Economie circulaire

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Limiter la production de déchets liés à l’aménagement est devenu une obligation réglementée. Elle appelle des méthodes de gestion des terres et des matériaux entièrement nouvelles, et passe forcément par un changement de regard sur les actes de construire et déconstruire. Plus expérimentale, la transformation des urines en engrais devient l’une des thématiques de l’économie circulaire liée au bâtiment.

Objectif zéro déchet : organiser le réemploi des matériaux

Plusieurs moyens sont disponibles pour économiser les ressources en matériaux et réduire les déchets. La première consiste à conserver des bâtiments plutôt que les démolir. La seconde passe par le réemploi ou la réutilisation des terres, des matériaux de démolition ou de certains matériels que l’on récupère dans les bâtiments à déconstruire sur le site des opérations d’aménagement. Une troisième forme de réemploi consiste à introduire dans les projets des ressources de seconde main venues d’ailleurs. Ces différentes modalités impliquent des méthodologies particulières, que P&Ma a notamment mises en place sur les opérations Chapelle Charbon et Saint-Vincent-de-Paul.

La gestion des terres et matériaux de démolition à Chapelle Charbon

 L’aménagement de la première tranche de l’opération Chapelle Charbon a nécessité la démolition d’entrepôts logistiques et l’évacuation de terres ponctuellement incompatibles avec les usages futurs sensibles : potagers, vergers, école… 
    Une collaboration étroite avec l’Agence de l’écologie urbaine [le service concerné au sein de la Ville de Paris] a permis de valider des seuils et une méthodologie pour réemployer le maximum de matériaux et de terres dans le périmètre de l’opération, sachant que la tendance est contraire : la réglementation «pousse» en effet à la mise en décharge, qui est aussi plus intéressante pour les entreprises. Nous avons beaucoup encadré ces dernières, avec l’aide de notre AMO "Qualité environnementale du site et des sols" Egis. 
 

Journal de bord 

La tenue d’un journal traçant la provenance des terres excavées et leur destination possible – espace public et parc, lots constructibles, école selon les cas – a permis de limiter le volume finalement évacué à 250 m3 sur 20 000 m3 qui ont été triés et déplacés. Un travail fin sur leurs conditions de réutilisation suivant les usages et une analyse systématique de chaque zone déblayée a permis de trier et transformer les déblais en remblais sur site. 
    De même la quasi-totalité des matériaux du site ou de déconstruction ont pu être réutilisés sur place par des actions simples : nettoyer et réutiliser le ballast, concasser le béton pour le ré-employer. C’est ainsi que nous avons pu limiter à 50 tonnes l’évacuation des matériaux, alors que le marché initial de l’entreprise prévoyait un tonnage 200 fois supérieur. 
    En revanche, notre tentative de récupérer des ressources issues d’autres sites de travaux a rencontré deux écueils : soit la qualité des terres disponibles n’était, après analyse comparée du sol d’origine et de destination, pas compatible avec les besoins (terres trop argileuses pour le parc par exemple), soit les plannings de chantiers n’étaient pas concordants. Nous envisageons de mener une nouvelle tentative sur la deuxième tranche du parc. 
    L’économie circulaire de la construction sera aussi un enjeu très important pour les étapes futures de l’opération, notamment dans le projet de la restructuration de la zone d’activités CAP 18.
 

Impact carbone positif

En termes de trafic routier, cette méthodologie a permis d’éviter la circulation de 800 à 900 camions, et de limiter un rejet de CO2 dès la phase de libération du site. En se basant sur les prix standard du marché, l’économie réalisée est de l’ordre de 900 à 1 200 k€.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Le schéma directeur du réemploi à Saint-Vincent-de-Paul

À Saint-Vincent-de-Paul, 60% des bâtiments (en surface) seront conservés, ce qui constitue la première et principale forme de réemploi. Les autres sont déconstruits de manière à permettre le réemploi de matières sur place (de préférence) ou ailleurs. Pour les constructions neuves comme pour les réhabilitations, les opérateurs sont tenus de démontrer la part de réemploi dès la conception de leur projet. 
    Pour organiser cette démarche à l’échelle du site, il nous appartenait d’une part de réaliser un inventaire, d’établir des règles de dépose, stockage et mise à disposition des matériaux issus du site, d’autre part de définir les taux de réemploi voulus dans la réhabilitation, la construction et l’aménagement des espaces publics. C’est l’objet du schéma directeur conçu avec l’aide de notre AMO, le groupement Mobius – Néo-éco.

Bâtiment d'origine suivant leur statut

Déconstruire en vue d’un réemploi 

La pièce maîtresse du dispositif est l’inventaire des ressources en matériaux et matériels présents dans les bâtiments à déconstruire. C’est sur cette base que notre AMO a préconisé la méthodologie de dépose – conditionnement – stockage jointe à l’appel d’offres de curage-démolition des bâtiments du site. Le groupement suit également les chantiers correspondants et gère la mise à disposition des repreneurs des matériaux et matériels récupérés. 

Les matériaux de gros œuvre et le recyclage du béton 

Hormis quelques pierres calcaires et quelques panneaux de brique découpés en façade, 
qui pourront connaître une seconde vie sur le sol des espaces publics, la brique et le béton des bâtiments démolis seront pour l’essentiel réutilisés comme remblais pour les lots à construire et les espaces publics.       

Toutefois, une partie des éléments en béton, extraits du bâtiment dit "Rapine", sera recyclée en granulats de type 1, retransformables en béton dans une centrale à hauteur de 30% des matières premières. La centrale sera située à moins de 5 km du site. Cette démarche, qui permet l’économie de granulats naturels, est assurément la plus souhaitable3, mais elle ne peut pas être prescrite à l’ensemble du gisement. Elle reste en effet assez expérimentale et sa faisabilité dépend de la qualité du matériau recyclé. La présence de plâtre, à séparer du ciment, rend la récupération complexe. 

Les matériels de second œuvre : récupération, qualification et stockage 

Les matériels de second œuvre – portes, fenêtres, escaliers, radiateurs, équipements électriques… – ont fait l’objet d’inventaires minutieux et précis. Les éléments composant le gisement sont qualifiés en fonction des possibilités d’usage futur. Afin de limiter les transports, les programmes immobiliers de la ZAC constituent le débouché prioritaire des éléments récupérés. Courant 2020, quand les maîtres d’œuvre des programmes immobiliers auront précisé leur projet, ils seront donc invités à se servir. Ce principe impose d’organiser le stockage des pièces, qui s’ajoute aux contraintes de coordination des chantiers. Une partie du gisement est également écoulée auprès d’associations, qui récupèrent les matériels soit après la déconstruction, soit avant, lors de journées de dépose collaborative soigneusement organisées et encadrées.
 

Construire en réemployant : les indicateurs 

Lors de la sélection des opérateurs immobiliers, ces derniers sont invités à présenter leur démarche de réemploi en utilisant les indicateurs d’économie circulaire mis au point par P&Ma (voir tableau). Ils sont calculés respectivement à partir de la masse et des émissions de carbone évitées. La démarche étant pour partie expérimentale, les valeurs cibles sont indicatives. Les candidats peuvent se donner des objectifs différents, mais ceux ci les engagent et seront retenus pour la levée des séquestres environnementaux. 
    Ces indicateurs doivent également être renseignés par les équipes de maîtrise d’œuvre des lots de logements sociaux et des équipements publics. L’introduction de ces données dans le BIM de l’opération Saint-Vincent-de-Paul, grâce à un module en cours de développement, permettra de produire des indicateurs globaux à l’échelle du quartier. 
    Un premier retour d’expérience a eu lieu dans le cadre de la consultation d’opérateurs immobiliers sur le bâtiment Lelong (réhabilitation avec élévation). Les offres montrent une grande disparité, preuve s’il en était besoin que le savoir-faire en matière de réemploi reste à développer. 

Contribuer à "banaliser" l’économie circulaire 

Ces outils de travail visent à fournir un cadre rigoureux aux pratiques d’économie circulaire dans les opérations d’aménagement mais ce sont aussi des instruments d’apprentissage en commun : pour l’aménageur, pour les entreprises de démolition, pour les opérateurs immobiliers et leurs maîtrises d’œuvre. 
    En outre, parce que nos progrès s’accompagneront forcément d’un changement de regard de la société sur le réemploi, nous soutenons les projets associatifs qui vont dans ce sens en leur procurant gracieusement les matériels de récupération nécessaires. C’est le cas par exemple 
du projet "Ceci n’est pas une porte" 4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Le béton est le produit le plus consommé au monde après l’eau. Les granulats, son composé principal, sont issus de carrières. Ils représentent 55% des matières extraites du territoire français, surex - ploitant ainsi largement les capacités disponibles.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 Avec "Ceci n’est pas une porte", AAVP Architecture, MOBIUS réemploi et LAB-INGENIERIE offrent une deuxième vie aux 1 200 ouvrants des bâtiments non conservés de l’ancien hôpital Saint-Vincent-de-Paul, matière première pour la réalisation de mobiliers destinés aux enfants, adolescents et adultes comme des chaises ou des tables.

Un nouveau défi : la collecte séparative des urines

Une nouvelle thématique vient ouvrir encore l’éventail déjà large des enjeux environnementaux à traiter par les projets urbains, dans la catégorie "réduction des déchets" : la collecte séparative des urines. 
Si des expériences pionnières ont déjà été menées à l’échelle de bâtiments, celle du projet urbain reste à défricher. Le quartier Saint-Vincent-de-Paul en sera l’un des premiers laboratoires. Le sujet est d’importance car les déchets azotés sont responsables d’atteintes majeures à l’environnement. Il doit être abordé sur plusieurs fronts: technique, sociologique, réglementaire, économique, industriel… Bref, 
la collecte sélective des urines est un véritable "projet dans le projet". 

Un sujet loin d’être anecdotique

Les urines contiennent beaucoup d’azote et de phosphore, deux composés chimiques dont la concentration dans les eaux de surface engendre une pollution organique préoccupante (prolifération d’algues et mortalité des poissons notamment). 
    Or c’est un défi pour les usines d’épuration que traiter correctement les eaux usées, qui demandent des installations spécifiques et coûteuses. Dans le Grand Paris, la croissance démographique durable attendue, soit un million d’habitants supplémentaires d’ici 2030, va augmenter encore les volumes d’effluents à épurer, tandis que le milieu récepteur, la Seine et ses affluents, verra son débit réduit du fait du réchauffement du climat. 
    D’un autre côté, l’urine humaine étant très riche en nutriments, il est possible de la transformer en engrais naturel, ce qui répond aussi à la nécessité de réduire la production d’engrais azotés de synthèse, très coûteuse en énergie.
Cela suppose une collecte séparative des urines, mais aussi une filière de récupération et de valorisation. D’où l’intérêt d’une expérimentation à l’échelle d’un quartier.
 

Principes de fonctionnement de la collecte séparative des urines et de leur valorisation en engrais ➊ Les sanitaires sont équipés de toilettes à séparation, qui collectent les urines d’un côté et les matières fécales de l’autre. Dans chaque immeuble, les urines sont évacuées sans apport d’eau via une canalisation spéciale ➋ jusqu’à une cuve de stockage ➌ qui alimente une micro-usine ➍ de transformation sise au sein du quartier. Les urines sont alors transformées en engrais ➎ liquide valorisable

De l’étude de faisabilité à l’expérimentation

D’après l’étude de faisabilité que nous avons confiée à Evoloop, la collecte séparative des urines en vue de la production d’engrais ne présente pas de difficulté technique particulière, mais sa mise en place et son succès supposent de lever un certain nombre de freins. 

  • Il faut s’assurer que le dispositif, qui exclut le rinçage des toilettes et impose une position assise, sera accepté par les futurs usagers et par les promoteurs et les bailleurs, pour qui il représentera un surcoût. La maintenance spécifique des toilettes et des canalisations est aussi un sujet sensible. 
  • Le projet n’est pas possible sans l’autorisation de vente de l’engrais par les administrations concernées, le label «utilisable en agriculture biologique» étant en outre hautement souhaitable. 

La question du modèle d’exploitation

Il semble possible de rentabiliser l’activité en étendant la collecte à tout le quartier pour atteindre les volumes suffisants, sous réserve de conditions d’exploitation favorables. 
    Une aide financière à l’innovation sera toutefois nécessaire pour réaliser les investissements. En outre, le modèle sera d’autant plus viable (et duplicable) que le syndicat interdépartemental d’assainissement et l’agence de l’eau subventionneront l’évitement de rejets d’azote dans la Seine. 
    P&Ma a donc fait le choix de lancer une expérimentation en vraie grandeur. L’enjeu n’est pas seulement la collecte séparative des urines à Saint-Vincent-de-Paul. Le projet est aussi le moyen, avec le soutien de la Ville de Paris, de « pousser les portes » de toutes les institutions ou administrations compétentes pour lever les freins qui pourraient s’opposer à une généralisation du procédé.

Le cycle de l’azote est aussi important que le carbone

"Dès 2009, un article scientifique intitulé ‘Limites planétaires’ a démontré que le dérèglement du cycle de l’azote était, avec la présence de carbone dans l’atmosphère et la perte de biodiversité, l’une des trois limites déjà franchies au-delà desquelles l’écosystème planétaire ne peut plus fonctionner correctement. C’est donc un problème extrêmement sérieux, même si la prise de conscience n’est encore qu’émergente. Sachant que les urines représentent 85% des excrétions azotées en milieu urbain et qu’il est techniquement possible de les transformer en engrais, je n’ai aucun doute sur le fait que le sujet va devenir un enjeu majeur de l’économie circulaire." 

Nicolas Bel  
Fondateur d’Evoloop, entreprise spécialisée dans l’économie circulaire urbaine et territoriale 

 

Un projet global aux dimensions multiples

P&Ma définira l’ensemble des dispositions techniques et contractuelles opposables à l’aménageur et aux opérateurs immobiliers. En pratique, il s’agira de bâtir des cahiers des charges et des guides techniques. Tous les bâtiments sont a priori concernés, mais un scénario partiel reste possible et la réversibilité est de rigueur. 
Parallèlement, nous construirons le projet dans ses dimensions administratives, économiques et financières, ce qui consiste principalement à y associer : 

  • Un opérateur prêt à se lancer dans cette activité innovante, à l’échelle du quartier et pourquoi pas au-delà 
  • Les administrations compétentes aux échelles nationale et européenne (label bio).
  • Des financeurs privés ou institutionnels. 

P&Ma s’est associé le concours du groupement d’AMO Tilia (mandataire)5 pour : 

  • L’élaboration de la stratégie générale 
  • Le suivi opérationnel des lots immobiliers et des espaces publics : cahiers de charges techniques, interface avec l’AMO développement durable
  • La mise en œuvre de la filière: structuration de l’exploitant, dossiers de demande de financement, démarches réglementaires, actions de sensibilisation 
  • Le suivi et l’évaluation de la démarche.

Le traitement de l’azote est le premier facteur dimensionnant des usines d’assainissement.

" La réglementation européenne a progressivement élevé le niveau d’exigence d’épuration des eaux usées. Pour l’azote en particulier, les collectivités ont dû réaliser des investissements importants pour se conformer à la DERU (directive des eaux résiduaires urbaines). Elles regardent de près l’augmentation des volumes d’effluents azotés à traiter, car c’est elle qui, bien souvent, va nécessiter d’élever la capacité des usines par de nouveaux investissements. Limiter les volumes entrants par la collecte séparative des urines est une alternative, à condition que le coût ne soit pas plus élevé. Ce n’est donc pas une solution universelle, mais elle peut avoir du sens dans les opérations d’aménagement, où son coût marginal sera très faible. C’est en ce sens que l’expérience de Saint-Vincent de-Paul est intéressante, et sera regardée de près."

Nicolas Augereau 
Directeur de projet de Tilia, société de conseil en gestion de services publics 

 

 

 

Avec le 11e programme Eau & climat, l’agence de l’eau Seine-Normandie subventionne jusqu’à 80% les projets de séparation à la source de l’urine.
En Suisse l’entreprise VUNA produit depuis 2016 des engrais certifiés bio pour les particuliers. Les urines sont transformées en nitrates, filtrées au charbon actif pour enlever toute trace de médicament, pasteurisées, distillées puis mises en bouteille.
14 litres d’urine permettent de produire 1 litre d’engrais. En France, le laboratoire Eau Environnement et Système urbain de l’École des Ponts & Chaussées est à la pointe dans ce domaine. Il étudie notamment l’acceptation sociale de la valorisation des urines, ainsi que leur valeur agronomique.
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Mesures conservatoires pour les opérateurs immobiliers

Tous les opérateurs immobiliers qui interviennent sur le site de Saint-Vincent-de-Paul ont déjà été invités à intégrer une collecte séparative des urines à leur projet, ce qui impliquera :

  • Des toilettes adaptées : urinoirs secs ou toilettes séparatives
  • Des canalisations séparées
  • Une cuve de stockage temporaire enterrée

À titre indicatif, le surcoût des installations de collecte par logement est estimé entre 400 € et 700 €.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Hypothèses économiques d’après l’étude de faisabilité Evoloop, de septembre 2018 

Surcoûts bâtiments   440 000 €
Coûts réseaux 200 000 €
Urine collectée 660 m3
Azote recyclé 2000 kg
Engrais 47 000 L
Investissement de l’exploitant 600 000 € 
CA de l’exploitant 190 000 €

 

 

 

 

5 Groupement d’AMO

Tilia : conseil en stratégie et gestion auprès des collectivités, spécialisé dans les infrastructures innovantes    

Evoloop : société spécialisée dans l’économie circulaire en phase d’exploitation des projets urbains 

Symchowicz-Weissberg & associés : cabinet d’avocats spécialisé en droit public et privé des projets publics 

Louise Raguet : designeuse, biologiste et vulgarisatrice scientifique