#21 - Chaire ParisTech "Éco-Conception des ensembles bâtis et des infrastructures"
L'objectif de cette Chaire est de faire émerger de nouveaux concepts et outils d’évaluation dans le domaine de la construction et des infrastructures. Inventer un urbanisme plus respectueux de l’environnement est une ambition partagée, mais dont la mise en œuvre est complexe. Tous les acteurs qui pensent et font la ville sont concernés : urbanistes, architectes, responsables politiques, chercheurs et, bien sûr, entreprises de construction, d’exploitation et de concession.
La réalisation de cette ambition passe par la mise en œuvre de l’éco-conception dans les projets urbains. Cela sous entend de concevoir des ouvrages et des aménagements en intégrant la problématique de préservation de l’environnement. Cela oblige également les entreprises à repenser leurs méthodes et leurs métiers.
C’est pour relever ces défis que trois écoles– MINES ParisTech, École des Ponts ParisTech et AgroParisTech – se sont associées à VINCI, groupe mondial de concession-construction, et ont initié en 2008 la première Chaire sur l’éco-conception des ensembles bâtis et des infrastructures. En assurant une fertilisation croisée sur ces sujets, ce partenariat vise à créer des outils de diagnostic et de simulation qui soient de vrais instruments d’aide à la décision.
Principaux axes de recherche en éco-conception
Le principal atout de la Chaire est la complémentarité de ses partenaires. Ainsi, l’approche est systémique et multidisciplinaire et les résultats sont appliqués dans des projets concrets, en particulier de VINCI.
Evaluer la qualité environnementale des bâtiments et des quartiers (les éco-quartiers, la réhabilitation)
La démarche d’éco-conception et d’analyse de cycle de vie a déjà été appliquée dans de nombreux pays à l’échelle du bâtiment, et aux infrastructures. Il s’agit maintenant d’en étendre le champ d’application au quartier tout entier, en reliant l’ouvrage au système urbain dans lequel il s’inscrit. Cette approche est développée tant pour le neuf que pour la réhabilitation, un enjeu majeur en Europe.
Analyser le cycle de vie des infrastructures de transport et leurs impacts
Dans le domaine des transports, trois ingrédients majeurs jouent sur la performance environnementale : les matériaux et les modes constructifs, la qualité de l’insertion dans le milieu naturel (biodiversité notamment) et l’exploitation, qui agit notamment sur la consommation énergétique des véhicules. La Chaire a pour objectif d’étudier des modèles de conceptions innovants pour mieux maîtriser le cycle de vie des infrastructures.
Optimiser les performances environnementales, le niveau de service et le coût des projets
Coupler les questions de bâtiments, de transport, d'agriculture urbaine, d'énergie et de nature en ville permet de concevoir des systèmes urbains plus efficaces en matière de protection de l’environnement. En produisant des connaissances et des méthodes d’action pour optimiser les concepts et les usages, la Chaire répond à un défi majeur pour les autorités publiques et les acteurs économiques.
Au delà des trois écoles partenaires, des collaborations ont été menées avec des équipes en sociologie et en analyse de données ("big data"). Des séminaires ont également été organisés avec des experts internationaux dans le domaine de l'évaluation environnementale et de la ville durable. La participation à un groupe de travail sur l'analyse de cycle de vie des bâtiments, dans le cadre de l'Agence Internationale de l'Energie, renforce ces échanges.
Transfert vers les acteurs professionnels
Les outils issus de la Chaire sont d'abord testés sur une étude de cas commune, permettant aux équipes de collaborer sur un même terrain en articulant les différentes contributions. La simulation énergétique et l'analyse de cycle de vie des bâtiments, la simulation des transports et l'évaluation de la biodiversité ont ainsi été appliquées à un projet urbain.
La diffusion est organisée dans certains cas grâce à un partenariat avec un éditeur de logiciels, ou une start-up est créée. Par exemple, la start-up Urbalia diffuse l'outil BioDivStrict, qui permet d'évaluer l'impact d'un projet urbain sur différents indicateurs concernant la biodiversité.
Plusieurs doctorants ont créé la start-up KOCLIKO, qui développe un logiciel permettant aux praticiens d'optimiser des projets à la fois en termes de performance énergétique ou environnementale et de coût, grâce à un algorithme génétique. Ce module, AMAPOLA, permet aussi d'effectuer des calculs d'incertitude afin de garantir une performance énergétique avec un risque limité.
Le partenariat avec IZUBA Energies concerne la simulation énergétique dynamique (COMFIE) et l'analyse de cycle de vie (EQUER) des bâtiments et des quartiers. Ces outils sont intégrés à la plate-forme PLEIADES largement diffusée (2 500 licences actives) et utilisée dans de nombreuses formations.
La Chaire intègre également des activités d'enseignement dans le cycle ingénieur des écoles partenaires, mais aussi différents masters et cursus universitaires. Les trois écoles participent chaque année à une semaine commune organisée au niveau européen (ATHENS) permettant à des étudiants d'horizons divers de travailler ensemble sur le thème des éco-quartiers.
Trois soirées sont organisées chaque année sur des thèmes spécifiques, et l'Université de la Chaire présente un point plus global sur une ou deux journées. Les travaux ont donné lieu à 120 publications.
Quelques perspectives
Pour le troisième cycle de cinq ans qui vient de commencer, la Chaire Eco-conception s'adapte pour accélérer ce transfert. Le programme de travail de ce nouveau cycle repose sur les résultats des dix premières années de recherche et sur les nombreux retours des opérationnels au sujet des outils développés, mais il intègre également l’analyse de l’évolution du contexte sociétal (émergence de nouvelles questions) et de nombreuses discussions avec des personnalités extérieures à la Chaire.
L’idée générale est de progresser vers une industrialisation de l'éco-conception, en intégrant l'arbitrage économique, la transition digitale et la notion de service. De nouveaux outils sont envisagés en s'appuyant par exemple sur les sciences de la donnée, les capteurs connectés et les maquettes numériques. L'étude de cas a démarré avec un projet d'aménagement situé sur le territoire de Plaine Commune. Un séminaire a été lancé avec des architectes, urbanistes et aménageurs. Les séminaires internationaux vont également se poursuivre.
Projet Les Lumières à Saint-Denis
Exemple de résultats de Pléiades ACV
Le transfert industriel constitue un axe majeur de ce troisième cycle : il s'agit de faire en sorte que les outils issus de la recherche soient accessibles aux opérationnels et se généralisent, à l'image de l'analyse de cycle de vie des bâtiments appliquée pour la première fois en France en 1995 et intégrée maintenant au projet de future réglementation.
Pour en savoir plus :
Peuportier, B., Leurent ,F. and Roger-estrade, J. (coordination), Eco-conception des ensembles bâtis et des infrastructures, Tome 2, Presses de l’Ecole des Mines, 546p, janvier 2019
Bruno Peuportier (coordination), Eco-conception des ensembles bâtis et des infrastructures, Presses de l’Ecole des Mines, 458p, octobre 2013
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Innovation : Comment penser et construire la ville et les batiments durables de demain ?