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Les enjeux planétaires

Le développement industriel importante à l’échelle des trois continents, le fort accroissement démographique mondial, l’urbanisation intensive, l’expansion des trafics de transports routiers, aériens et maritimes, sont tout autant de facteur contribuant à l’épuisement des ressources plané-taires, du foncier et au dérèglement climatique.

Faire face aux émissions de gaz à effet de serre et plus globalement aux préoccupations envi-ronnementales se résume le plus souvent à la conduite d’une politique collaborative couplant les 3 piliers stratégiques du développement durable : environnement, économie et social. En revanche, la définition générale de transversalité dans de multiples domaines ne permet pas de distinguer une procédure clairement établie pour y parvenir [115]. La normalisation des principes de déve-loppement durable est en effet difficile à clarifier puisque cela dépend du contexte et des objectifs d’un pays ou du territoire d’étude impliqué.

En 2015, un nouveau concept fait son apparition pour poser les principes et pratiques concrets de développement durable à partir de retours d’expérience de terrain et de l’étude des compor-tements des individus. Il s’agit des lois de transition énergétique pour la croissance verte et de transition écologique [87]. En effet, elle définit des leviers d’action stratégique autour de neuf ob-jectifs : définition de projets communs, rénovation des bâtiments, développement des transports propres, mise en œuvre d’une économie circulaire, développement des énergies renouvelables, ren-forcement de la sureté nucléaire, clarification des procédures, le partage et l’harmonisation com-mune, et le déploiement de financement et d’accompagnement. À partir de ce guide normalisé, de réelles actions peuvent être entreprises pour contribuer efficacement à la lutte contre le change-ment climatique et ce notamchange-ment avec l’appui des outils d’aide à la décision faisant référence à ces principes.

L’analyse de la qualité environnementale permet d’améliorer la construction ou la rénovation des bâtiments, la réhabilitation ou l’aménagement des quartiers ou des villes, afin de limiter au mieux les impacts sur l’environnement [99] et de s’inscrire dans une perspective de développement durable. Elle suscite d’importantes évolutions réglementaires pour maîtriser les consommations énergétiques, réduite les impacts environnementaux, assurer la mixité sociale ou encore mettre en œuvre le développement d’une économie circulaire [86]. Le protocole de Kyoto [118], la loi de transition énergétique et écologique [79], et la COP 21 [40] sont autant de leviers d’actions qui permettent de mieux répondre aux exigences de la qualité environnementale des projets de construction et d’aménagement. Le bâtiment a en effet un impact important sur l’environnement, avec 23% des émissions de gaz à effet de serre en 2010 [48]. Actuellement, les professionnels du bâtiment et les aménageurs s’inscrivent significativement dans une démarche de conception du-rable. Cela s’est traduit par l’intégration des critères environnementaux dans la conception et la réalisation des bâtiments et des projets d’aménagement.

Ce sont ces intérêts grandissants pour le développement des pratiques durables, qui m’ont interpellé dans mon travail de recherche au cours de ma thèse.

L’environnement d’étude : le Laboratoire PIMENT

Les programmes de recherche du laboratoire PIMENT s’inscrit dans ces préoccupations ac-tuelles en intervenant dans le domaine du génie civil, du génie de l’énergétique, du génie des procédés, du génie de l’habitat, du génie de l’environnement, et l’ingénierie mathématique. Il s’intéresse particulièrement aux enjeux locaux de l’île de La Réunion afin de contribuer à l’effica-cité énergétique et la performance environnementale des bâtiments et des aménagements, et ses conséquences à l’échelle planétaire. Les équipes de recherche du laboratoire conduitent donc un

ensemble d’actions autour des problématiques suivantes :

♦ l’étude thermique de l’habitat (phénomènes conductifs, radioactifs, convectifs, hydriques, et les écoulements) les autres phénomènes autour de la physique du bâtiment (éclairagisme, acoustique, comportement des structures,...), et la thermique urbaine.

♦ l’étude des systèmes énergétiques autour des problématiques des énergies renouvelables, des dispositifs de production (éoliennes, photovoltaïques, énergies thermiques des mers, énergie de la houle...), le séchage solaire à différentes échelles d’observation ;

♦ l’analyse des systèmes en environnement en lien avec les dispositifs et les filières de traitement des déchets (STEP, Centre d’Enfouissement Techniques, cogénération, méthanisation ...), la collecte et la gestion des déchets ;

♦ les méthodes d’Analyse de Cycle de Vie permettant d’effectuer notamment le bilan du réchauffement climatique à l’échelle de l’espace bâti, autour des matériaux et composants de la construction, des produits d’activités, des procédés et des systèmes ;

♦ le rapport entre l’énergie et le territoire par le biais d’enquête de terrain afin notamment d’évaluer la perception des usagers et d’éclairer les politiques énergétiques des territoires observés ;

♦ les problématiques liées à l’aménagement du territoire et aux transports urbains. Concevoir et évaluer les démarches d’éco-aménagement à l’échelle d’un site, d’un quartier, de la ville et du territoire.

♦ la mise en œuvre d’outil de modélisation et d’analyse mathématiques à partir d’approche cartésienne et systémique.

Dans cet environnement de recherche, mes travaux intègrent tous les champs de savoirs et savoirs-faire développés au sein du laboratoire d’accueil. Je me situe dans une approche globale d’analyse et d’expertise, qui m’amène à assembler l’ensemble des phénomènes et des systèmes étudiés.

Les problématiques de la thèse

Mes problématiques de recherche s’articulent autour des aspects sociologiques, économiques, juridiques et environnementaux, en lien avec des analyses techniques, mécaniques et thermiques des bâtiments.

Je propose ainsi une analyse environnementale poussée à plusieurs échelles d’observation dans le cadre de mon sujet d’étude (Figure 1).

Les recherches que nous menons se situent donc à la croisée des chemins autour de l’analyse technique, environnementale et économique, de l’Analyse de Cycle de Vie d’un projet d’aména-gement et de construction, des démarches liées à l’évaluation d’un projet d’aménad’aména-gement et des spécificités d’un cas d’étude situé dans un milieu périurbain/rural tropical. Ces travaux de re-cherche impliquent des connaissances de champs pluridisciplinaires très vastes et notamment dans les domaines du génie civil de l’environnement et de l’aménagement.

Ils s’inscrivent ainsi dans une approche sciences humaines et sociales par l’étude de la politique de l’aménagement du territoire, les contraintes liées au milieu insulaire et à la gestion (ou aux préconisations) d’un projet durable.

Nos travaux incluent également des approches en Sciences exactes et en Sciences de l’ingénieur par l’étude d’une méthodologie pour l’analyse environnementale et la conception d’outil d’aide à la décision. Dans cette thèse, nous souhaitons traiter simultanément ces deux approches afin d’effectuer le croisement entre différents domaines souvent disjoints, mais essentiels à associer dans une approche globale d’analyse, ce qui nous amène à considérer des entités d’étude très complexe. Les principaux objectifs de notre démarche nous ont amené à

Figure 1 – Les problématiques de recherche et démarche méthodologique

:

♦ Cerner les bases d’éco-aménagement en milieu rural intégrant différents secteurs d’activités ♦ Mettre en œuvre une méthodologie pour le développement d’outil de simulation des impacts environnementaux d’un espace bâti, en se référant à un cadre normatif relatif à l’Analyse de Cycle de Vie et aux approches systémique et typologique.

♦ Évaluer les caractéristiques d’aménagement d’un site en milieu rural, insulaire et tropical en réalisant un outil d’évaluation transversale pour une analyse globale d’un projet d’éco-aménagement.

♦ Appliquer nos outils de description et de simulation sur un cas d’étude présentant des es-paces bâtis de différents secteurs d’activités et aux caractéristiques spécifiques au milieu insulaire l’ÉcoFerme de Vincendo.

Les différentes étapes de la thèse

La première partie de cette thèse présente les enjeux liées à la conception d’un éco-aménagement d’un espace agricole : le projet d’ÉcoFerme de Vincendo. Il s’agit d’un projet en milieu péri urbain, tropical et insulaire.

Tout d’abord, je me propose de cerner mon objet d’étude et ses spécificités en analysant les enjeux aux contextes locaux, territoriaux et mondiaux.

Puis je me mettrai à la recherche d’un référentiel d’évaluation afin de m’appuyer sur leur orienta-tions pour la démarche d’éco-aménagement.

A partir de ce référentiel, je proposerai concrètement un certain nombre de proposition d’aménage-ment, qui intégrer à la fois la vision du porteur du projet et les exigences juridiques, économiques , environnementaux, réglementaire...

La deuxième partie du manuscrit, consiste à présenter les méthodes et la conception des outils d’analyse des impacts environnementaux des Espaces Bâtis. Je présenterai le cadre général de conception en passant par un rapport bibliographique des approches utilisées (systémique, typo-logique et cadre normatif) et l’étude des outils existants.

projection à d’autres bilans d’impacts et types d’applications à un système complexe. J’expose-rai les modules de description spatiale, fonctionnelle, d’acquisition de données, de calcul et de résultats. Je proposerai la traduction de ce concept méthodologique au travers d’une architecture spécifique à nos outils.

Aussi, j’exposerai la nécessité d’harmoniser et de structurer les bases de données environnemen-tales existantes pour nos acquisitions de données.

Enfin, dans une troisième partie, je présenterai certaines applications pour différents espaces bâtis de l’ÉcoFerme de Vincendo.

J’effectuerai des analyses des données produites dans une approche très simplifiée par l’étude des ratios et des signatures d’impacts environnementaux à différents niveaux d’observation (par ty-pologie de produit et par échelle spatiale).

Aussi, j’établirai une comparaison des bilans d’impact environnemental entre différents types de ratios calculés. Cette étude permettra de dégager des résultats par niveau typologique (type de bâtiment, type d’espace fonctionnel et type de produits) afin de déterminer le type de ratio le plus adapté et pertinent pour la simplification des calculs des bilans d’impact.

Puis, je considérerai une analyse plus élaborée portant sur l’étude des facteurs influençant le bilan d’impact environnemental. Je procéderai à la description des variables et à la détermination de corrélation entre variables à partir de l’analyse des variances, l’analyse bivariée et l’analyse en composante principale.

Je finirai enfin par une analyse globale du projet ÉcoFerme de Vincendo à partir d’un outil élaboré pour l’évaluation de la qualité environnementale d’un éco-aménagement.

Objet d'étude

et spécificités Une ferme en zone périurbaine/rurale tropicale et insulaire

Gouvernance et les leviers d'actions Partie 1

Objectifs du cas d'étude

Les limites Les enjeux liés à l'environnement

Analys prélimaine

Conception du projet

Partie 2

Approche systèmique, typologique et cycle de vie Démarche de l'outil basée sur la conception

de pages génériques Adaptation à un système

d'espace bâti Mise en oeuvre de la

démarche

Les autres indicateurs d'impacts environnementaux Analyse de procédés de construction et traitement

des déchets

Méhtode de conception de l'outil Projection à d'autres

types d'application Mise en oeuvre de la

démarche

Positionnement Étude des concepts méthodologiques de l'ACV

Données Collecte et structuration des données Partie 2

Étude d'impact environnemental 1

Application de l'outil de simulation de l'impact environnemental d'un espace bâti

Partie 3

Étude d'impact environnemental 2

Application des ratios d'impact environnemental par typologie d'espace bâti

Études statistiques Analyse des corrélations à partir des résultats obtenus

Méthodologie de

l'approche globale Méthodologie d'analyse et grille d'évaluation adaptée au cas d'étude

Étude globale Application de l'outil d'évaluation d'un projet d'aménagement en milieu périurbain/rural État des lieux du processus de conception d'un éco- aménagement à partir d'un outil d'évaluation existant

Espace de vie écologique, biologique et pédagogique

Figure 2 – Les phases d’étude de la thèse

Par conséquent, nos travaux de recherche répondent à ces différents enjeux et contribuent à l’intérêt scientifique, technique et mondial. De mes objectifs, je me positionne au cœur des champs de connaissances du laboratoire, des préoccupations environnementales locales, des enjeux natio-naux et internationatio-naux.

Dans notre étude, il nous faudra alors réfléchir sur différents concepts autour des données qualitatives et quantitatives, des grilles d’évaluation, des référentiels d’aménagement et d’éco-aménagement, de démarche typologique, systémique et normative.

com-plète intégrant des aspects environnementaux, économiques, sociaux ou techniques. Ils s’appuient sur deux types d’approches : l’approche qualitative et l’approche quantitative.

Ainsi nous nous référerons à des grilles d’évaluation existantes qui nous permettent d’aborder les indicateurs qualitatifs aidant à la définition d’un éco-aménagement. Nous citons par exemple l’évaluation des constructions HQE [55] ou encore l’évaluation des engagements du CTSB d’un écoquartier [31]. Les indicateurs quantitatifs concernent plus particulièrement le calcul des impacts environnementaux qui sont les suivants : le changement climatique, l’épuisement des ressources, l’acidification atmosphérique, la pollution de l’air, la destruction de la couche d’ozone, et la for-mation d’ozone photochimique. L’Analyse de Cycle de Vie conformément à la série des normes ISO 14044 [12] permet d’évaluer les impacts environnementaux d’un produit, depuis l’extraction des matières premières utilisées jusqu’à leur fin de vie. L’approche cycle de vie est un tremplin pertinent dans la recherche d’une performance globale. Elle va permettre d’une part de quantifier les flux d’énergie et de matière, entrants et sortants d’un système, et d’autre part d’expliciter les indicateurs environnementaux.

Pour évaluer ces indicateurs, des outils d’évaluation sont nécessaires pour apporter une aide à la décision lors du processus du choix de conception et d’aménagement. Plusieurs outils existent sur le marché pour accompagner les acteurs [26]. Cependant, leurs développements sont spécifiques à un territoire donné, basé sur une méthodologie inscrit dans le contexte de l’étude et conçu pour un objectif fixé. Par conséquent, les méthodes de développement des outils ne sont pas totalement applicables à d’autres contextes d’étude et d’analyse. C’est sur ce point de réflexion de départ que cette thèse a débuté : comment développer un outil d’aide à la décision générique/universel pour l’évaluation d’un projet, quels que soient sa configuration et son contexte ?