Dans ce contexte, l’adaptation des bâtiments s’impose. L’enjeu est notamment d’assurer un niveau de confort suffisant durant des périodes de canicule qui seront de plus en plus longues et fréquentes. Et cet objectif doit être atteint en maîtrisant les coûts et les impacts environnementaux, tant pour la construction neuve que pour le parc existant.

De multiples travaux de recherche menés

« Cela fait plus de 15 ans que nous construisons petit à petit des liens solides entre nos trois écoles partenaires, AgroParisTech, Mines Paris-PSL et l’École nationale des ponts et chaussées. C’est notamment le cas sur le sujet de l’adaptation au changement climatique et de l’atténuation des effets des îlots de chaleur urbains. Un travail commun a été réalisé entre les écoles et nous comptons le renforcer dans notre programme de recherche qui court jusqu’en 2028 », déclare Charlotte Roux, enseignante- chercheuse à l’école des Mines Paris – PSL.

Des travaux ont notamment été menés par Bruno Peuportier, ancien directeur de recherche du lab recherche environnement. Les scénarios climatiques de Météo France (à l’horizon 2050 et 2100) lui ont permis d’évaluer par simulation numérique les températures à l’intérieur des bâtiments, en particulier lors de périodes de canicule.

« Grâce aux données de Météo France, nous avons pu nous projeter dans les climats futurs et voir comment les bâtiments allaient pouvoir résister aux vagues de chaleur extrême. Nous avons pu étudier divers types de bâtiments (logements individuels, collectifs, bureaux, écoles, etc.) et observer commencer ils allaient se comporter. Nous avons pu tester différentes mesures pour identifier les solutions d’adaptation des bâtiments aux vagues de chaleur extrême. Parmi les mesures les plus efficaces, l’isolation est ressortie. Ce que nous montrons dans nos travaux, c’est que nous pouvons gérer de front adaptation et atténuation. Grâce à l’isolation, nous renforçons en effet la performance énergétique des bâtiments puisqu’ils consomment moins de chauffage, mais nous favorisons aussi leur adaptation grâce à un meilleur confort en été », précise Charlotte Roux.

Des travaux spécifiques ont par ailleurs été menés sur l’impact de ces surchauffes sur la santé. « Ces données n’existent pas aujourd’hui, c’est quelque chose de très nouveau. Nous avons dû travailler sur l’historique et remonter aux vagues de chaleur de 2003 qui ont fait 15 000 morts en France. Nous avons transformé ces 15 000 décès en années de vie en bonne santé perdues et les avons rapprochées des surchauffes survenues dans le parc de bâtiments existant cette année-là. Une fois le facteur lié à 2003 évalué, nous l’avons projeté sur les années 2050, 2100 et après. Cette action a été menée avec Mines Paris-PSL », note Charlotte Roux.

En complément, Erwan Personne, enseignant-chercheur à AgroParisTech, a travaillé sur l’évaluation des effets de la végétalisation sur les îlots de chaleur urbains. Il a développé un outil de modélisation pour évaluer le microclimat urbain, c’est-à-dire la température dans les quartiers, sur les surfaces et dans l’air, en intégrant la végétalisation ou non du quartier. Son travail s’est construit sur le couplage de deux modèles validés indépendamment, l’un établissant le bilan d’énergie dans un canyon urbain (TEB développé au CNRM) et l’autre le bilan d’énergie sur un couvert végétal (SurfAtm, développé dans l’UMR Ecosys).

Ces travaux ont abouti à une étude conjointe au sein du lab entre l’École des Mines Paris-PSL et AgroParisTech. L’École des Mines Paris-PSL a utilisé les résultats fournis par AgroParisTech comme données d’entrée relatives à la température extérieure pour évaluer l’impact de la végétalisation sur le confort thermique dans le bâtiment, notamment en cas de vague de chaleur. Ainsi en associant des mesures liées à l’efficacité énergétique du bâtiment et à l’apport de nature en ville, il est possible de travailler à la fois à l’atténuation et à l’adaptation au changement climatique.

L’IA au service des projets de rénovation

Qivy Habitat, filiale de VINCI Energies spécialisée dans la réhabilitation de logements sociaux, a collaboré avec le lab recherche environnement en fournissant des données liées à deux projets qu’elle avait menés, l’un à Savigny-le-Temple (Seine-et-Marne), l’autre dans le 12^e arrondissement de Paris, rue Crozatier. « Lorsque nous sommes consultés pour un projet, généralement, nous pouvons répondre soit en phase appel d’offres, soit en phase de conception / réalisation. En phase appel d’offres, le marché est déjà conçu et un groupement architecte / bureau d’études a déjà été constitué. Avec le lab recherche environnement, notre objectif était plutôt d’intervenir en amont, en phase conception / réalisation », précise Aurélie Foucher, Responsable études de prix chez Qivy Habitat.

La collaboration entre les chercheurs de l’école des Mines Paris-PSL et Qivy Habitat consiste à intervenir avant que des études (études d’architecte, simulations thermiques dynamiques / STD…) longues et coûteuses ne soient lancées. « L’idée est d’utiliser des algorithmes d’intelligence artificielle pour prendre certaines données d’entrée du bâtiment sur lequel nous allons intervenir et déterminer la meilleure solution qui soit. Celle-ci doit nous permettre d’atteindre les objectifs fixés au départ et ce, sur tous les corps du bâtiment (enveloppe / isolation extérieure, ventilation, chauffage, isolation toiture, menuiseries extérieures…) », note Aurélie Foucher.

« L’objectif de cette approche est de proposer des mesures de rénovation en accord avec les exigences techniques et financières de nos maîtrises d’ouvrage, à partir de paramètres aussi simples que possible : forme géométrique du bâtiment, nombre de niveaux, localisation, ratio de menuiseries extérieures sur les façades… Le but de la démarche est que nous soyons en capacité de concevoir des offres en un temps extrêmement réduit, sans pour autant perdre en qualité. Pour ce faire, nous sommes en train de travailler sur un échantillon de bâtiments afin de permettre le développement d’un modèle », complète-t-elle.

Les résultats des premiers tests menés avec les chercheurs des Mines sont encourageants « À l’heure actuelle, la plupart des projets concernent l’isolation thermique par l’extérieur, les menuiseries extérieures et les toitures. Les résultats que nous obtenons avec les chercheurs sont cohérents par rapport aux études thermiques dont nous disposons. Aux 44 paramètres existants, il faut encore en ajouter quelques-uns afin d’affiner les données et réduire l’écart qui peut encore subsister (environ 30%), sachant que cet écart tend à se réduire de plus en plus », précise Dany Da Silva Dias, ingénieur étude de prix chez Qivy.

La prochaine étape sera de constituer une base de données de prix de matériaux (laine de roche, fibre de bois…). « Cette base de données nous permettra de choisir la solution la moins coûteuse, mais qui répond aux exigences techniques et environnementales du projet concerné », conclut Dany Da Silva Dias.

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Une expertise transverse relie ces trois axes : l’analyse de cycle de vie (ACV). Celle-ci permet d’évaluer les impacts environnementaux des bâtiments et des infrastructures, depuis l’extraction des matières premières jusqu’à leur traitement en fin de vie. Dans la plupart des cas, les ACV permettent de dégager des pistes d’écoconception et de les hiérarchiser.

« Cela fait plus de 15 ans que nous développons des outils d’écoconception des ensembles bâtis, à l’échelle du quartier. Ces dernières années, nous avons mené des travaux sur la prise en compte des incertitudes et sur l’optimisation des projets. Nous sommes en effet désormais capables de réaliser un grand nombre de calculs à la fois, ce qui nous permet d’optimiser les projets en fonction d’un certain nombre de degrés de liberté qui s’offrent à nous. Parmi les travaux que nous avons menés sur l’évaluation environnementale, la thèse d’Aurore Wurtz a permis de coupler nos outils d’analyse de cycle de vie avec Rhino Grasshopper, un logiciel de design paramétrique fréquemment utilisé par les architectes », déclare Charlotte Roux, Enseignante chercheuse à l’école des Mines de Paris – Université Paris Sciences & Lettres.

La qualité de l’air : un enjeu trop souvent négligé

Une autre thèse, celle de Rachna Bhoonah, a porté sur la prise en compte de la qualité de l’air dans l’analyse de cycle de vie. « Aujourd’hui, quand nous faisons de l’évaluation environnementale, nous avons une vision très globale. Nous regardons la contribution de l’énergie, des matériaux, de la consommation d’eau, à l’échelle d’un bâtiment ou d’un quartier. Nous utilisons pour cela de grosses bases de données, mais certains aspects, comme la qualité de l’air, sont plus difficiles à apprécier parce qu’ils demandent des modélisations plus approfondies », ajoute Charlotte Roux.

Dans sa thèse, Rachna Bhoonah s’est posé la question de savoir comment optimiser l’impact total sur la santé, en incluant la qualité de l’air intérieure. Elle a notamment mis en évidence les activités des occupants d’un bâtiment qui ont un impact sur la qualité de l’air intérieur (cuisiner, allumer une bougie…), tout en intégrant les matériaux de construction utilisés qui diffusent, eux aussi, des polluants dans l’air intérieur. Elle a également tenu compte des polluants liés aux entrées d’air depuis l‘extérieur. « La vision globale qu’elle propose consiste aussi à souligner que, quand on augmente la ventilation ou quand on ouvre davantage les fenêtres, par exemple, on évacue un certain nombre de polluants, mais on augmente les besoins de chauffage. La recherche de l’optimum en matière de performance environnementale est donc une question plus complexe qu’il n’y paraît », note Charlotte Roux.

Limites planétaires et ACV absolue

Dans le cadre du nouveau programme de recherche du lab qui court jusqu’en 2028, Charlotte Roux a l’intention d’approfondir les travaux menés jusqu’à présent sur l’analyse de cycle de vie : « Dans le cadre de cette nouvelle séquence, nous sommes rentrés dans un vrai changement de paradigme. Nous sommes en effet en train d’étudier, à travers une thèse qui a commencé en décembre 2023, la question des limites planétaire et de l’ACV absolue », précise l’enseignante chercheuse.

« Avec les outils d’écoconception traditionnels, nous sommes dans une logique essentiellement comparative. Nous comparons différentes variantes, différentes possibilités techniques : faut-il installer des panneaux solaires, mettre plus ou moins d’isolant, quel système de chauffage doit-on choisir… Avec la notion d’ACV absolue, nous aimerions intégrer des seuils afin de pouvoir dire qu’un projet est – ou n’est pas – suffisamment bon en regard des limites planétaires à respecter », explique Charlotte Roux.

Cet axe de recherche va d’ailleurs impliquer les trois écoles partenaires du lab recherche environnement : « Quand vous appliquez la question des limites planétaires à l’échelle d’un quartier, les trois écoles sont concernées. L’École des Mines va travailler sur la partie bâtiment, AgroParisTech va se pencher sur la partie alimentation et l’École nationale des ponts et chaussées sur le volet lié aux transports. Grâce à ce triptyque, nous allons couvrir les trois principaux contributeurs de l’empreinte d’un citoyen français, voire européen », relate Charlotte Roux.

Les neuf limites planétaires

En 2009, une équipe internationale de chercheurs, réunie autour du Stockholm Resilience Centre (SRC), a défini neuf seuils (dont six sont déjà dépassés) au-delà desquels les équilibres naturels terrestres pourraient être déstabilisés et les conditions de vie devenir défavorables à l’humanité :

• le changement climatique ;
• l’érosion de la biodiversité ;
• la perturbation des cycles de l’azote et du phosphore ;
• le changement d’usage des sols ;
• le cycle de l’eau douce ;
• l’introduction d’entités nouvelles (potentiellement toxiques) dans la biosphère ;
• l’acidification des océans ;
• l’appauvrissement de la couche d’ozone ;
• l’augmentation de la présence d’aérosols dans l’atmosphère.

Les matériaux biosourcés à l’honneur

Autre axe de travail pour les années qui viennent : les matériaux biosourcés (bois, paille, chanvre, ouate de cellulose…). « Les matériaux biosourcés sont de plus en plus employés dans la construction, mais il reste énormément de travail à réaliser pour consolider leur évaluation environnementale. Avec AgroParisTech, nous allons regarder les aspects liés à leur production. Avec l’École nationale des ponts et chaussées, nous allons étudier ce que l’usage de ces matériaux change dans la structure des bâtiments et des infrastructures. L’intégration de liants biosourcés dans les chaussées fera notamment partie des cas étudiés. Enfin, à l’École des Mines, nous couplerons les travaux des autres écoles avec les aspects énergétiques et environnementaux », détaille Charlotte Roux. Les travaux précités vont prendre la forme de thèses impliquant les trois écoles.

Power Road, la route productrice de chaleur

Certains thèmes de recherche sont proposés par des opérationnels au sein du groupe VINCI : « Nous essayons de faire aussi souvent que possible de la diffusion, c’est-à-dire de nous rapprocher des opérationnels et des acteurs de terrain. L’objectif est qu’ils puissent s’approprier nos travaux de recherche et appliquer les outils d’écoconception sur le terrain. En retour, cela nous permet de mieux comprendre les réalités concrètes de leur activité. C’est le cas notamment d’un projet très innovant – la route chauffante Power Road – pour lequel nous avons mené des travaux de simulation énergétique et d’analyse du cycle de vie », conclut Charlotte Roux.

Le procédé Power Road a été inventé par Eurovia, filiale de VINCI Construction, fin 2017. Il consiste à utiliser le revêtement bitumineux de la chaussée comme capteur solaire thermique. La chaleur du rayonnement solaire sur les couches de surface des chaussées en enrobé est captée, stockée, puis valorisée de différentes manières. Elle peut être utilisée immédiatement (fourniture d’eau chaude sanitaire, chauffage d’infrastructures ou de bâtiments situés aux alentours…), mais aussi en différé (Power Road est alors associé à un stockage intersaisonnier de chaleur basse température dans le sol)

Au sein du lab recherche environnement, un projet de recherche a été mené avec l’équipe Écoconception et Thermique du Bâtiment (ETB) du Centre Efficacité énergétique des Systèmes (CES) de l’École des Mines de Paris entre 2019 et 2021. Lucas Striegel, alors ingénieur de recherche, avait pour objectif de chaîner un modèle prédictif de comportement du système avec un logiciel de simulation énergétique dynamique du bâtiment (outil Pleiades Comfie). Le but recherché était d’évaluer l’intérêt d’intégrer Power Road dans la conception et la phase amont d’un projet urbain, et le cas échéant, d’optimiser le dimensionnement du système (production de chaleur, stockage, captage…) en fonction des besoins énergétiques des bâtiments avoisinants.

« Ce projet de recherche, qui s’est nourri des données issues du terrain, a permis de créer des simulations énergétiques et environnementales du système Power Road. Ces dernières facilitent le dimensionnement optimal de l’échangeur intégré à la chaussée », analyse Sandrine Vergne, Ingénieur développement technique chez Eurovia. « Par ailleurs, des analyses de cycle de vie ont été pratiquées pour quantifier les contributions de Power Road aux impacts environnementaux, le but étant de dégager des pistes d’écoconception. Lors de la phase de fonctionnement, les ACV ont montré que toutes les opérations qui intègrent Power Road, et de manière générale la géothermie, permettent de réduire les émissions de CO₂ liées au chauffage et à l’eau chaude sanitaire de plus de 90 % ».

ACV : des bénéfices concrets

Enfin, dans un ouvrage collectif qu’il a coordonné, Bruno Peuportier – ancien directeur de recherche au sein du lab recherche environnement et chercheur émérite en énergétique des bâtiments à l’École des Mines Paris-PSL – a montré les bénéfices de l’usage de l’analyse de cycle de vie dès la phase de conception. Quand elle est utilisée en amont, l’ACV favorise en effet la co-construction et le dialogue entre les acteurs d’un projet, permet d’optimiser les coûts liés à la performance environnementale, mais surtout de réduire l’impact environnemental.

Dans le cadre du lab recherche environnement, les bénéfices et impacts environnementaux de deux projets menés par ADIM Lyon (filiale de VINCI Construction dédiée au développement immobilier) ont été analysés a posteriori à l’aide des outils Pleiades ACV-Equer et Pleiades Comfie.

Le premier de ces projets est le site de l’ancienne clinique Trarieux, situé au cœur d’un parc arboré du 3^e arrondissement de Lyon. Il a été reconverti par ADIM Lyon et VINCI Immobilier en 91 appartements, 21 logements conventionnés, deux crèches et un EHPAD. Le deuxième projet est situé à Dijon. L’opération, développée par Adim Lyon et Nexity, a été baptisée « Terrot Town ». Il s’agit d’un projet urbain mixte de reconversion d’un ancien site industriel, celui de l’usine Terrot qui fabriquait des deux-roues motorisés.

« Ce projet a contribué à confirmer les choix réalisés par ADIM. Et pour les chercheurs, les bénéfices étaient notamment de pouvoir travailler sur des éléments très concrets. L’un des deux projets (Dijon) commençait en effet en travaux et l’autre (Lyon) avait obtenu des autorisations administratives », déclare Laurent Putzu, alors directeur d’ADIM Lyon Régions Auvergne-Rhône-Alpes et Bourgogne Franche-Comté.

« Sur l’opération de Dijon, nous avons été confortés sur la dimension ‘confort d’usage’. C’est un point très important pour nous. Nous avons notamment regardé en détail le confort des personnes âgées au sein de l’EHPAD qui a été construit sur le site. Par ailleurs, nous avions travaillé en amont sur cinq ou six scénarios en plan masse et volumétrie. Lors de l’analyse par les chercheurs, ces différents scénarios ont été comparés », conclut Florian Mérique, Directeur adjoint au sein de ADIM Lyon lors du projet.

Les bénéfices du travail avec le lab recherche environnement ont eu un impact direct sur l’ensemble des opérations en cours d’étude. « Suite aux travaux réalisés avec le lab recherche environnement, nous avons repensé – d’un point de vue ACV – un projet de résidence de tourisme à Serre-Chevalier. Nous avons même déposé une demande de permis de construire modificatif. Les bénéfices ont été immédiats puisque le projet a été sélectionné par La Française (vente en bloc), car il avait changé de braquet d’un point de vue environnemental », conclut Laurent Putzu.

Les travaux menés dans le cadre du lab recherche environnement illustrent l’importance croissante de l’analyse du cycle de vie dans l’optimisation environnementale des projets de bâtiments et d’infrastructures. Le recours à l’ACV permet d’établir un nouveau type de dialogue entre les différents acteurs d’un projet. Elle permet d’appuyer les choix et les recommandations et constitue une base d’échanges avec la maitrise d’ouvrage. L’ACV identifie les leviers de performances environnementales et permet d’ajuster les projets en conséquence dans une recherche d’optimum. Mais surtout, elle constitue un outil de mesure de la performance ce qui est essentiel pour réellement progresser vers le respect des limites planétaires.

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Quel potentiel pour une seconde vie ?

C’est cette question qu’Ambroise Lachat a explorée dans sa thèse, menée au sein du laboratoire Navier de l’École nationale des ponts et chaussées, et financée par le lab recherche environnement VINCI. « Les volumes de déchets générés par les bâtiments sont relativement bien connus, explique-t-il. En revanche, on peine encore à mesurer à quel point une poutre, une fenêtre ou un câble électrique peuvent retrouver une seconde vie». Ce constat a servi de point de départ à la construction de deux indicateurs : un indice de circularité et un indice de réemploi. Ce dernier se concentre sur un élément du bâtiment et cherche à évaluer dans quelle mesure il peut être directement réemployé, en conservant son intégrité. Conçu comme un outil d’aide à la décision, il s’adresse aussi bien aux maîtres d’ouvrage, aux diagnostiqueurs qu’aux entreprises de travaux.

Le fonctionnement de l’indicateur de réemploi

La méthodologie repose sur deux grandes familles de critères :

• des critères liés à l’objet : intégrité, performance résiduelle, conformité réglementaire ;
• des critères liés au contexte : volumes disponibles, facilité de dépose, existence d’une filière, contraintes juridiques ou économiques.

« Chaque critère est noté puis pondéré, ce qui permet de générer une double lecture : d’une part, la capacité technique de l’objet à assurer encore son rôle, d’autre part, la faisabilité pratique et économique de son réemploi, éclaire Ambroise Lachat. Le résultat se traduit par un indice compris entre 0 et 1, facile à interpréter ».

Prenons l’exemple d’une porte : le premier indice vérifie qu’elle fonctionne correctement (ouverture, coupe-feu éventuel, état des paumelles…) et qu’elle est encore conforme aux normes. Le second tient compte de facteurs externes : disponibilité, facilité de dépose, existence d’une filière de réemploi. « L’idée n’est pas de calculer l’indice pour chaque composant du bâtiment, précise Ambroise Lachat, mais de cibler certains éléments clés pour aider les décideurs à arbitrer».

De l’indice à la matrice

Pour rendre l’outil plus directement exploitable, ce travail académique a été confronté à la réalité des chantiers lors d’ateliers avec les entreprises de VINCI. Ces échanges ont permis de faire émerger une version simplifiée et visuelle : la matrice de réemploi, qui cartographie les matériaux selon leur potentiel et leur disponibilité.

« L’objectif, explique Guillaume Graffin, responsable ingénierie logistique et réemploi chez VINCI Energies, est de faire ressortir les solutions les plus prometteuses, celles qui combinent un gisement significatif et une réelle faisabilité technique ».

Consolider les démarches déjà engagées

Chez VINCI Energies comme chez VINCI Construction, plusieurs filières de réemploi sont déjà identifiées et actives : câbles électriques, gaines de ventilation, sanitaires, faux planchers techniques… Souvent nées de l’intuition d’opérationnels, ces initiatives trouvent dans la matrice un moyen de confirmer et sécuriser leur potentiel. Certaines vont jusqu’à se structurer en entités dédiées. C’est le cas de Circable, au sein de VINCI Energies, qui collecte, reconditionne et remet en circulation des câbles électriques. « Avoir un pilote interne fluidifie énormément la démarche, souligne Guillaume Graffin. Cela crée un relais clair entre la déconstruction et la reconstruction, et donne une vraie continuité au matériau ».

Poser les bonnes questions

La matrice a aussi une autre vertu : elle met en lumière les contraintes concrètes que les équipes terrain ne formalisent pas toujours. « Prenons l’exemple d’une gaine de ventilation circulaire, illustre Guillaume Graffin. Neuve, elle mesure trois mètres. Mais lors d’une rénovation, sans lift ni grue, elle doit être découpée en tronçons plus courts. Pour l’installateur qui la réemploie, cela allonge le temps de pose et renchérit le coût du chantier ». L’outil montre aussi que la réemployabilité dépend fortement du contexte d’usage. « Les interrupteurs en sont un bon exemple, poursuit Guillaume Graffin. On en retrouve beaucoup lors de déconstruction d’immeubles tertiaires, mais ils ne peuvent pas être réutilisés pour ce type de programme où ils sont désormais remplacés par des détecteurs de présence. En revanche, ils peuvent parfaitement être réintégrés dans du logement, où la demande reste forte».  De même, les extincteurs, dont le potentiel semble a priori intéressant, se heurtent à des freins réglementaires et assurantiels qui bloquent souvent leur réemploi.

Les « stars » du réemploi

Aujourd’hui, une dizaine de produits s’imposent déjà comme incontournables tels les sanitaires suspendus, les faux planchers, les gaines, les chemins de câbles ou les ventilo-convecteurs. D’autres, comme les briques, cloisons ou moquettes, sont encore en phase d’étude. À terme, la matrice pourrait aider à cibler une vingtaine de filières combinant acceptabilité technique, économique et environnementale.

« Pour qu’un produit trouve son marché, synthétise Guillaume Graffin, il faut réunir plusieurs conditions : un prix compétitif ou proche du neuf, un changement d’habitude minimal pour l’installateur, et une acceptabilité du client et du maître d’œuvre ». Et côté coût, si le réemploi s’avère pour le moment souvent un peu plus cher que le neuf, « il contribue fortement à la décarbonation des opérations et apporte une vraie valeur d’image », conclut l’expert.

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Évaluer la circularité des matériaux de la « mine urbaine »

Cette économie circulaire invite ainsi à valoriser les matériaux déjà présents dans nos bâtiments et nos infrastructures : en exploitant le gisement secondaire offert par ces véritables « mines urbaines », il est possible de limiter les impacts environnementaux et de structurer de nouvelles filières. Mais si l’on sait relativement bien mesurer les volumes mis en œuvre ou les flux de déchets générés, il est en revanche plus complexe d’évaluer précisément le caractère circulaire d’un matériau ou d’un produit : à quel point celui-ci est-il susceptible d’être réemployé, recyclé, ou valorisé sans perte de qualité, au fil du temps ?

Un indicateur qui traduit la qualité de la valorisation

C’est précisément à cette question qu’a voulu répondre Ambroise Lachat, ancien doctorant au laboratoire Navier de l’École nationale des ponts et chaussées, auteur d’une thèse financée par le lab recherche environnement. Initialement centrée sur le réemploi des structures en béton, la recherche a abouti à une modélisation plus générale du devenir des matériaux dans la construction.

Deux indicateurs ont été élaborés : l’un évalue le potentiel de réemploi, l’autre modélise la circularité sur plusieurs cycles de vie. Pour concevoir ce second outil, Ambroise Lachat est parti d’une question simple mais structurante : « Un matériau est-il réellement circulaire s’il ne peut être réutilisé qu’une seule fois ? ».  « La plupart des indicateurs de circularité existants ne prennent en compte ni la qualité des usages successifs, ni la dégradation progressive de la matière, explique Ambroise Lachat. Or, une économie véritablement circulaire vise à prolonger l’usage des ressources sur plusieurs cycles, en limitant autant que possible leur perte de qualité ». Pour dépasser ces limites, l’indicateur de circularité développé dans sa thèse repose sur deux innovations majeures : il prend en compte la qualité de la valorisation et s’intéresse à la trajectoire de la matière sur plusieurs cycles de vie.

Une note synthétique de 0 à 1 traduisant la potentialité de la valorisation

Le cœur méthodologique de l’indicateur repose sur une modélisation « en arbre » : pour chaque matériau, différents scénarios de fin de vie sont envisagés (réemploi, recyclage, décharge…), sur plusieurs cycles successifs. À chaque branche de cet arbre sont associés deux éléments : un coefficient de qualité (qui reflète la perte ou la préservation de la valeur d’usage du matériau) et une probabilité d’occurrence. Le résultat est une note synthétique, comprise entre 0 (matière non circulaire) et 1 (matière parfaitement circulaire). Cette démarche peut être illustrée à partir de l’exemple d’une fenêtre, déposée lors d’une réhabilitation. « Si elle peut être conservée intacte et réemployée plusieurs fois pour le même usage son indice de circularité approchera 1, illustre Ambroise Lachat. Mais si la probabilité est forte qu’elle soit envoyée en décharge du fait de l’absence d’une filière structurée de réemploi, sa note chutera fortement ». L’indicateur reflète ainsi à la fois la qualité des valorisations envisagées et leur probabilité réelle. Cette double évaluation est d’ailleurs l’une des vraies nouveautés de la démarche. « Elle permet de mieux refléter les réalités du terrain : par exemple, le fait qu’un matériau puisse être théoriquement réemployé mais que, dans les faits, il le soit rarement en raison d’obstacles techniques ou réglementaires ».

Une expérimentation grandeur nature avec Ogêo

Pour valider l’outil dans un contexte opérationnel concret, VINCI Construction a mené une expérimentation à partir de la gamme de granulats recyclés et mixtes Ogêo. Ces matériaux, issus d’un mélange de ressources primaires et secondaires, sont produits selon des dosages ajustés aux exigences techniques de chaque usage. « Ogêo rompt avec la logique maximaliste du « 100% granulats neufs » pour les projets exigeants et du « 100% recyclé » pour les clients vertueux ! Nous optimisons au contraire l’emploi de chaque ressource pour garantir la bonne performance au juste impact environnemental », précise Ivan Drouadaine, directeur technique et recherche de VINCI Construction.

L’expérimentation a consisté à modéliser trois cycles de vie successifs pour plusieurs classes de granulats (haute performance, courants, et matériaux de remblais), issus d’une carrière située en Centre-Ouest. Grâce à une méthodologie nourrie par les données – volumes, ratios de pertes, de déclassement… – consolidées par les opérationnels, une suite récurrente de l’indice de circularité a pu être calculée. Résultat : un granulat Ogêo bien conçu atteint un indice de circularité de 0,75, quand des approches linéaires – des mélanges 100 % recyclé ou 100 % neuf – plafonnent entre 0,2 et 0,5. Autrement dit, la solution Ogêo permet une meilleure préservation de la valeur d’usage de la matière dans le temps. Elle autorise des applications à plus haute valeur ajoutée sur plusieurs cycles de vie, là où d’autres produits recyclés subissent un déclassement plus rapide.

Objectiver les bénéfices de la circularité

« On voit ici tout l’intérêt d’un indicateur de circularité : il permet d’objectiver les bénéfices d’une stratégie de préservation de la valeur de la matière dans le temps », analyse Ivan Drouadaine. En cela, il est totalement complémentaire de l’analyse du cycle de vie dans l’évaluation des impacts environnementaux (ACV). « Dans le cas des granulats, c’est souvent la qualité d’usage et la logique de déclassement progressif qui fait la différence. En évitant les pertes de performance trop rapides, on limite aussi le recours à la ressource primaire », conclut-il.

L’expérimentation menée avec la gamme Ogêo a permis de confirmer l’intérêt opérationnel de cet indicateur. D’autres sociétés du groupe, comme VINCI Energies, envisagent de l’utiliser pour mener des études sur la circularité des composants des lots techniques du bâtiment. Il pourrait également être partagé plus largement dans une approche sectorielle, pour faire progresser le recyclage et le réemploi dans la construction, mais aussi accompagner les industriels dans leurs démarches d’écoconception. Une perspective qui s’inscrit pleinement dans la vocation du lab recherche environnement de mettre à disposition et diffuser les outils issus de ses travaux.

Ogêo : Un granulat local et sur mesure

Ogêo est un produit formulé à base de ressources primaires (granulats de carrières) et de ressources secondaires (matériaux issus de déconstructions, d’excavations de chantiers, d’industries … pour lesquels Ogêo offre une seconde vie). La répartition des parts de ressources primaires et secondaires se fait au cas par cas, en fonction des besoins techniques et esthétiques de chaque client et de chaque projet. Les produits Ogêo intègrent donc, dans leurs formulations, une part de ressources secondaires sans induire de changement d’habitudes ou de processus pour les clients.

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Le Centre Énergie Environnement et Procédés de l’Ecole des Mines Paris – PSL, recrute un·e doctorant·e pour un CDD de 36 mois, à partir d’octobre, sur un projet ambitieux mêlant analyse de cycle de vie (ACV), qualité de l’air intérieur, surchauffe et enjeux liés à la santé. Ce poste est basé dans le quartier Satory, 23 Allée des Marronniers, 78000 Versailles.

Votre mission :

L’objectif de la thèse est de proposer des méthodes pour intégrer la qualité de l’air intérieur et la surchauffe dans l’ACV des bâtiments. Le but est de calculer les années de vie corrigées de l’incapacité (DALYs – Disability-Adjusted Life Years), une métrique utilisée en ACV, pour des scénarios d’usage de référence du bâtiment, en ce qui concerne la qualité de l’air et la surchauffe. L’interaction entre qualité de l’air et surchauffe pourrait également être abordée.

Idéalement, vous :

• Possédez une expertise en énergétique du bâtiment, démontrée par un master pertinent ou une expérience professionnelle.
• Maîtrisez la programmation informatique, en particulier en Python.
• Aimez travailler en équipe et êtes à l’aise dans des environnements interdisciplinaires.
• Disposez de solides compétences en analyse quantitative de données et en modélisation.
• Avez d’excellentes compétences en communication et en présentation.
• Maîtrisez l’anglais, à l’oral comme à l’écrit.

Un environnement stimulant :

Le Centre Efficacité Énergétique des Systèmes (CES) est un centre de recherche de l’Ecole des Mines Paris – PSL, reconnu comme un acteur clé de la recherche française sur l’efficacité énergétique et les systèmes énergétiques futurs. Cette offre s’inscrit dans le cadre du lab recherche environnement, en partenariat avec VINCI et plusieurs écoles d’ingénieurs, soutenant une recherche interdisciplinaire sur la qualité de l’air intérieur, surchauffe et ACV du bâtiment.

Pour postuler, envoyez votre CV et votre lettre de motivation à  : charlotte.roux@minesparis.psl.eu

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Vos missions :

L’ingénieur·e recruté·e contribuera à un projet de recherche visant à hiérarchiser les leviers d’action en faveur du rafraîchissement urbain, dans le cadre de la lutte contre les îlots de chaleur urbains (ICU).
À l’aide d’outils de modélisation microclimatique, il/elle travaillera à :

• Adapter le modèle TEB-SurfAtm à des cas d’étude concrets ;
• Évaluer la sensibilité des différents paramètres (hauteur et densité de végétation, qualité des sols, nature des revêtements, gestion de l’eau, etc.) ;
• Fournir des indices de confort thermique pour différentes configurations urbaines ;
• Confronter les résultats de la modélisation aux réalités du terrain, en lien avec les opérationnels (VINCI Construction, notamment via l’offre Revilo) ;
• Réaliser une synthèse scientifique et technique à destination des praticiens de l’aménagement urbain.

Des déplacements sur le terrain sont à prévoir pour l’installation de capteurs et la collecte de données.

Profil recherché

• Niveau Master 2, ingénieur ou doctorat, avec une spécialisation en modélisation environnementale, climat urbain ou domaine proche ;
• Compétences en programmation (R, Python, C++, Fortran…) ;
• Connaissances en statistiques appliquées, modélisation microclimatique et/ou biophysique de l’environnement ;
• Capacité à travailler de manière autonome, en interaction avec des chercheurs et des opérationnels ;
• Rigueur scientifique, capacité de synthèse et qualités rédactionnelles.

Le poste offre un environnement de recherche stimulant, au croisement entre science et application concrète, et une collaboration directe avec des acteurs de l’aménagement urbain.
Ce travail a vocation à produire à la fois des résultats exploitables par les praticiens et des productions scientifiques, à travers la rédaction d’un article valorisant les résultats obtenus.

Modalités de candidature

Pour candidater, envoyez votre CV et lettre de motivation à l’adresse suivante : erwan.personne@agroparistech.fr (Erwan Personne – Département SIAFEE, AgroParisTech)

Vous pouvez retrouver l’offre complète ici : Offre poste d’ingénieur·e en modélisation des facteurs d’impact sur les îlots de fraîcheur

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« L’intelligence artificielle s’applique de multiples manières à nos métiers, à travers notamment la modélisation énergétique. C’est une activité clé quand on travaille à la conception ou la réalisation de bâtiments. Cela s’applique à deux grandes facettes de nos activités : les besoins en énergie (pour se chauffer, s’éclairer et climatiser) et le confort thermique », déclare Maxime Trocmé, Directeur déploiement R&D de VINCI et pilote du lab recherche environnement.

TwinOps : un jumeau numérique riche de très nombreuses données

TwinOps est un des premiers exemples de collaboration entre les collaborateurs de VINCI et les chercheurs. TwinOps est un programme et une offre du groupe VINCI et plus particulièrement de VINCI Facilities. Le projet est né en 2015 d’un codéveloppement avec Thales et Covivio pour évaluer l’intérêt du BIM GEM (Gestion Exploitation Maintenance). Il est devenu par la suite l’entité de développement, de recherche, de service et de déploiement des outils et méthodes BIM GEM.

TwinOps se présente sous la forme d’une plateforme SaaS (Software-as-a-Service) de création et de pilotage du jumeau numérique d’un bâtiment. Conçue pour maximiser la création de valeur du BIM depuis la phase de livraison jusqu’à la déconstruction, cette plateforme permet de démocratiser son usage sur le terrain et de faciliter le pilotage et le suivi du bâtiment pour le propriétaire, l’occupant et l’exploitant.

Chaque acteur y trouve les outils et informations nécessaires à ses activités. TwinOps propose notamment une GED (Gestion Électronique de Document) permettant de suivre les évolutions documentaires et fichiers 3D, un gestionnaire de référentiel CDE (Common Data Environnement) automatisé pilotant l’ensemble des données issues des maquettes ou des sources externes, un environnement de visualisation et de contextualisation 3D, ainsi qu’un ensemble de tableaux de bord d’analyse facilitant l’optimisation et la gestion (maintenance, confort, énergies, occupation, nettoyage, GER, réglementaire…).

« Nous avons commencé à travailler avec le lab il y a déjà plusieurs années. La raison est simple : nous avons accès à énormément de données. Il était donc évident pour nous de chercher à mettre en œuvre des outils basés sur l’intelligence artificielle permettant d’optimiser un certain nombre de problématiques. Celles-ci vont des émissions de CO₂  à l’optimisation du confort, en passant par la suggestion de travaux, la maintenance ou l’analyse de la consommation énergétique », déclare Mustapha Bismi, dirigeant de TwinOps.

C’est sur le thème de la performance énergétique que la collaboration avec le lab a débuté. « Depuis la parution du décret tertiaire en 2019, la performance énergétique est un thème majeur pour nous. L’enjeu est de savoir comment optimiser la consommation dans les bâtiments, aussi bien pour des raisons financières qu’environnementales. Il n’y a en effet pas de consommation d’énergie sans émission de gaz à effet de serre. La décarbonation des bâtiments est donc un enjeu central », complète Mustapha Bismi.

En matière de performance énergétique, les chercheurs du lab disposaient déjà d’algorithmes. Leur objectif était de valider certaines de leurs hypothèses, dans le but de réduire l’écart entre la théorie et la pratique. « Nous avons demandé à l’un de nos clients s’il était d’accord pour confier un jeu de données, un dictionnaire de données et des informations météo relatives à l’un de ses bâtiments à un chercheur du lab de l’École des Mines Paris-PSL, dont les travaux portaient sur cette problématique », note Mustapha Bismi.

Après un an de travail, le chercheur a livré ses conclusions. « Ce que ces travaux ont démontré, c’est qu’il est possible – grâce à une intelligence artificielle – de générer des optimisations énergétiques. En choisissant certains algorithmes, on arrive à obtenir des gains. L’une des seules difficultés rencontrées aujourd’hui est la diversité des modes de fonctionnement des bâtiments. Ce type d’approche favorisera peut-être la standardisation du fonctionnement des bâtiments pour permettre d’implémenter ces solutions de manière industrielle », conclut Mustapha Bismi.

Pleiades COMFIE : un logiciel de simulation thermique dynamique qui ne demande qu’à être boosté par l’IA

Des travaux relatifs à l’utilisation de l’intelligence artificielle en matière d’efficacité énergétique sont menés dans le cadre d’autres projets. C’est le cas notamment des travaux de recherche menés par Patrick Schalbart, ingénieur de recherche au centre Énergie, Environnement et Procédés de l’École des Mines Paris-PSL, qui rentrent dans le cadre du programme Recherche & Solutions. Ce programme vise à apporter des éléments de réponse aux problématiques opérationnelles ou stratégiques des entreprises de VINCI (lire l’encadré en fin d’article).

« Au sein de notre laboratoire, nous avons créé il y a plus de 30 ans un logiciel – Pleiades COMFIE – spécialisé dans la simulation thermique dynamique des bâtiments. Ce logiciel permet de lancer des centaines de milliers de simulations en faisant varier de manière automatique une quarantaine de paramètres. Ces derniers concernent notamment la longueur et la largeur du bâtiment, mais aussi les épaisseurs des isolants, les différents types de fenêtres, etc. Cela nous donne des besoins de chauffage qui varient entre zéro, pour des bâtiments extrêmement performants, et 250 ou 300 kWh par mètre carré et par an », précise Patrick Schalbart.

L’objectif de Patrick Schalbart est d’étudier comment l’IA peut booster le logiciel Pleiades COMFIE. Le premier enjeu est de simplifier l’utilisation de cette solution, en passant le moins de temps possible à renseigner le modèle de bâtiment. Le deuxième aspect est de concevoir un modèle de calcul beaucoup plus rapide. Pour cela, l’IA a été appliquée à des projets de rénovation.

« L’utilisation de l’intelligence artificielle (réseau de neurones) a permis d’atteindre une très bonne adéquation entre le métamodèle et les données issues de notre modèle physique de simulation thermique des bâtiments. Et grâce à une filiale du groupe VINCI, Qivy, nous avons pu travailler sur un cas concret de rénovation d’un bâtiment parisien » précise Patrick Schalbart.

Autre bénéfice apporté par l’utilisation de l’IA : pour une optimisation, le temps de calcul a été ramené à quelques minutes alors qu’il était de plusieurs jours auparavant. « L’utilisation de l’IA permet une plus grande simplicité pour l’utilisateur, car le temps d’étude est très largement raccourci. Quant au temps de calcul, il est divisé par 10 000. Pour répondre à des appels d’offres, c’est un gain de temps non négligeable », note le chercheur.

Deux thèses pour approfondir les résultats acquis à ce jour

« Ces résultats constituent un travail préparatoire à deux thèses actuellement en cours. Nous allons avoir trois ans supplémentaires de collaboration sur ces sujets », détaille l’ingénieur de recherche de l’École des Mines.

La première thèse s’intéresse à l’optimisation de l’utilisation des bâtiments. Elle va aborder les problématiques d’effacement des consommations de pointe d’électricité en optimisant les stratégies de gestion du chauffage (électrique ou pompe à chaleur). L’innovation va consister à prendre en compte les aspects “stochastiques”, c’est-à-dire aléatoires, tels que la météo ou le comportement des occupants.

“Ces aspects ont une influence importante sur les consommations de chauffage, sur la production d’énergie renouvelable par le photovoltaïque, mais également sur les impacts environnementaux (par exemple les émissions de gaz à effet de serre), car le mix électrique (les centrales utilisées pour la production d’électricité) dépend de la météo (on utilise des centrales très polluantes pour couvrir la pointe en hiver). Or, la prise en compte de ces aspects stochastiques fait “exploser” la combinatoire, les temps de calcul étant multipliés par un facteur compris entre 100 et 1 000. Avec un modèle classique, il est impossible de réaliser ces optimisations en temps réel. Avec une bonne IA, c’est possible, mais il faut valider un modèle d’IA dynamique dans de nombreuses situations (météorologiques et d’occupation), ce qui va nécessiter des études poussées”, précise Patrick Schalbart.

Quant à la deuxième thèse, elle se concentrera sur l’optimisation de la rénovation des bâtiments. Elle va permettre de valider les modèles développés (comme cela a débuté dans les travaux préparatoires) en se confrontant à des cas d’études fournis par VINCI.

“Il s’agit de s’assurer que le modèle développé soit robuste dans une diversité de cas d’étude incluant une diversité de typologies et de climats (en France). Nous avons commencé par des bâtiments résidentiels. L’étude de bâtiments tertiaires est envisagée dans la suite. Finalement, il faudra valider le processus d’optimisation avec l’IA en le comparant à une optimisation réalisée avec le modèle physique de Pleiades-COMFIE”, conclut Patrick Schalbart.

La synergie entre l’intelligence artificielle et la thématique de l’efficacité énergétique montre un potentiel immense pour relever les défis liés à la décarbonation des bâtiments. Les travaux de l’Ecole des Mines ont déjà permis des avancées notables dans l’optimisation énergétique, grâce à l’IA. L’exemple de TwinOps et des travaux de recherche menée par Patrick Schalbart sur la simulation thermique dynamique illustrent la capacité de l’IA à réduire les coûts énergétiques tout en améliorant la performance énergétique et environnementale des bâtiments. Malgré les limites actuelles, liées notamment à la faible standardisation du secteur, ces projets pionniers ouvrent la voie à une adoption plus large des technologies d’IA dans le domaine de la construction.

Focus sur le programme Recherche & Solutions

Le programme Recherche & Solutions a été lancé en 2019 pour que les travaux de recherche scientifique menés au sein du lab recherche environnement puissent apporter des éléments de réponse aux enjeux opérationnels et stratégiques du Groupe VINCI. Les projets y sont initiés sur proposition des collaborateurs, en lien avec les solutions environnementales développées par les filiales. Dix projets de recherche ont jusqu’ici intégré ce programme.

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Des recherches pour mesurer les impacts sociaux des projets de mobilité durable

Déploiement de bornes de recharge, pistes cyclables, infrastructures routières ou ferroviaires… développer la mobilité durable sur un territoire a un coût. Cette transition nécessite des investissements conséquents pour financer la recherche et le développement ainsi que la rénovation et l’aménagement de réseaux de transport bas carbone. Les collectivités publiques et les acteurs privés du secteur du transport se sont réunis à ce sujet le 5 mai 2025 lors de la conférence de financement des mobilités « Ambition France Transports ». Selon François Bayrou, cette conférence « permettra de définir les moyens concrets pour financer nos infrastructures sur le long terme, afin que tous les Français aient accès à la mobilité ».

Or, il s’agit là du véritable enjeu des politiques de mobilité durable, celui du coût social de la transition. Quelle sera la part des investissements qui se répercutera in fine sur les usagers et comment sera t-elle répartie entre eux ? Car tous les usagers ne sont pas égaux en termes d’accès aux transports durables. Selon une enquête menée auprès d’environ 12 500 personnes par le Baromètre des Mobilités du Quotidien 2024, 15 millions de Français de plus de 18 ans sont en situation de précarité de mobilité, un chiffre en forte augmentation par rapport aux 13,3 millions recensés lors de la précédente édition en 2022.

Ce baromètre montre notamment que certains foyers éprouvent des difficultés à passer à la transition bas carbone. Cette réalité ainsi que le spectre de la crise des gilets jaunes amènent aujourd’hui les acteurs du transport à se questionner sur la notion d’équité des politiques de mobilité durable : comment rendre accessible à tous les transports bas carbone ?

C’est la question que s’est posée Rayane Al Amirdache, doctorante à l’École nationale des Ponts et Chaussées dans une thèse développée au sein du Laboratoire Ville Mobilité Transport et soutenue par le Lab Recherche environnement.

“La mobilité durable, c’est une mobilité verte ou plus saine mais c’est aussi une mobilité qui doit être inclusive et qui, pour cela, doit prendre en compte la dimension d’équité” souligne la doctorante.

L’objectif de sa thèse est de pouvoir donner aux décideurs politiques un outil leur permettant de mesurer comment une politique de mobilité va affecter les différents groupes de la population.

“Ma thèse vise à évaluer ce qu’on appelle des effets distributifs liés à la mise en place d’une politique de transport. Il s’agit d’étudier si la politique en question va contribuer à réduire ou à aggraver les inégalités territoriales et sociales préexistantes entre les groupes de la population.”

Vers des méthodes d’évaluation prenant en compte l’équité

Actuellement le système d’évaluation de référence utilisé pour les politiques de transport est celui de l’Analyse Coût Bénéfice. Cette méthode monétarise puis comptabilise plusieurs critères : le coût initial du projet, son coût d’exploitation, le gain en temps de déplacement qu’il permet de réaliser, son impact en termes d’évitement des accidents et ses émissions de CO₂. Cette méthode connaît toutefois des limites puisqu’elle ne permet pas de prendre en compte la disparité des individus et les impacts qui sont effectivement générés sur leur vie quotidienne :

“Ce que nous proposons, c’est qu’une évaluation de l’équité puisse aussi être menée en parallèle d’une analyse coût-bénéfice, voire requise avant la mise en place d’une politique de transport” précise la doctorante.

Dans le cadre de sa thèse, un premier travail de recensement de différentes méthodes d’évaluation plus “équitables” a été effectué. La doctorante a notamment comparé :

• L’indice de Gini.
• L’analyse coût-bénéfice pondérée.
• L’indice d’accessibilité.
• L’indicateur de précarité lié au transport.

Rayane Al Amirdache a ensuite confronté ces différentes méthodes d’évaluation à deux scenarios hypothétiques visant la réduction du trafic en cœur de ville, mais utilisant des leviers différents pour y arriver : la création d’une Zone à trafic limité (ZTL) dans tous les arrondissements de Paris et la mise en œuvre d’une Zone à péage urbain (ZPU) appliquée à tous les habitants de la métropole (y compris les résidents de Paris intra-muros).

“Dans le cadre d’une politique instaurant une ZTL, les usagers sont amenés à faire un effort supplémentaire en temps, soit pour contourner la zone limitée, soit pour utiliser des mobilités douces ou les transports en commun. Dans le cadre d’une politique mettant en place une ZPU, leur effort est financier, ce qui les affecte différemment. L’objectif de la comparaison effectuée par Rayane est justement de mesurer les impacts de ces deux types politiques de mobilité sur les ménages en faisant apparaître les avantages et les inconvénients des différentes méthodes d’évaluation ” précise Nicolas Coulombel, maître de conférences à l’Ecole nationale des ponts et chaussées, chercheur au Laboratoire Ville Mobilité Transport (LVMT) qui encadre les travaux de la doctorante.

Selon Rayane, ce travail comparatif a mis en évidence que l’indicateur de précarité lié au transport est celui qui identifie le mieux les personnes vulnérables impactées par les politiques de transport. La conception de cet indicateur, qui inclut de multiples critères comme le temps de transport, le coût supplémentaire lié au transport, le nombre d’emplois accessibles, le temps d’accès à son emploi actuel, le niveau de revenu, l’exposition à la pollution de l’air, l’âge … permet de distinguer les inégalités dûes aux écarts de revenus de celles dûes à l’offre de transport, et ainsi d’identifier les individus cumulant plusieurs dimensions de vulnérabilité, auxquels il est urgent d’accorder une attention particulière. Cet indicateur, développé dans le cadre de l’Île-de-France est aussi réplicable dans d’autres villes.

La question de l’acceptabilité sociale au cœur des métiers de VINCI

Pour Alphonse Coulot, responsable de la prospective mobilité au sein de Leonard, la plate-forme de prospective et d’innovation du groupe VINCI, il est essentiel de s’intéresser aux points de vue des usagers quand on envisage la mise en œuvre d’une politique de transport durable.

“Les thèses comme celle de Rayane Al Amirdache, menée en collaboration avec l’Ecole nationale des Ponts et Chaussées, nous permettent de sortir des sujetsd’actualité pour avoir une réflexion de fond qui peut parfois sembler annexe mais qui sont pourtant au cœur de nos métiers.” souligne t-il.

Un des objectifs de la plateforme Leonard est justement de regarder les tendances connexes qui influencent les métiers du groupe VINCI. Pour lui, la question de l’équité est une clé pour comprendre comment mieux rénover les infrastructures et mettre en place des solutions accessibles et acceptables socialement, notamment pour ne pas soulever des oppositions.

La thèse de Rayane Al Amirdache sera publiée en automne 2025. La doctorante espère qu’elle pourra être utile aux décideurs et aux aménageurs, notamment en vue d’intégrer des temps de consultations publiques en phase amont des travaux ou des mesures compensatoires incitatives, lorsque cela est nécessaire.

Cette thèse pourrait également intéresser l’ensemble des acteurs du transport et des infrastructures associées car l’approche systémique qu’elle propose, replaçant l’usager et la justice sociale au cœur des projets de transition bas carbone, représente une démarche innovante qui pourrait bien devenir une nouvelle clé de réussite des projets de mobilité durable.

Des méthodes d’évaluation plus équitable

Explication par Rayane Al Amirdache doctorante à l’Ecole nationale des ponts et chaussées.

• L’indice de Gini permet de mesurer les inégalités en mettant en évidence les effets de compensation ou de cumul entre les différents types de coûts : coûts monétaires, coûts en temps et coûts de pollution.
• L’analyse coût-bénéfice pondérée est une solution de plus en plus utilisée car elle valorise davantage les effets sur les ménages vulnérables. En effet, pour un euro qui leur est attribué, les ménages vulnérables seront plus favorablement impactés en termes de bien-être que les ménages favorisés.
• L’indice d’accessibilité est une méthode souvent suggérée dans la littérature sur l’équité dans les transports, qui a été utilisée dans le cadre du projet de Grand Paris Express pour évaluer la qualité de la desserte du territoire, ce qui peut être un atout dans le cas des politiques de désenclavement. Cet outil tient compte de différents critères d’accessibilité des populations en fonction de leur lieu d’habitation : accès à l’emploi, aux écoles, aux services médicaux…
• L’indicateur de précarité lié au transport est une méthode qui se base sur des indicateurs de précarité proposés dans la littérature, mais posant certaines limites. C’est pourquoi la doctorante a tenté de lever ces limites, en utilisant une approche multidimensionnelle s’inspirant des critères d’évaluation de la précarité énergétique des ménages.

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« Compte tenu de ces éléments objectifs, on comprend bien que décarboner le transport de marchandises revient à devoir décarboner le fret routier, résume Christophe Hug, Directeur général adjoint en charge de la maîtrise d’ouvrage chez VINCI Autoroutes. Et c’est sur les autoroutes, où le transport de fret représente 15 % du trafic mais près de la moitié des émissions de GES, qu’il est prioritaire d’agir. » 

Face au développement trop lent des alternatives au moteur à combustion…

En tant que gestionnaire d’un réseau couvrant environ 50 % des autoroutes concédées en France, VINCI Autoroutes cherche à contribuer à cet effort. Une évidence s’impose : malgré l’arrivée de technologies alternatives – camions électriques, à hydrogène ou au biogaz –, le passage à l’acte reste limité. « Ces solutions, appliquées directement aux flottes des transporteurs, peinent encore à trouver leur équilibre économique sur longue distance », reconnaît Christophe Hug. 

…un service de transport combiné décarboné sur autoroute !  

Pour trouver une alternative, VINCI Autoroutes a décidé de mener une analyse socio-économique sur une solution innovante de Decarbonation as a service (DAAS) pour le transport routier de marchandises. « Par analogie avec le transport combiné rail-route, il s’agit d’une prestation de service proposant aux transporteurs d’acheminer leurs marchandises sur des camions propres d’un point A à un point B du réseau autoroutier », synthétise Christophe Hug. Mais comment ce service fonctionne-t-il ? Il suit les étapes schématiques suivantes : le camion articulé thermique du transporteur arrive sur une plateforme dédiée connectée à l’autoroute.

Sa semi-remorque est dételée, puis attelée à un tracteur à technologie propre – électrique, biogaz ou à hydrogène. Cet attelage décarboné emprunte alors l’autoroute jusqu’à un point de sortie du réseau autoroutier. Là, la semi-remorque est alors à nouveau prise en charge par le transporteur. « A la différence des transports intermodaux «  rail-route », ce service ne suppose pas de massification des flux. Il offre une souplesse d’utilisation compatible avec les habitudes des transporteurs et des logisticiens », commente Christophe Hug.

Une équation économique complexe à résoudre 

Si le principe de fonctionnement du DAAS appliqué au transport routier de marchandise est relativement simple à comprendre, ses conditions de mise en œuvre et de rentabilité relèvent d’une équation économique complexe, dans laquelle interviennent une multitude de paramètres : choix technologiques, coûts d’infrastructure, rythme de rotation, organisation du travail, fiscalité…

C’est pourquoi VINCI Autoroutes a fait appel au Lab Recherche Environnement pour mener une analyse socio-économique complète sur le sujet.  

Trois scénarios, six alternatives : quelle viabilité pour le transport combiné décarboné ? 

« Pour tester la faisabilité de ce service, nous avons croisé trois scénarios de politique publique avec six alternatives technologiques de motorisation, explique François Combes, co-directeur du département AME (Aménagement, mobilités et environnement) de l’Université Gustave Eiffel, et pilote de l’étude. Un scénario correspond aux règles du jeu – c’est-à-dire au cadre institutionnel, fiscal et réglementaire dans lequel opère le service – tandis qu’une alternative désigne un choix technologique ». Les six alternatives étudiées couvrent l’ensemble des motorisations “propres” envisageables : motorisations biogaz, hydrogène, électrique à batteries (avec recharge lente ou rapide) et camions alimentés via une chaussée intégrant un système de rechargement dynamique par induction (ERS, pour Electric Road System), couvrant partiellement ou en totalité l’infrastructure.

Scénario 1 : le marché seul… ou presque 

Dans le premier scénario : aucun financement public n’intervient. Le service doit être économiquement viable pour l’opérateur, sans soutien extérieur. Verdict ? « En l’absence totale d’aide, il n’y a pratiquement aucune configuration rentable, tranche François Combes. Seul le biogaz s’approche d’un équilibre, mais pour le reste, impossible de proposer un prix attractif face au diesel. » 

Scénario 2 : la puissance publique s’engage 

Le deuxième scénario repose sur une implication forte de l’État, qui financerait le service dans une logique de politique climatique. Le modèle devient alors plus prometteur, mais exige un usage raisonné des deniers publics. « Nous avons étudié les coûts d’abattement, c’est-à-dire combien il faudrait investir pour éviter l’émission d’une tonne de CO₂. Le biogaz ressort en tête, mais les technologies électriques émergent également », analyse le chercheur.  

Scénario 3 : une subvention au kilomètre parcouru 

Le dernier scénario propose une voie plus pragmatique : une subvention publique au kilomètre pour chaque remorque transportée via la navette décarbonée. Moins complexe à mettre en œuvre, ce mécanisme impliquerait tout de même un pilotage public du prix et une régulation adaptée. « Cela pourrait fonctionner sur le modèle d’un appel à manifestation d’intérêt, avec un barème transparent, mais cela supposerait une volonté claire de l’État d’inciter à ces pratiques », résume François Combes. 

Le scénario 2 a la préférence de VINCI Autoroutes. « Ce cas de figure, dans lequel la puissance publique accompagne le déploiement d’un service de navette décarbonée, nous semble aujourd’hui le plus réaliste et le plus pertinent, estime Louis Du Pasquier, Directeur des mobilités décarbonées chez VINCI Autoroutes. Et dans ce cadre, nous misons sur deux solutions technologiques en particulier : la recharge rapide pour les poids lourds électriques, et l’ERS, qui permettrait d’alimenter les véhicules en roulant. » Mais l’exploitant d’infrastructures ne pourrait pas agir seul : « Le lancement d’un tel service dépendrait d’une décision collégiale entre tous les acteurs de l’écosystème : État, transporteurs, chargeurs, opérateurs, … ».

Repenser les pratiques logistiques 

Au-delà des chiffres, les chercheurs soulignent les défis d’intégration du service dans les chaînes logistiques réelles. « C’est un peu comme du covoiturage pour marchandises, illustre François Combes. Le moindre aléa peut désynchroniser tout le système ». Mais pour les transporteurs, la promesse est réelle. « Tous ceux que nous rencontrons sont très intéressés, confie Louis Du Pasquier. Ce service pourrait en effet résoudre l’une de leurs difficultés majeures en termes d’organisation du travail : il permettrait une meilleure régularité des trajets et une optimisation des temps de conduite et de repos, conformément à la réglementation européenne. Par ailleurs, les véhicules électriques offrent des conditions de conduite sensiblement améliorées : réduction du bruit, diminution des vibrations et confort accru, autant d’éléments favorables à l’attractivité du métier de chauffeur poids lourd. »

De l’étude à l’action collective 

Alors que l’Union européenne durcit progressivement ses exigences – extension du marché carbone au secteur routier, obligations de reporting extra-financier, règlement sur les infrastructures de recharge – et que les acteurs industriels amorcent leurs transitions, les conditions semblent réunies pour que l’expérimentation trouve un prolongement opérationnel. VINCI Autoroutes se tient prêt à accompagner cette dynamique, aux côtés des transporteurs, des collectivités et de l’État. Le déploiement d’un corridor décarboné pourrait en être le premier jalon concret. Dans le sillage de l’étude, VINCI Autoroutes a d’ailleurs déjà engagé de premiers projets : l’exploitant autoroutier construit actuellement un tronçon de 1,5 km d’autoroute électrique sur l’autoroute A10 près de Saint-Arnoult (Yvelines) dans le cadre du programme « Charge as you drive », pour tester le système ERS.  Reste désormais à transformer l’essai.

Pour en savoir

Retrouvez le replay de la conférence ici : Conférence – camions et routes électriques vers un duo gagnant

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Le Centre Énergie Environnement et Procédés de l’Ecole des Mines Paris – PSL, recrute pour un post-doctorat de 24 mois, à pourvoir dès que possible, sur un projet ambitieux mêlant écoconception, analyse du cycle de vie (ACV) et modélisation environnementale à l’échelle du bâtiment et du quartier. Ce poste est basé dans le quartier Satory, 23 Allée des Marronniers, 78000 Versailles.

Votre mission :

Rejoignez une équipe pionnière de la recherche environnementale pour améliorer un outil d’écoconception destiné aux bâtiments et aux quartiers. Vous collaborerez à divers projets de recherche portant sur l’analyse du cycle de vie (ACV) des bâtiments et des quartiers, notamment sur l’amélioration de l’évaluation de l’usage des sols en collaboration avec des écologues et des spécialistes des sols, ou encore sur le développement d’une méthode à l’échelle du quartier basée sur des données spatialisées, en lien avec des spécialistes en géomatique.

Idéalement, vous :

• Possédez une expertise en analyse du cycle de vie (ACV), attestée par un master pertinent, une thèse de doctorat, une expérience postdoctorale ou des publications scientifiques de référence.
• Êtes titulaire d’un doctorat dans un domaine lié à l’énergie des bâtiments, l’ACV, les sciences de l’environnement ou de l’ingénierie, ou d’une discipline similaire.
• Maîtrisez la programmation informatique, en particulier en Python.
• Aimez travailler en équipe et êtes à l’aise dans des environnements interdisciplinaires.
• Disposez de solides compétences en analyse quantitative de données et en modélisation.
• Avez d’excellentes compétences en communication et en présentation.
• Maîtrisez l’anglais, à l’oral comme à l’écrit.

Un environnement stimulant :

Le Centre Efficacité Énergétique des Systèmes (CES) est un centre de recherche de l’Ecole des Mines Paris – PSL, reconnu comme un acteur clé de la recherche française sur l’efficacité énergétique et les systèmes énergétiques futurs. Ce postdoc s’inscrit dans le cadre du lab recherche environnement, en partenariat avec VINCI et plusieurs écoles d’ingénieurs, soutenant une recherche interdisciplinaire sur la performance environnementale des bâtiments, des quartiers et des infrastructures.

Pour postuler, envoyez votre CV et votre lettre de motivation à  : charlotte.roux@minesparis.psl.eu

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