Toiture-terrasse : ça coule de source

​​​​​Le climat change et vite. La France n’est évidemment pas épargnée. « En moyenne, les températures ont augmenté de 1,9 °C sur la décennie 2013-2022 par rapport à 1900-1930 et le rythme du réchauffement s’accélère, rappelle Sélim Kebir, chef prévisionniste régional Météo France pour l’Île-de-France. À l’horizon 2030, un réchauffement de 2 °C est inévitable. Sur la base de la trajectoire actuelle, d’ici la fin du siècle, le réchauffement atteindra 4 °C ». Les résultats, nous les connaissons depuis longtemps et les vivons depuis déjà quelques années : les vagues de chaleur sont plus fréquentes, plus longues et plus sévères et les épisodes pluvieux plus rares et plus violents. « L’intensité des pluies extrêmes augmente sur pratiquement tout le territoire, particulièrement dans le nord du pays », alerte Sélim Kebir.

Ce constat déjà alarmant est encore plus marqué dans les villes : « L’urbanisation intensifie localement le réchauffement dû aux activités humaines et entraîne une augmentation des précipitations extrêmes au-dessus et en aval des villes ». Les sols trop imperméabilisés sont incapables d’infiltrer cette eau surabondante et intensifient, parfois de manière dramatique, son ruissellement. Ce choix urbanistique date du 19^è siècle est aujourd'hui remis en question par les objectifs de Zéro artificialisation nette (ZAN), au moins en partie. En effet, perçu alors comme un atout (voir encadré), il se retourne aujourd’hui contre nous. Les récentes inondations dans le Pas-de-Calais nous l’ont encore rappelé.

La politique du tout réseau, dont les villes sont tributaires aujourd’hui, a montré ses limites. Le système sature. Jean-Jacques Hérin, président et cofondateur de l’Association pour le développement opérationnel et la promotion des techniques alternatives (Adopta) et président de la section Hauts-de-France de l'Association scientifique et technique pour l'eau et l'environnement (Astee), encourage, comme beaucoup d’autres, la mise en place de dispositifs alternatifs. « L’eau ne peut plus, ne doit plus se diriger systématiquement vers le réseau. Pour cela, il faut qu’elle reste le plus proche possible de son grand cycle naturel, c’est-à-dire, qu’elle s’infiltre au plus près de son point de chute. Les avantages sont multiples : elle ne se charge pas en pollution, elle hydrate les sols, elle ne crée pas de torrents dans les rues… » Les solutions paraissent ici évidentes : « Basées sur la nature, elles contribuent à l’adaptation et l’atténuation. Elles présentent, en outre, des co-bénéfices importants de soutien à la biodiversité, à la qualité de l’air ou tout simplement au bien-être », ajoute Sélim Kebir.

Réintroduire la nature en ville : un objectif plus que louable à bien des niveaux mais pas toujours facile à remplir dans des espaces urbains denses, à l’espace au sol souvent manquant ou en concurrence directe avec des besoins en logements toujours plus importants. Mais pour trouver de la place, il suffit parfois de lever la tête : « Les toitures peuvent occuper près de 30 % des surfaces imperméables. Elles ont toute leur place dans la réflexion sur la gestion de l’eau », insiste Jean-Jacques Hérin.

L’idée n’est pas nouvelle. Gestion des eaux pluviales et végétalisation des toitures vont de plus en plus de pair dans les règles d’urbanisme. L’obligation de végétaliser les ouvrages, notamment dans le neuf, rentre peu à peu dans les mœurs. Les Agences de l’eau subventionnent, sous conditions, certains projets. Même au plan national, « dans son article 5, l’arrêté du 21 juillet 2015 relatif aux systèmes d'assainissement collectif et aux installations d'assainissement non collectif, considère la végétalisation du bâti comme l’une des solutions pour limiter les déversements par temps de pluie », explique Charly Duperrier, chargé de l’animation des services de l’État de la région Île-de-France au sein de la Direction Régionale et Interdépartementale de l’Environnement, de l’Aménagement et des Transports d’Île-de-France (DRIEAT).

Pour convaincre, les toitures végétalisées ont dû préalablement montrer leur efficacité. Elles ont notamment fait l’objet d’une étude regroupant le CSTB, le Laboratoire eau environnement systèmes urbains (LEESU), le Cerema, l’Adivet et le conseil général des Hauts-de-Seine. Achevé en 2013, « le programme TVGEP a montré que suivant l’épaisseur du substrat, une toiture végétalisée en région Île-de-France est capable de retenir entre 50 et 70 % du cumul des eaux de pluie annuelles, rappelle David Ramier, chargé de recherche en hydrologie urbaine au Cerema. Ce bon résultat doit cependant être relativisé car l’observation des performances événement pluvieux par événement pluvieux montre une certaine irrégularité. En effet, le substrat dispose d’une capacité maximale de rétention d’eau (CME). Selon sa teneur au moment où il pleut et la quantité de pluie reçue, la toiture végétalisée peut retenir tout… ou rien. Et ce indépendamment de l’épaisseur du substrat. » Ces analyses ont mené au développement d’un modèle Fonctionnel pour l’estimation de l’impact des toitures végétalisées sur le ruissellement urbain (Faveur / https://faveur.cerema.fr/public/home) qui permet de calculer les capacités de rétention d’eau d’une toiture végétalisée en fonction de différents paramètres : épaisseur et CME du substrat, type de végétation…

Ce n’est pas tout. En matière de gestion des eaux pluviales, la toiture végétalisée avance d’autres avantages convaincants. La couverture et le réseau racinaire diminuent la vitesse et le volume de ruissellement et en plus, ils filtrent l’eau. Les plantes en absorbent, en stockent une partie et en transpirent une autre, relarguant de l’humidité dans l’atmosphère. La température du feuillage est ainsi rafraîchie, favorisant les transferts dans le végétal. Selon Philippe Faucon, ingénieur horticole, chargé d’études au CRITT Horticole, « un mètre carré de feuillage évapore 0,5 litre d’eau par jour ». Un phénomène qui, on le sait, participe également à la réduction des îlots de chaleur urbains. Sous certaines conditions cependant, la première étant que la végétation ne subisse pas de stress hydrique. D’où l’importance d’un choix de plantes adaptées à de potentiels manques d’eau et aux aléas climatiques. Un arrosage ponctuel s’avère d’ailleurs généralement nécessaire (voir encadré).

La deuxième dépend de la nature du substrat. Sa qualité joue logiquement aussi un rôle sur la santé des plantes. « En tant que support physique de la végétation, il remplit cinq grandes fonctions : mécanique (il tient et ancre les racines), nutritive et hydrique (il stocke et met à disposition les éléments minéraux et l’eau), biologique (il héberge et nourrit les micro-organismes) et d’oxygénation des racines », décrit Philippe Faucon. Trop rétentif et sa saturation en eau asphyxiera les racines, pas assez et il risque d’être emporté par un ruissellement excessif. De la même manière, son épaisseur et ses capacités maximales en eau devront être suffisantes, tout comme sa porosité, pour favoriser ses capacités d’évaporation. Car lui-même rejette de l’eau dans l’atmosphère. C’est d’ailleurs la combinaison de l’évaporation du substrat et de la transpiration des plantes qui permet de calculer la quantité d’eau évapotranspirée par le procédé, exprimée en mm ou l/m²/j.

On l’aura compris, pour profiter des qualités des toitures végétalisées en matière de gestion des eaux pluviales, le système de végétalisation doit être choisi avec soin. Sur le marché, les gammes existent depuis plus de dix ans et ne cessent depuis de se sophistiquer. A été présenté par exemple lors du colloque organisé par l’Adivet (voir encadré), le procédé « éponge » Urbanscape de Knauf Insulation à base de laine de roche (absorbant sept fois son poids en eau) associé à un drain réservoir. Pierre Georgel, président d’Ecovégétal a rappelé l’intérêt d’associer le complexe de végétalisation à des nattes absorbantes, des systèmes de drain et des bacs nid d’abeille (Aquaset). Au Prieuré, on a misé sur Oasis, composé de bacs « hydrostock » reliés les uns aux autres par des connecteurs pour assurer le passage de l’eau. Des mèches de capillarité permettent à l’eau stockée de remonter dans le substrat et d’alimenter les plantes. Une nappe de répartition en assure une diffusion homogène. À chaque fois, l’objectif est double : l’eau peut être consommée par les plantes ou, à défaut, être rejetée au réseau de manière différée.

Le succès repose aussi sur une mise en œuvre dans les Règles de l’art, décrites dans les Règles professionnelles pour la conception et la réalisation des toitures et terrasses végétalisées dont la troisième édition est parue en 2018. Sous réserve d’une conception adaptée à son environnement et d’un entretien régulier, la toiture remplira ses fonctions de rétention et, par effet ricochet, favorisera en plus la biodiversité, la réduction des îlots de chaleur urbains et le bien-être des occupants. C’est déjà beaucoup mais peut-elle faire encore plus ? C’est la question que se posent aussi désormais les professionnels du secteur : la toiture-terrasse végétalisée participe à la gestion du « trop ». Peut-elle agir contre le « pas assez » dont la menace pointe également ? En d’autres termes, quel rôle peut jouer la toiture végétalisée en termes de récupération et de réutilisation de l’eau ?

Cette nouvelle approche se penche non seulement sur les eaux de pluie mais aussi sur les eaux non conventionnelles, soit selon l’Astee, les eaux autres que celles issues de la ressource naturelle et traitées en fonction de leurs usages. Cette pratique est déjà largement éprouvée dans certains pays comme en Israël dont près de 90 % des eaux usées sont ainsi récupérées. Avec plus ou moins 10 %, l’Italie et l’Espagne sont les bons élèves européens tandis que la France peine à atteindre le 1 %. Le « plan eau » dévoilé par le gouvernement en mars dernier ambitionne les 10 % en 2030.

Pour cela, la réglementation doit évoluer. Pour le moment, la distinction entre les différentes origines de l’eau est stricte. Ainsi, « la réutilisation des eaux de pluie est soumise à l’arrêté du 21 août 2008, précise Cédric Fontaine, fondateur et gérant de Fontaine Ingénierie. Il décrit les conditions d'usage de l'eau de pluie récupérée en aval de toitures inaccessibles, dans les bâtiments et leurs dépendances, ainsi que les conditions d'installation, d'entretien et de surveillance des équipements nécessaires à leur récupération et utilisation ». Trois grands usages sont principalement autorisés* : les usages extérieurs (arrosage, lavage des véhicules, etc.), l’alimentation des chasses d’eau et le lavage des sols. À noter néanmoins que sur une toiture végétalisée, « la récolte d’eau de pluie sera réduite en raison de son faible coefficient de ruissellement », avertit Cédric Fontaine. En revanche, elle peut devenir elle-même usage : « Même en cas d’arrêté sécheresse, on peut arroser sa toiture végétalisée dès lors que l’on puise l’eau dans son système de rétention propre et déconnecté physiquement du réseau de récupération des eaux de pluie et de l’eau de ville. » Dans les bâtiments d’habitation aussi. Une précision importante à rappeler. En effet, un décret relatif aux usages et aux conditions d'utilisation des eaux de pluie et des eaux usées traitées est paru le 29 août 2023 qui a semé la confusion. « En la matière, c’est bien l’arrêté du 21 août 2008 qui s’applique », confirme Vincent Lapeyre, chef de projet « qualité environnementale des bâtiments et des produits » à la Direction de l'habitat, de l'urbanisme et des paysages (DHUP)

La réutilisation des eaux dites grises est quant à elle soumise à « une autorisation délivrée par arrêté préfectoral appuyé par un avis de l’Anses et de l’ARS locale », poursuit le chef de projet. C’est la démarche qu’a, par exemple, effectuée Sopranature pour expérimenter in situ son procédé Skywater Clean. Ce dernier permet aux eaux usées issues des machines à laver, douches et autres lave-vaisselle de remonter sur la toiture végétalisée par pompage. Elles sont dispersées sur le filtre planté de végétaux soigneusement sélectionnés puis percolent verticalement dans un massif filtrant. « Les micro-organismes présents notamment autour des racines jouent le rôle d'agents épurateurs en dégradant la pollution », explique Lionel Sindt, responsable technique chez Sopranature. L’eau ainsi dépolluée par phytoépuration peut être réinjectée dans le bâtiment, dans les chasses d’eau ou pour l’arrosage.

Pour lever cette contrainte réglementaire, « il ne faut pas opposer eaux de pluie et eaux grises mais les intégrer dans une même réflexion », souligne Jean-Christophe Aguas, directeur de la R & D chez Le Sommer Environnement. C’est ce qui semble se profiler à l’horizon avec ce « projet de décret au titre de l’article L. 1322-14 du code de la santé publique actuellement porté par le ministère de la santé afin de codifier les conditions d’usages d’eaux impropres à la consommation humaine pour certains usages domestiques, explique le ministère de l’environnement. Les eaux concernées sont les eaux de pluie, les eaux douces, les eaux de puits et forage, les eaux grises, les eaux issues des piscines et de processus industriels. »

L’autre obstacle majeur, c’est évidemment le spectre du risque sanitaire. « Il n’existe pas de réglementation définissant les niveaux de qualités de l’eau en fonction de l’usage souhaité. Pour l’instant, les services instructeurs se basent sur les recommandations de l’Anses de 2015 », souligne Gaëlle Bulteau, ingénieure au sein de la direction de l’Eau au CSTB. « La population doit également adhérer à ce concept », rappelle la paysagiste-conceptrice Nathalie Leroy (Arte Charpentier). Les donneurs d’ordre sembleraient convaincus, sous réserve d’un coût raisonnable évidemment. « Techniquement, plusieurs procédés de traitement des eaux grises existent. Elles reposent sur des solutions biologiques et / ou membranaires ou végétales. Des expérimentations sont en cours sur des bâtiments démonstrateurs comme le projet ABC à Grenoble », rappelle Gaëlle Bulteau. Les principaux débouchés de ces eaux ainsi traitées sont les chasses d’eau et l’arrosage.

Tout le monde semble d’accord, au moins sur le principe. Place désormais à la pratique et vite car 2030 c’est demain. La végétalisation des toitures pourrait bien, là aussi, avoir une carte à jouer.