Toitures et murs végétaux : Solutions d’avenir pour nos territoires ?
Aujourd’hui, les territoires sont sous pression car confrontés à de nombreux défis, notamment en matière de durabilité (sociale, économique et environnementale). Par ailleurs, les espaces verts, qui jouent un rôle important que ce soit au niveau du bien-être des citoyens ou du ralentissement du réchauffement climatique, se font de plus en plus rares en milieu urbain. Dans ce contexte, les toitures et murs végétaux représentent un potentiel encore trop souvent inexploité.
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En effet, ils peuvent contribuer à l'habitabilité des territoires et, par la même occasion, au développement de villes durables et intelligentes puisque ces techniques sont capables de relever à la fois certains défis écologiques, sociaux et économiques auxquels les territoires sont confrontés.
Toitures et murs végétaux : Quelles options pour les territoires ?
On dénombre plusieurs types de toitures et de murs végétaux, qui varient selon le type de végétation, d'entretien et de système.
Les toitures vertes
Toutes les toitures peuvent-elles être végétalisées ?
Lorsque nous parlons de toitures vertes, nous faisons référence à l'installation de végétation sur la toiture d'un bâtiment. On peut en rencontrer sur le toit d’une habitation unifamiliale, ou sur une surface plus conséquente comme le toit d’un immeuble ou d’une entreprise. Toutefois, ce système est majoritairement installé sur des toitures dites plates. Mais il peut aussi être placé sur des toitures en pentes, à condition que cette dernière soit inférieure à 20°. En effet, dans le cas d’une pente plus forte, l'eau s'écoulerait trop rapidement au lieu de s'infiltrer, entrainant ainsi le glissement du substrat. Par ailleurs, la capacité de charge de la toiture aura également un impact puisqu’elle déterminera, entre autres, le type de toiture végétalisée envisageable. En général, on distingue trois types de toitures vertes, déterminés selon le degré d’exigence en matière d'entretien (voir image 1).
Les toitures vertes extensives : le type le plus courant
La toiture verte extensive est la plus simple et la moins chère. Il est donc logique de constater qu’il s’agit de la forme la plus couramment utilisée, surtout lorsqu'il s'agit de l'installer sur des bâtiments existants. Dans le cas des toitures vertes extensives, des sedums, également connus sous le nom de plantes succulentes, sont plantées sur la toiture. On a recours à ces plantes car elles résistent très bien à la sécheresse et ne nécessitent pas beaucoup d'entretien.
Cette toiture végétale se compose de cinq couches : (1) la couche de végétation, (2) la couche de substrat dans laquelle les plantes poussent, souvent constituée de roche de lave, de granulés et de matière organique, (3) une toile anti-racines pour empêcher celles-ci de provoquer des blocages ou des fuites, (4) une couche de drainage pour évacuer l’eau et (5) une sous-couche imperméable. Pour ce type de toiture végétale, la couche de substrat est assez fine, allant de 4 à 12 centimètres.
Le coût d'installation de ce type de toiture verte dépendra fortement de l'accessibilité, de la forme ou encore de la hauteur du toit, de l'ampleur du projet, et de la présence d'obstacles (ex. fenêtres, ventilation), mais il se situe généralement entre 40 et 110 €/m². Par ailleurs, l'entretien d'une telle toiture est comparable à celui d'une toiture normale dont il faut également, chaque année, dégager les drains et enlever les feuilles tombées des arbres environnants. Néanmoins, bien que peu de mauvaises herbes poussent sur ce type de toiture, il peut être nécessaire de les enlever chaque année pour conserver la végétation originelle. Les jeunes plantations peuvent également nécessiter un arrosage en cas de sécheresse, bien que ce type de végétation soit connu pour sa forte résistance aux conditions arides. Notez que certaines entreprises proposent des contrats d'entretien pour les toitures vertes.
Finalement, en ce qui concerne la portance, vous devrez tenir compte d'un poids moyen de 58 kg/m², qui dépendra évidemment de l'épaisseur du substrat. Cependant, la toiture doit être de bonne qualité lors de l'installation afin d’éviter les fuites futures.
Toitures vertes semi-intensives : soutenir la biodiversité locale
La principale différence entre la toiture verte semi-extensive et la toiture extensive est que l'on choisit ici une couche de substrat plus épaisse, ce qui permet de travailler avec des herbes et des graminées en plus des sédums. Il est toutefois important de veiller à ce que ces espèces résistent à la sécheresse, bien qu’il ait été constaté que les herbes fanées repoussent d'elles-mêmes à l'automne. On appelle aussi « toiture naturelle » la toiture semi-intensive car elle imite les types de nature rencontrés dans son environnement, en utilisant des espèces indigènes pour soutenir la biodiversité locale.
Le prix de revient d'une toiture semi-intensive est également un peu plus élevé au mètre carré, puisqu’il s'élève à environ 70-145 €/m². Par ailleurs, la couche de substrat ayant généralement une épaisseur de 8 à 20 cm, elle représente un poids également plus important, de l’ordre de 100 à 300 kg/m². Finalement, il est préférable d'entretenir une toiture végétalisée semi-intensive 1 à 3 fois par an pour les mêmes raisons qu'une toiture extensive, et de prévoir l'enlèvement des mauvaises herbes et feuilles mortes.
Toitures vertes intensives : un véritable jardin sur les toits
Dans ce cas de figure, la couche de substrat a une épaisseur d'au moins 15 cm. Le toit peut être considéré comme un jardin (voir image 2) et il est donc plus probable qu’il soit installé par un jardinier que par un couvreur. La toiture peut même contenir des buissons et des arbres, mais cela nécessite au moins 50 cm de substrat et un système d'irrigation. Elle est aussi souvent accessible et peut accueillir différentes fonctions telles que la culture en plein air ou en serre, une terrasse, un espace de restauration, des terrains de sport, ...
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Parmi les points d’attention relatifs à ce type de toiture végétale, on citera son poids et son prix. En effet, le poids d’une telle toiture est souvent compris entre 200 et 600 kg/m², ce qui ne facilite pas son intégration aux bâtiments existants. Quant à son prix, il est également plus élevé puisqu’il commence à 100 €/m². Finalement, l'entretien peut être comparé à celui d'un jardin.
Panneaux solaires et toitures vertes : une situation gagnante sur toute la ligne
Les panneaux solaires s’intégrant également très bien aux toitures plates, on peut avoir l’impression de devoir choisir entre l’installation de panneaux ou d’une toiture végétale. Cependant, la combinaison des deux est possible et constitue même une excellente option. En effet, les panneaux solaires fonctionnent mieux lorsque la température ambiante n’est pas trop élevée (25°C environ). Or, sur une toiture plate standard en bitume noir, il peut faire jusqu'à 80°C en été. En combinant l’installation de panneaux solaires à une toiture verte, la température ambiante pourrait se voir réduite jusqu’à 35°C, de sorte que le rendement de vos panneaux solaires sera plus élevé. Il existe également d'autres avantages. Par exemple, l'ombre des panneaux sur la toiture créera un micro-biotope différent qui profite à la faune et à la flore. De plus, la toiture est protégée, évitant ainsi de se retrouver rapidement dans la situation où il faut enlever les panneaux solaires pour renouveler la toiture.
Les murs végétaux
Il n'y a pas que les toitures qui peuvent être végétalisées. Il existe également un grand potentiel inexploité pour verdir les façades des bâtiments. Nous abordons ci-dessous différents types de murs végétaux pour les façades extérieures. On distingue, dans cette catégorie, les murs végétaux enterrés et non enterrés, selon que les racines se trouvent dans le sol ou non.
Les murs végétaux en plein sol : la solution vient de la terre
Dans cette configuration, la plante part du sol et y trouve ainsi ses nutriments et son eau. Cela nécessite donc d’avoir une surface d’implantation suffisamment profonde le long de la façade, avec suffisamment de sol fertile. Dans cette catégorie, une autre distinction est faite entre les plantes qui se fixent directement sur la façade et les plantes qui ont besoin d’un support pour y grimper.
Plantes attachées à la façade
Avec cette option, les plantes utilisent leurs racines pour pousser contre les façades. Le lierre et la vigne en sont des exemples typiques (voir image 3). Ce sont des plantes qui poussent très rapidement, ce qui vous permettra d'avoir un mur végétal complet dans un laps de temps restreint. Cependant, cela implique, par conséquent, de procéder à une taille régulière pour maintenir les fenêtres, les portes et la toiture dégagées. Il existe des systèmes permettant de clôturer ces plantes à l'aide d'un fil électrique. Cette option est idéale pour végétaliser un mur végétal à moindre coût et rapidement.
Plantes avec supports
Dans ce cas-ci, la plante pousse à quelques centimètres du mur, le long d'un fil d'acier ou d'un cadre grimpant. L'avantage de ce système est qu'il est plus facile à maitriser et que la plante ne se désherbe pas facilement. Ce système est parfois même utilisé pour faire pousser des plantes d’un côté à l’autre de la rue, créant ainsi des « arches vertes » par-dessus la chaussée. Le choix de la plante dépend du nombre d'heures d'ensoleillement dont bénéficie la façade et de votre préférence pour les plantes à feuilles persistantes ou non. L'inconvénient est qu'en plus de l'achat de la plante, vous devez également acheter le dispositif d'aide à la culture qui coûte environ 7,5-180 €/m².
Murs vivants : une solution qui nécessite beaucoup de soins
Outre le mur végétal délimité par le sol, il existe également le "mur vivant", sorte de jardin vertical alimenté par un système d'irrigation qui pompe en permanence de l'eau et des nutriments (exemple : voir image 4). Diverses herbes, fleurs et plantes aromatiques sont alors ancrées dans ce système fixé à la façade.
Comme l'eau de pluie ne s'infiltre pas à la verticale, ce système est donc gourmand en eau. Idéalement, il s'agira d'eau de pluie provenant d’une citerne présente sur/dans le bâtiment pour garantir la durabilité environnementale de la solution. Par ailleurs, il faudra veiller à ce que les tuyaux ne gèlent pas en hiver pour éviter les problèmes d’entretien et d’irrigation.
En plus de sa consommation intensive d'eau, l'énergie nécessaire à une telle installation (fonctionnement de la pompe) ainsi que la provenance du substrat utilisé rendent la durabilité de ce système discutable. Finalement, c’est également une structure coûteuse à l'achat et à l'entretien qui a avant tout l’avantage d’accrocher le regard.
Toitures et mur végétaux : Quels avantages?
Maintenant que nous avons abordé les différents types de toitures et de murs végétaux, faisons le point sur les avantages qu’ils représentent pour les territoires.
Tout d’abord, ces systèmes ont l’avantage de réduire leur impact climatique. Par exemple, ils peuvent permettre de réduire la consommation d'énergie puisque, dans des mesures limitées, la verdure agit comme une couche d'isolation supplémentaire au bâtiment. Son effet se ressentira particulièrement en été où elle contribuera à réduire la température ambiante grâce à l’évaporation et en fournissant de l'ombre sur des matériaux qui, autrement, retiendraient la chaleur. Cette réduction de la température diminuera donc, entre autres, le besoin de recourir à une climatisation intérieure. Par ailleurs, la végétation ainsi installée en toiture ou en façade agira également comme un filtre à air pour les particules et les gaz à effet de serre, bien que cet effet soit limité pour les sédums. L'effet est bien sûr moindre que celui d'un arbre, mais il peut être utilisé dans des endroits où la plantation d'arbres, par exemple, n'est pas possible.
En termes d'adaptation, les toitures et les murs végétaux jouent un rôle important dans la lutte contre les ilots de chaleur urbain (ICU) causés, notamment, par la prédominance de revêtements et matériaux absorbant la chaleur en milieu urbain et renvoyant ensuite cette énergie sous forme de rayonnement infrarouge réchauffant l’air urbain. En conséquence, la température dans les villes s’élève en moyenne à 3°C de plus que dans les milieux ruraux. En raison de la faible absorption solaire (également appelée albédo) des toitures et des murs végétaux, la chaleur absorbée diminue et seuls 20 à 30 % du rayonnement solaire pénètrent dans les couches sous-jacentes. L'évapotranspiration des plantes refroidit également l'air, créant des températures plus agréables localement. L'ampleur de l'effet dépend de divers facteurs, mais se situerait entre 0,5 et 2°C de réduction pour l'environnement urbain.
L'eau constitue également un problème majeur pour nos territoires, car les périodes de sécheresse s'allongent et les fortes pluies deviennent plus conséquentes, entrainant alors des inondations. Dans ce domaine, les toitures vertes, en particulier, peuvent jouer un rôle important. Selon l'épaisseur de la couche de substrat, une toiture végétale peut tamponner 15 à 150 litres d'eau par mètre carré. De plus, une toiture végétale permet de faire s’évaporer, en moyenne, 45 à 70 % de l'eau de pluie et permet à l'eau restante de s'écouler progressivement dans les égouts. Toutefois, en cas de fortes pluies, l'eau peut ne pas avoir le temps de s'infiltrer dans la végétation installée en toiture. C'est pourquoi des systèmes d'écoulement intelligents ont été développés pour tenir compte des conditions météorologiques et ainsi retenir l'eau pendant les sécheresses persistantes, tout en se vidant juste avant une tempête afin de tamponner l'eau de manière optimale. Les autres techniques d'infiltration comme des fosses d'infiltration n'étant souvent pas possibles en milieu urbanisé, la toiture verte peut ici offrir une solution.
D’un autre côté, les toitures et murs végétaux forment une isolation acoustique qui peut atténuer, par exemple, le bruit de la pluie, de la grêle ou de la circulation. Cette réduction varie de 10 à 46dB, selon le type d’installation. Ces techniques protègent également la toiture et les briques des rayons UV, ce qui leur permet de durer jusqu'à deux fois plus longtemps.
En matière de biodiversité, les toitures et les murs végétaux représentent également les tremplins nécessaires dans les villes pour relier les espaces verts et accroître l'habitat pour différentes espèces. Cette verdure est particulièrement précieuse lorsqu'elle est reliée à l'écosystème local. Les toitures en sedum ont donc une valeur limitée puisqu’on ne retrouve pas cette plante naturellement dans notre écosystème. En outre, les toitures et les murs végétaux fournissent des lieux de repos, de la nourriture et du matériel de nidification pour la faune présente sur nos territoires. Cette valeur peut encore être augmentée en ajoutant, par exemple, de petits éléments tels que des points d'eau, du gravier et du bois.
Finalement, les avantages économiques, pour leur part, sont liés à l'augmentation de la valeur des biens immobiliers sur lesquels sont installés les toitures ou façades végétales. En effet, elles peuvent augmenter la valeur du bâtiment concerné de 4 à 8 %. Cela résulte du fait que la verdure, dans notre environnement, procure de nombreux avantages physiques et mentaux, tels que l'incitation à faire de l'exercice, une meilleure concentration, un rétablissement plus rapide en cas de maladie, moins de stress et plus d'interactions sociales. Elle entraîne également une augmentation du tourisme et peut être utilisée pour l'éducation à la nature. En ce sens, les toitures et les murs végétaux constituent une solution idéale pour verdir nos territoires sans exercer de pression supplémentaire sur les espaces ouverts.
Toitures et murs végétaux : quelques inconvénients
Outre les nombreux avantages, ces aménagements présentent également quelques inconvénients. Le premier réside dans l'entretien nécessaire à ces installations. Les façades ou les toitures n'étant pas toujours facilement accessibles, cette tâche peut s'avérer complexe.
De plus, la végétation apporte un poids supplémentaire pour lequel tous les bâtiments ne sont pas équipés et les options peuvent donc s’avérer limitées. Sans oublier que, bien que les toitures vertes protègent le toit, si une fuite se produit, il est moins facile de la réparer.
Quant aux plantes grimpantes, on se retrouve souvent dans le cas d’une monoculture qui est moins intéressante d'un point de vue écologique, même si cela reste bien mieux qu'une façade en pierre.
Enfin, le principal inconvénient est qu’une telle installation requiert un investissement supplémentaire, dont le retour n'est pas aussi évident à mesure que celui obtenu grâce à des panneaux solaires, par exemple. En effet, de nombreux avantages s’estiment en termes de bénéfices pour la société et non seulement en termes d’avantages financiers.
Rôle des gouvernements locaux
La question à laquelle nous tentons de répondre ici est de savoir comment un gouvernement local peut contribuer au développement de toitures et de murs végétaux afin de soutenir la durabilité du territoire. À cette fin, nous proposons dans la suite de cet article un plan étape par étape dont le but est d'obtenir l'adhésion de toutes les parties prenantes.
Ces étapes, qui comportent chacune différentes mesures (13 au total), sont liées aux différents groupes de la courbe d'adoption du changement (voir image 5). Mais avant même de s'attaquer au premier groupe, le gouvernement local doit définir sa vision et sa mission (1) quant au rôle des espaces verts sur son territoire. Cette vision et cette mission doivent être élaborées en consultation avec tous les acteurs concernés et doivent prendre en compte les aspects écologiques, sociaux et économiques du projet. Une fois que le gouvernement local dispose d'une vision claire, la mise en œuvre du plan correspondant peut commencer.
- Dans la phase 1 (qui concerne les innovateurs), il s'agit d'adapter la législation et la réglementation (2+3) afin qu'elles favorisent plutôt qu'elles n'entravent l’installation de toitures et de façades végétaux, tant au niveau local qu’au niveau des autorités supra locales. Il est également nécessaire de réunir différents acteurs pour créer une dynamique d’intelligence collective (4).
- Dans la phase 2 (qui concerne les adopteurs précoces), il est important d'informer et d'inspirer (5) les différents acteurs. En effet, les avantages d'une toiture végétale ou d'une façade verte ainsi que les conditions dont il faut tenir compte lors de leur mise en place sont souvent méconnus et trop souvent, de mauvais choix sont posés. Cette information doit dès lors être transmise aussi bien au sein même de la commune qu’aux citoyens et entreprises. L'information est particulièrement importante dans le processus de planification des constructions ou des rénovations, car c'est le moment crucial pour commencer à appliquer ces techniques. Différents médias peuvent être utilisés, mais l’organisation d’événements peut également contribuer à informer et à inspirer, par exemple en ouvrant aux visiteurs des toitures vertes, comme c'est le cas à Rotterdam lors de la journée annuelle des toits verts. Donner soi-même le bon exemple (6) avec ses propres bâtiments peut également inspirer d'autres personnes ou en mettant en place des projets pilotes (7) pour gagner du temps.
- La phase 3 (majorité précoce) vise à convaincre un grand groupe déjà familiarisé avec les techniques relatives aux toitures et murs végétaux. Pour cela, le gouvernement local peut donner un coup de pouce financier en offrant des subsides (8) pour la construction de toitures et de façades végétaux. Cela permet également de reconnaître la valeur sociale de ces techniques. Cette subvention peut être particulièrement utile pour encourager les citoyens et les entreprises à adopter des systèmes plus qualitatifs ayant un impact positif plus conséquent. Par exemple, la subvention peut être plus élevée selon le stockage de l'eau que permettra le système choisi. De même, la subvention peut imposer comme condition la maintenance et l’entretien de l’installation pour une période donnée. La subvention peut également être utilisée, par exemple, pour payer l'étude de stabilité (10) qui est souvent un obstacle précoce. Ces mesures sont particulièrement intéressantes pour les bâtiments existants et les petits projets. Pour les grands projets, une ordonnance municipale (9) peut contribuer à rendre obligatoire la construction adaptée au climat. C'est déjà souvent le cas, par exemple en ce qui concerne l'infiltration locale des eaux de pluie, qui doit être suffisamment élevée (au niveau des abords du bâtiment, ou de la toiture verte, par exemple).
- Dans la phase 4 (majorité tardive), il s'agit de fournir un encouragement financier supplémentaire à ceux pour qui l'investissement est encore trop important. Ainsi, des pistes de cofinancement (11) sont explorées pour les toitures vertes, à l'instar de ce qui se fait déjà pour les panneaux solaires. Cela repose sur l'idée que de multiples parties prenantes bénéficient d'une toiture végétale et seraient donc prêtes à contribuer à l'investissement, plutôt que le propriétaire seul. En contrepartie, il y a alors souvent un retour financier en échange de la réduction des coûts. Les achats groupés (12) peuvent également être utiles pour négocier un prix plus bas. Il faut toutefois veiller à ce que la technologie utilisée soit adaptée au site et à ce qu'une information adéquate soit fournie au préalable. Pour les murs végétaux, ce concept a souvent fait ses preuves.
- Enfin, la phase 5 (retardataires) vise à ancrer ces techniques sur le long terme. À cette fin, l'élaboration d'un système de points verts (13) pour les projets de construction peut être utile. Dans ce système de points, un score à atteindre pour chaque nouveau projet est calculé en fonction de facteurs tels que la taille. Ce score doit ensuite être atteint en mettant en œuvre diverses mesures de construction adaptée à l’environnement qui sont définies dans une liste et rapportent un certain nombre de points. Cela permet la créativité au lieu d'imposer une toiture végétale pour chaque projet et de ne laisser aucune place à d'autres fonctions des toits. Par exemple, la ville de La Haye (Hollande) a mis au point en 2018 un « système de points pour une construction verte et respectueuse de l’environnement », définis en 4 étapes.
Conclusion
En conclusion, les toitures et les façades végétales ont le potentiel de soutenir nos territoires dans leur transition durable et intelligente puisqu’elles permettent d’agir, simultanément, sur les trois piliers du développement durable (environnement, société et économie).
Cependant, il s’agira de sélectionner la solution qui correspondra le mieux à la structure existante ou au bâtiment en construction afin de garantir la résistance et la longévité du système tout en optimisant l’impact positif de celui-ci sur l’environnement.
Finalement, les gouvernements locaux disposent de leviers importants afin de promouvoir ces techniques sans nécessiter de gros budgets, mais il leur faudra avancer par étapes tout en considérant les différents stades d’adoption du changement.
- Rapport final de stage de Benoit Ruysschaert 2021 pour la Ville d'Hasselt dans le cadre d'un master à HEC Liège
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- https://duurzaam010.nl/app/uploads/2020/09/s19bb019909_3_58561_tds.pdf
- https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1618866712000854
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