Faire avancer les découvertes canadiennes : le nanocatalyseur qui change la donne en technologies propres 

Le défi  : repenser la façon de produire l’hydrogène à partir de matériaux simples et accessibles

En 2022, Robin Hamilton, Ph. D., chercheur en chimie de l’Université de l’Alberta, cherchait une meilleure façon de convertir le bitume en pétrole brut synthétique lorsqu’il est tombé par hasard sur une réaction chimique qui semblait inconcevable : le simple de fait de placer une grande quantité d’un matériau peu coûteux et non toxique dans l’eau, à température ambiante, provoquait la formation de bulles d’hydrogène à la surface. 

Cette découverte a permis la création d’une solution innovante pouvant être appliquée à la production d’hydrogène, au recyclage des plastiques, au traitement des eaux usées, aux batteries tout-solide, etc. 

La solution  : transformer une découverte inattendue en une innovation appliquée prête à être commercialisée

Pour explorer le plein potentiel de sa découverte, M. Hamilton a cofondé Dark Matter Materials Inc., une entreprise dérivée du fabricant de nanomatériaux Applied Quantum Materials (AQM), en collaboration avec le PDG d’AQM, David Antoniuk, Ph. D., ainsi que les professeurs de l’Université de l’Alberta Jeff Stryker, Ph. D., et Jonathan Veinot, Ph. D. 

Leur nanocatalyseur créé au Canada a plusieurs applications : la production d’hydrogène et d’ammoniac, le recyclage du polyester dans l'optique d’une économie plus circulaire, l’alimentation des batteries tout-solide et la décomposition des plastiques comme le PVC, le nylon, le polyéthylène, le Téflon et le Kevlar. Le matériau est même capable de traiter les bassins de résidus de sables bitumineux tout en générant de l’hydrogène comme sous-produit. 

« Nous sommes émerveillés de voir ce que ce matériau peut faire », explique M. Antoniuk, dont l’équipe a déjà déposé deux demandes de brevets et en a trois autres en instance. « Il repousse toutes les limites et contraintes du fractionnement thermocatalytique de l’eau qui existent depuis des décennies, et ce qui est encore plus formidable, c’est que nos processus ne nécessitent pas l’utilisation de minéraux critiques coûteux ni d’une grande quantité d’énergie, et qu’ils n’émettent pas de gaz à effet de serre nocifs. » 

Le résultat  : créer de l’énergie propre et des applications pour l’économie circulaire dans les secteurs

Dark Matter Materials a réussi à démontrer la polyvalence de son catalyseur, qui peut générer de l’hydrogène à partir de n’importe quelle source d’eau, comme l’eau du robinet, les eaux grises et les bassins de résidus de sables bitumineux. Il permet aussi la conversion d’huile à friture usée en carburant diesel et le traitement d’un large éventail de plastiques en hydrocarbures sans émissions. 

« La réalité, c’est que plusieurs voies vers la commercialisation, toutes prometteuses, s’offrent à nous », mentionne M. Antoniuk. « La prochaine étape consiste à réaliser les travaux d’ingénierie nécessaires pour intégrer cette découverte dans un système commercial. » 

Un autre projet de démonstration a confirmé que le catalyseur peut générer de l’ammoniac à basse température, ce qui permettrait potentiellement aux agriculteurs de convertir les eaux de drainage en engrais. 

Talents en action : faire avancer les technologies propres canadiennes grâce à une collaboration entre le milieu de la recherche et le secteur privé

Mitacs a joué un rôle clé en facilitant la recherche appliquée nécessaire pour faire passer Dark Matter Materials de la phase de découverte au développement. En donnant accès aux talents en recherche, aux laboratoires universitaires et à de l’expertise appliquée, Mitacs a aidé l’équipe à explorer plusieurs applications du catalyseur tout en gérant les coûts et le risque technique. 

Le parcours de l’entreprise démontre comment un soutien stratégique précoce peut aider à faire le lien entre la recherche de pointe et la commercialisation, renforcer le secteur des technologies propres au Canada et former la prochaine génération d’innovatrices et d’innovateurs qualifiés. Son impact est reflété dans l’expérience de Mariana Vieira, Ph. D., une chimiste et chercheuse postdoctorale qui collabore avec Dark Matter Materials. 

« Le programme de Mitacs m’offre une transition en douceur, car j’apprends à gérer le rythme différent du secteur privé, où les choses peuvent évoluer rapidement et où nous devons nous adapter », déclare Mme Vieira. « Je peux constater comment j’ai évolué, appris et acquis un nouvel ensemble de compétences qui est plus orienté vers les affaires. »

Mariana Vieira, Ph. D., chimiste et chercheuse au postdoctorat

À propos de Mitacs  

Depuis plus de 25 ans, Mitacs contribue à la croissance de l’économie et au développement de la main-d’œuvre de l’avenir en créant des liens entre le secteur privé, le milieu postsecondaire et des partenaires internationaux pour résoudre des problèmes concrets. Nous appuyons la collaboration en recherche entre le milieu postsecondaire et le secteur privé grâce à des stages cofinancés par les entreprises partenaires et destinés aux étudiantes et étudiants du premier cycle et des cycles supérieurs, ainsi qu’aux chercheurs et chercheuses au postdoctorat.   

Intermédiaire national de l’innovation au Canada, Mitacs adopte une approche axée sur les talents pour développer les capacités d’innovation et renforcer la compétitivité du pays sur la scène mondiale. Nous servons de passerelle essentielle entre la recherche et la commercialisation, accélérant l’entrée sur le marché et la croissance de nouveaux produits et services.   

Le moment est venu pour le Canada de voir grand et de prendre des mesures audacieuses. Mitacs est prêt à contribuer à l’établissement d’une économie canadienne forte et résiliente, propulsée par les idées, le talent et l’innovation.   

Mitacs est financé par le gouvernement du Canada, le gouvernement de l’Alberta, le gouvernement de la Colombie-Britannique, Research Manitoba, le gouvernement du Nouveau-Brunswick, le gouvernement de la Nouvelle-Écosse, le gouvernement de l’Ontario, Innovation PEI, le gouvernement du Québec, le gouvernement de la Saskatchewan, le gouvernement de Terre-Neuve-et-Labrador et le gouvernement du Yukon.