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Les défis de la ville durable

Les défis de la ville durable

07.01.2016, par
ZAC Clichy Batignolles
L’éco-quartier Clichy-Batignolles, organisé autour du parc Martin Luther King, est un des projets phares de la politique de développement durable mise en place par la ville de Paris.
Habitat écologique, recyclage des eaux, valorisation des déchets, transports non polluants… À l’heure du changement climatique et alors que la population urbaine ne cesse de croître à l’échelle mondiale, les scientifiques s’attellent à un défi crucial : repenser la ville.

Plus de la moitié de la population mondiale vit aujourd’hui en milieu urbain et les villes ne cessent de croître. D’après les extrapolations établies par les services de l’ONU, la population urbaine devrait atteindre 5 milliards d’habitants en 2030. Pour accompagner cet essor urbain, les scientifiques réfléchissent à des solutions pour faire de la ville un modèle de développement durable. Mais les défis sont immenses. Ils touchent aux questions de l’énergie, du climat, de l’eau, de la biodiversité, des transports, des déchets.

Des défis différents selon les régions du monde

Si le phénomène d’urbanisation est massif sur la planète, il est aussi fortement différentié en fonction des degrés de développement des pays. Ainsi, les grandes concentrations urbaines – soit les villes de plus de 500 000 habitants – se rencontrent sous nos latitudes tempérées et tropicales. Cela dit, les différences restent très marquées entre les agglomérations urbaines anciennes et celles en formation. « Depuis 1960, ce sont l’Afrique et l’Asie qui enregistrent les plus fortes croissances de population urbaine, explique Denise Pumain, chercheuse au sein du laboratoire Géographie-cités1. Cette évolution va se poursuivre, notamment en Inde et en Chine où le mouvement d’exode rural est loin d’être achevé. Ainsi, le taux d’urbanisation de l’Inde n’est encore que de 50 % et celui de la Chine de 60 %, alors que ceux des pays développés atteignent des niveaux de l’ordre de 75 à 80 %. Il y a tout lieu de penser qu'en raison de l’importance de leur population totale, plus d’un milliard d’habitants chacun, la Chine et l’Inde verront encore se développer sur leur territoire des mégapoles de plusieurs dizaines de millions d’habitants. »

Carte des agglomérations de plus de 500 000 habitants, 2014.
Carte des agglomérations de plus de 500 000 habitants, 2014.

Le nombre d’habitants n’est pas le seul facteur pour caractériser le développement urbain. « Les formes de villes et les densités urbaines sont aujourd’hui très disparates dans le monde », précise la géographe. Ainsi, en moyenne, les villes « millionnaires » ont, environ, 2 000 habitants au kilomètre carré en Amérique du Nord, de 4 000 à 10 000 en Europe et de 10 000 à 40 000 en Asie. « Ces différences de densité sont évidemment corrélées aux types d’habitat – concentration ou non dans des immeubles de grande hauteur – aux choix d’urbanisme – espaces verts intégrés ou non dans le tissu urbain – de sorte que les “grandes villes” sont plus ou moins mangeuses d’espace », ajoute la chercheuse. La « tache urbaine » d’Atlanta, par exemple, est vingt fois plus grande que celle de Barcelone, alors que ces deux villes ont à peu près le même nombre d’habitants ! Et, comme le précise Denise Pumain, « ces différences entraînent de fortes inégalités dans les pressions sur l’environnement et impliquent d’appliquer des solutions différentes dans le choix des infrastructures requises pour assurer la durabilité urbaine  ».

 

Densités urbaines entre Atlanta et Barcelone.
La «tache urbaine» d’Atlanta est vingt fois plus grande que celle de Barcelone, alors que ces deux villes ont à peu près le même nombre d’habitants.
Densités urbaines entre Atlanta et Barcelone.
La «tache urbaine» d’Atlanta est vingt fois plus grande que celle de Barcelone, alors que ces deux villes ont à peu près le même nombre d’habitants.

Refroidir une ville trop chaude 

Sur le chemin de la ville durable, le premier défi est posé par cette fameuse densité urbaine : « Celle-ci est en effet source de chaleur. Il y a une rugosité de la ville qui freine le vent et piège les rayons du soleil, explique Marjorie Musy, du laboratoire nantais Ambiances architecturales et urbaines2. L’imperméabilisation des sols perturbe l’écoulement des eaux. En outre, les matériaux du bâti et l’asphalte des routes stockent et réfléchissent la chaleur. » Un phénomène qui entraîne des problèmes de pollution et contribue au réchauffement climatique de la planète.

Certains choix
écologiques
peuvent être
source d’effets
pervers.

Et les solutions ne sont pas évidentes : « Certains choix écologiques peuvent être source d’effets pervers, avertit Valéry Masson, du Groupe d’étude de l’atmosphère météorologique3. Il est rationnel d’attendre de la densification de la ville qu’elle diminue le besoin de transports et, par conséquent, qu’elle permette de réduire les émissions de gaz à effet de serre. Mais, ajoute-t-il, cette même densification, multiplie les îlots de chaleur ! »

Il n’y a pas, heureusement, que des injonctions contradictoires de cette sorte. Des moyens existent qui permettent de « refroidir » la « ville chaude » pourvu que des initiatives soient prises dans le domaine de l’habitat ou dans celui de la maîtrise de la circulation des eaux.

Un habitat « passif » et végétalisé

Les conditions d’un habitat durable, qui favorise l’efficacité énergétique des bâtiments par un souci exigeant d’isolation des structures sont, sans doute, les mieux répertoriées et aussi les plus connues. Marjorie Musy les rappelle en les précisant : « Au-delà des prescriptions acquises, on peut concevoir des solutions passives comme la mise en place de ventilation naturelle avec des prises d’air appropriées, l’utilisation de couleurs claires pour réfléchir la chaleur, la protection des parois en verre… » Et bien sûr, précise-t-elle, « la végétalisation des bâtiments qui joue un rôle majeur en faveur de la résilience des effets du changement climatique. » Autant de thématiques étudiées dans le groupe thématique « Bâtiments et ville » de la Cellule Énergie du CNRS.

Ville durable, mur végétal
La végétalisation des murs a un impact sur le climat de la ville (ici à Nantes).
Ville durable, mur végétal
La végétalisation des murs a un impact sur le climat de la ville (ici à Nantes).

L’indispensable maîtrise de l’eau

C’est toutefois sur l’eau, la maîtrise de ses flux, ses recyclages pertinents et sa « réappropriation » urbaine que sont fondées les attentes les plus fructueuses. Catherine Chevauché, de Suez Environnement, note que, dans la ville d’aujourd’hui, « les réseaux d’eau sont invisibles ». Les restituer ou les traiter à l’air libre doit permettre de « créer des îlots de fraîcheur et contribuer à la végétalisation ».

Pour illustrer ce choix de traitement des eaux urbaines, Jean-Yves Toussaint, directeur du laboratoire Environnement, ville, société4, aime à citer l’expérience lyonnaise : « Tout en maintenant son développement urbain, la métropole de Lyon s’est engagée, depuis plusieurs années, dans une gestion alternative des eaux pluviales. Il s’agit d’aménager des chaussées et des tranchées drainantes, de réguler les flux avec l’installation de noues et de bassins de rétention. Ces techniques permettent de traiter l’eau de pluie là où elle tombe. Elles évitent la saturation des stations d’épuration, préviennent les inondations et diminuent les transports des nombreux polluants stockés sur les surfaces imperméabilisées. » Ces techniques contribuent globalement à la « renaturation urbaine » en développant la végétalisation.

Ville durable, végétalisation espace urbain
La rue Garibaldi, à Lyon, a été végétalisée, ce qui permet de retenir les eaux pluviales et d’améliorer leur gestion.
Ville durable, végétalisation espace urbain
La rue Garibaldi, à Lyon, a été végétalisée, ce qui permet de retenir les eaux pluviales et d’améliorer leur gestion.

Dans le même ordre d’idées, Catherine Chevauché évoque le projet Astanable (contraction de « Astana », capitale du Kazakhstan, et de « substainable » pour « soutenable »). Là, le travail sur le monitoring des réseaux pour maîtriser les fuites et la mise en œuvre de solutions alternatives comme celles précédemment citées devraient permettre de faire revivre un lac

La ville, source d’énergie ?

Dans l’idéal, la ville de demain produirait elle-même de quoi répondre à ses besoins énergétiques. Bien sûr, de nombreuses pistes sont explorées pour atteindre cet objectif. Parmi celles-ci, la valorisation des déchets, « une matière première secondaire » selon Catherine Chevauché, qui précise : « Dans cette perspective, l’économie urbaine doit être circulaire, en liaison étroite avec l’industrie proche. Les boucles seront courtes. Par exemple, les biodéchets dont la récupération passe par la collecte et le tri peuvent permettre de produire du biogaz (via la méthanisation) ou du compost pour une valorisation de la matière ; le tout alimentant des serres destinées au maraîchage pour développer une agriculture urbaine. »

Les biodéchets
peuvent permettre
de produire
du biogaz ou
du compost pour
une valorisation
de la matière.

« Le bâtiment, nous précise Marjorie Musy, peut également être producteur d’énergie par l’installation de surfaces telles que les panneaux solaires, photovoltaïques, de micro-éolien ou de bio-algues dans les façades et les toitures des immeubles. L’intérêt est de réduire les distances entre lieux de production et de consommation, mais cela n’est pas sans poser de problème, car la production répartie sur de nombreuses surfaces est plus diffuse et les jeux d’acteurs (propriétaires, exploitants, utilisateurs) plus complexes que dans le cas, par exemple, de fermes de panneaux photovoltaïques. Il faut mettre en place des outils de gestion de cette énergie, mais aussi des modèles de gouvernance à proposer pour le partage des ressources naturelles, en particulier dans la réglementation de la forme urbaine. »

De son côté, Fabienne Giboudeaux, chargée de mission « Ville intelligente et durable » à la mairie de Paris, souligne l’intérêt de la géothermie. Ce procédé permet de récupérer la chaleur de la nappe phréatique. Déjà, note-t-elle, « la géothermie profonde – nappe phréatique à 150/200 mètres – est utilisée dans les nouveaux quartiers de la ZAC Batignolles et de Paris Nord. Mais la géothermie, ouverte et peu profonde, ouvre également des possibilités. C’est ce procédé qui fournit en énergie le cinéma Le Louxor à Paris ». On peut encore, poursuit-elle, « récupérer la chaleur des égouts. Le procédé est en place dans une école parisienne (Wattignies, XIIe) et en cours de réalisation pour la piscine Dunant (Paris, XIVe) ». Et puis, plus largement, Fabienne Giboudeaux, mettant l’accent sur la nécessité d’une approche microlocale, suggère de recourir aux smartgrids, ces technologies informatiques qui permettent d’optimiser les réseaux d’électricité, et de continuer à explorer de nouvelles sources d’énergie comme celle du métro et des datacenters.

Ville durable, récupération de chaleur sur un collecteur d'égout.
À Paris, le groupe scolaire Wattignies (XIIe) est chauffé grâce à la chaleur récupérée sur un collecteur d’égouts (technologie Degrés Bleus). C’est la Compagnie parisienne de chauffage Urbain (CPCU) qui a installé le système et qui le gère.
Ville durable, récupération de chaleur sur un collecteur d'égout.
À Paris, le groupe scolaire Wattignies (XIIe) est chauffé grâce à la chaleur récupérée sur un collecteur d’égouts (technologie Degrés Bleus). C’est la Compagnie parisienne de chauffage Urbain (CPCU) qui a installé le système et qui le gère.

Le numérique à la rescousse

Le numérique est, en soi, un instrument précieux de conduite du développement durable. Fabienne Giboudeaux nous le rappelle : « Le numérique permet une utilisation intelligente et croisée des données qui conditionnent l’optimisation des infrastructures existantes. Il mesure et gère le complexe. Il donne la possibilité de piloter au mieux les sources d’énergie, de procéder à des mixages énergétiques et d’échanger, par exemple, les sources de chaleur entre différents bâtiments en fonction de leurs usages. Grâce au numérique, on peut encore économiser et mutualiser les infrastructures. Ainsi, cette application qui, en croisant les données relatives aux places disponibles des parkings, permet d’en économiser les implantations, ou encore, le développement du télétravail qui, en réduisant la pression sur les réseaux de transport, diminue l’usage de la voiture et, partant, les émissions de gaz à effet de serre. »

Résistances et obstacles

Évidemment, la réalisation de tous ces projets se heurte à de nombreux obstacles. Jean-Yves Toussaint et sa collègue Sophie Vareilles, notent que, « au-delà de l’expérience exemplaire de la métropole lyonnaise, les techniques de gestion optimale de l’eau ont par exemple bien des difficultés à se développer. Elles restent souvent au stade de l’expérimentation et peinent à se généraliser ». Des déconvenues qui tiennent, selon eux, à plusieurs causes. « Le plus souvent, estiment-ils, hors des limites du laboratoire, les techniques ne trouvent pas un milieu adéquat. Leur application requiert de faire travailler ensemble une grande diversité d’acteurs et de services (eaux et assainissement, voirie, propreté, espaces verts, gestionnaires et concessionnaires des autres réseaux urbains…). Or ces services sont cloisonnés. Ils relèvent de métiers et de disciplines scientifiques différents et de niveaux administratifs hétérogènes – les espaces verts, par exemple, relèvent de la commune, tandis que la voirie est de la compétence de la communauté d’agglomération. Bref, cette diversité d’intervenants, en général de grande qualité professionnelle, mais dont l’activité répond à des finalités différentes, ne permet pas de s’engager, de manière résolue, dans des politiques alternatives. »

Les écotechnologies
qui perturbent
le moins
l’organisation
administrative
sont aussi les
moins efficaces.

Le résultat est que les écotechnologies qui sont, malgré ces obstacles, mises en œuvre « sont celles qui perturbent le moins l’organisation administrative et le milieu économique, mais aussi celles qui sont le moins efficace du point de vue des finalités environnementales ». Cependant, Catherine Chevauché ne doute pas qu’il soit possible d’articuler la recherche et la mise en œuvre de ses préconisations. Elle note ainsi que la vision systémique des flux eaux-énergies-déchets, telle que le projet de recherche Syracuse l’avait développée, est incorporée au projet de l’Établissement public d’aménagement Plaine de France.

Plus largement, la recherche elle-même doit être rassemblée. C’est dans cette perspective que s’est constitué le laboratoire d’excellence Intelligences des mondes urbains, qui associe plus de 500 chercheurs, issus de 29 laboratoires de Lyon-Saint-Étienne, dirigé par Jean-Yves Toussaint, qui explique : « Le changement en cours (urbanisation généralisée et changement global) ne peut être appréhendé que de manière multiscalaire et multidimensionnelle. L’effort technologique est aussi un effort social, économique, scientifique, en ce sens que tout changement technique est non seulement un changement d’usage, mais aussi un changement de point de vue sur le monde et un moyen d’agir sur lui. »

   
    
Cet article a été réalisé avec les contributions des intervenants qui devaient participer le 14 novembre 2015 à un débat sur la ville durable, dans le cadre du Forum du CNRS. Tous les ateliers de cette journée avaient été annulés à la suite des événements tragiques qui s’étaient déroulés la veille.

     
A lire sur le même sujet :
"Le solaire a rendez-vous avec la ville"
"La ville durable creuse les inégalités"

 

Notes
  • 1. Unité CNRS/Univ. Paris-I/Univ. Paris-Diderot.
  • 2. Unité CNRS/Centrale Nantes/MCC.
  • 3. Unité CNRS/Météo France.
  • 4. Unité CNRS/Univ. Jean Moulin Lyon-III/Univ Lumière Lyon-II/Univ. Jean Monnet/Mines Saint-Étienne/ENS de Lyon/Ensal/ENTPE/Insa de Lyon.
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Auteur

Anne Brucy

Journaliste, Anne Brucy a travaillé à France Culture, France Inter, puis TV5. Après avoir dirigé France 3 dans le Nord et les 44 radios de France Bleu, elle collabore, entre autres, à CNRS Le journal. Ses domaines privilégiés d’intervention sont la citoyenneté, les régions, l’information et l’éducation. Anne Brucy est membre du comité de pilotage du Centre de liaison de l’...

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