La façade algale, une enveloppe mouvante

L’architecture crée une enveloppe solide autour des corps. Cette enveloppe est habituellement composée de matériaux pérennes, solides et inertes. Souvent minérale ou métallique, l’architecture se dresse comme un rempart entre l’homme et son milieu. Même dans les cas de construction en bois, il est utilisé mort, et traité chimiquement pour ralentir sa décomposition. Le principe présenté ici apporte un réel changement dans notre manière de concevoir notre habitat. Ce processus architectural permet à l’homme de mettre en place une symbiose entre lui et un autre organisme vivant. Il le canalise, le protège, le nourrit et en contrepartie, l’organisme apporte des qualités à l’habitat. L’homme accepte de partager un édifice avec une autre entité vivante qui le compose et l’habite. L’intervention humaine consiste alors à créer une structure adéquate à son développement et à celui des autres organismes. La vie colonise ensuite progressivement cette coque vide, lui conférant toutes ses qualités. L’implantation de l’édifice est fixe, sa structure aussi mais la vie lui confère un caractère grouillant, organique, mutant. Le bâtiment est alors mouvant, sa couleur variable et ses performances excellentes.

Plusieurs exemples de ce principe seront développés, tous axés sur l’utilisation de microalgues. Les microalgues sont des végétaux microscopiques, jouant un rôle décisif pour le développement et le maintien de la vie à de nombreuses échelles. Elles se situent en tout début de chaîne alimentaire et sont essentielles à la sauvegarde de nombreuses espèces. Leur utilisation par l’homme la plus conventionnelle est l’alimentation, directe ou indirecte. Elles peuvent être utilisées comme complément alimentaire, à l’instar de la spiruline, mais aussi dans la pisciculture ou consommées directement. Les premières traces d’élevage et de consommation humaine des microalgues remontent au civilisations aztèques au Mexique. L’attrait de ces plantes pour l’homme est compréhensible. Ces organismes ont une faculté à produire des lipides 5 à 10 fois supérieure à la moyenne des plantes terrestres. Elles sont composées jusqu’à 70% de protéines. Elles comportent des avantages nutritionnels évidents. Grace à l’architecture, ces organismes se voient attribuer une toute nouvelle utilité, qui s’ajoute aux nombreuses manières d’exploiter cette biomasse, celle d’abriter l’homme et de nourrir ses besoins d’expression créative.

Comme la plupart des autres végétaux, les microalgues se développent grâce à la photosynthèse. Elles transforment le gaz carbonique en oxygène et en biomasse exploitable par l’homme. Pour que la photosynthèse soit la plus prolifique possible, les algues doivent être cultivées dans des surfaces planes et fines pour que chaque algue puisse avoir accès à l’énergie solaire. Les besoins thermiques des microalgues sont les mêmes que ceux des hommes, ce qui rend la mise en place d’une symbiose plus aisée et plus intéressante.
Selon leur milieu, ces organismes peuvent produire différents éléments, comme de l’hydrogène si leur milieu est carencé en souffre. De nombreuses variétés d’algues existent et toutes présentent un métabolisme différent et des manières différentes de réagir à leur environnement. Chaque espèce comporte donc ses avantages propres, que l’homme est libre de s’approprier ou non.

L’utilisation de microalgues au sein d’une biofaçade est au cœur d’un réel enjeu environnemental. En effet, l’intérêt de cette façade est de réguler la température à l’intérieur du bâtiment a n de limiter l’énergie de chauffage ou de climatisation par une isolation performante. Le plancton endosse également le rôle de brise soleil en été puisque la photosynthèse est plus importante grâce à l’exposition solaire accrue, et laisse passer davantage de lumière en hiver pour chauffer l’intérieur de l’édifice. Cette seconde peau est chauffée en hiver et ventilée en été afin de conserver une température adéquate (entre 18° et 25°C) au développement des algues. L’homme structure alors son milieu par le vivant, mais accepte aussi les changement que celui-ci induit dans son environnement. Les algues régulent elles-mêmes les apports de lumière naturelle du bâtiment, et poussent ainsi ses occupants à se plier à leur rythme. Les premiers calculs montrent des économies d’énergie significatives de l’ordre d’un tiers à 40% par rapport à un bâtiment doté d’une façade ordinaire, ce qui représente un gain nancier important à l’usage, et une réduction de l’empreinte carbone de nos villes.

« La ville ne devient plus consommatrice mais productrice. » C’est ainsi qu’Anouck Legendre exprime la ligne de conduite que s’est fixée l’agence X-TU en voulant fonder une ville plus durable associant le vivant à l’habitat humain. 50% des façades ensoleillées sont aujourd’hui non exploitées, forts de ce constat, ces architectes ont porté leurs recherches sur l’utilisation des micro-algues comme éléments de façade, ces planctons présents dans les océans constituent le plus gros mode de l’élimination du CO2 présent sur terre. Peu compétent sur la plan scientifique pour mener un tel projet, X-TU a fait appel à des biologistes du CNRS, mais également à des ingénieurs qui, ensemble, ont apporté une réponse concluante à l’utilisation d’algues en façade d’un bâtiment. Le principe se décompose en plusieurs phases, les micro-algues sont d’abord déposées dans une fine lame d’eau contenue entre deux panneaux de verre de 5 centimètres et alimentés en dioxyde de carbone (CO2), le tout étant plus léger qu’un vitrage feuilleté de haute protection. Ces algues peuvent également se nourrir de phosphate, d’azote ou de soufre, éléments présents entre autres dans les eaux usées. Les ingénieurs sont aujourd’hui en mesure de contrôler l’apport de nutriments dans la lame d’eau, contrôlant ainsi la production d’algues. Les micro-algues se reproduisent au cours d’un cycle régulier et sont récoltées grâce à des tuyaux les conduisant dans une chambre technique pour être mise à fermenter. Ce mode de production peut s’avérer 50 à 100 fois plus efficaces qu’en milieu naturel.

Une fois récoltées, ces algues sont destinées à servir dans plusieurs domaines, comme celui de la santé, des cosmétiques, des piles à hydrogène mais également des biocarburants, l’objectif étant à terme que l’on puisse produire des algocarburants aujourd’hui trop onéreux.

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Usine Séché-environnement, X-Tu

À Saint-Nazaire, un projet mené par X-TU et soutenu par l’entreprise Séché Environnement est en cours afin de construire une usine d’incinération de déchets isolés par une biofaçade algale. La force de ce projet réside dans la capacité de ces microalgues à consommer le gaz émis par la combustion de déchets de l’usine réduisant ainsi les rejets dans l’atmosphère. Quelques chiffres permettront d’entrevoir les avantages de ce principe. Cette usine réduira de 50% sa consommation d’énergie dédiée au chauffage et au rafraîchissement du bâtiment, et le coût de production énergétique des algues sera réduit de 80% par rapport à une culture traditionnelle en bassin. 

Ce procédé a également été mis en place par les architectes autrichiens Splitterwerk, sur un bâtiment de logement baptisé BIQ à Hambourg. Le procédé est le même, mais la mise en œuvre est différente, l’impact environnemental l’est donc également. En effet, des panneaux de verre emprisonnant une fine lame d’eau dans laquelle évoluent les algues sont utilisés, mais ils ne sont pas assemblés afin de constituer une façade fermée. Ces panneaux agissent comme des persiennes ou des volets mobiles sur un axe constituant une seconde peau organique autour du bâtiment. Des réacteurs captent l’énergie thermique produite par les algues pour subvenir aux besoin énergétiques.

Les jeunes architectes HOK ont eux aussi proposé un système de culture algale afin de limiter les émissions d’un bâtiment du centre-ville de Los Angeles. Son nom est évocateur : Process Zero, il a pour objectif d’émettre zéro déchets dans l’atmosphère et même d’en absorber. Pour cela, il est entouré en façade de dizaines de tubes de verre dans lesquels sont implantées des microalgues. Ces dernières sont nourries de CO2 capté dans l’air pollué par l’autoroute passant non loin, avant d’être transférées dans un bioréacteur pour être transformées en lipides pouvant être consommés afin de chauffer le bâtiment ou stockés pour une utilisation plus lointaine. À l’instar du système développé par X-TU, Process Zero consommera les eaux usées de l’ensemble du complexe, ne rejetant aucun déchets, et sera ventilé naturellement par un système d’appel d’air.

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Process Zero, HOK

À travers ces trois exemples d’architectes pionniers sur la voie du bâtiment “zéro émission”, il est aujourd’hui possible de produire des bâtiments verts, bien que ces technologies engendrant de lourdes recherches soient très coûteuses à l’achat. L’avenir de ces cultures d’algues que l’on peut quali er d’agriculture verticale et urbaine dépend de l’ambition des futures générations d’architectes à se lancer dans de telles constructions. Cependant de plus en plus se sentent concernés par la question environnementale, la démocratisation entraînant la baisse du prix de telles installations devraient engendrer une croissance signi cative de ces projets dans les années à venir.

Que la démarche soit économique, environnementale, fonctionnelle ou plastique, en s’enveloppant de vivant, l’homme cherche à tirer profit d’autres entités vivantes, en utilisant leur propriétés intrinsèques. Cette quête de symbiose est donc une source d’innovation infinie, permettant de créer des entités composites, constitués d’inerte et de l’association de différents êtres vivants. De nombreux exemples de symbiose similaire existent dans le patrimoine créatif humain. Le projet “Algebra” de Jelte van Abbema utilisent les propriétés plastiques de l’algue en créant un jardin suspendu dans des poches de perfusion contenant une solution vivante de microalgues. Jelte van Abbema s’est passionné pour le modelage de l’environnement humain par le vivant et, pour lui, les bactéries présentent aussi de nombreux atouts, et particulièrement des atouts plastiques, son projet “SYMBIOSIS” permet de créer des panneaux sur lesquels la croissance des bactéries est dirigée et contrôlée, permettant donc une grande liberté plastique, rendant possible la formation de lettres. Les bactéries étant vivantes, le motif mute, change de couleur et de forme. Dans son installation “Co-existence” Julia Lohmann met en scène 9000 boites de pétries (boîtes permettant la culture de bactéries) à la composition différentes, et colonisée par des bactéries. Leur évolution crée un motif mural. La mycotecture est un autre exemple qui a permis l’élaboration d’une architecture vivante en créant un nouveau matériau avec des champignons formant des briques.

 

Dans notre époque critique où l’être humain est de moins en moins en phase avec son environnement, la quête d’un habitat vivant, adaptable, et respectueux de l’environnement apparaît comme un des grands enjeux pour la création et notamment pour la création architecturale. En s’associant à d’autres organismes pour constituer son habitat, l’homme explore ainsi une piste vers son intégration terrestre respectueuse et durable.

 

 

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