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APPLICATIONS Améliorer notre environnement bâti passe par les plantes

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APPLICATIONS Améliorer notre environnement bâti passe par les plantes

Les conifères forment un brise-vent ajouré idéal. Les épinettes de Norvège (picea abies), denses de la base au sommet, sont parfaites pour les grands terrains. Pour les plus petits, les cèdres (Thuya occidentalis) sont parfaits.

Épuration, dépollution, traitement de l’air intérieur, protection solaire, protection contre le vent ou encore impact sur les températures des villes : les végétaux proposent de multiples solutions à l’amélioration du cadre bâti, avec un atout esthétique indéniable.

Eté 2003, été 2006, la canicule rend les villes invivables. Une fatalité ? Peut-être pas. Une étude d’Environnement Canada (ministère de l’Environnement canadien) portant sur la ville de Toronto a montré qu’une végétalisation de 6,5 km2 des toitures de cette ville permettrait d’abaisser la température ambiante de 1 à 2 degrés dans les périodes les plus chaudes. En milieu urbain, l’absence de végétation, la chaleur accumulée dans les masses thermiques comme le bitume et les bâtiments et celle dégagée par les véhicules ou les climatiseurs, contribuent à créer des îlots de chaleur. Ces îlots sont en général de 5 à 9 % plus chauds que les espaces ouverts ruraux. Soit, selon les villes, des températures de 4 à 10 °C plus élevées qu’à la campagne. La même étude a révélé que ces six kilomètres carrés permettraient d’éliminer chaque année 2,18 tonnes de gaz à effet de serre et 30 tonnes de polluants. Végétaliser les toits, les parkings mais aussi planter des arbres dans le cadre de construction bioclimatique, épurer les eaux usées par les plantes ou les utiliser pour leurs propriétés dépolluantes – voire pour des raisons esthétiques – sont autant de possibilités pour améliorer les conditions de vie dans les villes, tout en réalisant des économies d’énergie.

Une implantation à étudier finement

Ainsi, les plantations d’arbres dans le cadre de constructions bioclimatiques peuvent réduire de 25 à 40 % les frais annuels de chauffage et de climatisation des bâtiments, surtout ceux qui sont situés dans ces îlots de chaleur ou aux alentours. Par exemple, la création de sous-bois s’avère très efficace pour rafraîchir l’atmosphère en été. Grâce à leur ombrage, les arbres diminuent la température de l’air. De plus, avec le soleil, les tiges et stomates (pores) des feuilles rafraîchissent l’air en évaporant une partie de l’eau des pluies, favorisant ainsi la rosée du matin et les brouillards. Ils ont également la capacité de purifier l’air en captant les poussières et les produits chimiques, tout en créant une ombre partielle, plus agréable que celle des protections solaires.

La création de ce type d’espace dans le cadre de constructions bioclimatiques ne doit rien au hasard. Une étude d’implantation est indispensable pour éviter les contre-performances. Par exemple, contrairement aux idées reçues, il n’est pas toujours pertinent de planter des feuillus devant la façade sud d’un bâtiment. En été, les arbres côté sud sont peu efficaces pour protéger la façade, à cause de l’angle élevé du soleil : l’ombre tombe plus souvent au sol que sur la construction. En hiver, même dépourvues de feuilles, les branches peuvent obstruer jusqu’à 50 % du rayonnement solaire. S’il est impossible de faire autrement, il est nécessaire de choisir une essence qui pousse très haut avec un tronc unique. Il faudra également éliminer au fur et à mesure les branches basses de manière à laisser pénétrer le soleil en hiver. L’arbre devra également être planté au plus près de la maison de façon à ce que ses branches hautes la surplombent pour apporter de l’ombre à la toiture. Les meilleures implantations pour les feuillus sont donc à l’ouest et au sud-ouest. Ils y jouent pleinement leur rôle de protection en été, en fin d’après-midi et soirée, lorsque le soleil est plus bas dans le ciel.

Pour bloquer les vents froids d’hiver, ce sont les conifères qui prennent le relais au nord, à l’est et parfois à l’ouest. Idéalement, ils seront denses, uniformes, ajourés à 50 %, touffus sur toute la hauteur et relativement hauts à maturité. Il faut savoir qu’une haie qui laisse pénétrer 50 à 60 % du vent est beaucoup plus efficace qu’une palissade qui a tendance à créer des turbulences importantes et ne protège réellement que l’équivalent d’une fois sa hauteur. Une haie, assez large pour empêcher le vent de pénétrer par les côtés, peut réduire le vent, sans créer de turbulences, sur une longueur de terrain équivalant à dix fois sa hauteur – par exemple 30 m si les arbres qui la composent mesurent 3 m de hauteur.

Filtrer par les racines

Autre domaine dans lequel les végétaux contribuent à une amélioration de l’environnement : l’assainissement. Cette filière s’appuie sur le pouvoir épurateur des végétaux aquatiques : algues, hydrophytes (plantes d’eau libre) et hélophytes (plantes du bord des eaux). Les eaux usées séjournent simplement dans une série de bassins à ciel ouvert peuplés de ces végétaux. Que ce soit dans le cadre d’utilisation collective ou privée, les systèmes d’assainissement collectif par filtres plantés réduisent significativement les surfaces de filtration des eaux usées en les faisant passer, par exemple, de 25 à 15 m2 pour une installation classique en maison individuelle. De fait, ces systèmes de filtration pour le traitement des eaux usées conjuguent processus mécaniques et biologiques. Plus compacts que les filtres à sable, ils permettent une intégration paysagère plus aisée.

La spécificité de ces systèmes provient de la plante elle-même. Celle-ci développe un réseau racinaire (rhizomes) important qui va offrir une surface de colonisation de choix pour les bactéries, tout en favorisant l’oxygénation de la matière organique et son oxydation en profondeur dans le massif filtrant (diffusion de l’ordre de 10 g/m2/J). De plus, ce même réseau assure une meilleure répartition des eaux usées dans ledit massif, tout en constituant une zone tampon entre les conditions climatiques externes et les conditions physiques du milieu épuratoire dans le filtre, via la partie aérienne des roseaux. Autres caractéristiques notables, les roseaux assurent une protection contre les UV, une réactivité importante de la biomasse bactérienne aux montées en charge brutales, une utilisation optimale du filtre par le mode d’alimentation séquentiel et une prévention des risques de colmatage, via un système racinaire très développé.

Récupérer les métaux lourds du sol

Concrètement, les installations se composent d’un bassin étanche – géotextile étanche, antipoinçonnant, et collerette à double flasque étanche –, planté de roseaux et au fond duquel est déposé un massif filtrant de granulats. Leur granulométrie différente permet d’améliorer et d’optimiser l’oxygénation sélectionnée selon un cahier des charges strict. L’alimentation séquentielle, 200 à 330 litres à chaque séquence, est assurée soit avec un siphon auto-amorçant (avec un dénivelé gravitaire de 2 m), soit avec une pompe de relevage. À noter, le filtre ne présente pas d’eau stagnante et circulante en surface. Les eaux traitées sont rejetées en un point unique à la sortie du filtre. Les boues accumulées dans la fosse toutes eaux sont à vidanger tous les quatre ans.

Dans le même esprit, il est possible d’utiliser les capacités des végétaux à dégrader ou à éliminer les polluants. Ces techniques sont complémentaires des procédés employés pour la dépollution des sols. La phyto­remédiation – du grec phyto, plante, et du latin remédium, remise en état – est un axe de recherche important, mené entre autres par l’Inra. Il consiste à dépolluer des sols contaminés in situ par des plantes capables de contenir, dégrader voire d’éliminer des produits chimiques toxiques ou des polluants du sol et de l´eau. Quatre principes de phytoremédiation sont envisageables : la phyto-extraction, la phytofiltration ou rhizofiltration, la phytovolatisation, la phytostabilisation.

Pour dépolluer, mieux vaut l’extraction

La phyto-extraction est notamment utilisée pour éliminer les métaux, les pesticides, les solvants, les explosifs, le pétrole brut et les contaminants divers. La pollution des sols par les métaux lourds présente, en effet, un certain nombre de difficultés, dans la mesure où ces polluants ne sont pas biodégradables. La seule possibilité pour dépolluer, c’est donc l’extraction.

Pour y parvenir, on plante sur le site des végétaux sélectionnés pour leur capacité à fixer dans leur racine ou parties aériennes, les métaux lourds. Les plantes hyper-accumulatrices ou métallophytes sont privilégiées pour ce type de procédé du fait de leur grande ­capacité à extraire des volumes importants de ­polluants. Lorsqu’elles sont arrivées à ­maturité, elles sont arrachées, séchées puis incinérées. Les cendres sont alors traitées de manière à en extraire les métaux lourds. Les avantages de cette méthode de dépollution sont nombreux : l’activité biologique et la structure des sols sont maintenues après le traitement, le paysage reste ou redevient agréable grâce à l’implantation d’un couvert végétal, les métaux lourds sont récupérables facilement et les coûts sont relativement faibles. Les produits secondaires de la phyto­remédiation peuvent être dans une certaine mesure valorisés : vente des métaux extraits du sol qui peuvent, après incinération ou compostage de la récolte ou énergie thermique issue de la combustion de la culture, servir à la production d’électricité. Mais cette méthode a également quelques désavantages : la décontamination ne peut être que partielle, elle ne permet pas toujours de réduire significativement la pollution des sites très contaminés.

Autre difficulté : les plantes capables d’accumuler les métaux lourds ont souvent une faible production de biomasse et une croissance lente. Pour accélérer le processus, il est ­envisagé de les modifier génétiquement en y introduisant des gènes responsables de l’accumulation et de la résistance métallique.

vous lisez un article des Cahiers Techniques du Bâtiment N°282

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