Et si du désordre urbain naissait la durabilité ?

En partant du principe que les villes sont appelées à grandir considérablement dans le futur, il est indispensable de prévoir leur évolution et leur impact environnemental. Nahid Mohajeri, architecte-urbaniste et géographe à l’EPFL, s’est intéressée, notamment, au passé de Genève afin de comprendre comment elle s’est développée jusqu’ici et de prédire comment elle le fera dans l’avenir.

Pour arriver à modéliser cette évolution, la chercheuse a eu l’idée de combiner plusieurs approches scientifiques: la thermodynamique statistique - comparant les villes à de grands écosystèmes qui se transforment et produisent des déchets, des émissions de CO2 - et la théorie de l’information.

Les premiers résultats publiés dans Ecological Modelling, indiquent que les villes en général, et Genève en particulier, se développent au travers de deux processus très différents: elles s’étalent et/ou se densifient. La chercheuse a également pu constater que les grandes villes sont proportionnellement plus efficientes en énergie, et ont une empreinte écologique spécifique par habitant moins importante que les petites cités.

Pour pouvoir quantifier les différentes villes, la chercheuse les a analysées en évaluant leur entropie thermodynamique, ce que les scientifiques appellent le «désordre». Elle a aussi utilisé d’autres méthodes physiques et de l’ingénierie, comme l’analyse spatiale. Nahid Mohajeri a ainsi pu modéliser les zones urbaines sur le plan informatique.

L'objectif est de comparer l’impact environnemental de différentes formes urbaines - compactes ou dispersées - afin de pouvoir proposer, dans le futur, un cadre pour construire des éco-villes. Mais y a t-il une forme urbaine idéale ? C’est ce qu’essaie de déterminer la chercheuse.

Chaque cité évolue également selon plusieurs critères qui lui sont propres, comme le terrain sur lequel elle est érigée ou en fonction des décisions politiques qui la transforment: «Kerman, dans le sud de l’Iran, est un exemple intéressant. La ville a connu un essor énorme lors de la révolution islamique en 1979. L’habitat «révolutionnaire» a été construit à tour de bras à la périphérie, explique la chercheuse, la ville historique est ramassée et dense, son extension semble calquée sur une ville américaine».

Nahid Mohajeri a analysé des dizaines de villes dans le monde entier dont la Nouvelle-Orléans, Londres et Genève. Certaines donnent l’impression d’avoir grandi de manière anarchique, d’autres sont quadrillées par leurs avenues ou, comme Genève, s’étendent lentement en suivant une forme octogonale.

Les paramètres utilisés par Nahid Mohajeri portent sur la répartition spatiale de 11 418 bâtiments. D’après l’Office Fédéral de la Statistique, plus de 83% de la population suisse habitera en zone urbaine en 2050. Ses études d'entropie ont abouti à la découverte que Genève a grandi à travers deux processus très différents: l'expansion (ajoutant des rues et des bâtiments en marge de la ville) et la densification (ajoutant des rues et des bâtiments dans la ville existante). A Genève, l’expansion a dominé au cours des 170 dernières années.

L'approche de thermodynamique-statistique, issue de la physique, utilisée au Laboratoire d’énergie solaire et physique du bâtiment (LESO - PB) fournit ainsi de nouvelles connaissances sur la relation complexe entre l'environnement bâti et de l’environnement naturel.

Une fois que les lois thermodynamiques qui régissent la croissance d’une ville seront établies, il s’agira de comprendre comment leur évolution spatio-temporelle affecte le fonctionnement de leur écosystème. En particulier, comment la croissance de la ville et sa forme influencent-t-elles sa consommation d'énergie, les modifications de la couverture terrestre, la biodiversité et le bien-être humain.