Utiliser un substrat issu de l'économie circulaire pour végétaliser les toitures

Le substrat est un support de culture, dont le rôle est de recréer les conditions du sol pour permettre à la végétation de se développer. Pour les toitures, il doit être suffisamment léger pour respecter la charge du toit, tout en assurant les besoins nutritionnels des plantes, leur apport en eau, l’ancrage des racines et l’aération du milieu de culture. Il est généralement séparé du toit par une couche filtrante, une couche drainante et une couche d’étanchéité.

Les substrats de récupération sont mentionnés dans la synthèse de l'étude sur l'écologie des toitures végétalisées (étude Grooves) pilotée par l’Agence Régionale de Biodiversité et l’Institut Paris Région, qu’elle considère comme « une voie d’avenir pour réduire l’empreinte écologique » des toitures végétalisées. En effet, la multiplication de ces dernières augmente la demande en substrats, posant la question de leur mode de production. 

Et la terre agricole entraîne souvent un décapage de terres fertiles, nuisant à la pérennité des sols, d’où l’intérêt d’opter pour des alternatives lorsque cela est possible. Les substrats de réutilisation et issus du recyclage permettent ainsi de réduire l’utilisation de terre agricole, tout en réduisant la quantité de déchets à enfouir ou à incinérer. Par exemple, le substrat Melting Pot©, actuellement produit à La Rochelle, est composé de coquilles de moules, de marc de café, de briques concassées et de fibres de bois et d’écorce. D’autres pistes consistent à utiliser des terres excavées de chantier.

De manière générale, une épaisseur plus importante permet d’augmenter les bénéfices écosystémiques des toitures (rétention d’eau, rafraîchissement, biodiversité) mais demande un entretien plus important et imposent une charge plus élevée à la toiture. L’épaisseur du substrat détermine le type de toiture végétalisée : 

• Les toitures extensives (épaisseur inférieure à 12 cm) nécessitent peu de gestion ou d’irrigation mais offrent une faible capacité de rétention d’eau et limitent le choix des plantes, 
• Les toitures semi-intensives (entre 12 et 30 cm) nécessitent une irrigation et offrent un choix varié de petites plantes, 
• Les toitures intensives (épaisseur supérieure à 30 cm) nécessitent une gestion et une irrigation forte et offrent de bonnes capacités de rétention en eau, elles permettent de faire pousser des arbustes.
• Les toitures intensives, qui hébergent une végétation plus importante, conviennent d’avantage aux substrats riches en matière organique. 

La société allemande de recherche pour le développement du paysage (FLL) recommandent ainsi des teneurs en matière organique comprises entre 6 et 8 % pour les toitures extensives et entre 6 et 12 % pour les intensives. 

A noter que l’agriculture urbaine requière l’ajout d’une couche de compost, très riche en matière organique. Un apport d’engrais organique bio est lui nécessaire pour le maintien de la toiture dans le temps.

Dans l’optique de la gestion des eaux pluviales, la rétention maximale en eau (RME) est un critère clé dans le choix du substrat. Il s’agit de la capacité propre du substrat à retenir les eaux pluviales. Pour l’obtenir, on compacte un échantillon dans un cylindre saturé en eau, et ressuyé pendant 2 heures. La RME est la différence entre la masse d’origine (à sec) et celle à la fin du test, qui correspond donc à l’eau retenue. Les valeurs varient grossièrement entre 25 % et 50 %. Généralement, les substrats « agricoles », composés de terre, ont une meilleure rétention maximale que les substrats « minéraux ». Toutefois, celle du substrat Melting Pot©, que l’on peut qualifier de minéral, est assez élevée (40 %).

La capacité de rétention en eau d’une toiture dépend également de la profondeur de substrat, du type de végétation ou encore du climat. 

Le Cerema a développé un outil, « FAVEUR », pour l’estimer et ainsi aguiller le choix de substrat. Il permet notamment de calculer le volume d’eau retenu par rapport aux précipitations moyennes annuelles.