Désimperméabiliser la voirie : l'exemple des pavés drainants et évapotranspirants issus de déchets coquillers pour rafraîchir les usager·ères
Ces pavés en béton coquiller, issus du recyclage de déchets de conchyliculture, ont un effet à la fois drainant et rafraîchissant. Un système alimenté par des eaux pluviales peut améliorer leur effet sur le confort thermique en période de canicule.
Très perméables, ces pavés peuvent permettre d'infiltrer les eaux pluviales à la parcelle. Ils peuvent aussi être utilisés pour améliorer le confort thermique en surface par évapotranspiration en les irriguant avec de l'eau de pluie stockée en-dessous.
Il existe différents types de pavés perméables : à joints poreux, à joints enherbés, en béton drainant, ... La perméabilité de leurs joints ou la porosité de leur structure permet d’infiltrer les eaux pluviales au travers de la voirie, et de participer à la désimperméabilisation des villes.
Les pavés conservent un impact environnemental moyen à élevé, qui dépend surtout des matériaux utilisés pour leur fabrication. On peut le réduire en utilisant par exemple des matériaux recyclés, comme dans le cas des pavés en béton coquiller.
Les pavés en béton coquiller : des pavés issus de l'économie circulaire
Les pavés en béton drainant coquillé ont été développés à l’ESITC Caen, une école d’ingénieur, en 2015. Comme le béton ordinaire, ils sont constitués de ciment, d’eau et de granulats, mais les granulats naturels sont remplacés par des déchets coquilliers broyées, en l’occurrence des coquilles Saint-Jacques. 30 kg de coquilles sont recyclés par m², permettant de valoriser une ressource importante : la conchyliculture française produit en moyenne de 250 000 tonnes de coquillages par an, générant des milliers de tonnes de coproduits coquillers. Un rapport paru en 2017 a notamment estimé que 1 000 tonnes de déchets coquillers sont mobilisables rien qu’en région Normandie.
Un potentiel drainant et rafraîchissant
La présence de coquilles dans le béton confère une porosité importante aux pavés, qui ont été formulés pour augmenter ce caractère drainant, en favorisant la formation de vides. Cela les rend pertinent pour assurer une gestion alternative de l’eau de pluie, en l’infiltrant à la parcelle ou en la récupérant sous les pavés, et ainsi désengorger les réseaux d’assainissement.
Leurs caractéristiques leur procurent également un potentiel rafraîchissant dans certaines configurations. L’eau retenue dans les pavés peut rafraîchir la surface en s’évaporant lors des fortes chaleurs. Mais sans système de stockage et d'irrigation (voir plus loin), cet effet se limite aux heures suivant une pluie. Par ailleurs, il est possible de jouer sur l'albédo (différentes teintes sont disponibles) pour réfléchir plus ou moins le rayonnement solaire. Un albédo fort (réfléchissant) diminuera la chaleur emmagasinée dans le revêtement et contribuera à réduire l'îlot de chaleur urbain, mais peut aggraver le stress thermique des piétons en journée en leur renvoyant le rayonnement.
Un travail de recherche en cours
Un projet de recherche, Fresh Ecopavers, auquel participe l'ESITC Caen mais aussi l'ESITC Paris et l'Agence Parisienne du Climat, vise à optimiser les performances de ces pavés et trouver des nouveaux terrains d'expérimentation. Lauréat de l’appel à manifestation d’intérêt ADEME CPIER VALLEE de SEINE, il est financé par l’ADEME et les régions Île-de-France et Normandie.
Projet financé par la Région Île-de-France
Ils peuvent être couplés à système d'irrigation en sous-couche
Ces pavés poreux peuvent être associés à un réseau en sous-couche, alimenté par des eaux pluviales, pour augmenter l'effet rafraîchissant. Le principe : les pavés poreux laissent passer l’eau pluviale qui est ensuite stockée sous les pavés dans une cuve. Le système peut également être raccordé à un réseau d’eau brutes ou d’eau non potable. Lorsqu’il fait chaud et que le système est déclenché, l’eau remonte alors par capillarité pour rafraîchir la température du sol et l’îlot de chaleur urbain en s’évaporant progressivement. Ce système peut rafraîchir la température du sol jusqu’à 15 °C par rapport à des pavés non rafraîchis, et permet d’avoir un gain de 3 à 5 °C en terme de température ressentie (d'après Véolia).
Si le système n’est pas raccordé directement au réseau d’eaux brutes ou d’eau non potable, et en cas de longue période sans pluie : soit le système bascule son alimentation sur le réseau d’eau de ville, d’eau brute ou d’eau non potable, soit le système cesse de fonctionner. Le volume d’eau pluviale stockée est dimensionné par rapport à l’autonomie désirée pour le système qui peut fonctionner deux à trois semaines hors période de pluie sans pluie. Le dimensionnement se fait par rapport aux conditions d’usage.
Concernant l’entretien, il s’agit d’assurer en hiver que les eaux soient purgées. Il faut aussi nettoyer le système de goutte à goutte. Il est également nécessaire de vider et nettoyer la cuve qui stocke les eaux pluviales une ou deux fois par an.
Informations spécifiques
Dimensions : 10 x 20 x 8 cm,10 x 10 x 8 cm, 20 x 20 x 8 cm, 20 x 30 x 8 cm
Poids : 160 kg / m²
Couleurs : blanc, gris ou gris clair (autres coloris éventuellement disponibles à la demande)
Coefficient de perméabilité : K > 17 700 l/s/ha (1,77*10-3 m/s)
Expérimentation de la solution
La Métropole de Toulouse a participé à la première expérimentation, à partir de l’été 2018, du système incluant la récupération d'eau pluviale. Une place minérale de 150 m2, peu ombragée, a été recouverte de pavés rafraîchissants dans le quartier Montaudran Aerospace. Lorsqu’il pleut, des avaloirs dépolluants recueillent et traitent l’eau pluviale souillée. Elle est ensuite stockée dans un bassin souterrain ou une cuve et acheminée dans un système de tuyaux en goutte à goutte sous les pavés.
A Nice, 600 m² de pavés ont été installés au sein d’un hub multimodal à côté de l’aéroport, à la descente du tramway. Les pavés sont alimentés directement par le réseau d’eau brute existant. Ce qui permet de réutiliser cette ressource.
Des pavés sont également en cours d’installation dans une cour d’école à Bordeaux.
Retours utilisateurs-rices
Expérimentation des pavés rafraîchissants à Toulouse
À Toulouse Aerospace, l’expérimentation de pavés rafraîchissants a été installée sur une place ayant un caractère minéral, exposée au soleil et au vent. Ainsi, elle permet de mesurer les contraintes intrinsèques propres aux îlots de chaleur et à la performance liée à l’évaporation notamment des eaux de pluie aux travers des pavés. Le site ne connaît pas une fonction d’usage particulière. L’expérimentation a donc permis de répondre à des enjeux de recherche et plus particulièrement sur la capillarité d’évaporation de l’eau au travers des pavés n’existant pas initialement en Europe. Elle se poursuit sur le site afin de parfaire les résultats qui offrent une baisse de température de 5 °C ressentie aux usager·ères. Une thèse va être menée afin de consolider la pertinence des matériaux dans la réduction des îlots de chaleur.
La collectivité souligne l’intérêt de mesurer les procédures d’entretien et de maintenance de ce type d’aménagement novateur, tout le long de l’expérimentation.
C'est la société Veolia et Toulouse Métropole qui ont financé l’expérimentation dans le cadre du Programme d’Investissement d’Avenir alimenté par la Caisse des Dépôts.
Co-bénéfices
Co-bénéfices environnementaux :
Économie circulaire
Éco-conception
Co-bénéfices autres :
Amélioration du confort extérieur
Revitalisation des espaces extérieurs en période estivale
Développer de nouveaux usages de l’eau pour ainsi réduire l’utilisation d’eau potable, et de renforcer une logique circulaire de réutilisation de l’eau.
Coûts
Coûts des pavés
Fourni/posé : entre 70 € et 130 € / m².
Système avec irrigation
Le coût d’investissement d'un système comme celui mis en œuvre par Seureca à Toulouse est important, puisque le coût global se situe entre 500 et 1 000 euros/m² (environ 800 €/m
Afin de diminuer ce coût, il est judicieux d’implanter cette solution sur une place en réfection ou un nouveau projet d’aménagement, afin de mutualiser les travaux.
Il est également primordial d’anticiper la maintenance et l’entretien de ces sites, et de s’assurer que les collectivités sont en mesure de maîtriser le pilotage de l’automate.
Complexité et contexte de mise en oeuvre
Le pavé coquillage est adapté à une circulation modérée de véhicules légers. Ils peuvent être utilisés pour les voiries et aires de stationnement de véhicules légers, pour les zones piétonnes, trottoirs, esplanades et places publique, pour les entourages d’arbres ou pour les cours d’écoles.
Comme pour tout revêtement de voirie, il est important de prendre en compte le contexte urbain (réseaux, encombrement...), la topographie du site. Dans l'optique d'infiltrer les eaux de pluie, il faut également considérer le contexte géotechnique et hydrologique : la perméabilité du sol, la capacité de rétention, la présence éventuelle d'une nappe phréatique... ainsi que les exigences et prescriptions applicables sur le site (PLU, SDAGE, zonage pluvial...). Si le sol n'est pas suffisamment perméable (<10-5 m/s), il peut être nécessaire d'intégrer une structure réservoir. Le fond de forme du pavé doit être adapté et faire le lien entre le taux de perméabilité du sol naturel.
L'utilisation du procédé rafraîchissant (système d'irrigation des pavés) est particulièrement conseillée pour les zones piétonnes qu'il n'est pas possible d'ombrager ou de végétaliser. Ce système engendre une complexité supplémentaire puisqu'il implique un réseau de fontainerie, qu'il faudra entretenir.
Prestataire(s)
ALKERN
Eric Colmard
Prescripteur travaux publics et mobilier urbain Ile-de-France
Partenaires de Fresh Ecopavers : Agence Parisienne du Climat, ALKERN, ADEME, Région Île-de-France, Région Normandie
Partenaires de l'expérimentation à Toulouse : Toulouse Métropole, Véolia, Banque des Territoires (Caisse des Dépôts), EcoCité, Plan d’Investissement d’Avenir
