La pollution atmosphérique doit être évaluée simultanément à toutes les échelles spatiales : à l’intérieur des locaux, à l’échelle urbaine et jusqu’à l’échelle continentale. Les concentrations en particules au centre d’une grande ville proviennent pour près de la moitié de particules émises ou formées à plusieurs centaines de kilomètres.

Des réactions chimiques complexes se produisent entre les masses d’air arrivant sur la ville et les polluants émis localement. Le couplage entre la pollution de fond et la pollution de proximité rend la modélisation et la prévision de la qualité de l’air en ville ardue.

Des exemples sont présentés notamment le système de prévision européen COPERNIC et le système AIR CITY qui montrent que des progrès ont été réalisés dans la compréhension des mécanismes chimiques en jeu, notamment pour la formation d’ozone et de particules secondaires en ville. Ces systèmes permettent aussi l’étude des émissions d’odeurs par une installation industrielle.

La loi sur la transition énergétique pour la croissance verte impulse la transformation des métiers traditionnels du traitement des déchets vers de nouveaux métiers tels que le recyclage et la valorisation de la matière organique.

Sous réserve d’avoir fait l’objet d’un tri en amont, les déchets résiduels constituent une ressource énergétique en se substituant à un combustible fossile.

Bien plus qu’un élément de confort, le rafraîchissement des bâtiments devient un enjeu d’aménagement urbain. Outre le changement climatique et la croissance urbaine, l’évolution de l’architecture et des réglementations introduit de nouveaux modes de gestion climatique et de nouvelles exigences de performance énergétique du bâti.

Pour la ville durable, le froid, énergie indispensable, se conçoit surtout en réseau.

Solution collective, le réseau de froid répond intelligemment aux besoins de rafraîchissement en milieu urbain dense par ses atouts d’efficacité :

• efficacité énergétique : l’énergie consommée pour produire le froid est fortement réduite ;
• efficacité environnementale : les ressources naturelles locales disponibles sont valorisées ;
• efficacité partagée et énergie vertueuse : par rapport à un parc équivalent d’installations autonomes de climatisation, tous les inconvénients (environnementaux, sanitaires, esthétiques) sont minimisés.

Le premier facteur qui peut expliquer cette révolution est la prise de conscience progressive par les acteurs publics et privés du potentiel de progrès socio-économique atteignable dans le monde de l’habitat.

Le deuxième facteur est l’accélération des progrès technologiques dans le secteur de la construction, en particulier dans les matériaux utilisés. Bien qu’elle ne soit pas le seul, la performance énergétique constitue un axe majeur dans les stratégies de recherche et de développement du secteur. Par exemple, les performances de l’isolant le plus couramment utilisé en Europe, la laine de verre, ont été améliorées de 20% en à peine une dizaine d’années, avec des garanties encore accrues en termes de santé et de protection de l’environnement. Des matériaux et des systèmes nouveaux apparaissent régulièrement : c’est le cas des aérogels opaques, des aérogels de silice, des isolants sous vide ou des verres électrochromes, pour le moment réservés à des applications de pointe, mais qui sont appelés à se démocratiser.

Des progrès analogues sont en voie de diffusion pour favoriser d’autres aspects de la performance et du confort de l’habitat, par exemple en matière de qualité de l’air, de confort visuel ou de confort acoustique. Ce mouvement s’appuie sur une montée en compétence de l’ensemble de la chaîne de valeur de la construction, en particulier pour l’étape critique que constitue la mise en œuvre des solutions sur les chantiers.

Les micropolluants issus de l’activité humaine qui se retrouvent dans le milieu naturel sont analysés, traités et éliminés grâce à de nouveaux procédés plus efficaces et moins énergivores. Il faut aussi réduire, voire éliminer, l’utilisation de certains produits chimiques synthétiques (chloration) et les substituer par des produits d’origine naturelle ou renouvelables.

Pour avoir accès à plus de ressources, il faut apprendre à dessaler l’eau de mer, traiter les eaux de surfaces difficiles ou encore recycler les eaux usées. Ces nouveaux procédés impliquent l’utilisation de nouveaux matériaux dans les membranes et l’amélioration des procédés physicochimiques de traitement.

Les technologies de l’information, les capteurs et l’utilisation numérique des données permettent d’exploiter de façon plus fine les milliers de kilomètres du réseau urbain et de garantir la qualité de l’eau au robinet dans toutes situations.

Enfin les eaux usées sont maintenant utilisées comme source d’énergie (biogaz) et de nutriments (phosphore, azote).

Un état des lieux de la pollution typique de l’air intérieur en milieu urbain est présenté. Les principales sources de polluants sont identifiées et classées en fonction de la nature du polluant. Une attention particulière est portée aux composés organiques volatiles (COV) qui constituent la classe de polluants la plus fréquente et la plus diversifiée. Le règlement actuel en matière d’exposition est présenté.

Un exemple de campagne de mesure, centrée sur le diagnostic du formaldéhyde, est décrit, qui permet de faire un état des lieux des différentes techniques de mesures et des polluants. Il met en évidence l’importance du choix des matériaux d’aménagement des espaces intérieurs.
Les développements actuels et les perspectives d’épuration de l’air sont abordés afin de dégager les pistes les plus prometteuses.

L’impact de la pollution atmosphérique et de la qualité de l’air intérieur est un enjeu dans les grandes métropoles.

Plume Labs développe à destination des consommateurs une série de produits connectés qui permettent de suivre, comprendre, mesurer et anticiper l’exposition aux différents polluants de l’air afin de mieux se protéger.

Pour préparer l’avenir dans un monde de plus en plus connecté et soucieux de réduire l’impact environnemental, d’économiser l’énergie et les ressources énergétiques et d’augmenter la sécurité, les véhicules autonomes joueront un rôle important. Les solutions technologiques existent dès à présent et la science des matériaux et la chimie jouent un grand rôle.

Cependant la difficulté réside dans le développement d’une production de masse accessible à un grand nombre et pour cela des progrès en chimie sont nécessaires de dans de nombreux domaines : matériaux plus légers, accès aux biomatériaux de haute performance pour réduire l’impact environnemental, nouveaux systèmes électrochimiques pour remplacer la technologie au lithium, diversification de la production d’électricité.

La ville interconnectée, ou ville dite intelligente, n’est plus une utopie. On voit comment optimiser le fonctionnement des métropoles : la mobilité, l’énergie, l’usage de l’eau, la sécurité, la gestion des services de santé…

De nombreuses questions sont abordées : agriculture citadine, transformation de la vie sociale, préservation de la vie privée, accès au numérique pour tous, participation à la vie de la cité, bien-être en ville…

Ce grand architecte internationalement connu illustre par de très beaux exemples issus de ses créations architecturales comment l’architecte repense maintenant la ville comme un écosystème : le bâti s’adapte aux systèmes sociétaux, la société s’adapte aux changements climatiques, le bâti sert aux vivants et le vivant au bâti.

Le défi pour l’architecte est de transformer la ville telle qu’elle est, pour en faire celle que nous souhaitons, en conservant les racines et la culture dans une idée d’avenir. La ville, parce qu’elle se bâtit avec des matériaux, dans l’air et l’espace, la lumière et l’énergie et toutes les forces et les contraintes présentes dans l’environnement, fait appel à la chimie comme science de la nature qui étudie la matière et ses transformations.

La modularité, l’exemplarité énergétique, la biodiversité et la complémentarité des espaces sont les bases de ces constructions urbaines du futur.