Le lab réalise des appels à manifestation d’intérêt afin d’élargir les domaines d’études, de co-construire de nouvelles actions de recherche dans le but d’améliorer l’améliorer l’impact environnemental des bâtiments et des infrastructures.

Intelligence Artificielle :

L’objet de cet appel à manifestation d’intérêt est de susciter des collaborations entre les chercheurs du lab et des spécialistes de l’intelligence artificielle et des données massives, afin d’étudier les possibilités de tirer parti de ces technologies pour améliorer les outils et les pratiques d’écoconception.

Sommaire :

a) Transports : Quel apport de l’intelligence artificielle pour l’éco-conception de la mobilité ?

b) Bâtiments, quartiers et énergie

c) Biodiversité et agriculture urbaine

d) Fiabilité, robustesse et biais potentiels des outils d’intelligence artificielle

e) Technologies Blockchain

Pour plus d’informations, téléchargez le document ci-dessous :

AMI 2024 IA – FRANÇAIS               AMI 2024 IA – ENGLISH

Sociologie :

L’objet de cet appel à manifestation d’intérêt est de susciter des collaborations entre les chercheurs du lab et des sociologues afin de mieux prendre en compte les aspects liés aux usages et aux comportements dans les pratiques d’éco-conception.

Sommaire : 

a) Transports

b) Bâtiments, quartiers et énergie

b1) Influence des comportements et modes de vie sur les performances environnementales

b2) La mobilisation des outils d’écoconception par les acteurs sur le terrain

b3) Low-tech et high-tech : quelle stratégie optimale en fonction des acteurs et des usagers

c) Biodiversité et agriculture urbaine

c1) Biodiversité en ville

c2)  Agriculture Urbaine

Pour plus d’informations, téléchargez le document ci-dessous :

AMI 2024 SOCIOLOGIE – FRANÇAIS   AMI 2024 SOCIOLOGIE – ENGLISH

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Sophie Joimel, écologue, maître de conférences à AgroParisTech travaille sur ce sujet au sein de notre programme de recherche “Inscrire les villes dans les limites planétaires”. Ses recherches pourraient ouvrir la voie à une meilleure prise en compte des fonctionnalités écologiques des sols dans le cadre de projets de restauration d’espaces naturels ou urbains.

S’inspirer des sols naturels pour créer des écosystèmes urbains multifonctionnels

Un sol est dit “fonctionnel” quand il assure pleinement son rôle de recyclage de la matière organique, de support de vie biologique, de rétention d’eau… Pour cela, il doit être vivant.

Avec ses collègues, la chercheuse en écologie étudie les dynamiques de la biodiversité dans les sols urbains en lien avec les méthodes d’entretien et de gestion pratiquées en surface : comment et pourquoi le vivant arrive, s’installe et quelles sont les conditions pour qu’il perdure dans les sols ?

 L’objectif de ses recherches et de leurs développements en génie pédologique (mise en place des technosols [Lien vers article 1]) est de comprendre comment obtenir ou reproduire en ville un fonctionnement écologique similaire à celui des sols naturels.

“ On dit qu’un sol est fonctionnel si ses paramètres physico-chimiques et biologiques lui permettent d’assurer ses différents rôles en termes de fertilité, d’accueil de la biodiversité ou de rétention en eau ainsi que l’ensemble des services écologiques qui en découlent. Par exemple, les vers de terre dans un sol assurent sa structuration en créant notamment des cavités lui permettant de mieux infiltrer et stocker l’eau de pluie.” précise la chercheuse.

Pour Sophie Joimel, s’intéresser à la vie des sols est un préalable important et nécessaire à la végétalisation des villes. Ses recherches montrent notamment qu’il existe une grande variabilité des sols en milieu urbain, caractéristique que l’on ne retrouve pas en milieu naturel. On les distingue par leurs paramètres abiotiques (compaction, contamination, pH très variables, forte anthropisation…) et leurs paramètres biologiques. Car si on s’attend à retrouver une biodiversité plus faible dans les sols urbains, ce n’est pas toujours le cas.

“Les collemboles, petits arthropodes de moins de 2 mm, peuvent être plus présents dans les sols urbains car ces derniers concentrent beaucoup de matières organiques. Or, les collemboles sont une espèce qui contribue positivement à la qualité des sols, notamment en créant des microporosités et en dégradant la matière organique pour des sols plus fertiles. D’autres espèces plus sensibles aux pollutions ou à la modification de leur habitat auront plus de mal à trouver leur place en ville.”

Intégrer la vie du sol dès la phase de conception des projets

Julien Perrin, responsable de la marque Equo Vivo chez VINCI Construction, s’intéresse particulièrement à cette question de la prise en compte de la vie dans les sols pour la durabilité des projets de restauration de milieux urbains ou naturels.

 “Le temps long consacré à la restauration des écosystèmes est nécessaire. Faire revenir de manière durable la biodiversité sur un espace renaturé doit passer par un travail sur le sol, pour le rendre vivant et de nouveau fonctionnel.” souligne t-il. 

Sur les chantiers, les ingénieurs d’Equo Vivo essaient de valoriser et de réemployer au mieux la biomasse qui se trouve sur place. Par exemple, les produits issus des travaux forestiers de début de chantier peuvent être valorisés pour amender et enrichir les sols, sous forme de broyats, notamment sur les sols pauvres en matière organique. Parfois, le sol est aussi reconstitué avec de la terre végétale ou avec des solutions de complément de type compost.

Selon Julien Perrin, le sujet des sols vivants et de leur importance sur la durabilité des projets n’est pas encore systématiquement abordé dès la phase de conception des projets et intégré dans les calendriers de chantier.

“Mais on sent le sujet se développer, faire l’objet de groupes de travail et de réflexions auprès des scientifiques, des filières d’ingénierie ou du génie écologique, des bureaux d’études, des entreprises” poursuit-il. 

De son point de vue d’expert, la restauration de sols vivants est aujourd’hui un enjeu majeur et les projets en ce sens se développent beaucoup, sans que la compétence d’ingénierie ne soit assez développée et dense sur le territoire pour répondre à toutes les demandes. Il s’intéresse aux recherches menées sur ce sujet, notamment pour être en capacité d’argumenter auprès des maîtres d’ouvrage sur leur intérêt à prendre en compte l’ensemble des services rendus par ces écosystèmes restaurés.

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Dans le cadre de notre programme de recherche « Inscrire les villes dans les limites planétaires », Erwan Personne, enseignant-chercheur à AgroParisTech, physicien de l’atmosphère et expert en micro-climat, s’intéresse précisément à la question du végétal en ville pour ses bénéfices microclimatiques et ses incidences en matière de qualité de l’air.

Ses recherches visent à comprendre les mécanismes de fonctionnement des plantes en interaction avec le milieu urbain, l’eau et l’atmosphère, pour déterminer les conditions optimales pour des aménagements de nature assurant pleinement leur rôle de régulateur des températures et de la qualité de l’air.

La régulation biologique du climat en ville : un phénomène complexe

Les dernières canicules et les prévisions d’augmentation des températures font du développement de zones tampons de rafraîchissement en milieu urbain une question cruciale.

“Jusqu’à 37°C, la chaleur est inconfortable mais cela reste vivable. En revanche, la thermorégulation humaine n’est pas très performante pour régler les excès de chaleur au-delà de 38°C. C’est pour cela que quelques degrés en moins peuvent être décisifs” souligne Erwan Personne.

En période de fortes chaleurs, les arbres en ville sont une source d’ombrage, ce qui permet de réduire la chaleur ressentie. Mais ce n’est pas tout. Leur interaction avec l’eau présente dans les sols est essentielle. Connu sous le nom d’évapotranspiration, il s’agit d’un phénomène complexe qui permet aux arbres d’absorber l’eau à l’état liquide dans le sol et de le transformer en vapeur d’eau, rafraîchissant ainsi le microclimat ambiant, à l’image d’un climatiseur naturel. ​​

Selon l’Office National des Forêts, la quantité d’eau rejetée à travers le phénomène d’évapotranspiration par un chêne par jour peut aller jusqu’à 1 000 litres d’eau, elle peut être de 75 litres pour un bouleau.

Erwan Personne et son équipe démarreront prochainement une étude portant précisément sur la modélisation des besoins en eau de la végétation en ville.

“Notre postulat de départ est que la végétation en ville n’a pas les mêmes besoins qu’en milieu ouvert, elle nécessite davantage d’eau car la température est plus élevée en milieu urbain et l’air y est plus sec : la transpiration des arbres y est donc plus forte.” précise le chercheur.

L’objectif de l’étude sera de proposer une modélisation de ce phénomène, à partir d’expérimentation de terrain, pour quantifier les besoins en eau de différents types de végétation en milieu urbain pour assurer au mieux leur fonction de climatiseur. Plusieurs paramètres seront pris en compte : vent, humidité relative, rayonnements solaires, quantité d’eau à disposition dans le sol, configuration des plantations, vie dans le sol… 

Une recherche qui fait écho à l’offre de rafraîchissement urbain et de gestion des eaux pluviales Revilo proposée par VINCI Construction et qui a déjà été mise en œuvre sur plusieurs chantiers en cœur de ville, comme au Parc des expositions de Montpellier ou sur la place Boiran à Nice. 

David Rybojad, chargé de développement commercial chez VINCI Construction, explique comment la compréhension de ce phénomène d’évapotranspiration et la volonté de gérer l’eau de pluie à la parcelle en créant des surfaces d’infiltration est au coeur de l’offre Revilo :

“L’offre Revilo s’appuie sur trois piliers : le type de revêtement pour plus de perméabilité et l’obtention d’un albedo élevé ; le végétal avec des strates hautes, moyennes et basses permettant le rafraîchissement de la ville par ombrage et évapotranspiration ; et enfin la gestion des eaux pluviales pour aider à la croissance des végétaux et favoriser le phénomène d’évapotranspiration” précise t-il.

Nature en ville : quels impacts sur la qualité de l’air ?

Le lien entre pollution de l’air et configuration de la végétation en milieu urbain est également une question centrale dans les recherches d’Erwan Personne.

“La qualité de l’air en ville est souvent améliorée quand les espaces végétalisés sont bien conçus, mais ce n’est pas toujours le cas” précise le chercheur.

La végétation n’est pas systématiquement un facteur favorable à la qualité de l’air, l’effet obtenu pouvant même être inverse selon l’aménagement réalisé. D’après le chercheur, lorsqu’il y a une source de pollution (de type automobile) et que des arbres sont placés au-dessus de cette source, formant un tunnel végétal, les gaz d’échappement seront enfermés sous les arbres et cette configuration représente un facteur d’accroissement de la pollution. Si au contraire le ciel est ouvert, sans végétation haute, cela permet d’évacuer la pollution de l’air plus rapidement. À l’inverse, si des haies sont apposées de chaque côté de la source de pollution, elles peuvent jouer le rôle de véritables barrières naturelles qui protègent les passants de la source de pollution.

Un second facteur influençant la qualité de l’air est le choix des essences. Tout d’abord parce que certaines espèces d’arbres peuvent représenter un risque allergique potentiellement fort pour les habitants, mais aussi parce qu’en entrant en contact avec d’autres polluants présents en milieu urbain, elles peuvent être à l’origine de réactions chimiques pouvant entraîner une plus forte pollution de l’air.

“Sous l’effet du rayonnement solaire, certains arbres, en particulier les épineux, peuvent être émetteurs de précurseurs de certains composés organiques volatils (COV) (notamment de la famille chimique des terpènes) qui, en présence d’autres composés tels que les oxydes d’azote (NOx) présents dans les gaz d’échappement des voitures, peuvent favoriser la fabrication d’ozone, ayant un impact négatif sur la pollution de l’air.” conclut le chercheur.

L’originalité des sujets de recherche portés par cette équipe est d’expliquer, par les sciences physiques, le fonctionnement des plantes avec son environnement urbain en prenant en compte l’ensemble des facteurs biologiques, chimiques, hydriques dont elles dépendent fortement comme l’eau disponible, la nature des polluants en contact, la situation géographique, la morphologie urbaine, le type d’aménagements des végétaux…

Les modélisations qui seront produites pourraient devenir une source de connaissance utile pour la création des futurs aménagements de végétalisation urbaine, à l’instar de ce qui est déjà en cours avec l’offre Revilo. C’est tout l’enjeu du lab recherche environnement et du partenariat entre VINCI et AgroParisTech, Mines Paris-PSL et l’Ecole des Ponts ParisTech . Il permet aux filiales de VINCI de bénéficier de l’expertise des chercheurs et des résultats de leurs travaux, et à l’inverse ces derniers accèdent à des terrains d’expérimentation dans un objectif de recherche appliquée. De la recherche à l’opérationnel, il n’y a qu’un pas !

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Recréer des sols urbains fertiles : un enjeu environnemental fort

La tendance actuelle, partagée par les décideurs, les urbanistes et les citadins eux-mêmes, est au retour de la nature en ville. Cela nécessite d’avoir un sol fertile et fonctionnel, capable d’accueillir différentes strates de végétation, de leur permettre de se développer mais aussi de stocker, d’infiltrer et de redistribuer les eaux pluviales, ce qui n’est aujourd’hui pas le cas de la majorité des sols urbains.

Désimperméabiliser ces sols puis importer au cœur des villes des terres fertiles provenant d’espaces naturels ou agricoles, est la méthode la plus couramment utilisée pour renouer avec le végétal en ville. Or, avec l’adoption de la loi Climat & Résilience de 2021, qui introduit un objectif 2050 de zéro artificialisation nette” (ZAN) , la recréation de sols urbains vivants ne pourra bientôt plus se faire à l’aide d’amendement en terres végétales provenant de sols agricoles, naturels ou forestiers.

“Il faut jusqu’à 1000 ans pour construire un centimètre de sol naturel. C’est une ressource non renouvelable” indique Sophie Joimel.

“Notre optique et celle des industriels qui se sont lancés dans la construction de sols fertiles est de ne plus recourir à des terres végétales mais d’utiliser des matériaux renouvelables tout en valorisant de la matière qui était auparavant mise en déchetterie : de la matière organique, des matières secondaires issues de bâtiments et ainsi obtenir un meilleur bilan environnemental tout en végétalisant les villes” explique la chercheuse.

Des sols construits en fonction de leurs usages

“La conception d’un sol est réfléchie en fonction de son usage et de ses usagers. La composition ne sera pas la même s’il s’agit d’une cour d’école végétalisée, d’un espace dédié à l’agriculture urbaine, d’un parc, d’une toiture végétalisée, d’arbres d’alignement, d’une voie de mobilité douce…” précise la chercheuse.

Dans le cadre de ses recherches plus spécifiquement dédiées à l’agriculture urbaine, Sophie Joimel teste plusieurs compositions de sols à base de différents matériaux comme de la brique concassée, des terres excavées, du béton cellulaire… auxquels est ajoutée de la matière organique, ressource trouvée à proximité (compost de déchets verts, biodéchets, marc de café, drêche de bière, bois broyé…).

Ses expérimentations se font en extérieur, en conditions semi-contrôlées et dépendent ainsi des aléas climatiques. Différentes profondeurs, nombres d’horizons de sols, compositions en couches ou en mélanges sont testés. Des analyses sont ensuite réalisées en laboratoire pour évaluer l’écotoxicité des sols, le vieillissement des matériaux et vérifier la présence d’organismes vivants indispensables au recyclage de la matière organique et à la structuration des sols.

“Les caractéristiques que nous recherchons en priorité par rapport aux technosols sont la faible contamination de la matière première, l’apport suffisant en matières organiques, un pH basique (autour de 7), un rapport carbone/azote aux alentours de 10 et la présence d’éléments nutritifs comme le phosphore, le potassium, le calcium.” souligne la chercheuse.

“Il faut savoir qu’un apport de compost supérieur à 30% n’est pas nécessaire et peut potentiellement entraîner un risque de dégradation de la qualité de l’eau” précise-t-elle.

Un démonstrateur de technosols construits en Île-de-France

Cette logique d’économie circulaire et de préservation des ressources naturelles est également au cœur des expérimentations menées sur la plateforme de valorisation de matériaux DLB Valomat à Précy sur Marne par VINCI Construction.

Ce démonstrateur, mis en place en Ile-de-France il y a presque deux ans, a pour objectif de rendre opérationnelles et accessibles les expérimentations sur les technosols aux métiers de la construction et de la valorisation des matériaux.

Douze compositions de sols y ont été formulées en faisant varier différents paramètres, en fonction de leur usage, notamment en lien avec la gestion de l’eau :

• jardin de pluie,
• jardin en creux,
• jardin en buttes,
• mélanges terre-pierre pour parking désimperméabilisé ou voie de circulation verte.

Chaque composition présente un horizon de croissance (à la surface) et un horizon de développement (en profondeur) et utilise des matériaux issus de la déconstruction de chantiers à proximité (terre excavée de chantiers parisiens, déblais de chantiers, sablons d’excavation, ballast de récupération SNCF), qui sont ensuite amendés par incorporation de compost de type 4 élaboré à base de déchets verts provenant d’un site à proximité.

Le bureau d’études en ingénierie du sol et du paysage SOL Paysage qui a accompagné cette démarche depuis ses débuts, notamment pour le choix de la végétation en surface, vient de réaliser une première évaluation concluante : sur les 12 compositions de sols formulées, les arbres se développent comme souhaité, sans facteur limitant.

“A partir des caractéristiques physico-chimiques et pédologiques des sols, on peut désormais proposer un produit qui répond au besoin du client et qui est en parfaite adéquation avec son usage” souligne Olivier Waterblez, responsable d’antennes matériaux et industries chez VINCI Construction.

“A terme, il serait envisageable de transposer cette expérimentation dans d’autres  régions, en créant des démonstrateurs intégrant les spécificités et matériaux locaux, ou directement sur les chantiers en fonction de leur configuration, en réutilisant in situ les terres excavées, et en y ajoutant des intrants complémentaires comme du ballast ou du compost” précisent Romain Lafon, chargé d’affaires au centre de recherche de Mérignac et Nicolas Hiroux, ingénieur technique à la direction technique de VINCI Construction.

Avec ces premiers retours d’expérimentation à la fois scientifiques et techniques, on peut penser que le sujet des sols construits et de la refonctionnalisation des sols urbains devienne au cours des prochaines années, de plus en plus présent dans les programmes de recherche et les projets d’aménagements et de végétalisation des villes. Cela permettra de construire de plus en plus de connaissances sur la question pour répondre à la demande grandissante de végétalisation des villes tout en accompagnant les mesures gouvernementales de Zéro Artificialisation Nette.

Technosols, sols construits, sols reconstitués ou reconstruits : de quoi parle-t-on exactement ?

Explication par Sophie Joimel, enseignante-chercheuse à AgroParisTech.

Les technosols : ce sont des sols comprenant au moins 20 % d’artefacts, c’est à dire d’éléments anthropogéniques (modifiés par l’homme à travers ses activités comme la construction, l’excavation, le remblayage, le dépôt de matériaux, la pollution…). Ils ne sont pas forcément construits de manière volontaire. Par exemple les bassins de décantation de boue. Il n’y a pas de volonté de les construire mais ce sont bien des sols modifiés par l’homme, soit des technosols.

Les sols construits : on retrouve dans ce terme et dans les travaux que je mène au lab recherche environnement une volonté de construire un sol en s’inspirant des sols naturels, d’avoir une réflexion pour avoir un sol durable. Par extension, on peut aussi parler de technosols construits.

Les sols reconstitués : ce type de construction de sols correspond à des pratiques plus anciennes qui consistaient à ajouter un substrat dans le sol, sans véritable volonté de s’inspirer ou de mimer le fonctionnement écosystémique naturel des sols.

Sols reconstruits : on parle généralement de reconstruction de sols dans les projets de réhabilitation de certains sites, mais en fait il s’agit bien de sols construits.

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Bruno Peuportier : Notre volonté a été de montrer comment l’ACV peut être utilisée pour écoconcevoir des bâtiments ou des projets urbains, en particulier lors de la phase amont. Le but est d’aller au de-là du minimum de performance imposé par la règlementation. En effet, se limiter à une approche règlementaire revient à se contenter de vérifier que le projet réponde aux performances minimales attendues. Or pour répondre aux enjeux climatiques, il faut atteindre un niveau zéro carbone, ce qui constitue un tout autre défi. Rectifier le projet par la suite s’avère en général moins efficace et plus onéreux. Améliorer le projet grâce à l’ACV dès la phase de conception permet une meilleure performance à moindre coût.

Avoir recours à l’ACV dès la phase amont des projets est d’autant plus utile qu’elle permet d’instaurer un dialogue avec le maitre d’ouvrage. L’analyse des performances dès la conception permet d’orienter le projet en fonction des enjeux environnementaux et de pouvoir fédérer les efforts du maitre d’ouvrage, de l’architecte, du bureau d’études et de l’entreprise de construction. Elle favorise la dynamique de co-construction.

Grâce au bilan on peut identifier les éléments les plus contributeurs aux impacts et donc les sujets à traiter en priorité pour améliorer la performance environnementale du projet.
La comparaison à des bâtiments de référence, comme proposés dans le livre, permet de situer la performance du projet étudié entre les meilleures pratiques et les impacts les plus élevés et d’évaluer les marges de progrès. On pourra alors comparer différents leviers d’actions : forme architecturale, choix techniques, méthodes de construction éventuellement…

Vous appelez à une évolution des pratiques ?

BP : Oui en quelque sorte. Pour moi ce livre est un point de départ pour continuer à échanger avec les professionnels, notamment avec les architectes urbanistes. Le lab organise d’ailleurs prochainement une nouvelle session du séminaire sur l’écoconception avec des architectes urbanistes et des enseignants pour aborder à la fois la pratique des outils dans le domaine professionnel et dans le domaine de l’enseignement. L’idée est de continuer à faire progresser les outils, les applications, et procéder à des itérations entre le développement de la méthode et les retours d’expérience sur le terrain.
C’est un changement de pratique pour de nombreux professionnels. Aujourd’hui la règlementation oblige à mener ces analyses et notre volonté est d’inciter à ne pas se suffire de l’ACV « simplifiée » règlementaire mais de plutôt en faire un levier pour chercher à améliorer encore les projets et atteindre de meilleures performances environnementales. Quelque part, on se prépare aux règlementations de demain, c’est le rôle de la recherche que de favoriser l’évolution des pratiques pour atteindre l’objectif zéro carbone. La règlementation est focalisée aujourd’hui sur le climat et il y a fort à parier que les exigences de performances environnementales vont s’accroitre également en termes de santé, de biodiversité et de ressources.

On compte pas moins de 20 contributeurs à ce livre, comment a-t-il été réalisé ?

BP : C’est un travail collectif qui synthétise en effet différents travaux.
A l’instar des recherches menées au sein du lab, nous avons eu une approche multidisciplinaire : même si les chercheurs de l’école de Mines ont beaucoup contribué sur les dimensions efficacité énergétique et ACV, l’école des Ponts ParisTech et AgroParisTech ont également contribué pour traiter les dimensions matériaux, mobilité et biodiversité.
Le livre aborde des sujets méthodologiques et des applications concrètes pour présenter comment l’outil a été utilisé dans différents cas d’études. Il présente aussi des références pour pouvoir évaluer la performance d’un projet et ensuite la comparer à une moyenne ou aux meilleures pratiques.

Les références sont issues de travaux menés avec l’Agence Internationale de l’Energie. Elles se basent sur plus de 20 000 calculs obtenus en faisant varier de nombreux paramètres à partir d’archétypes de bâtiments neufs ou existants : bâtiments scolaires, maisons individuelles, immeuble collectif (haussmannien, HLM, basse consommation), bureaux. Ces archétypes nous permettent d’avoir une idée des meilleures pratiques sur lesquelles il est possible de se baser pour évaluer les autres projets, mais aussi des pires performances. C’est là que peut s’ouvrir le dialogue avec le maitre d’ouvrage, en identifiant la performance actuelle et les possibilités d’amélioration.

A qui s’adresse ce livre ?

BP : Aux professionnels de la conception : architectes-urbanistes, bureaux d’étude, assistants à la maitrise d’ouvrage, aménageurs et entreprises de construction, mais aussi aux enseignants : toutes les personnes qui souhaitent mieux prendre en compte les enjeux environnementaux dans leur pratique professionnelle.
Le livre est vraiment fait pour mieux comprendre en quoi consiste l’ACV, quels sont les choix méthodologiques plus ou moins pertinents en fonction des objectifs de l’étude, quels sont les objectifs de performance que l’on peut se fixer pour différents types de bâtiments. Il permet de voir comment cette méthode a été utilisée dans les différentes études de cas et comment l’appliquer à l’échelle d’un bâtiment ou d’un projet urbain. La dernière partie permet d’approfondir certains points méthodologiques pour ceux qui souhaitent aller plus loin : les matériaux bio sourcés, l’ACV dynamique…

Obtenir un exemplaire : Le guide est disponible en librairies et au format e-book.

Cet ouvrage collectif reflète les travaux menés au sein du lab recherche environnement VINCI ParisTech par l’École des Mines de Paris, de l’École des Ponts ParisTech et d’AgroParisTech. Il est également basé sur les retours d’expérience de projets de bâtiments et d’infrastructures des entreprises de VINCI, mêlant ainsi dimensions scientifique et pratique.

Les auteurs

Ont contribué à l’ouvrage : Maxime Trocmé (VINCI), Maria Beraldi (VINCI), Tanguy Aurousseau (École des Mines Paris), Mathilde Ceripa (École des Mines Paris), Tiffany Desbois (École des Ponts ParisTech), Paul Fayel (École des Mines Paris), Adélaïde Feraille (École des Ponts ParisTech), Angélique Ferry (École des Mines Paris), Cyrille François (École des Ponts ParisTech), Nathalie Frascaria (AgroParisTech), Arleta Grabowska (École des Mines Paris), Marie Kovalenko (École des Mines Paris), Baptiste Mendes (École des Ponts ParisTech), Alice Micolier (Octopus Lab), Bruno Peuportier (École des Mines Paris), Charlotte Roux (École des Mines Paris), Myriam Saadé (École des Ponts ParisTech), Patrick Schalbart (École des Mines Paris), Yann Souk (École des Ponts ParisTech), Léa Tannous (École des Mines Paris), Anatole Truong Nhu (École des Mines Paris), Aurore Wurtz (École des Mines Paris). 

Coordinateur : Bruno Peuportier, spécialiste de l’analyse énergétique et environnementale des bâtiments et des quartiers, directeur de recherche au Centre Énergétique Environnement et Procédés à Mines Paris-PSL et coordinateur du lab recherche environnement VINCI ParisTech. Il a développé les logiciels COMFIE (simulation thermique des bâtiments) et EQUER (analyse de cycle de vie), mené différents projets de démonstration concernant la construction ou la rénovation de logements sociaux, de bâtiments tertiaires ou scolaires, et supervisé plusieurs projets européens sur ces thématiques.

Table des matières

PARTIE 1 : Qu’est-ce que l’analyse de cycle de vie ?

1.1 Définition des objectifs et du champ de l’étude
1.2 Inventaire de cycle de vie
1.3 Évaluation des impacts
1.4 Interprétation des résultats
1.5 Fiabilité et limites de l’ACV
1.6 L’ACV parmi les outils de management environnemental

PARTIE 2 : Comment savoir si un projet est satisfaisant ?

2.1 Description de l’échantillon de bâtiments
2.2 Hypothèses communes pour l’analyse de cycle de vie
2.3 Résultats de l’ACV, impacts minimaux (classe A) et maximaux (classe G)

PARTIE 3 : L’ACV pour l’écoconception des bâtiments

3.1 Analyser les contributions aux impacts pour repérer les aspects à améliorer
3.2 Intérêt des matériaux biosourcés
3.3 Intérêt des énergies renouvelables
3.4 Impacts environnementaux des bâtiments de grande hauteur

PARTIE 4 : Trois exemples d’application de l’ACV à l’écoconception de projets urbains

4.1 ZAC Nozal Front Populaire à Saint-Denis (Seine-Saint-Denis)
4.2 Usine Terrot à Dijon
4.3 Clinique Trarieux à Lyon

PARTIE 5 : Pour en savoir plus sur l’ACV

5.1 L’ACV dynamique
5.2 Évaluer les impacts sur la biodiversité
5.3 Évaluer les impacts sur la santé
5.4 Prendre en compte l’économie circulaire
5.5 L’ACV appliquée aux transports et aux mobilités
5.6 L’importance des données contextualisées en ACV

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Qu’est-ce que l’analyse de cycle de vie ? Comment savoir si la performance environnementale d’un projet est satisfaisante ? Comment appliquer l’ACV à l’éco-conception des bâtiments et des projets urbains ?

Après l’agriculture urbaine, nous publions un second ouvrage pour comprendre, à travers des cas pratiques, pourquoi et comment utiliser l’ACV dans une démarche d’écoconception des projets urbains.

L’analyse de cycle de vie (ACV) est utilisée depuis une trentaine d’années pour évaluer les impacts environnementaux des bâtiments, et depuis près de deux décennies à l’échelle des projets urbains.
La plupart des professionnels du bâtiment abordent le sujet par l’intermédiaire de la réglementation RE2020 et des seuils d’émissions de gaz à effet de serre. Il s’agit alors de vérifier la conformité d’un projet en fin de conception, afin d’obtenir un permis de construire. Mais l’ACV s’avère encore plus pertinente en phase amont, en tant qu’outil d’aide à la décision, afin d’orienter les choix et d’améliorer les performances environnementales des projets.

Ce livre permet d’appréhender les grands principes de l’ACV, de situer la performance d’un bâtiment en comparaison aux meilleures pratiques, de réduire les impacts liés aux produits de construction et à l’étape d’usage, et in fine d’appliquer la méthode à l’écoconception des projets urbains.

Un guide à l’intention des bureaux d’études, maîtres d’ouvrages et assistants à la maîtrise d’ouvrage, architectes-urbanistes, entreprises de construction et promoteurs immobiliers désireux d’améliorer la prise en compte des enjeux environnementaux dans leur pratique professionnelle, dans un objectif de responsabilité sociétale.

Cet ouvrage collectif reflète les travaux menés au sein du lab recherche environnement VINCI ParisTech par l’École des Mines de Paris, de l’École des Ponts ParisTech et d’AgroParisTech. Il est également basé sur les retours d’expérience de projets de bâtiments et d’infrastructures des entreprises de VINCI, mêlant ainsi dimensions scientifique et pratique.

Le guide est disponible en librairies et au format e-book.

Les auteurs

Ont contribué à l’ouvrage : Maxime Trocmé (VINCI), Maria Beraldi (VINCI), Tanguy Aurousseau (École des Mines Paris), Mathilde Ceripa (École des Mines Paris), Tiffany Desbois (École des Ponts ParisTech), Paul Fayel (École des Mines Paris), Adélaïde Feraille (École des Ponts ParisTech), Angélique Ferry (École des Mines Paris), Cyrille François (École des Ponts ParisTech), Nathalie Frascaria (AgroParisTech), Arleta Grabowska (École des Mines Paris), Marie Kovalenko (École des Mines Paris), Baptiste Mendes (École des Ponts ParisTech), Alice Micolier (Octopus Lab), Bruno Peuportier (École des Mines Paris), Charlotte Roux (École des Mines Paris), Myriam Saadé (École des Ponts ParisTech), Patrick Schalbart (École des Mines Paris), Yann Souk (École des Ponts ParisTech), Léa Tannous (École des Mines Paris), Anatole Truong Nhu (École des Mines Paris), Aurore Wurtz (École des Mines Paris). 

Coordinateur : Bruno Peuportier, spécialiste de l’analyse énergétique et environnementale des bâtiments et des quartiers, directeur de recherche au Centre Énergétique Environnement et Procédés à Mines Paris-PSL et coordinateur du lab recherche environnement VINCI ParisTech. Il a développé les logiciels COMFIE (simulation thermique des bâtiments) et EQUER (analyse de cycle de vie), mené différents projets de démonstration concernant la construction ou la rénovation de logements sociaux, de bâtiments tertiaires ou scolaires, et supervisé plusieurs projets européens sur ces thématiques.

Table des matières

PARTIE 1 : Qu’est-ce que l’analyse de cycle de vie ?

1.1 Définition des objectifs et du champ de l’étude
1.2 Inventaire de cycle de vie
1.3 Évaluation des impacts
1.4 Interprétation des résultats
1.5 Fiabilité et limites de l’ACV
1.6 L’ACV parmi les outils de management environnemental

PARTIE 2 : Comment savoir si un projet est satisfaisant ?

2.1 Description de l’échantillon de bâtiments
2.2 Hypothèses communes pour l’analyse de cycle de vie
2.3 Résultats de l’ACV, impacts minimaux (classe A) et maximaux (classe G)

PARTIE 3 : L’ACV pour l’écoconception des bâtiments

3.1 Analyser les contributions aux impacts pour repérer les aspects à améliorer
3.2 Intérêt des matériaux biosourcés
3.3 Intérêt des énergies renouvelables
3.4 Impacts environnementaux des bâtiments de grande hauteur

PARTIE 4 : Trois exemples d’application de l’ACV à l’écoconception de projets urbains

4.1 ZAC Nozal Front Populaire à Saint-Denis (Seine-Saint-Denis)
4.2 Usine Terrot à Dijon
4.3 Clinique Trarieux à Lyon

PARTIE 5 : Pour en savoir plus sur l’ACV

5.1 L’ACV dynamique
5.2 Évaluer les impacts sur la biodiversité
5.3 Évaluer les impacts sur la santé
5.4 Prendre en compte l’économie circulaire
5.5 L’ACV appliquée aux transports et aux mobilités
5.6 L’importance des données contextualisées en ACV

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« Éviter-Réduire-Compenser ». Cette association de mots, plus connue sous le nom de séquence ERC, a été introduite par la loi relative à la protection de la nature de 1976 et consolidée et précisée par la loi de reconquête de la biodiversité, de la nature et des paysages d’août 2016. Elle vise le « zéro » perte nette de biodiversité dans la réalisation des projets d’aménagements du territoire. Les porteurs de projets sont ainsi tenus de prendre des mesures visant en priorité à éviter les atteintes à la biodiversité, à défaut d’en réduire la portée, et en dernier recours, à compenser les atteintes qui n’auraient pu être évitées ni réduites. Dans cet épisode du podcast « chantier de la ville durable », le lab recherche environnement VINCI ParisTech donne la parole à des experts qui, au cours d’une visite d’un tronçon de 50 km de l’autoroute A89 mis en service en 2013, livrent leurs réflexions sur l’importance de la prise en compte de la biodiversité et des paysages dans les projets d’infrastructures.

La séquence ERC pour préserver la biodiversité

« A l’époque, la séquence ERC, qui n’était pas encore inscrite dans la loi aussi précisément qu’aujourd’hui, est apparue comme un fil conducteur tout au long du projet, se souvient Philippe Chavaren, responsable du Domaine Nature, Paysage et dépendances Vertes du Pôle environnement de VINCI Autoroutes réseau Autoroutes du Sud de la France. Dès le début, une attention particulière a été portée à l’évitement des impacts environnementaux, en modifiant le tracé de l’autoroute par exemple. Lorsque certains impacts ne pouvaient pas être évités, des efforts ont été faits pour les réduire ». Par exemple, des ouvrages hydrauliques ont été construits pour permettre aux cours d’eau et aux différentes espèces aquatiques et terrestre de traverser l’infrastructure ; autre exemple avec la construction de passerelles pour les chiroptères. Enfin, lorsque des impacts résiduels demeuraient, des mesures de compensation ont été mises en œuvre, comme la renaturation de zones humides. Dix ans plus tard, la visite sur site permet de constater que les mesures prises à l’époque ont porté leurs fruits.

L’importance d’une approche collaborative

Ce projet a mis en évidence l’importance de la collaboration de tous les acteurs de la chaîne de la construction, du maître d’ouvrage à l’entrepreneur en passant par les maîtres d’œuvre, en lien avec la société civile, et notamment les associations environnementales. « En tant que jeune écologue, je suis très heureuse de constater que, malgré la taille considérable des chantiers et leur impact potentiel sur l’environnement, il est possible, avec une planification soignée et une approche respectueuse de l’environnement, de mener à bien des projets d’infrastructure tout en préservant les écosystèmes environnants », estime Solenn Renier, stagiaire à la Direction de l’environnement de VINCI Autoroutes.

Replacer le vivant au centre de notre système de décision

Ce constat amène à se poser la question plus générale des conséquences de l’aménagement du territoire. « L’aménagement du territoire est un processus par lequel nous occupons et organisons un espace, lequel est partagé entre les entités vivantes et non vivantes. En exploitant cet espace, nous l’impactons inévitablement – positivement ou négativement.  Mais les choix que nous faisons ont des conséquences directes sur les écosystèmes. Ces choix doivent être éclairés en replaçant le vivant au centre de notre système de décision. C’est à cette seule condition que nous pourrons concilier les objectifs écologiques et économiques », conclut Hélène Barbé, Ingénieure AgroParisTech, ingénieure d’études au sein du lab recherche environnement VINCI ParisTech.

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À l’occasion de cette conférence, nous avons rencontré les opérationnels (ADIM Lyon, Ville de Lyon, Office National des Forêts, Ligue pour la Protection des Oiseaux, VINCI Immobilier, VINCI Construction) et chercheurs (AgroParisTech et Mines Paris PSL) qui ont participé à ces programmes de réhabilitation visant à réduire les surfaces artificialisées, à préserver la biodiversité et à optimiser le confort thermique. Un outil d’évaluation de l’impact de la végétalisation sur les îlots de chaleur a également été présenté.

Regarder le replay

Intervenants : Laurent Putzu, Katy Gilardon et Florian Merique (ADIM Lyon), Stéphane Reymond (VINCI Immobilier), Bruno Peuportier (Mines Paris PSL), Erwan Personne (AgroPerisTech), Fabien Dubois (LPO), Elodie Dupont (VINCI Construction Services Partagés), Maxime Trocmé (VINCI).

Cet événement a été coorganisé par ADIM Lyon et le lab recherche environnement VINCI ParisTech.

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Une approche contextuelle et environnementale

Mais comment les leviers de l’architecture bioclimatique peuvent-ils être activés pour améliorer l’efficacité énergétique des bâtiments à moindre coût ? Le projet intégré à la formation postgraduate POCA (pour « Post-Carbone »), créé par l’École d’architecture de la ville & des territoires Paris Est en association avec l’École des Ponts ParisTech, permet de le comprendre et de l’expérimenter (voir ici la conférence donnée sur le sujet, et là le support de présentation de la conférence). Il s’agit de concevoir une station de mesures environnementales dans un site choisi par les étudiants. Après une analyse du climat, des conditions météorologiques et des variations du rayonnement solaire locales, les étudiants implantent  tout d’abord le bâtiment pour tirer le meilleur parti du contexte. Puis il s’agit de définir des principes structurels, de façade (position des ouvertures, protection solaire, isolation thermique…), de ventilation et de chauffage. « A chaque fois, il leur faut trouver les modes constructifs, les matériaux et les sources d’énergie les mieux adaptés au contexte local (disponibilité, approvisionnement, savoir-faire) », détaille Joan Gaudin, architecte, enseignant à l’École d’architecture de la ville & des territoires Paris Est.

Des choix éclairés pour une meilleure performance énergétique et environnementale

Au cours de ce travail collectif, les étudiants sont amenés à se poser de nombreuses questions d’ordre bioclimatique :  « Où positionner les différents espaces – espaces de vie, de travail, chambres – pour optimiser le confort de chacun des usages : sur la façade sud, nord, au rez-de-chaussée ou au premier étage ? », ou bien : « comment se protéger de la chaleur l’été sans trop réduire les apports solaires dans le bâtiment l’hiver : en changeant de vitrage, en intégrant des casquettes au-dessus des ouvertures ou en créant des masques occultants ? ». Les réponses à ces questions leur sont données par des outils numériques. « Les étudiants peuvent faire des choix optimaux sur la base de simulations qui leur permettent de mesurer l’influence d’une décision sur les performances du bâtiment au regard de ses usages », explique Bruno Peuportier, directeur de recherche au Centre Efficacité Énergétique des Systèmes (CES) de l’École des Mines de Paris.

Enfin, pour doubler la performance énergétique d’une performance environnementale plus globale, les étudiants valident leurs options en les intégrant dans une analyse de cycle de vie (ACV).  « A chacune des étapes de conception, l’impact carbone des choix est mesuré, et ce, sur la totalité du cycle de vie du bâtiment, y compris les phases de rénovation ultérieures et la déconstruction en fin de vie», illustre Marc de Fouquet, architecte et enseignant à l’ENSA Nancy.

Une conception multidisciplinaire et précoce des projets

On le perçoit : les fils conducteurs du travail mené par les étudiants sont ceux de la sobriété et de la frugalité. Mais l’objectif final reste bien la réduction des impacts environnementaux du bâtiment pendant les phases de construction et d’utilisation. « Dans ce projet d’études, et plus largement dans tous les projets de bâtiments bioclimatiques, c’est en suivant une démarche rigoureuse d’analyse qualitative et quantitative tout au long de la conception que cet objectif peut être atteint », poursuit Marc de Fouquet. L’atteinte de cet objectif suppose aussi une modification de la chronologie du projet. « Pour certains sujets, comme le choix du système structurel, cela nécessite de faire des choix le plus en amont possible dans la conception, pour d’autres – le dimensionnement des protections solaires fixes par exemple – il faut au contraire garder une certaine flexibilité, parfois jusqu’aux études menées pendant le chantier ». Dans tous les cas , il s’agit pour les concepteurs, à savoir les architectes et les ingénieurs, de travailler de concert, dès la genèse du projet. « Cette approche multidisciplinaire est l’un des leviers les plus importants pour répondre aux enjeux d’efficacité énergétique et de sobriété environnementale », assure Joan Gaudin. S’il peut sembler que cette approche est largement partagée, ce n’est pas forcément le cas. « Elle nécessite une montée en compétence en matière d’ingénierie énergétique et environnementale de toute la filière de la conception, et notamment des architectes », estime pour sa part Bruno Peuportier.

Nourrir le dialogue entre ingénieurs et architectes : une nécessité

Cette acculturation est l’une des raisons d’être de la formation POCA, et en particulier de son module consacré au bâtiment bioclimatique, qu’animent notamment Bruno Peuportier, Joan Gaudin et Marc de Fouquet. Les élèves ingénieurs et des architectes diplômés y partagent des notions techniques d’écoconception. « Seize écoles nationales d’architecture sur les vingt existantes proposent des enseignements intégrant la notion de bioclimatique. Mais la spécificité de notre formation tient dans le fait qu’elle mêle élèves-ingénieurs et architectes, détaille Marc de Fouquet. Un dialogue s’instaure, et celui-ci est d’autant plus fructueux qu’il se nourrit d’outils communs mis à la disposition des étudiants et des professionnels  ».

Des outils pour valider les intuitions

Ces outils, intégrés à la suite logicielle Pléiades, comprennent des modules de calcul développés par les chercheurs du CES avec le soutien du Lab Recherche Environnement VINCI ParisTech. Ces modules sont dédiés à la conception bioclimatique, à l’analyse du confort thermique et lumineux, à l’aéraulique et à l’analyse de cycle de vie. « Le métier d’architecte étant encore aujourd’hui principalement orienté vers une conception empirique, sensible et esthétique des ouvrages, ces outils permettent de vérifier que l’intuition du praticien est corroborée ou non pas les simulations numériques. Le cas échéant, un travail itératif permet de tester des variantes jusqu’à l’obtention d’une solution énergétiquement et environnementalement performante, au-delà du minimum réglementaire afin de répondre véritablement aux enjeux planétaires en termes de climat, de santé, de biodiversité et de ressources.» conclut Bruno Peuportier.

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Le système alimentaire mondial a un impact considérable sur l’environnement et doit relever le défi de nourrir une population encore plus nombreuse et plus urbanisée dans les décennies à venir. L’agriculture urbaine (AU) est un type d’agriculture alternative, qui peut présenter des avantages environnementaux et sociaux, et se manifeste sous une grande diversité de formes. Ces avantages et impacts environnementaux peuvent être modélisés par l’analyse du cycle de vie (ACV). L’application de l’ACV à l’agriculture urbaine est relativement récente et n’a pas fait l’objet des mêmes réflexions et adaptations méthodologiques que l’ACV d’autres secteurs.

Dans son projet de thèse, Erica Dorr a poursuivi deux objectifs :

1. cerner ce que l’ACV nous apprend sur la performance environnementale de l’agriculture urbaine ;
2. comprendre comment appliquer au mieux l’ACV à l’agriculture urbaine.

Elle a effectué un examen et une méta-analyse des ACV de l’agriculture urbaine, et a passé en revue la littérature sur le développement de l’ACV pour l’agriculture en général. Elle a réalisé l’ACV de neuf fermes et jardins urbains à Paris, en France, et dans la Bay Area, en Californie, aux États-Unis, et (avec le projet FEW-meter) elle a mesuré les intrants et les extrants de 72 études de cas d’agriculture urbaine. Elle a enfin résumé et généré des connaissances sur la performance environnementale de l’agriculture urbaine, et créé un cadre méthodologique pour améliorer la cohérence et l’exhaustivité des ACV de l’agriculture urbaine.

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