L’utilisation de supports de plantes pour toitures végétalisées tend à devenir plus fréquente avec le développement urbain et présente plusieurs avantages en favorisant l’apport de plantes sur les bâtiments. Elle contribue à la rétention des eaux pluviales, à l’esthétique des bâtiments et à l’amélioration de la qualité de l’air dans les villes, à la biodiversité avec le maintien de la vie animale et à la fixation des poussières. Les substrats pour toiture végétalisée paysagère permettent l’amélioration de l’isolation thermique et phonique des bâtiments et protègent les complexes d’étanchéité des toitures contre les rayonnements UV.

Le développement de la végétalisation des toitures se trouve toutefois confronté à deux problèmes :

Le poids du support et des plantes est susceptible de fragiliser, à terme, les bâtiments, en particulier s’ils n’ont pas été conçus initialement pour recevoir un support et des plantes sur leur toit. Ainsi, il est nécessaire de limiter la quantité de substrat apporté sur la toiture : l’expérience a ainsi montré que la croissance des plantes n’était pas bonne notamment en raison du faible volume de substrat que l’on doit utiliser, et que de nombreux types de plantes ne pouvaient être utilisés en raison de leur poids ou en raison du faible volume de substrat. De plus, la nécessité d’un apport régulier d’eau augmente le poids total et génère un surcoût par l’utilisation d’eau potable et la nécessaire de mise hors gel en hiver. On est donc généralement limité à l’utilisation de sedum (plantes succulentes de la famille des Crassulacées) qui demandent peu d’eau.

Les risques d’infiltration, en raison de la nécessité d’apporter régulièrement de l’eau pour assurer la croissance des végétaux.

Ainsi, les différents substrats et autres systèmes de végétalisation de toiture existant nécessitent soit une hauteur de substrat importante, soit un arrosage permanent ou des systèmes assez lourds par leur mise en place et onéreux pour que les toitures aient à la fois un aspect qualitatif attendu et jouent leurs rôles d’isolation et protection rappelés ci-dessus.

De plus l’utilisation de l’eau de ville ou de plastique si l’on veut conserver l’eau (bacs) est un non-sens écologique. La présente invention vise à résoudre les problèmes ci-dessus, en fournissant une composition assurant le besoin nutritionnel nécessaire aux plantes et utilisée en particulier comme support végétal de toitures (substrat de croissance).

Cette composition contient au moins 50% (en volume) de coquilles de coquillages concassées, des matières organiques obtenues par décomposition de végétaux, optionnellement des composants hydro rétenteurs, et optionnellement d’autres composés comme de l’engrais ou autres substances nutritives, des substances minérales telles que des sables (le sable permet notamment d’améliorer le drainage et peut être présent sous forme de trace, de l’ordre de 0,2% en volume, jusqu’à environ 1 ,5% ou 2% en volume). Ce support peut aisément être obtenu en tant que mélange prêt à l’emploi, et permet le développement rapide et homogène des plantes, sur une faible épaisseur, un arrosage minime, une autosuffisance nutritionnelle, et la capacité de permettre aux plantes de supporter une longue période sèche sans avoir recours à un arrosage manuel, lorsqu’il inclut les hydro rétenteurs, qui peuvent notamment être supplémentés de substances nutritives.

L’utilisation des coquilles de coquillages (en particulier de mollusques) en remplacement de roches comme la pierre ponce ou la pouzzolane répandues dans les substrats existants permet d’augmenter le volume de la composition, tout en limitant l’augmentation de poids et de diminuer l’acidité. Cela permet également d’améliorer le bilan carbone de la composition dans son ensemble. En effet, les coquilles de coquillages (et particulièrement les coquilles d’huitres) sont généralement envoyées en déchetteries, et l’utilisation de ces produits permet de créer un écosystème de recyclage. Par ailleurs, et notamment en France, les coquillages sont produits dans le pays, alors que la pierre ponce, par exemple, est généralement importée de pays extérieurs (notamment la Grèce). L’utilisation de produits disponibles à des distances proches permet également d’améliorer le bilan écologique lors de la fabrication de la composition. Les matières organiques permettent d’apporter des nutriments aux plantes (et notamment de l’azote). Lorsqu’un hydro rétenteur est utilisé, cela permet d’espacer les apports d’eau, ces composants ayant la capacité de gonfler en présence d’eau, de la retenir (stockage de l’équivalent de 500 fois son poids en eau), et de permettre aux végétaux de disposer de l’eau nécessaire à leur croissance sans qu’il soit nécessaire d’en apporter. Ces hydro rétenteurs peuvent également contenir des éléments fertilisants qui seront utilisés par les plantes lorsqu’elles consommeront l’eau. Ceci est d’un intérêt particulier lorsque la composition est utilisée pour une végétalisation de toitures. JP5146915 décrit l’utilisation de coquilles d’huîtres broyées dans une structure de végétalisation des toits, ayant une capacité élevée de rétention d’eau et d’engrais, ainsi que la capacité de neutraliser les pluies acides. Ce demande précise la taille des broyats (5 mm ou moins), ainsi que le poids par unité de surface de la base végétale est inférieur à 60 kg/m2. La taille des broyats est destinée à éviter la forme angulaire avec des coins des coquilles broyées à des tailles supérieurs, et d’obtenir une taille similaire à celle du sable.

FR3118683 décrit l’utilisation d’un hydrogel avec un substrat de croissance organique dans lequel est présente une matière minérale poreuse, afin de réaliser des toits végétalisés.

L’invention se rapporte ainsi à une composition, particulièrement adaptée pour des toitures végétalisées, comprenant au moins 50% en volume de coquilles de coquillages concassées et un substrat organique.

Cette composition peut être utilisée en tant que support pour végétaux (permettant la persistance et/ou croissance de végétaux), d’une façon générale (dans des pots, jardinières ou autres récipients), et peut aussi être utilisée pour des toitures végétalisées, en particulier lorsqu’elle contient en outre un composé hydro rétenteur. La faible masse volumique de la composition est en effet très avantageuse pour l’utilisation en tant que support pour toitures.

De préférence, les coquillages sont des mollusques à coquilles, en particulier des mollusques bivalves. Parmi les mollusques bivalves dont les coquilles peuvent être utilisées, on peut citer les palourdes, les huîtres, les moules, les pétoncles, les coquilles Saint-Jacques, les coques, les amandes, les praires ou les couteaux. La coquille peut être principalement calcitique ou être principalement aragonitique. Alternativement, elle peut être constituée d’une couche calcitique et d’une couche aragonitique. Des coquilles principalement calcitiques sont particulièrement adaptées à la mise en œuvre de l’invention et à la préparation de la composition. En particulier, on peut utiliser des coquilles d’huitres concassées.

La composition comprend au moins 50% (en poids) de coquilles concassées. Dans un autre mode de réalisation, la composition comprend au moins 55% (en poids) de coquilles concassées. Dans un mode de réalisation préféré, la composition comprend au moins 60% de coquilles concassées, voire au moins 65% de coquilles concassées.

Il est préférable d’utiliser des coquilles calibrées (généralement de 30 à 100 mm, préférentiellement de 30 à 80 mm, dans leur plus grande dimension, et préférentiellement de 40 à 75 mm) afin d’améliorer l’homogénéité de la composition. La taille optimale peut être déterminée par l’homme du métier en tenant compte du type de terreau (matières organiques) utilisé. La taille des coquilles ne doit pas être trop petite, afin que les morceaux de coquilles restent essentiellement inertes dans la composition. Toutefois, des tailles de coquilles trop importantes présentent le désavantage d’être peu efficaces pour permettre un apport de nutriments (minéraux) aux plantes, et d’emprisonner de l’air lors du mélange avec les substances organiques, ce qui est susceptible de poser des problèmes de ruissellement en cas de pluie.

Les coquilles sont grossièrement concassées, par tout procédé adapté, afin d’obtenir des morceaux d’une taille (la plus grande dimension du morceau) comprise entre 30 mm et 100 mm, de préférence entre 30 mm et 80 mm. On essaie toutefois d’obtenir des morceaux de tailles homogènes, en particulier avec un centrage sur une taille de 55 mm. Ainsi des morceaux de coquilles de taille comprise entre 40 et 75 mm sont particulièrement adaptés. L’utilisation de coquilles permet de réduire la masse de la composition, qui présente aussi un bilan carbone de fabrication très bas. Par ailleurs, la combinaison des coquilles et du substrat organique permet une aide au développement racinaire des végétaux. Les coquilles sont ainsi un amendement minéral basique riche en calcaire et utilisable en agriculture biologique. Les coquilles de coquillages, et en particulier d’huitres ont notamment pour fonction de diminuer l’acidité de la terre, et donc d’augmenter l’activité biologique des sols, et d’aérer les sols compacts. Par ailleurs, la couleur blanche (notamment le côté nacré des coquilles d’huitres) de ces coquilles a tendance à repousser la chaleur par réverbération (une partie des coquilles peut se retrouver à la surface de la composition, en particulier après lessivage par la pluie). De plus, une taille trop faible de coquilles (coquilles broyées) augmente trop le pH des sols : plutôt que de diminuer l’acidité du sol et le rendre essentiellement neutre avec une taille telle qu’envisagée ici, celui-ci est basifié, ce qui n’est pas favorable à la croissance des plantes.

On rappelle que la coquille des mollusques est constituée d’un assemblage intime et complexe de carbonate de calcium (CaCOs) sur une matrice organique (à base de protéines essentiellement, formées de carbone, hydrogène, oxygène et azote).

La coquille qui protège l’animal se forme par une accumulation d’éléments minéraux sur une matrice organique sécrétée au niveau du manteau. Les coquilles renferment environ 95% de carbonate de calcium. Le carbonate de calcium (CaCOs) contient en fait 40% de calcium (Ca). Il est de source organique. Les 5% restants de minéraux sont des oligo-éléments : magnésium (Mg), potassium (K), soufre (S), brome (Br), iode (I), silicium (Si), phosphore (P), fluor (F), lithium (Li), zinc (Zn), fer (Fe), cuivre (Cu), aluminium (Al), manganèse (Mn) et sodium (Na).

La valorisation des coquilles, aujourd’hui considérées comme des déchets est importante, notamment pour les coquilles d’huitres puisque l’on peut observer jusqu’à 70% de mortalité dans les fermes d’ostréiculture. Un ramassage quotidien des coquilles est obligatoire dans les zones de productions qui est assuré par les différents comités régionaux conchylicoles. Aujourd’hui, la valorisation des coquilles reste très peu développée et est destinée essentiellement à des utilisations avicoles (données comme aliments après réduction sous forme de poudre).

Le substrat organique vise à apporter les nutriments importants pour la survie et/ou la croissance des végétaux qui sont plantés dans le substrat constitué de la composition décrite ci-dessus. Ce substrat organique est préférentiellement issu de déchets végétaux, en particulier de la transformation ou de l’humification de déchets végétaux. Ainsi, la composition contient un support de culture formé d’une matière organique obtenue par la transformation (en particulier l’humification) de déchets végétaux, qui assure l’apport d’azote (provenant de la décomposition des débris végétaux), de phosphore et de potassium. On rappelle que l’humus est l’ensemble des matières organiques décomposées, issu de la dégradation des matières organiques fraîches (débris végétaux, cadavres d’animaux, déjections, exsudats racinaires...) sous l’action des micro-organismes (bactéries), des champignons et de la microfaune du sol (vers de terre, insectes, petits arthropodes, nématodes, etc.). On peut ainsi utiliser directement de l’humus, ou bien de la terre végétale (terre riche en humus) ou du terreau (terre végétale qui a été enrichie en engrais, comme du fumier ou des débris végétaux, éventuellement avec des microorganismes (tels que des mycorhizes) permettant d’améliorer la prise en terre et la croissance de végétaux). La composition exacte du substrat organique peut dépendre de la nature des végétaux que l’on souhaite planter dans la composition. Le substrat organique peut également contenir des écorces et/ou des fibres végétales, notamment des fibres de bois.

On peut notamment utiliser un terreau 100% végétal en tant que substrat organique, qui présenterait une composition : 78% de matière sèche, 12,5% matière organique (humus), un pH de 7 à 8, ,63% N total, 0,61 % N organique, 0,17% K2O, 0,08% MgO, 0,82% CaO, 0,10% P2O5. D’une façon générale, l’apport nutritionnel (azote, phosphore et de potassium) est assuré par le substrat naturel, les coquilles assurant l’apport de (CaCCh) et d’oligoéléments : magnésium (Mg), potassium (K), soufre (S), brome (Br), iode (I), silicium (Si), phosphore (P), fluor (F), lithium (Li), zinc (Zn), fer (Fe), cuivre (Cu), aluminium (Al), manganèse (Mn) et sodium (Na).

Un terreau végétal est principalement composé de matière organique d’origine végétale (comme la tourbe, le compost, la fibre de coco, l’écorce de pin compostée...). Le terreau végétal peut aussi contenir des engrais d’origine végétale, tels que des dérivés de plantes, des algues marines ou d’autres sources végétales, des substances tampons d’origine végétale, telles que de la chaux d’origine végétale, pour ajuster le pH du terreau et maintenir un environnement de croissance optimal, et/ou être enrichis en micro-organismes bénéfiques, tels que des bactéries ou des champignons mycorhiziens, pour favoriser la santé des racines des plantes. Les quantités de ces micro-organismes peuvent être relativement faibles, de l’ordre de 0,1 % à 1 % du volume total du terreau.

De préférence, dans le cadre des compositions décrites ici, le terreau végétal présente une composition : entre 70 et 85 %, de préférence entre 75 et 80% de matière sèche, entre 10 et 15% de matière organique (humus), un pH de 7 à 8, présence d’azote, potassium, magnésium, calcium, posphore.

Dans un mode de réalisation particulier, la composition contient en outre un composé hydro rétenteur, à une concentration généralement comprise entre 1 et 3 kg/m ³ . Une concentration d’environ 1 ,5 kg/m ³ (±10%) est ainsi particulièrement adaptée.

L’ajout d’un hydro rétenteur permet de limiter les apports d’eau, tout en permettant d’assurer le développement d’une toiture végétale.

En tant qu’hydro rétenteur, on peut citer les composés à base de copolymère acrylamide (acrylates ou polyacrylate de sodium), les copolymères de cellulose avec un monomère acrylique (notamment granulés à base de cellulose et de polyacrylate de potassium), ou les composés à base de polyacrylate de potassium, les copolymères d’amidon et d’un monomère acrylique, les copolymères d’acrylate de sodium et d’acrylamide. Ces composés ont tous la capacité d’absorber l’eau en gonflant et en retenant jusqu’à 400-500 fois leurs volumes en eau. Ils se présentent généralement sous la forme de granulés ou de billes qui sont dispersés dans le support de plantation. Généralement, ces composés sont capables de former un hydrogel, c’est-à-dire un réseau insoluble dans l’eau, qui est l’agent gonflant du gel.

L’utilisation d’un hydro rétenteur permet de conserver une humidité constante dans la composition. Ainsi, cela réduit le stress hydrique des plantes, l’apport exogène d’eau par le gestionnaire du bâtiment et donc la consommation d’eau, l’érosion du sol, la pollution des aquifères. Cela permet aussi d’augmenter la croissance des plantes, d’améliorer la densité apparente de celles-ci ainsi que la capacité d’échange de cations avec le support végétal.

Ces hydro rétenteurs peuvent être actifs, dans la composition, pendant une période comprise entre 5 et 10 ans, ce qui réduit notablement l’entretien. À l’issue de cette période on peut réincorporer des billes d’hydro rétenteur pour préserver les caractéristiques de rétention d’eau et d’utilisation par les plantes.

La présence d’hydro rétenteurs permet une pérennité des végétaux sans arrosage durant au moins une période de 50 jours (après un arrosage permettant la prise d’eau des hydrorétenteurs). Les hydro rétenteurs peuvent se recharger en eau lors de pluies. Ainsi, on adapte la quantité d’hydro rétenteurs, dans la composition, à la pluviométrie de la région dans laquelle la composition doit être utilisée.

Tous les besoins nutritionnels des végétaux sont assurés, avec un poids optimal demandant des structures moins importantes et seulement très peu d’arrosage manuel si la période de « sécheresse » excède les 50 jours, ce qui reste relativement rare.

Dans un mode de réalisation particulier, le composé hydro rétenteur contient également des substances nutritives pour les plantes, telles que des engrais organiques ou des fertilisants. De tels hydro rétenteurs sont déjà commercialisés, et permettent l’apport des nutriments nécessaires aux plantes. La dose d’engrais à prévoir au moment de la fabrication du produit hydro rétenteur varie en fonction de la nature des applications envisagées et est typiquement de l’ordre de 25 % de la composition initiale dans le cas d’un produit courant.

On recherche généralement à ce que la composition permette de stocker (rétention d’eau) entre 40 et 48 l/m ² d’eau.

La composition selon l’invention est prioritairement destinée à être utilisée en tant que support végétal pour la végétalisation de toitures. L’utilisation de coquilles concassées permet de réduire la masse volumique, en particulier par rapport aux autres substrats classiques. Elle présente ainsi une masse volumique inférieure à 900 kg/m ³ , préférentiellement entre 750 et 850 kg/m ³ (masse volumique apparente sèche). Ceci est particulièrement intéressant pour une utilisation pour la végétalisation de toitures.

L’invention se rapporte également à un procédé de préparation d’une composition telle que décrite, comprenant le mélange de coquilles de coquillages concassées, préférentiellement calibrées, et d’un substrat organique, et éventuellement d’un hydro rétenteur et d’autres éléments tels que des engrais, les coquilles de coquillages concassées représentant au moins 50% (en masse) de la composition, ou tout autre pourcentage mentionné ci-dessus. Ce mélange est effectué de telle sorte que la composition soit homogène pour chacun des composants. Les coquillages sont préférentiellement des huitres.

L’invention se rapporte également à l’utilisation d’une composition telle que décrite pour la végétalisation d’une toiture. Cette composition sert de support pour recevoir des plantes.

L’invention se rapporte également à un procédé de végétalisation d’une toiture, comprenant l’application d’une composition telle que décrite sur la toiture (de préférence, la toiture a été précédemment recouverte d’une couche d’étanchéité, et la composition est appliquée sur cette couche d’étanchéité). De préférence, cette composition est appliquée sur une épaisseur au moins égale à 5c m, de préférence au moins égale à 7 cm, comprise entre 7 et 15 cm pour une culture extensive et 30 à 40 cm pour une culture intensive. Une épaisseur comprise entre 12 et 30cm d’épaisseur est particulièrement adaptée pour des cultures semi-intensives, de petites plantes et/ou de fleurs vivaces.

Ce procédé peut également comprendre une étape d’ajout de végétaux par dépose d’un tapis végétal, ou la plantation de végétaux, directement en en godets- microgodets ou semis de prairie fleurie.

L’intérêt de la composition, notamment lorsqu’elle contient des hydro rétenteurs est que l’on peut utiliser des végétaux très variés (et non les sedum généralement utilisés pour les toitures végétalisées), et notamment des plantes vivaces, des graminées, des plantes à rhizome ou à bulbes, voire des plantes ligneuses ou semi ligneuses.

Même si l’on préfère que le substrat contienne des hydro rétenteurs, ce qui limite (voire supprime) la nécessité d’un arrosage (ce qui est particulièrement avantageux pour les utilisations en végétalisation de toitures), il peut être intéressant d’intégrer un système d’arrosage automatique ou manuel, notamment en l’absence de composé hydro rétenteur.

La composition ne nécessite pas de fort tassement et permet la croissance des plantes, avec un faible niveau de tassement. Ceci permet de proposer un substrat de faible épaisseur par rapport aux produits existants à ce jour sur le marché et de réduire le poids appliqué sur le toit.

Le support végétal ici décrit est destiné à tous les types de toitures végétales (extensives ou intensives). Le choix de plantation pourra être la pose de tapis prés- cultivés, même si pour des raisons écologiques et un plus large choix végétal, il est préférable de planter des végétaux en godets ou micro-godets (notamment si la composition a été appliquée sur une épaisseur inférieure à 7 cm), ou en semis prairie fleurie.

L’invention se rapporte également à l’utilisation de coquilles de coquillages concassées (telles que décrites plus haut) pour supplémenter un substrat organique pour et préparer une composition / support végétal et permettre la croissance de plantes dans cette composition / support végétal, ainsi qu’à une toiture végétalisée pour laquelle le support de croissance des végétaux est une composition telle que décrite ci-dessus.

EXEMPLE

On a réalisé une composition contenant (en masse) :

Coquilles d’huitres concassées (40-60mm) : environ 70 % du volume

Terreau 100% végétal (78% de matière sèche, 12.5% matière organique, pH de 7 à 8) : environ 30% du volume

Matières minérales (sable) : traces

Hydro rétenteur : 1 ,5 kg/m ³

La composition obtenue présente une masse volumique de 800 kg/m ³ , et une capacité de rétention d’eau de 40 l/m ² , et un pH entre 7 et 7,5.

On a appliqué cette composition sur une épaisseur de 7 cm.

Ce support végétal a permis la croissance de plantes variées.

On a réalisé une autre composition contenant (en masse) :

Coquilles d’huitres concassées (70-90mm) : environ 63 % du volume Terreau 100% végétal (78% de matière sèche, 12.5% matière organique, pH de 7 à 8) : environ 36% du volume

Matières minérales (sable) : environ 1 % en volume

Hydro rétenteur : 1 ,5 kg/m ³ On a appliqué cette composition sur une épaisseur de 7 cm.

Ce support végétal a permis la croissance de plantes variées.