Tech­no­sols pour toits verts

Survivre en toiture n’est pas une sinécure. Pour le bien-être des plantes et la biodiversité, des spécialistes des toitures végétalisées plaident pour l’utilisation de substrats plus épais, inspirés des écosystèmes naturels. Des technosols sont aujourd’hui réalisés à partir de matériaux locaux et recyclés, à meilleur bilan énergétique. 

Date de publication
26-06-2019

En milieu urbain, le sol disparaît inexorablement, acculé de toute part par les nouvelles constructions et la boulimie insatiable de nos réseaux souterrains. Pas étonnant dès lors que planificateurs et propriétaires lorgnent de plus en plus souvent du côté de la cinquième façade des bâtiments pour y rajouter des étages, mais aussi pour y installer de la verdure. Mieux encore, de nombreuses villes romandes misent aujourd’hui sur la végétalisation des toitures pour résoudre certains problèmes inhérents au contexte urbain. On prête en effet aux toitures végétalisées la capacité de retenir l’eau lors de fortes précipitations, ce qui évite l’engorgement des réseaux d’eau claire, de piéger les poussières atmosphériques, de réduire la surchauffe et le rayonnement des bâtiments ou encore de favoriser la biodiversité.

Survivre dans des conditions extrêmes

En théorie, le principe est assez simple : pour que les plantes poussent sur un toit, il faut que leurs racines puissent s’ancrer dans de la terre ou quelque chose qui y ressemble. En pratique, l’exercice est plus délicat en raison des contraintes de charge, de rétention et d’évacuation des eaux, mais aussi parce que les conditions de vie y sont extrêmes : il y fait à la fois très chaud et très sec et, sans irrigation ni profondeur de sol suffisante, seuls des végétaux adaptés à des milieux très secs peuvent survivre. La qualité du substrat dans lequel les plantes plongeront leurs racines est donc essentielle. « Lorsqu’il s’agit de cultures hors sol, comme c’est le cas en toiture, on parle en général de technosol ou de substrat, car il est fabriqué et ses composants contiennent des éléments qui ne sont pas d’origine pédologique. Un sol idéal procure de grandes réserves en eau et nutriments, tout en restant aéré. C’est un milieu d’ancrage stable, facile à coloniser pour les racines, qui offre un très bon tampon aux variations de température, d’humidité… Les supports de culture et les substrats des toitures extensives en sont loin : seul le bon ancrage des racines et l’aération sont à peu près assurés » relève Pascal Boivin, professeur de pédologie à la Haute école du paysage, d’ingénierie et d’architecture de Genève (HEPIA). 

Comme dans la nature

Actuellement, les substrats les plus classiquement utilisés pour les toitures sont composés d’un mélange d’éléments légers d’origine volcanique (pierre ponce, pouzzolane), d’argile expansée, avec ou sans matériaux recyclés (briques, tuiles concassées), et additionnés de tourbe ou de compost. Ils sont soufflés sur les toits avec un camion-pompe sur une épaisseur avoisinant les 8 cm, et ensemencés avec un panel d’espèces végétales horticoles ou indigènes. Les résultats sont pourtant rarement à la hauteur des images présentées sur catalogue. En été, les pics de chaleur y sont tels que même les orpins, des plantes grasses qui font des réserves d’eau dans leurs feuilles, ont de la peine à s’épanouir correctement dans un substrat industriel minéral mince et très drainant, quand bien même une plaque de rétention d’eau sous-jacente en plastique ou polystyrène complète le système. 

Ce constat n’est pas passé inaperçu. Sollicités par la Ville de Bâle, championne d’Europe de la végétalisation des toitures plates depuis qu’elle l’a rendue obligatoire en 2001, des chercheurs de l’Université des sciences appliquées de Zurich (ZHAW) se sont penchés dès 2005 sur le développement de substrats plus écologiques et plus favorables à la croissance des plantes, et sur des mélanges de graines d’espèces indigènes mieux adaptées au climat local. « Le système monocouche, c’est-à-dire sans plaque de drainage et de rétention, a été privilégié, mais l’épaisseur et la qualité du substrat ont été augmentées. Nous utilisons principalement des mélanges de graviers à large spectre granulométrique, des briques concassées, de la terre ou du compost. Tous ces matériaux d’origine naturelle ou recyclée sont issus de la région, ce qui évite les processus de transformation et les longs transports engendrés par les substrats industriels légers, conditionnés en Allemagne et en Italie », précise Nathalie Baumann, consultante en écologie urbaine et spécialiste des toitures végétalisées à la ZHAW. L’objectif est ni plus ni moins de copier la nature et de recréer en toiture des habitats naturels appréciés par la faune et la flore sauvage. L’utilisation de graves garantit aussi la présence de micro-organismes indispensables à la vie du sol, alors qu’ils font défaut dans les substrats industriels stériles. Encouragés par des subventions, la plupart des professionnels bâlois ont joué le jeu, et, aujourd’hui, de nombreuses espèces animales et végétales parfois rares au sol ont colonisé les toits de la ville. 

Du plus lourd au plus léger

Fortes de l’expérience bâloise, plusieurs villes de Suisse romande ont suivi le mouvement. Lausanne a fait œuvre de pionnière dès 2013 en publiant un guide de recommandations pour accueillir la nature sur son toit, puis en subventionnant la réalisation de toitures « biodiversifiées » privées et publiques. « L’exemple bâlois et la nouvelle norme SIA 312 Végétalisation des toitures nous ont donné confiance en nos exigences. L’épaisseur de la couche végétale doit faire en moyenne 12 cm et le substrat, composé d’au moins 50 % de matériaux d’origine locale, doit être réparti de façon irrégulière, afin de créer des microclimats. Nous demandons aussi la pose d’éléments paysagers, comme des souches, des tas de bois, de sable ou de cailloux, qui apportent de la diversité, de l’ombre, de l’humidité ou offrent des cachettes à la petite faune sauvage », énumère Pascale Aubert, déléguée à la nature du Service des parcs et domaines de la Ville de Lausanne. Pour convaincre les propriétaires et les professionnels du bâtiment, un espace d’exposition et d’expérimentation dédié aux toits verts a été créé dans la capitale vaudoise : « Comme à Bâle, nous souhaitons encourager les systèmes de végétalisation les plus simples et naturels possibles, sans couches de plastique coûteuses et inutiles. Puisque les substrats à base de grave, plus lourds que les mélanges classiques, ne sont pas utilisables partout, nous testons aussi des solutions pour les toits à faible portance, composés par exemple de paille de roseau ou de laine de mouton. » Pour Nathalie Baumann, l’argument de la surcharge pondérale n’est pas recevable quand il s’agit de constructions neuves : « La végétalisation est toujours possible, pour autant qu’elle soit planifiée en amont, avec des structures capables de supporter des charges d’au moins 200 kg/m2. Malheureusement, les espaces verts au sol ou hors sol restent le parent pauvre dans les projets de construction. Récemment, l’École polytechnique fédérale de Zurich a estimé à 8 % le surcoût moyen du bâti à l’échelle de la Suisse, et l’impute à un manque de concertations préalables entre les différents corps de métiers. Et après on s’étonne qu’il ne reste plus d’argent pour planter des arbres ou végétaliser les toits ! »

Matériaux recyclés et biochars

Malgré ses bons résultats, l’usage de la grave et du sable en toiture est remis en question par les précurseurs des substrats alternatifs. Non pour ses qualités intrinsèques, mais parce qu’il s’agit d’un matériau non renouvelable, dont l’extraction dénature les sols et les paysages. Aujourd’hui, Nathalie Baumann plaide en faveur des matériaux recyclés, comme la tuile, la brique et le béton concassé, et souhaite valoriser les terres d’excavation des chantiers de construction, souvent envoyées à l’étranger : « Avant même d’en faire des analyses, on prétend qu’elles contiennent trop de polluants, d’argile ou que sais-je. Mais cela a-t-il du sens de polluer encore davantage en les exportant à des dizaines de kilomètres de leur lieu d’origine ? » La question des normes fait débat et les études sont quasi inexistantes. Pour les raisons évoquées plus haut, Pascal Boivin doute de la qualité potentielle des terres de chantier. Avec son groupe « Sols et Substrats » de l’HEPIA, il s’oriente plutôt vers le développement de technosols à base de biochar, une sorte de charbon produit par pyrolyse de déchets végétaux : « Ce matériau pourrait partiellement pallier les contraintes d’épaisseur des toitures extensives et le défaut de fertilité qui en résulte. Ils ont aussi un intérêt en termes de rétention d’eau, d’épuration et de bilan CO2. » 

Quoi qu’il en soit, les toitures plates virent lentement mais sûrement au vert à travers toute la Suisse ro-man-de, car les plantes n’attendent pas les conclusions des chercheurs pour s’installer tant bien que mal sur ces nouveaux sols artificiels qu’on leur offre. Et les insectes pollinisateurs profitent de l’aubaine, pour le bonheur des oiseaux qui enchantent nos parcs et promenades. •

 

Plus d’infos sur les toitures végétalisées

- Site de la Ville de Lausanne : lausanne.ch/toitures-végétalisées

- P. Peiger et N. Baumann, Végétalisation biodiverse et biosolaire des toitures, éd. Eyrolles, 2018

- Norme SIA 312 Végétalisation de toitures, sia.ch

 

Aino Adriaens

est biologiste écologue et journaliste indépendante. Depuis 2013, elle est chargée de la promotion et du suivi des toitures végétalisées pour la Ville de Lausanne.

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