Grant: Collaborative Science, Technology and Innovation Program - Collaborative R&D Initiatives

Lois physiques appuyées par l’intelligence artificielle dans le cadre d’un processus et d’une conception de matériaux multi-échelle et multiphase : piégeage direct du carbone dans l’air.

The ongoing race to carbon net-zero is a global effort to resolve the challenge of climate change. Carbon neutrality can be achieved by reducing emissions and removing the CO2 in industry exhaust as well as the atmosphere. Removing carbon in the atmosphere is called direct air carbon capture (DACC) and can be viewed as an emerging industry producing carbon credit. This project seeks to design a novel DACC system based on fibrous material. The alkaline solution is dispensed by fiber networks and reacts with and captures the CO2 in the atmosphere. Optimal design for such processes is prohibitively demanding for conventional methods, experimental or computational, due to the drastic scale difference (e.g., from alkaline droplets and liquid film of micrometers to meters long fibers and reacting chamber) in the system. Developing a universal framework combining artificial intelligence and physical laws within this project will facilitate faster optimal designs and scaling-up for future DACC system development.

L’actuelle course en vue d’atteindre la neutralité carbone est un effort mondial visant à résoudre le défi que posent les changements climatiques. Il est possible d’atteindre la neutralité carbone en réduisant les émissions, en éliminant les émissions de CO2 de l’industrie ainsi que dans l’atmosphère. Le procédé d’élimination du carbone de l’atmosphère s’appelle captage direct du carbone dans l’air (CDCA) et on peut le considérer comme une industrie naissante permettant d’obtenir des crédits de carbone. Ce projet a pour but de concevoir un nouveau système de CDCA à partir des matières fibreuses. La solution alcaline est distribuée par un réseau de fibres, puis elle réagit avec le CO2 dans l’atmosphère et l’y capture. La conception optimale en ce qui a trait à ce type de processus est trop exigeante dans le cadre des méthodes conventionnelles, sur le plan expérimental ou computationnel, en raison de la différence marquée entre les échelles (p. ex., des gouttelettes alcalines et une pellicule liquide de quelques micromètres par rapport à des fibres et une chambre de réaction mesurant plusieurs mètres de long) dans le système. L’élaboration d’un cadre universel combinant l’intelligence artificielle et les lois physiques dans le cadre de ce projet contribuera à accroître la rapidité de conception et de mise à l’échelle optimales aux fins de l’élaboration des systèmes de CDCA futurs.

In the short term, anticipated outcomes will be strengthened collaborations across industry, academia, and government to support research excellence. In the medium term, anticipated outcomes will be the development of new and potentially disruptive technologies with collaborators. In the long term, find collaborative solutions to public policy challenges and create stronger innovation systems.

À court terme, les résultats prévus seront des collaborations renforcées entre l'industrie, le milieu universitaire et le gouvernement pour soutenir l'excellence en recherche. À moyen terme, les résultats attendus seront le développement de nouvelles technologies potentiellement perturbatrices avec des collaborateurs. À long terme, trouver des solutions collaboratives aux défis des politiques publiques et créer des systèmes d'innovation plus solides.

Collaborate on multiparty research and development programs to catalyze transformative, high-risk, high-reward research with the potential for game-changing scientific discoveries and technological breakthroughs in priority areas.

Collaborer à des programmes multipartites de recherche-développement dans le but de profiter de la synergie entre la recherche transformatrice à haut risque et à haut rendement et le potentiel de découvertes scientifiques et de percées technologiques révolutionnaires dans des secteurs d’intervention prioritaires.