Grant: Collaborative Science, Technology and Innovation Program – Ideation Fund

The Ideation Fund is intended to encourage, test and validate transformative research ideas generated by teams of NRC scientific personnel and external collaborators with complementary capabilities, acting as a demonstration phase for a continually-evolving suite of research and development (R&D) deliverables at the NRC. The fund supports exploratory research through two mechanisms: the New Beginnings Initiative and the Small Teams Initiative.

Le Fonds d’idéation vise à encourager, à mettre à l’essai et à valider les idées de recherche transformatrice des équipes scientifiques du CNRC et des collaborateurs externes dotés de capacités complémentaires. Il servira ainsi de plateforme de démonstration d’une série de produits livrables en matière de recherche-développement (R-D) en constante évolution au CNRC. Le Fonds appuie la recherche exploratoire au moyen de deux mécanismes : l’Initiative « Nouveaux débuts » et l’Initiative « Petites équipes ».

Atmospheric CO2 levels are at a record high. Further increases are predicted to produce large and uncontrollable impacts on the world climate and ocean acidity levels. Meanwhile, the global energy demand is expected to boom by 2040, with a growth of more than 25%. To meet this demand, while addressing our CO2 challenge, a solution (photosynthetic biohybrid systems (PBSs)) that can efficiently capture and store CO2 and solar energy in a CO2-negative or CO2-neutral manner is being explored. PBSs are still in their infancy, with less than a handful of microbes incorporated as their biocatalysts. The technical breakthrough of PBSs relies on enhancement of bacterial attachment, biofilm development, and electron-transfer rates at the microbe-electrode interfaces, all of which will benefit immensely from a deeper understanding of the ecological strategies and environmental drivers of the solar absorber compatible CO2 fixing microbes in their natural habitats. Fe- and Mn-mineral coated mining sites with ample solar exposure will be the ideal ecosystem to find these microbes. This project will thus fill the knowledge gap of CO2 fixing photoelectrotroph communities associated with Fe- and Mn-mineral coatings on Earth’s surface.

La concentration de CO2 dans l’atmosphère a atteint un niveau record et toute nouvelle hausse, prévoit-on, aura de profondes et incontrôlables répercussions sur le climat de même que sur l’acidification des océans. Entre-temps, la demande mondiale d’énergie devrait connaître un boom d’ici 2040, avec une croissance de plus de 25 %. Pour répondre à cette demande, tout en relevant notre défi en matière de CO2, une solution (les systèmes biohybrides photosynthétiques) qui peut efficacement capturer et stocker le CO2 et l’énergie solaire de façon à ce qu’elle soit négative ou neutre en CO2 est à l’étude. Les systèmes biohybrides photosynthétiques n’en sont toutefois qu’à leurs débuts et n’utilisent qu’une poignée de microbes comme biocatalyseurs. Cette percée technique s’appuie sur une meilleure fixation des bactéries, sur le développement de pellicules biologiques et sur le taux de transfert des électrons à l’interface microbe-électrode, autant de réalisations qui nous aideront énormément à mieux comprendre les stratégies écologiques et les déclencheurs environnementaux des microorganismes qui absorbent l’énergie solaire et fixent le CO2 dans leur habitat naturel. Les sites miniers très exposés au soleil et jonchés de minéraux couverts de Fe et de Mn sont les endroits idéaux où dénicher de tels microbes. Le projet enrichira nos connaissances sur les populations photoélectrotrophes qui fixent le CO2 dans les revêtements minéraux à base de Fe et de Mn que l’on trouve à la surface de la Terre.

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.

À court terme, les résultats prévus sont des collaborations renforcées dans l’ensemble de l’industrie, du milieu universitaire et du gouvernement afin d’appuyer l’excellence en recherche. À moyen terme, les résultats prévus sont le développement de technologies potentiellement perturbatrices avec des collaborateurs.

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