Des toits verts productifs : une bonne idée pour des villes viables ? Analyse du cycle de vie et enjeux pour les améliorer

Les toits des immeubles sont une cinquième façade de la ville qui a été longtemps ignorée, mais qui maintenant revêt d’un grand intérêt pour de nombreux usages, dont celui de la production alimentaire. Ces espaces sous-utilisés sont perçus comme une solution à l’accès d’espace pour les fermes urbaines. De nombreux projets, dont Brooklyn Grange à New York, le toit du Palais des congrès de Montréal, le Ryerson Urban Farm à Toronto ou la ferme sur le toit de l’Opéra de la Bastille à Paris, sont là pour en attester.

Outre la production d’aliments contribuant à la sécurité alimentaire de la ville, de nombreux bénéfices environnementaux (mitigation des îlots de chaleur, diminution du ruissellement, etc.) sont évoqués pour promouvoir l’installation de toits verts. Toutefois, qu’apprendrions-nous de l’analyse de cycle de vie entre les toits plats et les toits verts (intensifs et extensifs)? C’est la question principale[1] abordée par l’étude Economic and environmental sustainability and public perceptions of rooftop farm versus extensive garden de Kim et al. publiée en 2018 dans la revue scientifique Building and Environment.

Dans cette étude effectuée à Séoul en Corée du Sud, les chercheurs ont comparé les paramètres économiques et environnementaux d’une ferme sur toit (toit vert intensif), d’un toit vert extensif, par rapport à la mise en place d’un toit ayant une simple membrane en polyuréthane. Cette analyse de cycle de vie incluait la construction des toits verts, les opérations de mise en place et d’entretiens des toits verts ainsi que la disposition des matériaux en fin de vie utile. Les collectes de données pour cette analyse de cycle de vie se sont déroulées sur une période de 5 ans. Les estimations des coûts et impacts environnementaux ont été calculées pour une durée de 40 ans.

 

Toits verts intensif à la Seoul National University sur l’immeuble abritant le Département du génie civil et environnemental

 

En regard de la méthode d’évaluation du cycle de vie, les coûts de main-d’œuvre durant les opérations de mise en place et de l’entretien des deux toits verts n’ont pas été inclus dans cette analyse. En outre, concernant les bénéfices environnementaux, seulement les données liées au ruissellement ont été collectées tandis que la contribution des toits verts à l’efficacité énergétique du bâtiment (qui est un avantage économique) et à la réduction de la pollution de l’air n’a pas été incluse en raison d’un manque de données. L’apport des toits verts à la biodiversité, comme infrastructures vertes, ou comme élément de la gestion des matières organique de la ville (utilisation du compost) n’a aussi pas été considéré.

Les impacts environnementaux des matériaux ont été analysés à partir de l’outil «Reduction and Assessment of Chemical and other environmental Impacts» (TRACI) version 2.0 développé par l’Agence de protection environnementale des États-Unis (EPA). Dans l’analyse des coûts du toit vert intensif, le revenu engendré par la production est pris en compte. Toutefois, les chercheurs n’ont pas planté des variétés ayant une forte valeur commerciale – les cultures étaient des patates. Ce type de culture n’est généralement pas inclus dans les fermes sur les toits telles que le IGA Duchemin à Montréal (Canada) ou Brooklyn Grange à New York (États-Unis). Afin de prendre en compte cette réalité, les chercheurs ont aussi effectué l’analyse coûts/revenus en ajoutant une plante ayant une valeur commerciale supérieure aux patates (concombres

Selon cette étude, le toit vert extensif aurait un coût (sur une durée de vie de 40 ans) de plus de 38% inférieur au maintien du toit plat en polyuréthane tandis que le coût de la ferme urbaine en serait supérieur de 68%. Malgré les coûts d’entretien très élevés liés au remplacement du substrat de culture[2] (cette étude exclue les coûts de la main-d’œuvre), le toit vert intensif qui combine la production de patates et de concombres a une période de remboursement des investissements qui atteint 11 ans. C’est le seul scénario permettant un remboursement des investissements[3]. Cela sans considérer l’apport économique que permet un toit vert intensif sur la chauffage et la climatisation.

Dans le cadre de l’étude, les matériaux qui ont les impacts négatifs les plus importants sur l’environnement sont le substrat de culture, particulièrement pour la ferme qui dans le cadre de cette étude a nécessité un remplacement périodique. En effet, le substrat de culture utilisé dans cette étude, composé d’un mélange de perlite, de mousse de tourbe, de tourbe, de cendre de charbon et de zéolite, a un impact environnemental dans diverses catégories de l’outil de calcul utilisé (ex. contribution à l’eutrophisation, aux changements climatiques, écotoxicité, etc.) – La zéolite et la cendre de charbon étant les matériaux ayant l’incidence la plus néfaste.

Selon les résultats de cette étude, les bénéfices environnementaux de la diminution du ruissellement et de la production d’aliments compensent en partie ou totalement les impacts négatifs des matériaux utilisés. Dans le cas du toit vert extensif, cette compensation relative varie entre 32 et 63% en fonction de certaines catégories tandis que la compensation relative de la ferme (toit vert intensif) variait entre 85 et 106%. Le tout sans considérer les autres apports environnementaux d’un toit vert.

Selon les auteurs, le substrat de culture étant la principale source des impacts économiques et environnementaux inclus dans cette analyse de cycle de vie, un choix de culture et des techniques de récolte qui permettent de limiter la perte de ce substrat (et donc son remplacement) sont de mises. Le remplacement de la zéolite par des matériaux tels que le biochar ou des matériaux recyclés (ex. porcelaine broyée) est une autre solution proposée pour réduire les impacts environnementaux de ce substrat. Enfin, l’amélioration de la productivité des cultures également fait partie des solutions permettant une compensation relative des impacts et des bénéfices environnementaux et économiques.

Les services environnementaux des toits verts intensifs productifs ou non restent encore largement à documenter. Le développement de ceux-ci, selon différents modèles, depuis quelques années permettra d’affiner une étude comme celle de Kim et al.

 Source

Kim, E., Jung, J., Hapsari, G., Kang, S., Kim, K., Yoon, S., Lee, M., Han, M., Choi, Y. et Choe, J. K. (2018). Economic and environmental sustainability and public perceptions of rooftop farm versus extensive garden. Building and Environment, 146, 206‑215. 

Notes

[1] En plus de l’analyse du cycle de vie, cette étude s’est intéressée à la perception des usagers de ce campus universitaire en regard notamment de la contribution des toits verts aux dimensions environnementales, économiques et sociales. Dans cette synthèse, nous avons choisi de présenter seulement les résultats concernant l’analyse de cycle de vie.

[2] Le substrat de culture, d’une profondeur de 200mm, devait être remplacer périodiquement notamment en raison de la récolte des patates qui entraine une perte de celui-ci.

[3] Il est intéressant de préciser que Séoul, où l’étude a été effectuée, possède aussi quatre saisons, dont un hiver s’échelonnant sur près de 3 mois où les températures sont sous le point de congélation (https://www.routard.com/guide/coree_du_sud/2934/climat_et_meteo.htm). La production en toit intensif ne peut donc pas s’échelonner sur toute l’année. Ces résultats permettent donc une certaine comparaison avec le contexte québécois.


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