(c) Laurent Blossier Les variations de structure de la végétalisation sont un critère indispensable pour la colonisation de la toiture par la faune.
Est-ce enfin le décollage tant attendu des techniques de végétalisation ? Après trois décennies de croissance continue mais lente, la toiture-terrasse végétalisée (TTV) s'affiche désormais comme le symbole du renouveau urbain. Les pouvoirs publics mais aussi les chercheurs se sont emparés du sujet pour démontrer les bienfaits du toit vert. Les concepteurs également. Sur le papier, ils sont prompts à recourir massivement à la végétalisation pour des projets parfois spectaculaires. Les réponses aux concours d'architecture rivalisent d'inventivité et recouvrent de vert l'enveloppe de l'ouvrage. C'est le cas par exemple de la plupart des propositions effectuées dans le cadre de l'appel à projets de la Mairie de Paris « réinventer Paris », dont les résultats ont été annoncés en février dernier. Ainsi, dans le 17e arrondissement, un immeuble paquebot avec un toit-terrasse jardin de plusieurs milliers de mètres carrés devrait voir le jour. Aux abords de la porte Maillot, un ouvrage pont, avec potager sur le toit et végétalisation à tous les étages a également été retenu.
MODIFICATION DU PLU
Très active sur le sujet, la capitale a fait de la végétalisation l'un des fers de lance de sa politique de renouvellement urbain. « Le retour de la nature en ville fait partie de notre feuille de route pour la mandature. Nous avons deux grands objectifs pour verdir la capitale : créer 30 ha d'espaces verts au sol et végétaliser 100 ha de toitures, de façades et de murs. 30 ha seront dédiés à l'agriculture urbaine », rappelle Pénélope Komitès, adjointe à la Maire de Paris en charge des espaces verts, de la nature, de la biodiversité et des affaires funéraires. Étape importante : le 4 juillet dernier, le Plan local d'urbanisme (PLU) de Paris a été modifié. Il impose désormais la végétalisation des toitures-terrasses de plus de 100 m² et autorise l'agriculture sur les toits même si la hauteur imposée pour l'ouvrage est dépassée.
Outre « réinventer Paris », la municipalité a lancé d'autres appels à projet sur ce thème, comme en 2013 « les végétalisations innovantes ». Dès cette année, des projets lauréats seront mis en chantier. Quinze sont dédiés à l'agriculture urbaine, trois à la biodiversité, cinq à la gestion de l'eau et sept à l'architecture et la qualité environnementale des bâtiments. Autre exemple : « les Parisculteurs ». « Nous avons réalisé un important travail de diagnostic des toits plats de la ville avec l'observation de l'état du complexe (étanchéité et isolant), de la présence - ou l'absence - de garde-corps, des conditions d'accès aux toits, des capacités de portance de la toiture… », explique Pénélope Komitès. 45 sites, publics comme privés, répartis dans la plupart des arrondissements ont ainsi été identifiés pour mettre en place des projets de végétalisation, « pour une surface totale de 6 hectares ».
INTÉRÊTS ÉCOLOGIQUES MAIS AUSSI MÉDIATIQUES...
« Il y a trente ans, le marché des toitures végétalisées suivait des motivations principalement esthétiques, explique Raphaël Lamé, dirigeant de l'entreprise Le Prieuré, spécialisée dans le développement de solutions de végétalisation . Ses avantages écologiques étaient pressentis mais encore mal appréhendés et pas ou peu évalués. » Retour de la nature en zone urbaine, biodiversité, réduction des îlots de chaleur, rétablissement du cycle de l'eau, agriculture urbaine, lien social… : élus et architectes (re)découvrent les vertus des jardins sur les toits à travers leurs fonctions écologiques mais aussi, il faut le reconnaître, médiatiques. Forêts suspendues au-dessus du périphérique parisien, cultures maraîchères bio au cœur de la ville, potagers partagés... : le public comme les magazines s'enthousiasment pour ces images qui séduisent les citadins en mal de verdure. Et les collectivités l'ont bien compris... Reste qu'au-delà des effets de communication, ces projets correspondent bien à de nouveaux usages pour la végétalisation. Celle-ci est désormais envisagée en termes de fonctions écologiques et de participation aux écosystèmes urbains. Une approche plus complexe mais qui ouvre à cette technique des perspectives de développement inédites. À condition toutefois, rappellent les professionnels, de ne pas y voir un simple gadget. Et d'intégrer ces nouvelles fonctions dans une réflexion globale autour du bâtiment et de son environnement.
LE TOIT NOURRICIER
Symbole de ce renouveau de la végétalisation : l'agriculture urbaine. Dans les grandes métropoles françaises, les expériences se multiplient. On les retrouve, par exemple, en terrasse d'un immeuble tertiaire à Pantin ( ), sur le toit de l'immeuble de logements le Candide à Vitry-sur-Seine, sur la terrasse de l'hôtel Pullman à Paris ou prochainement à Marseille dans le nouveau quartier Euroméditerranée. « L'agriculture urbaine évoque la réappropriation de la nature en milieu urbain avec la valorisation de notions comme le retour à nos racines et la saisonnalité », analyse Pierre Georgel, président directeur général d'Ecovégétal, concepteur, entre autres, de procédés de toitures-terrasses végétalisées et président de l'Adivet. L'idée séduit de plus en plus. Elle s'intègre parfaitement dans le mouvement actuel du « manger mieux et local ».
Les productions fournissent cuisines de chef ou particuliers. Pour ses plus fervents partisans, souvent inspirés des initiatives nord-américaines, la ville pourrait bien s'avérer capable de nourrir, en partie en tous cas, ses habitants. Résultat, de plus en plus d'entreprises se lancent dans l'aventure. Il peut s'agir de paysagistes qui diversifient leurs activités, à l'image des Jardins de Gally, ou de structures à la spécialisation exclusive comme Topager, Urbagri ou Abricotoit. « Ces typologies de toitures pourraient devenir des lieux de développement économique et donc de création d'emplois », se félicite l'adjointe à la maire de Paris.
ACCUEILLIR LA NATURE EN VILLE
Le deuxième sujet émergent de la toiture-terrasse végétalisée, c'est la biodiversité. Face à cet enjeu écologique majeur, le toit vert est, de plus en plus, considéré comme une réponse incontournable, notamment en termes de trame verte, de relais d'habitat pour la faune, de valorisation de la flore locale et de continuité écologique. Résultat, il devient l'objet d'actions concrètes. Engagées dans cette préservation des écosystèmes urbains, les villes dotées de « plan biodiversité », comme Paris, Montpellier, Lille ou Orléans, encouragent souvent, exigent parfois, son développement.
Ces initiatives locales, lancées depuis 2010 et 2011, sont reprises aujourd'hui au niveau national : la loi biodiversité votée le 20 juillet dernier impose les toitures-terrasses végétalisées. Certes avec un champ d'application restreint aux surfaces commerciales mais, preuve de leur intérêt, elles ont su résister aux différents amendements et allègements du texte.
Des spécialistes se penchent aussi sur la question. Toiture végétalisée et biodiversité alimentent les colloques comme en mars 2015, sous la houlette de Natureparif (Végétaliser le bâti en Île-de-France, quels principes pour la biodiversité). Frédéric Madre, chercheur associé et docteur au sein du Muséum national d'Histoire naturelle en écologie urbaine, a rédigé une thèse sur la biodiversité et les bâtiments végétalisés, soutenue en 2014. Enfin, depuis un an, sur le toit de l'ancienne usine d'eau d'Ivry-sur-Seine (94), l'entreprise Topager étudie la fertilisation et l'ensemencement spontané des toitures par l'installation de refuges pour la biodiversité. Pour répondre à cet engouement, les fabricants ont tous lancé des gammes semi-intensives ou intensives aux plantations variées. Ils vont également plus loin en proposant des végétalisations sur-mesure, définies en fonction de la zone géographique, de l'environnement et de l'orientation du bâtiment.
VERS LE ZÉRO REJET
Autre voie de développement associé à la végétalisation : la gestion des eaux pluviales. Dans ce domaine, les TTV se distinguent par deux fonctions qui ont fait l'objet de nombreuses études : la régulation du débit de fuite et la réduction des volumes d'eau rejetés. Des avantages qui ont depuis longtemps attiré l'attention des collectivités. Face aux problèmes récurrents d'engorgement des réseaux et aux coûts des infrastructures d'assainissement, la plupart des agglomérations favorisent depuis les années 1980 le recours à des dispositifs de gestion de l'eau à la parcelle en fixant des limitations sur les débits déversés par chaque terrain. Or, jusqu'à présent, les techniques de végétalisation avaient du mal à faire valoir leurs atouts en raison notamment de la difficulté à quantifier précisément, pour chaque projet, le comportement hydrique des systèmes installés. Par ailleurs, si la priorité des acteurs locaux reste la lutte contre les inondations, les textes européens les obligent désormais à prendre en compte la protection des milieux récepteurs contre les risques de pollution. Un changement d'approche qui suppose de limiter le transport d'eau vers l'aval et donc de favoriser les logiques d'abattement. C'est désormais la stratégie suivie par quelques spécialistes du secteur qui associent à leurs complexes de végétalisation des réserves d'eau surdimensionnées avec l'objectif de tendre vers le zéro rejet. Autre avantage de ces solutions : elles permettent une réutilisation de l'eau collectée au plus près de son point de chute, soit pour un usage domestique, soit par les plantes elles-mêmes. Le principe ne consiste plus dès lors à gérer l'évacuation de l'eau mais à l'exploiter au profit des habitants ou de l'environnement en rétablissant son cycle naturel.
INNOVATIONS
Ainsi, en 2015, le Prieuré a lancé HydroVentiv, sa toiture hydroactive connectée associant optimisation des eaux pluviales et toitures végétales ( voir encadré ). Ce système est constitué de bacs végétalisés, de sous bacs de rétention d'eau avec régulateur du débit de fuite de la toiture, de mèches de remontée capillaire et d'un système de monitoring.
L'entreprise Urbagri, dédiée au développement de l'agriculture urbaine a, quant à elle, « développé un partenariat avec le fabricant Siplast dans le but de créer, sur un bâtiment public à Paris, un potager de 1 000 m² s'appuyant sur une nappe phréatique artificielle composée d'une grille drainante et d'une structure nid d'abeilles. Notre objectif est de démontrer que l'eau reçue par la terrasse peut être intégralement réutilisée pour les plantations. Il n'y a plus de rejet au réseau ni d'approvisionnement complémentaire », explique sa fondatrice Virginie Duluck. Des tests sur différents types de substrats seront réalisés afin d'évaluer leur compatibilité avec les végétaux. « Une vigne sera notamment plantée pour la première fois en toiture », indique Eric Lainé, directeur de la prescription chez Siplast. Ce projet, lauréat de l'appel à projets de la mairie de Paris « végétalisation innovante » vient d'être mis en chantier.
Il restera en place pendant au moins trois ans afin de valider son bon fonctionnement. Seront ainsi analysés la capacité de rétention de l'ensemble, l'innocuité des aliments, les émissions polluantes, les bénéfices pour l'environnement (analyse du cycle de vie) et le bilan financier pour le consommateur local et économique pour les entreprises régionales.
La multifonctionnalité des usages inspire d'autres acteurs comme chez Soprema avec le système Sopradalle Créa qui combine végétalisation et terrasse accessible avec dalles sur plot. Soprasolar Tilt Green mixe, quant à lui, végétalisation et panneaux photovoltaïques. « La toiture devient, en plus, productrice d'énergie », souligne François Lassalle.
CONCEPTION EN AMONT
Prometteuses sur le papier, « ces nouvelles approches de la végétalisation ne peuvent être envisagées comme un équipement standardisé, reproductible par simple copier-coller, insiste Raphaël Lamé. C'est pourtant ce qui se produit dans 80 % des cas. Les toitures végétalisées ne sont pas pensées suffisamment en amont du projet. Elles sont mal définies dans les cahiers des charges, avec le risque d'être inadaptées à leur usage, leur localisation ou leur composition, et donc de ne pas fonctionner correctement. » Par exemple, sur un immeuble de grande hauteur, la végétalisation de la toiture présente peu d'intérêt. Invisible du voisinage, ses qualités d'isolation thermique pour le bâtiment ne sont utiles « que » pour le dernier étage.
C'est une réflexion prise en compte par exemple par les services techniques d'Issy-les-Moulineaux : « La ville compte beaucoup d'immeubles de 27 m de hauteur. L'effet d'une toiture végétalisée sur un tel ouvrage ne serait pas ressenti par la population », précise Luc Richard, son directeur.
En effet, « personne n'en profite et l'évapotranspiration produite par les plantes n'aura qu'un faible impact sur la réduction des îlots de chaleur urbain.
Les modèles climatiques réalisés par Météo France dans le cadre de notre projet VegDUD ont montré que l'effet rafraîchissant de ses équipements ne redescend pas au sol », souligne Marjorie Musy, chercheuse à l'École nationale supérieure d'architecture de Nantes, directrice adjointe de l'Institut de recherche en sciences et techniques de la ville (IRSTV) et coordinatrice du projet VegDUD. Le choix des plantes a également son importance. « Le sedum par exemple produit peu d'évapotranspiration », poursuit Marjorie Musy.
Même constat pour la biodiversité. Les intentions sont louables mais finalement pas toujours adaptées à une réalité bien plus complexe. Frédéric Madre a en effet démontré que, les TTV différant des espaces au sol, elles ne pouvaient être envisagées comme tels. D'autant plus que, de par sa hauteur, le toit est généralement peu accessible à la faune. On n'y retrouve d'ailleurs pas exactement les mêmes communautés d'animaux que dans les parcs environnants. La toiture doit alors être considérée comme un habitat potentiel plutôt qu'un relais d'habitat. Pour l'accueillir, plus que la multiplicité des espèces, « c'est la diversité des structures de la végétation qui favorisera la colonisation du site par les insectes, les araignées, les oiseaux… », souligne Frédéric Madre. En d'autres termes, chaque typologie de végétalisation a son rôle à jouer. Il faut varier les hauteurs des végétaux et donc les épaisseurs de substrat afin de permettre à la faune de retrouver les milieux nécessaires à sa reproduction, son alimentation, sa protection…
DES RÈGLES À SUIVRE
Le pendant d'une conception de toitures végétalisées réussie, ce sont évidemment des dispositions techniques adaptées. Or, elles sont logiquement plus complexes avec l'augmentation des épaisseurs de substrat, l'ajout éventuel de système de rétention d'eau, la mise aux normes d'accessibilité, des systèmes d'étanchéité résistant aux sollicitations, l'entretien… Maîtres d'ouvrage et maîtres d'œuvre doivent se référer aux Règles professionnelles pour les toitures et terrasses végétalisées, éditées par la CSFE et bientôt mises à jour. Elles décrivent, pour chaque typologie de végétalisation, les solutions techniques adaptées. En phase réalisation, le respect des prescriptions inscrites dans les Avis techniques des procédés ou les cahiers de prescription de pose garantit la pérennité du système. Les Règles professionnelles reviennent aussi sur la question de l'entretien et de la maintenance. Plus la toiture est complexe, plus elle exige une attention particulière tout au long de son cycle de vie. L'entretien doit être intégré dès la phase conception de l'ouvrage et adapté à son propriétaire, à son usage et ses usagers. Les visites doivent être réalisées par des personnes compétentes à une fréquence prédéfinie selon la nature de la toiture végétalisée.
EN ATTENTE DE RETOURS
Nécessité urbanistique, volonté politique, ambitions architecturales, réponses techniques : l'équation gagnante pour la TTV ? « On ne peut plus se passer de l'exploitation des toits. Les enjeux de climat, de préservation de la biodiversité de la reconquête de la qualité des villes sont aujourd'hui connus et pris en compte, explique l'architecte Frédéric Schoeller.
Ils sont une des raisons du développement incontestable des toits-terrasses végétalisés. Ce consensus trouve des réponses dans les améliorations des procédés industriels et de la recherche sur les membranes d'étanchéité, les isolants, les compositions de substrats et les plantes mieux adaptés. » Pourtant, les nouveaux usages des toitures-terrasses végétalisées restent encore minoritaires sur le marché. Souvent réservés au neuf et aux projets d'envergure, ils peinent à s'imposer sur les opérations « courantes », particulièrement en rénovation. En cause : les contraintes techniques et financières. Conséquence, ce marché ne représente que 2 % des réalisations et privilégie largement le couvert en sedum . « Il représente la solution la plus économique et la plus légère », rappelle François Lassalle. Enfin, des retours d'expérience concrets et positifs sont encore attendus car la plupart des projets ne sont soit pas encore lancés, soit trop jeunes pour en tirer un premier bilan.
* A noter que, même pour une terrasse privative, le garde-corps devrait être conforme à la norme NF P 01-012 compte tenu du nouvel usage induisant une circulation de non-professionnels sur la toiture.
Vote de la loi sur la biodiversité
La toiture-terrasse végétalisée est désormais inscrite dans la loi, celle sur la biodiversité récemment votée et qui complète l'article L. 111-19 du code de l'urbanisme se P our les projets mentionnés à l'article L. 752-1 du code de commerce, le document autorise la construction de nouveaux bâtiments uniquement s'ils intègrent sur tout ou partie de leurs toitures, et de façon non exclusive, soit des procédés de production d'énergies renouvelables, soit un système de végétalisation basé sur un mode cultural garantissant un haut degré d'efficacité thermique et d'isolation et favorisant la préservation et la reconquête de la biodiversité, soit d'autres dispositifs aboutissant au même résultat.» Cet article s'applique aux permis de construire déposés à compter du 1er mars 2017.
La TTV en quelques chiffres
En France, plus de 12 millions de mètres carrés de toits sont végétalisés. Annuellement, environ 7,5 % des surfaces étanchées sont végétalisées, principalement dans le neuf. Mais dans la majorité des cas, on est loin des toitures avec fortes épaisseurs de substrat ou du 0 rejet d'eaux pluviales.
Les TTV, sujets d'études
Si la littérature sur ce sujet a longtemps été rare, la végétalisation fait aujourd’hui l’objet de plusieurs programmes de recherche. Par exemple :
- Depuis 2010, TVGEP évalue le comportement hydrique des toitures-terrasses végétalisées et élabore un outil capable de le modéliser. Pilotés par le CSTB avec l’Adivet, associés au Cerema et au laboratoire eau/environnement et systèmes urbains (LEESU), les travaux ont montré les qualités des TTV en matière de rétention des eaux pluviales. À terme, un modèle informatique de simulation du bilan hydrique de ces toitures sera développé. Sa finalité : en entrant le scénario climatique du lieu d’implantation du toit et les caractéristiques connues du complexe (capacité maximale de rétention d’eau), l’outil fournira un coefficient d’abattement exprimé en pourcentage pour une TTV donnée.
- Du côté des industriels aussi, la gestion des eaux pluviales suscite l’intérêt. Ainsi, chez Siplast, les performances de l’association de leur système de rétention des eaux pluviales et d’une toiture végétalisée est à l’étude à Orléans. « Le complexe mis en œuvre associe une TTV (6 cm de substrat et sedum) et le Wateroof avec une capacité de rétention de 15 cm. Nous mesurons les rejets d’eaux pluviales dans le réseau. Sur un an, les premiers résultats sont tous favorables », souligne Emmanuel Houssin, responsable développement produit chez Siplast. Le Prieuré, en association avec le département DEEP de l’INSA de Lyon, la Métropole de Lyon et l’Agence de l’Eau Rhône Méditerranée a fait valider les performances de sa solution HydroVentiv au bout d’un an d’expérimentation en matière de gestion des eaux pluviales par rapport à une solution de toiture végétale classique : plus de 80 % des pluies sont interceptées, les pics de pluies sont annulés, et le coefficient de ruissellement est réduit dans près de 90 % des précipitations.
- Achevé en 2014, VegDUD, rôle du végétal dans le développement urbain durable, a été financé par l’agence nationale de recherche dans le cadre de l’appel à projets « Ville durable 2009 ». Il cible les enjeux climatiques, hydrologiques, énergétiques et ambiantaux en utilisant, entre autres, la TTV comme objet d’étude. Mesures, modèles numériques et simulations ont permis de mettre en lumière le rôle positif des toitures végétalisées dans un environnement urbain, sous certaines conditions.
- Frédéric Madre, Chercheur associé et Docteur du Muséum national d’Histoire naturelle en écologie urbaine a rédigé une thèse sur « Comprendre l’impact des actions de végétalisation du bâti sur la biodiversité urbaine » soutenue en 2014.
