Ce projet a été réalisé à Varennes au Centre Énergie Matériaux Télécommunications de l'INRS.

Mots clés: chimie, environnement, changements climatiques

La libération de dioxyde de carbone (CO₂) dans l’atmosphère contribue de façon importante aux changements climatiques. En plus de chercher des manières de réduire la quantité de CO₂ relâchée, les scientifiques imaginent des techniques permettant de capturer le CO₂ ayant déjà été libéré. Toutefois, ceci vient avec des inconvénients. En effet, si on ne fait qu’emmagasiner le CO₂ capturé, comment peut-on être certain.es qu’il restera enfoui pour toujours?

C’est ici que le projet commence. Plutôt que de simplement capturer et emmagasiner le CO₂, on cherche à le convertir en un nouveau produit: l’acide formique (CH₂O₂). L’acide formique a plusieurs utilités commerciales connues, ce qui en fait un sous-produit intéressant pour l'industrie. On pourrait donc réussir à convaincre des compagnies de dépolluer notre atmosphère pour l'obtenir. Pas mal, hein?

Afin de convertir le CO₂ en acide formique, on utilisera une technique appelée la «conversion électrochimique». Cela consiste à utiliser de l’électricité pour favoriser la réaction chimique. Spécifiquement, pour ce projet, on cherche à déterminer si une électrode faite de plomb peut servir de catalyseur, soit d’accélérateur de réaction, pour nous aider à transformer le dioxyde de carbone en acide formique

Concrètement, l’apprenti.e chercheur.se qui a réalisé ce projet a pu travailler dans un laboratoire de chimie. Sous une hotte chimique, il a réalisé différentes manipulations pour construire la cellule électrochimique nécessaire à l’expérience, puis mesurer les quantités d’acide formique obtenues. Passionné.e par la chimie et la protection de l’environnement, ce projet était vraiment idéal pour l’apprenti.e scientifique ! C’était une belle première rencontre avec le domaine de l’électrochimie.

Ce projet a été réalisé à Varennes au Centre Énergie Matériaux Télécommunications de l'INRS.

Mots clés: physique, lasers, atomes, protons, science des matériaux, antiquités

Si on veut connaître de quoi est composé un certain matériau sans le détruire (pensons par exemple à un artéfact archéologique, une œuvre d’art, une pièce à conviction, etc.), il faut être inventif.ve! Une manière de le faire est d’utiliser les propriétés de la lumière. En effet, en observant la lumière émise par un objet, on peut en apprendre beaucoup sur ce dernier. C’est le principe général de la spectroscopie. C'est entre autres grâce à elle qu'on peut étudier l'atmosphère des exoplanètes et des étoiles et chercher les traces de la vie extraterrestre!

En laboratoire, la spectroscopie consiste à envoyer un faisceau laser (une lumière très précise ne contenant qu’une seule longueur d’onde) vers un objet que l’on veut étudier et à observer la lumière réémise par l’objet. Puisque la lumière interagira avec le matériau à l'échelle atomique, sa longueur d’onde sera modifiée. En mesurant avec précision la lumière émise par l'objet suite à l'interaction, on obtient l'empreinte digitale (le spectre) de notre matériau, que l’on peut ensuite comparer à celles d’autres matériaux déjà connus afin d’en identifier la composition précise, au niveau atomique.

Pour ce projet, à l’aide de cette technique, on veut étudier le bois d’un violon antique afin de mieux comprendre ce qui le différencie des violons modernes. À l’INRS, on travaille avec un laser haute puissance qui accélère des protons pour qu’ils entrent en collision avec l’échantillon de bois et on observe la lumière réémise, ici des rayons X. Dans ce cas précis, cette technique s’appelle la PIXE (Particle Induced X Ray Emission), mais le concept demeure le même; c’est de la spectroscopie ! On pourrait utiliser la même technique pour étudier des poteries anciennes ou encore les concentrations d’éléments toxiques dans l’air.

En pratique, l’apprenti.e chercheur.se a pu explorer un laboratoire de lasers à haute puissance (le plus puissant au Canada même !), expérimenter comment on aligne un faisceau laser alors qu’on ne le voit même pas et en apprendre plus sur la physique des particules élémentaires (protons, électrons…).

Ce projet a été réalisé à Varennes au Centre Énergie Matériaux Télécommunications de l'INRS.

Mots clés: télécommuniations, fibre optique, lumière

L’avènement de la fibre optique dans les télécommunications a augmenté la quantité d’information que l’on peut transmettre et la vitesse à laquelle on peut la transmettre. En effet, rien ne voyage plus vite que la lumière! Toutefois, malgré ses nombreux avantages, la fibre optique vient aussi avec différentes contraintes à considérer.

Pour ne nommer qu'un seul exemple, on peut penser à la dispersion chromatique, qui vient modifier le signal de plus en plus à mesure qu’il se déplace dans la fibre.En effet, un signal lumineux peut contenir plusieurs couleurs et chacune se déplace à sa propre vitesse, légèrement différente de celle des autres couleurs. C’est un peu comme un groupe de coureurs qui serait en formation serrée au début d’une course et qui, au fur et à mesure qu’ils avancent, s’éloignent les uns des autres, car ils n’ont pas tous la même vitesse. Si on prend une photo des coureurs au début de la course et une autre à la fin, leur formation (le signal) sera complètement différente !

Pour utiliser la fibre optique, c’est donc important de bien comprendre les déformations que le signal peut subir en voyageant à l’intérieur, surtout si on souhaite le transmettre fidèlement à quelqu’un qui se trouve à plusieurs kilomètres de nous !

Dans ce projet, le duo apprenti.e-mentor.e cherchait à identifier les différentes déformations qu’un signal subit lorsqu’il se déplace à l’intérieur d’une fibre optique. Pour ce faire, ils ont envoyé un faisceau laser à l’intérieur de plusieurs bobines de fibre optique de longueurs différentes puis, à l’aide d’instruments de mesure variés, ils ont analysé le signal sortant. C’est en saisissant bien ces déformations qu’on sera en mesure de chercher des solutions qui amélioreront les télécommunications par fibre optique.

Ce projet a été réalisé à Varennes au Centre Énergie Matériaux Télécommunications de l'INRS.

Mots clés: énergie, batterie, recyclage, environnement, chimie, économie circulaire

Aujourd’hui, on comprend bien l’importance de réduire notre dépendance aux énergies fossiles. Tranquillement, les véhicules à essence sont remplacés par des véhicules électriques. Ce changement dans la bonne direction amène avec lui de nouveaux problèmes auxquels il faut s’attaquer, entre autres, la croissance exponentielle de la demande en batterie au lithium.

Le lithium étant un minéral critique, son extraction est coûteuse et énergivore, en plus d’impliquer un coût environnemental élevé. Il est donc tout naturel que ces batteries soient recyclées après leur utilisation, mais c’est une pratique où il y a encore place à l’amélioration. En effet, bien que leur recyclage permette de récupérer jusqu’à 96% des composants actifs de la batterie, il génère un résidu : la black mass lixiviée. Cette matière est riche en graphite, un élément nécessaire à la production de nouvelles batteries, et présente un fort potentiel de valorisation. À ce jour, elle reste sous-exploitée, car il n’existe pas de solution industrielle efficace pour l’extraire et la purifier.

Dans ce projet, on voulait comparer l’efficacité du graphite extrait de la black mass lixiviée à celle du graphite commercial. L’hypothèse était que le graphite recyclé donnerait des résultats suffisants pour qu’il puisse être employé dans la création de nouvelles batteries. Ainsi, on espère valoriser un résidu électronique et encourager une économie circulaire dans le domaine de l’énergie.

L’apprenti.e chercheur.se a eu l’occasion de préparer différents échantillons à partir de la black mass lixiviée, puis de les analyser à l’aide de différents appareils de mesure. L’apprenti.e a ensuite assisté dans l’élaboration de piles boutons créées à partir du graphite recueilli et dans le test de la qualité des batteries créées. C’était un projet rempli de manipulations concrètes dans une équipe de laboratoire multidisciplinaire, où des chimistes, des physicien.ne.s et des ingénieur.e.s travaillent ensemble pour s’attaquer à des questions concernant l’énergie, les batteries et l’environnement.

Ce projet a été réalisé à Québec au Centre Eau Terre Environnement de l'INRS.

Mots clés: intelligence artificielle, drone, environnement, Nord, caribou, informatique

Imaginez que vous êtes chercheur.se et que vous souhaitez étudier les effets des changements climatiques sur l’habitat des populations de caribous dans le Nord du Québec. Par le passé, deux méthodes ont été favorisées pour ce genre de recherche :

• Les études de terrain (des gens se rendent sur place) : Cela offre beaucoup de précision, mais couvre un territoire restreint.

• L’analyse d’images satellites : Cela couvre un grand territoire, mais offre peu de précision.

Seriez-vous capable d’inventer une technique permettant d’avoir le meilleur des deux mondes ? Une technique qui soit à la fois précise et qui couvre un grand territoire ?

Dans ce projet de recherche, c’est exactement ce qui a été fait à l’aide de drones et de l’intelligence artificielle ! On a entraîné un algorithme d’intelligence artificielle avec des images du Grand Nord prises à l’aide de drones, afin qu’il apprenne à reconnaître l’aliment principal des caribous : le lichen. Ainsi, on souhaite traiter rapidement une grande quantité d’images et créer une carte montrant la concentration du lichen sur le territoire afin de mieux comprendre les déplacements des populations de caribous.

Par rapport aux images satellites, les images de drones ont l’avantage d’avoir une haute résolution (une meilleure qualité d’image), permettant d’aller chercher des détails comme le lichen, par exemple. Celles qui ont été utilisées pour ce projet ont été prises par la même équipe de recherche lors d’une étude de terrain dans le Nord du Québec.

Pendant son séjour, l’apprenti.e chercheur.se s’est intégré dans cette équipe le temps d’une semaine. Cela lui a permis d’apprendre comment fonctionnent les algorithmes d’intelligence artificielle et comment on peut les entraîner. Un projet parfait pour un.e passionné.e d’environnement et d’informatique !

Ce projet a été réalisé à Québec au Centre Eau Terre Environnement de l'INRS.

Mots clés: sciences de l'eau, santé des rivières, insectes, biologie, écologie

Comment sait-on si une rivière est en bonne ou en mauvaise santé ? Un bon indicateur est la diversité des macroinvertébrés benthiques (MIB) qui y habitent. Ces petits êtres sont des insectes, des mollusques, des vers et des crustacés qui vivent dans nos cours d’eau.

Chaque espèce de MIB a une durée de vie et une tolérance à la pollution spécifique, ce qui permet aux scientifiques d’avoir une idée du taux de pollution d’une rivière. Par exemple, si une espèce de MIB est très sensible à la pollution et qu’on la retrouve sur une berge d’un cours d’eau, alors l’eau doit y être assez pure !

C’est grâce à ces bestioles qu’un duo apprenti.e-mentor.e de l’INRS a pu étudier la santé de la rivière Beauport, près de la ville de Québec. Équipés de bottes pantalons et de filets, les membres de l’équipe de recherche se sont rendus à 4 sites différents de la rivière pour capturer les MIB présents. De retour au laboratoire, ils ont trié les individus capturés par taxon à l’aide d’un microscope et d’une clé d’identification imagée. Ainsi, il y a été possible de faire un recensement des espèces présentes aux différents sites et de la quantité d’individus de chaque espèce. Cela a permis au duo apprenti.e-mentor.e de déduire de quelle façon la santé de la rivière variait en fonction du site étudié.

Ce projet a été réalisé à Québec au Centre Eau Terre Environnement de l'INRS.

Mots clés: chimie, électricité, eau, pollution, environnement

Avant de les rejeter dans l’environnement, il faut décontaminer les eaux usées. C’est d’ailleurs le Ministère de l’Environnement, de la Lutte contre les changements climatiques, de la Faune et des Parcs du Québec (MELCCFP) qui détermine quel est le seuil maximal à respecter pour chaque contaminant. Or, pour les producteurs de fruits et de légumes, il devient difficile de respecter ces seuils à l’aide des traitements conventionnels, car ils sont de plus en plus stricts.

Pour leur venir en aide, une équipe de l’INRS tente de développer une nouvelle technique de décontamination de l’eau basée sur l’électricité : l’électrocoagulation. Concrètement, des électrodes en métal sont immergées dans un contenant rempli d’eau usée (obtenue après le lavage des fruits et légumes dans les fermes maraîchères), puis un courant électrique est appliqué entre elles. Ce courant provoque la formation de substances capables de se lier aux contaminants présents dans l’eau, formant ainsi des amas de particules plus gros et plus lourds. C’est ce qu’on appelle la coagulation. Ces amas seront ensuite plus faciles à retirer de l’eau car, en leur laissant un peu de temps, ils viendront se déposer au fond du récipient et on pourra simplement les filtrer.

Dans ce laboratoire, l’apprenti.e chercheur.se a testé 2 types d’électrodes différents : des électrodes en fer et d’autres en aluminium, afin de déterminer lesquelles étaient les plus efficaces pour décontaminer l’eau usée issue du lavage des pommes de terre. À l’aide de différents appareils de laboratoire (pH-mètre, conductimètre, balance…), l’apprenti.e a pu mesurer la quantité de contaminant dans l’eau avant le traitement, réaliser l’électrocoagulation, puis mesurer à nouveau la quantité de contaminants restants dans l’eau. À travers ce projet, l’apprenti.e scientifique a pu en apprendre plus sur la chimie, la décontamination des eaux usées et l’électricité.

Ce projet a été réalisé à Laval au Centre Armand-Frappier Santé Biotechnologie de l'INRS.

Mots clés: santé, cancer, toxicologie, perturbateurs endocriniens, poisson-zèbre

Saviez-vous qu’environ une femme canadienne sur huit développera un cancer du sein au cours de sa vie ? Si le cancer reste localisé, les chances de survie sont de 99%, mais lorsque des cellules migrent dans le corps, ces chances diminuent à 28%. Heureusement pour les femmes, ce ne sont pas tous les cancers du sein qui se rendent au stade métastatique avant d’être détectés et traités ! Des scientifiques de l’INRS étudient les facteurs pouvant favoriser l’apparition des métastases. Entre autres, un coupable a été identifié : les perturbateurs endocriniens. Il s’agit de polluants environnementaux pouvant interférer avec le système hormonal.

Dans ce projet, le duo apprenti.e-mentor.e s’est penché sur un polluant en particulier : les polybromodiphényléthers, qu’on surnomme PBDEs, vu leur nom à coucher dehors ! Les PBDEs sont ajoutés à plusieurs produits pour leurs propriétés de « retardateurs de flammes ». Comme on les côtoie un peu partout dans notre quotidien, on les retrouve aussi dans notre corps, dans nos tissus, dans notre sang et même dans le lait maternel. On sait déjà que ces molécules ont la capacité d’interagir avec nos hormones, dont l’œstrogène, mais jouent-elles aussi un rôle dans la migration des cellules cancéreuses ? C’est à déterminer.

Pour ce faire, l’équipe a injecté des cellules cancéreuses dans des poissons-zèbres et les a mis en contact avec des PBDEs afin de mesurer si les cellules cancéreuses migraient davantage en présence de ces polluants. Comme les poissons-zèbres ont un cycle de vie très rapide et que, croyez-le ou non, ils possèdent un pourcentage assez élevé de gènes communs à l’humain, ils sont souvent utilisés pour étudier le fonctionnement de différentes maladies et d’organes.

Pendant toute une semaine, l’apprenti.e chercheur.se a pu développer ses connaissances sur le cancer du sein, le système hormonal et les perturbateurs endocriniens, en plus d’avoir la chance de travailler dans un vrai laboratoire de recherche en sciences de la santé.