant des applications dans divers domaines comme la mise au point de matériaux fonctionnels avancés, la microfluidique (pour le refroidissement des dispositifs à semiconducteur ou pour la mise au point d’instruments biomédicaux), les capacités d’interconnexion photonique des microsystèmes opto-électromécaniques entre les composantes et les systèmes comme la mise au point de procédés faisant appel aux semiconducteurs de base;
• la mise au point de matériaux ou de structures permettant un rendement catalytique accru;
• la mise au point de matériaux intelligents et de structures dont les propriétés peuvent être grandement modifiées de manière contrôlée par des stimulus externes;
• les matériaux utilisés dans les piles et les autres technologies de stockage ou de conversion de l’énergie;
• les matériaux électroluminescents assurant une faible consommation d’énergie, un rendement lumineux élevé mais une faible émission de chaleur, et les applications pour des longueurs d’onde particulières (p. ex., le rayonnement ultraviolet pour la stérilisation, lampe de serre pour une photosynthèse améliorée);
• les matériaux utilisés dans les lasers industriels et médicaux;
• la mise au point ou l’amélioration de techniques et de technologies d’assemblage;
• les matériaux d’ingénierie structuraux – p. ex., des mousses structurales, des matériaux composites, des matériaux structuraux ferreux ou non ferreux (p. ex., le magnésium et l’aluminium) ou des matériaux à gradient de fonctionnalité;
• les revêtements résistant à la corrosion, à l’érosion, à l’humidité et aux températures extrêmes et autoréparables ou autolubrifiants;
• les matériaux fonctionnels poreux permettant de capter et de stocker le carbone;
• les procédés de mise en forme de précision – le coulage, le moulage, la fabrication de tôle, le forgeage et le frittage.

(b) Automatisation, amélioration des procédés, inspection et mesures

Les travaux de recherche proposés s’inscrivant dans ce sujet visent à améliorer les procédés grâce à l’automatisation et à l’amélioration de l’efficacité de l’inspection et des mesures ou d’un autre aspect qui facilite la conception, l’analyse et l’efficacité ou qui aide aux activités des installations de fabrication.

Ces améliorations doivent permettre d’accroître la productivité, l’utilisation de l’espace, la logistique, la répétabilité, la stabilité des procédés, la rentabilité ou le contrôle de qualité. Les améliorations de l’inspection et des mesures devraient reposer sur une résolution, une reconnaissance, une précision et une vitesse de collecte des données qui conviennent aux environnements manufacturiers.

Les recherches devraient avoir une incidence sur la valeur ajoutée des procédés de fabrication existants et ayant préférablement une gamme d’applications dans le marché.

Les recherches qui s’inscrivent dans ce sujet se limiteront aux aspects suivants :

• les techniques d’intégration qui rationalisent les procédés;
• des chaînes de fabrication et de l’outillage et une manipulation des matériaux flexibles et reconfigurables;
• des capteurs intelligents (de vision, de proximité, chimiques, thermiques, etc.) pouvant être reliés à un système de commande en boucle fermée pour l’ajustement des procédés automatisés et l’analyse réussite/échec;
• la robotique;
• la reconnaissance automatique des défauts, les essais destructifs et non destructifs et la détection ou l’analyse chimiques en direct;
• la mise au point de matériel ou de logiciels pour le traitement des images;
• l’imagerie subsurface;
• l’acoustique laser;
• l’analyse modale des vibrations.

(c) Modélisation des procédés et des produits

On encourage les chercheurs à exploiter l’expertise canadienne afin de créer des outils de modélisation qui favoriseront ou permettront l’optimisation des procédés, des matériaux ou des produits. La validation des modèles par des données pertinentes aux applications industrielles constitue un aspect critique et devrait être incluse dans la portée du projet et le plan de travail.

La mise au point de produits ou de matériaux peut être accélérée et optimisée si des modèles décrivant les relations entre la structure et ses propriétés ou entre les procédés et le rendement peuvent être élaborés dans le système d’intérêt. La modélisation et la simulation continues des procédés et les modèles discrets de procédés présentent un intérêt.

Les recherches qui s’inscrivent dans ce sujet se limiteront aux aspects suivants :

• l’intégration inter-organisationnelle d’un système à l’échelle de l’entreprise de fabrication;
• l’utilisation de données sur les procédés pour le contrôle et l’optimisation en différé ou en temps réel des procédés;
• les modèles fondamentaux ou empiriques des relations entre la structure et ses propriétés;
• la modélisation et l’optimisation de la logistique;
• la modélisation de procédés de fabrication permettant de concevoir de nouveaux systèmes ou d’optimiser les systèmes existants au regard des coûts, de la qualité, de la sécurité ou des répercussions sur l’environnement des produits ou des procédés.

(d) Fabrication durable

Les travaux de recherche s’inscrivant dans ce sujet doivent permettre aux fabricants qui mettent au point des produits et services d’adopter une approche globale qui tient compte des répercussions de leurs procédés de fabrication sur l’environnement à partir de la conception préliminaire et du choix des matériaux, en passant par la conception de l’usine et la réduction des déchets, ainsi que la détermination des sources d’approvisionnement et la distribution des produits, jusqu’à l’utilisation et la réutilisation ou recyclage final des produits. Les recherches devraient également tenir compte de l’interaction entre les contraintes sociales, économiques et réglementaires dans le cadre de laquelle chaque produit ou service doit remplir sa fonction.

Les recherches qui s’inscrivent dans ce sujet se limiteront aux aspects suivants :

• l’évaluation du cycle de vie ou l’écoconception des produits, p. ex., la conception des produits qui en accroît les possibilités de réutilisation et la recyclabilité;
• le remplacement des matières premières à base de pétrole par la biomasse pour fabriquer des produits intermédiaires ou des biopolymères recyclables;
• la mise au point de technologies de construction à faible incidence environnementale pour les applications résidentielles et non résidentielles;
• la réduction de la consommation d’énergie des usines de fabrication en augmentant l’efficacité du traitement, en améliorant l’enchaînement des opérations et en remplaçant des énergies fossiles;
• l’élimination des produits chimiques dangereux et la réduction de la production de déchets dans les procédés de fabrication;
• la production à valeur ajoutée à partir de ressource naturelles;
• les traitements à faible émission de carbone.

4. Ressources naturelles et énergie

Ressources naturelles

Contexte

La recherche dans ce domaine ciblé vise à améliorer la durabilité de l’exploitation et de l’utilisation des minéraux, des forêts et des pêches du Canada. Elle doit produire des idées novatrices et favoriser le transfert des connaissances et des technologies afin d’accroître la compétitivité de l’industrie canadienne des ressources naturelles et de renseigner les décideurs sur les méthodes appropriées en matière de gestion et de développement de ces secteurs.

Les candidats sont invités à proposer des méthodes multidisciplinaires globales qui seront présentées comme des stratégies efficaces pour relever les défis prioritaires cernés.

Sujets de recherche

(a) Connaître les sources d’approvisionnement et les méthodes d’exploration de nouvelles ressources

Les possibilités d’accroître l’approvisionnement en ressources naturelles sont limitées. Il faut donc se concentrer sur la création d’outils et de techniques pour trouver de nouvelles ressources et maximiser l’utilisation des ressources existantes.

La recherche sur ce sujet doit se limiter aux aspects suivants :

Secteur des minéraux

• l’exploration aux fins de la découverte de minéraux métallifères stratégiques pour assurer la disponibilité au pays des principaux matériaux requis pour la prochaine génération de produits écoénergétiques;
• la systématique des minéraux qui est mal connue ou sous représentée pour déterminer des possibilités de créer des lignes de produits primaires;
• le contexte tectonique et le milieu tectonique régional des gisements de minéraux qui constitueront des moteurs de l’exploration minérale;
• l’exploration de gisements minéraux éloignés, inconnus et profonds;
• la conversion de données géoscientifiques en connaissances aux fins de l’exploration minérale.

Secteur des forêts

• l’amélioration de l’exactitude et de la précision des inventaires forestiers, en visant la réduction des coûts et l’accélération de l’acquisition des données;
• l’établissement d’un lien entre les connaissances écologiques et la technologie de télédétection afin de prédire et de quantifier les caractéristiques de la fibre des arbres à l’échelle du peuplement forestier;
• les méthodes de régénération des forêts qui permettent de conserver et de favoriser la biodiversité naturelle tout en maximisant la productivité des peuplements forestiers;
• les stratégies de cartographie et d’amélioration génétiques pour les peuplements forestiers naturels et la gestion des clones dans les plantations à croissance rapide pour comprendre les caractéristiques physiques et chimiques de la fibre et la régénération des peuplements forestiers.

Secteur des pêches

• la détermination des souches, des variétés et des populations qui pourraient particulièrement bien résister aux facteurs agressifs actuels et futurs du milieu et dont la diversité génétique pourrait contribuer au développement et à l’amélioration de l’aquaculture et des pêches;
• les principaux facteurs du milieu qui contribuent au maintien et à l’amélioration des pêches et au rétablissement de pêches de grande valeur;
• les méthodes et les technologies efficaces pour faciliter la télécartographie de zones aquatiques, de types d’habitats aquatiques, d’habitats favorables aux pêches et de la diversité des espèces;
• d’autres sources d’aliments pour les grandes exploitations aquicoles.

(b) Optimiser l’extraction, la récolte et la régénération des ressources

Toutes les activités axées sur la récolte des ressources naturelles – que ce soit l’extraction des minéraux, la foresterie ou les pêches et l’aquaculture – doivent être efficaces et rentables. En outre, elles doivent prévoir la réduction au minimum de leurs effets sur l’environnement et l’atténuation de ces effets ou le rétablissement du milieu naturel où elles sont réalisées. La meilleure façon d’atteindre ces deux objectifs complémentaires consistera à améliorer les technologies actuelles et à mettre en œuvre de nouvelles technologies issues des connaissances de pointe acquises sur la ressource, le milieu où elle se trouve et l’utilisation finale qui en sera faite.

La recherche sur ce sujet doit se limiter aux aspects suivants :

Secteur des minéraux

• la réduction au minimum de la quantité d’énergie requise pour l’extraction des minéraux, l’exploitation minière et l’extraction des minéraux à grande profondeur, tout en diminuant les inclusions de stériles et en assurant la santé et la sécurité des travailleurs.

Secteur des forêts

• les techniques et les technologies de récolte qui réduisent au minimum les effets défavorables sur le milieu forestier tout en favorisant la régénération des peuplements forestiers;
• les stratégies de récolte qui favorisent la séparation des arbres ou des parties d’arbre qui ont des caractéristiques fibreuses différentes;
• les moyens de transport qui réduisent le coût du transport des billes.

Secteur des pêches

• les engins et les techniques de pêche et les technologies de production aquacole nouveaux, rentables et écologiques qui permettront d’accroître la durabilité des écosystèmes et de se conformer aux normes environnementales;
• l’exploitation de nouvelles pêcheries potentielles pour maximiser la productivité et assurer la durabilité de la ressource;
• l’élaboration de nouveaux outils pour la mise en valeur et la gestion des stocks et l’amélioration des outils existants, en ayant recours à la génomique et aux pratiques exemplaires pour améliorer les stratégies de protection de la biodiversité et de repeuplement.

(c) Améliorer la conversion et la transformation des ressources

Le secteur des ressources naturelles doit avoir accès à des méthodes de conversion et de transformation des ressources naturelles qui sont efficaces, économiques et écologiques. Les méthodes de transformation devraient maximiser la valeur des ressources, réduire les déchets et améliorer l’emploi et les débouchés économiques pour les Canadiens. Même si la nécessité de faire de la recherche sur les changements progressifs est reconnue, les propositions doivent être axées sur les améliorations majeures ou les changements fondamentaux à apporter aux méthodes de transformation des ressources dont l’industrie canadienne de la transformation des ressources a besoin pour assurer sa viabilité et sa compétitivité.

La recherche sur ce sujet doit concerner la conversion et la transformation primaires des ressources naturelles. Les candidats qui s’intéressent à la conversion et à la transformation secondaires ou tertiaires doivent consulter les sujets prioritaires énoncés pour le domaine ciblé Fabrication. Les propositions acceptées seront axées sur les aspects suivants :

Secteur des minéraux

• les méthodes et les technologies de transformation des ressources minérales (y compris pour la fusion, le raffinage et le recyclage) qui permettent de réduire au minimum la consommation d’énergie, l’utilisation de réactifs et la production de déchets tout en maximisant la récupération de produits utiles.

Secteur des forêts

• l’établissement d’un lien entre les caractéristiques de la biomasse forestière canadienne et les nouveaux débouchés économiques, ainsi que la création et la production de multiples produits (p. ex., des produits biochimiques et d’autres biomatériaux) à l’aide d’une biomasse diversifiée (la bioraffinerie);
• l’ajout de valeur à la conversion primaire des ressources forestières en bois massif et en pâtes et papiers;

Secteur des pêches

• la conception et la création de produits et de sous-produits à valeur ajoutée à l’aide d’espèces de poissons (y compris les espèces surabondantes de faible valeur) et l’élaboration de technologies pour produire ces produits et sous-produits.

(d) Améliorer le rendement en matière d’environnement

Les activités d’exploration, d’extraction, de transformation et de gestion des ressources naturelles doivent être adaptées en fonction des changements survenus dans l’environnement et des effets qu’elles peuvent engendrer. Il est possible de réduire les effets négatifs de ces activités en modifiant et en adaptant les méthodes et les technologies utilisées pour les réaliser. Les risques associés à ces effets peuvent être évalués, et les stratégies pour les atténuer ou les supprimer peuvent être élaborées dans une optique spécifique et une optique globale.

En revanche, les changements survenus dans l’environnement et les activités humaines peuvent influer sur les ressources naturelles et nécessiter l’adaptation des pratiques de gestion de ces ressources (ainsi, le changement climatique peut influer sur la répartition naturelle de certaines ressources, modifiant ainsi les conditions du milieu dans lequel elles sont gérées et les méthodes de gestion).

La recherche sur ce sujet doit se limiter aux aspects suivants :

Secteur des minéraux

• les outils analytiques pour déterminer les types de gisements minéraux dont l’exploitation peut avoir des effets défavorables sur l’environnement;
• l’évaluation et la réduction des effets environnementaux des activités d’exploration, d’extraction et de transformation des minéraux, ainsi que des mines et des installations minières déclassées qui sont fermées.

Secteur des forêts

• l’incidence du changement climatique sur la diversité forestière;
• les nouvelles méthodes pour mesurer le risque et l’incertitude en matière d’environnement, compte tenu de la complexité grandissante de l’aménagement forestier;
• les nouveaux outils et les nouvelles technologies pour mesurer les coûts et les avantages pour l’environnement de différentes stratégies d’aménagement du territoire dans l’optique de leur effet sur la diversité forestière.

Secteur des pêches

• des contributions à l’examen de la durabilité des ressources sur une période historique d’au moins 30 ans, en vue d’adopter une stratégie de prévision à long terme en matière d’environnement;
• des modèles d’évaluation du risque en matière d’environnement pour les bassins hydrologiques ou de plus vastes écosystèmes, qui mettent l’accent sur les espèces envahissantes, les agents pathogènes et les changements survenus dans la biochimie;
• des stratégies d’atténuation des effets environnementaux et des méthodes pour contrer les principaux risques auxquels sont exposées les pêcheries et l’aquaculture (p. ex., le changement climatique et les ravageurs);
• les évaluations des effets cumulatifs et leurs composantes d’écosystème, qui mettent l’accent sur l’attribution de valeurs relatives à la mortalité et à d’autres effets.

Énergie

Contexte

Le Canada a la chance de disposer d’abondantes ressources énergétiques, notamment des combustibles fossiles (le charbon, le pétrole et le gaz naturel) qui répondent actuellement à plus de 80 p. 100 de sa demande d’énergie primaire, de l’uranium qui est utilisé pour produire l’énergie nucléaire, ainsi que des formes d’énergie renouvelable telles que la biomasse, l’hydroélectricité, l’énergie éolienne, l’énergie solaire, l’énergie géothermique, l’énergie des vagues et l’énergie marémotrice. Les exportations canadiennes d’énergie sont un moteur important de l’économie du pays, puisqu’elles représentent plus de 50 p. 100 de sa production d’énergie primaire. Mais les grandes préoccupations au sujet des effets des systèmes énergétiques du Canada sur l’environnement (l’air, l’eau et la terre) menacent la prospérité du secteur et son importante contribution à l’économie canadienne.

Les acheteurs canadiens et étrangers des ressources énergétiques canadiennes demandent d’assurer la durabilité environnementale, économique et sociale des systèmes énergétiques du Canada. L’atteinte de cet objectif est un défi majeur qui nécessitera la transformation fondamentale – et non progressive – des méthodes, des technologies et des politiques qui permettent et régissent la production et la consommation d’énergie. Pour relever ce défi, les chercheurs sont invités à présenter des propositions axées sur des technologies transformatrices et sur des connaissances qui éclaireront les décisions de l’industrie et du gouvernement en matière d’investissements et de politiques et qui amèneront le Canada à exercer un leadership mondial dans l’exportation de l’énergie propre et des systèmes, des produits et des technologies connexes.

Sujets de recherche

(e) Combustibles fossiles moins polluants

Les efforts se poursuivent afin de mettre en valeur et d’offrir des sources d’énergie moins polluantes que les combustibles fossiles. Cependant, en raison de l’ampleur du défi et des avantages des hydrocarbures sur le plan des coûts et de la densité de l’énergie, les combustibles fossiles pourraient fort probablement continuer d’occuper une place dominante dans l’offre mondiale d’énergie pendant encore de nombreuses décennies. Les effets environnementaux nuisibles des combustibles fossiles sont importants et doivent être atténués.

La recherche sur ce sujet doit se limiter aux aspects suivants :

Extraction de pétrole et de gaz naturel non classiques

Comme les réserves mondiales de pétrole et de gaz naturel classiques continuent de diminuer, on compte davantage sur les ressources non classiques, par exemple, les sables bitumineux, le gaz de réservoir étanche et le gaz de schiste, pour répondre aux futurs besoins en énergie. Il faut axer principalement les efforts en recherche sur le développement et la mise en œuvre de technologies qui limiteront les effets environnementaux nuisibles des activités d’extraction du pétrole et du gaz naturel non classiques.

Les chercheurs sont invités à se concentrer sur les aspects suivants :

• l’amélioration des méthodes de gestion de l’eau dans le secteur amont de la production pétrolière et gazière, particulièrement pour retirer les sels et les matières organiques de l’eau de procédé;
• les nouvelles technologies de gestion des résidus des sables bitumineux qui visent l’amélioration du taux de regroupement des résidus fins et la récupération du bitume résiduel et d’autres matières de valeur;
• l’amélioration des méthodes de remise en état des terres où se sont déroulées des activités de mise en valeur des combustibles fossiles;
• les techniques d’extraction sans eau pour l’exploitation à ciel ouvert des sables bitumineux, afin de réduire les besoins en eau et l’effet des résidus;
• les technologies novatrices pour la récupération et la valorisation sur place des sables bitumineux ou pour la conversion non polluante des sables bitumineux en des formes d’énergie (méthane, hydrogène, électricité) qui produisent peu ou pas d’émissions de carbone;
• les technologies et les stratégies de gestion visant à optimiser l’exploitation non polluante du gaz de schiste et du gaz de réservoir étanche.

Les chercheurs qui envisagent présenter une demande sous ce sujet de recherche devraient consulter le contexte du domaine ciblé Sciences et technologies de l'environnement et le sujet de recherche Optimiser l’utilisation de l’eau dans l’industrie avant de choisir leur domaine ciblé et leur sujet de recherche.

Captage et stockage du carbone

Le Canada possède d’immenses réserves de charbon qui peuvent contribuer à répondre aux besoins en énergie pendant longtemps. Mais pour utiliser cette ressource, il faut développer des technologies sûres et rentables qui éviteront l’accumulation du carbone dans l’atmosphère.

Les chercheurs sont invités à créer des technologies transformatrices dans les buts suivants :

• la réduction des coûts de captage du carbone qui se trouve dans le gaz de carneau ou l’atmosphère et de sa conversion et de sa compression en un flux de carbone presque pur;
• la conversion du carbone fossile en une matière non gazeuse à faible teneur en énergie afin qu’il soit possible de le stocker de façon sécuritaire (p. ex., la minéralisation);
• la mesure et la surveillance du mouvement du carbone stocké afin d’accroître la sécurité, de réduire les coûts de la surveillance et d’obtenir un plus vaste appui public pour le déploiement de la technologie du captage et du stockage du carbone.

(f) Énergie renouvelable

La mise en valeur et le déploiement à grande échelle des sources d’énergie renouvelable sont essentiels pour permettre au Canada de relever les défis associés au changement climatique et, un jour, de remplacer les ressources en énergie fossile qui diminuent. Le Canada dispose des ressources forestières et agricoles et de l’expertise nécessaires pour devenir un chef de file mondial de la production de bioénergie et du traitement de la biomasse.

La recherche sur ce sujet doit se limiter aux aspects suivants :

Bioénergie

• la création de cultures qui permettront d’améliorer considérablement la production rentable de matières premières bioénergétiques sur les terres marginales (c.­à­d. qui ne conviennent pas à la production alimentaire) du Canada;
• la sélection ou la conception de souches de cyanobactéries ou d’algues qui pourraient être une source rentable de biocarburants dans les conditions canadiennes;
• le développement de technologies pour accroître la densité de l’énergie ou la masse volumique des matières premières de la biomasse, réduisant ainsi les coûts de la manipulation et du transport des matières premières;
• l’augmentation de la valeur économique ou environnementale des sous produits des procédés de conversion de la bioénergie (p. ex., le glycérol issu de la production de biodiesel et le biochar issu de la gazéification ou de la pyrolyse de la biomasse).

Nouvelles sources d’énergie renouvelable

L’exploitation de l’énergie naturelle qui provient du soleil, du vent, de la terre et de l’eau permet d’améliorer la durabilité des systèmes de production d’énergie et de protéger l’environnement. Il s’agit de formes d’énergie renouvelable pour les futures générations qui n’augmentent pas la quantité de dioxyde de carbone ou d’autres polluants dans l’atmosphère terrestre. Il faut réaliser des travaux de recherche pour accroître les connaissances sur la production et l’utilisation des formes d’énergie renouvelable, par exemple l’énergie éolienne, l’énergie solaire, l’énergie géothermique et l’énergie de la mer (les vagues et les marées) et élargir la gamme des technologies requises à ces fins. La priorité sera donnée aux possibilités de faire du Canada un chef de file mondial ou de relever des défis opérationnels qui lui sont particuliers (p. ex., les climats froids). Ainsi, l’énergie photovoltaïque solaire pourrait représenter un sujet de recherche intéressant pour le Canada, compte tenu de l’expertise de ce dernier en nanotechnologie et en science des matériaux.

(g) Consommation de l’énergie

Le climat froid du Canada et les longues distances qui y séparent les centres urbains apportent des défis uniques sur le plan de l’utilisation efficiente des ressources énergétiques. Le Canada peut profiter des possibilités économiques, environnementales et sociales en faisant progresser et en intensifiant les efforts en matière de recherche et développement axée sur une économie à faibles émissions de carbone.

La recherche sur ce sujet doit se limiter aux aspects suivants :

Des bâtiments et des collectivités alimentés entièrement à l’énergie renouvelable

Le Canada a besoin de technologies transformatrices pour améliorer la production, la conversion et la conservation de l’énergie dans les bâtiments, en vue d’atteindre l’objectif d’une consommation énergétique nette presque nulle. Les chercheurs sont invités à s’intéresser à l’enveloppe du bâtiment, à l’équipement, aux systèmes de commande et aux nouveaux matériaux. Le Canada a aussi besoin de technologies et de conceptions novatrices pour les petits et moyens systèmes d’alimentation en énergie décentralisés (c.­à­d. à l’échelle des bâtiments et des collectivités).

Améliorer le rendement des sources d’énergie motrice et stationnaire

Les chercheurs sont invités à se pencher expressément sur la fiabilité, la durabilité et l’efficacité des applications de sources d’énergie motrice et stationnaire : les batteries, les piles à combustible et les moteurs à combustion interne au gaz naturel ou au biocarburant (y compris des configurations hybrides de ces dispositifs). Les propositions de recherche doivent viser l’amélioration des systèmes, des sous-systèmes ou des composants qui peuvent réduire les coûts ou améliorer le rendement et donc réduire les coûts du cycle de vie et les effets environnementaux (p. ex., des matériaux ou des composants plus rentables, la réduction de la charge de catalyseur, des coûts d’assemblage ou du rythme et du cycle de chargement, les sources d’hydrogène de remplacement et l’intégration aux systèmes énergétiques des maisons et des collectivités).

(h) Systèmes énergétiques

En raison de l’ampleur du défi mondial que représente l’énergie et de l’importance de l’énergie pour pratiquement chaque secteur de l’économie, il faut adopter une stratégie axée sur la conception des systèmes et l’analyse des systèmes.

Intégration des systèmes et optimisation des sources d’énergie renouvelable et à faibles émissions de carbone

Il faut adopter une stratégie axée sur la conception de systèmes pour concevoir et évaluer les systèmes énergétiques qui permettront de mieux intégrer les sources d’énergie renouvelable ou à faibles émissions de carbone aux fins de la production et du stockage de la chaleur et de l’énergie tout en répondant aux besoins sociaux en matière de transport et de bâtiments. L’intégration des technologies qui peuvent être déployées dans les collectivités éloignées est un domaine ciblé. Il faut aussi réaliser des études pour explorer l’intégration des technologies énergétiques en vue de réduire les effets des villes et des procédés industriels sur l’environnement (p. ex., des études qui traitent de l’écologie industrielle).

Réseau « intelligent » interactif

Les chercheurs sont invités à élaborer de meilleurs modèles analytiques et à explorer des moyens d’améliorer l’efficacité du réseau d’électricité national et d’en réduire les émissions de carbone. Voici des exemples de travaux : l’intégration des sources d’énergie centralisées et décentralisées; l’utilisation de technologies sûres; la surveillance active de la charge; la répartition; la limitation des défauts; et le contrôle de la qualité de l’électricité.

Systèmes de stockage de l’énergie

Au chapitre de la gestion de l’énergie, la capacité du Canada en matière de stockage de l’énergie est actuellement insuffisante. Les chercheurs sont invités à développer des technologies transformatrices pour permettre le stockage de grande capacité et à haute efficacité de la chaleur, de l’électricité, de l’hydrogène ou d’autres vecteurs énergétiques.

Évaluer des scénarios de transition – analyse et modélisation de systèmes énergétiques

La transition de la configuration actuelle des combustibles, des systèmes de transport et des utilisations finales à un avenir énergétique durable est une démarche complexe et à long terme. Afin de faire mieux comprendre les transformations qu’il faudra apporter aux systèmes énergétiques du Canada, les chercheurs sont invités à axer leurs travaux sur l’analyse de scénarios de transition. Ils exploreront les effets des politiques technologiques, environnementales et socioéconomiques sur l’ensemble des systèmes, par exemple les retombées du déploiement généralisé de nouvelles technologies de transport ou de technologies énergétiques stationnaires, de nouvelles technologies de stockage de l’énergie et des collectivités alimentées entièrement à l’énergie renouvelable. Les résultats attendus sont notamment l’élaboration de scénarios de transition prometteurs, la durée de la transition, les changements dans la part du marché et les prévisions au sujet de l’effet environnemental de divers scénarios énergétiques. Ces travaux seront basés sur la modélisation de systèmes énergétiques et peuvent comprendre des évaluations technologiques et des évaluations pour le cycle de vie des nouvelles technologies.