Des technosols au Québec

L’implémentation des technosols dans les infrastructures vertes est un processus bien établi en Europe. En revanche, cette technologie demeure encore peu connue et peu utilisée en Amérique du Nord, particulièrement au Québec. Dans un contexte de lutte contre les changements climatiques, les technosols présentent un intérêt croissant en raison de leur potentiel d’augmentation des stocks de carbone dans les sols, d’amélioration de la croissance de la végétation et de leur capacité à valoriser les résidus et déchets urbains, contribuant ainsi au développement d’une économie circulaire fondée sur la réutilisation des matières résiduelles. Afin d’évaluer le potentiel de ces sols construits en milieu urbain, la Chaire de recherche sur l’arbre urbain et son milieu (CRAUM) de l’Université Laval a été mandatée par le Ministère de l’Environnement, de la Lutte contre les changements climatiques, de la Faune et des Parcs (MELCCFP) pour la mise en place des laboratoires vivants dédiés à leur étude.

À travers divers projets de recherche et grâce à sa collaboration avec Nature Québec, la CRAUM éduque et sensibilise des étudiant·e·s, aménagistes et acteur·trice·s de verdissement au Québec.

Les technosols construits constituent des sols artificiels caractérisés par la présence d’au moins 20 % (v/v) d’artefacts dans l’horizon supérieur, c’est-à-dire sur les 100 premiers centimètres à partir de la surface du sol. La composition et la concentration des matériaux constitutifs de ces sols varient selon le modèle élaboré.

Plusieurs types de substrats peuvent être utilisés dans la construction des technosols. Ces matériaux, conformes aux normes environnementales en vigueur, proviennent généralement de matières résiduelles valorisées, telles que les résidus de construction, les boues de puisards, le biochar ou encore le digestat issu de la biométhanisation. Leur utilisation contribue à la valorisation des déchets tout en favorisant le développement de solutions durables pour la foresterie urbaine et la gestion des sols.

En plus de permettre une revalorisation et une circularité des matières et matériaux, les technosols diminuent la dépendance des villes à l’utilisation des intrants agricoles comme le mélange N°1 (CH3100), le compost, la tourbe pour améliorer l’apport de matière organique aux sols urbains.

Ces sols peuvent être construits sur mesure selon les besoins de divers projets. Pour la création d’une fosse de plantation d'arbres, l’utilisation de matériaux organiques pouvant nourrir l’arbre sera priorisée alors que pour la gestion de l'eau, on se servira plutôt de matière grossière (béton concassé) pour assurer une filtration rapide de l’eau.
 

Un Laboratoire vivant, appelé living labs en anglais, constitue un site-terrain de mesure, d’étude, de recherche et d’innovation scientifique. Cette approche est basée sur la co-création avec divers partenaires, souvent ceux qui travaillent déjà dans le milieu étudié : ceci permet une meilleure acceptabilité sociale et facilite l’appropriation plus rapide des nouvelles techniques développées ou des résultats obtenus.

Le premier laboratoire vivant mis en place par les équipes de la CRAUM et de Nature Québec est situé sur le campus de l’Université Laval, au nord du Pavillon de l’éducation physique et des sports (PEPS). Ce laboratoire vivant vise à concevoir des sols fertiles et riches en carbone à partir de matières résiduelles urbaines valorisées, afin de soutenir la plantation et la croissance des arbres en milieu urbain.

Deux espèces d’arbres, soit Ulmus accolade et Acer × freemanii, ont été plantées dans des fosses expérimentales de technosols de dimensions 1,5 m × 1,5 m × 1 m. Différentes compositions de substrats, intégrant du sol, un mélange de briques et de béton concassés, du biochar, du smoothie et le mélange no 1 (CH3100), à différentes concentrations, ont permis de construire un total de 32 technosols expérimentaux.

Le suivi à long terme de chaque technosol permettra d’identifier les substrats les plus performants en fonction de leurs propriétés physicochimiques et biologiques, ainsi que de leur capacité à favoriser la croissance et la santé des arbres. Les connaissances générées pourront ensuite être valorisées et partagées avec les acteurs scientifiques, institutionnels et sociaux engagés dans le développement du verdissement urbain durable.

Ce projet collaboratif entre Nature Québec et la CRAUM ambitionne de répliquer le dispositif mis en place dans le cadre du premier Laboratoire vivant développé et implanté en 2024 sur 2 à 3 nouveaux sites dans la Ville de Québec. Le projet prévoit également des activités et des outils de transfert de connaissances vers l’écosystème de verdissement urbain de la Ville de Québec afin de développer de nouvelles pratiques innovantes et une nouvelle éthique collective de plantation sur le territoire.

Ce projet a vu l’implantation du premier Laboratoire vivant sur les technosols implantés dans la Ville de Québec. Ce projet de maîtrise utilise divers déchets urbains afin de concevoir un sol adapté aux conditions urbaines et d’augmenter sa capacité de séquestration de carbone tout en préservant ses autres fonctions. 

Ce projet de doctorat vise à améliorer la foresterie urbaine et la résilience des écosystèmes grâce à l'application des technosols — des sols conçus qui intègrent au moins 20 % de matériaux de déchets urbains, tels que des briques et du béton broyés, disposés dans des fosses de sol avec différentes couches de substrat en gradient vertical. Les modèles de rétention des contaminants et de lessivage des polluants seront analysés, et l'efficacité de ces substrats à réduire la toxicité des métaux lourds pour soutenir la croissance de la végétation urbaine sera évaluée. De plus, la santé des plantes et l'accumulation de polluants dans les tissus végétaux seront mesurées afin d'évaluer l'impact des technosols sur la croissance et la résilience. Réalisée dans des laboratoires vivants à travers diverses villes canadiennes, cette recherche cherche à identifier des compositions de sol durables qui améliorent la santé des écosystèmes et promeuvent le bien-être humain. En renforçant les espaces verts urbains, en améliorant la qualité du sol et en atténuant l'exposition aux polluants, cette étude vise à renforcer la fonctionnalité des espaces verts urbains et à fournir des services écosystémiques essentiels, améliorant ainsi la qualité de vie dans les zones densément peuplées.

How composition of constructed soils impacts their short-term carbon dynamics in urban green spaces: A scoping review

Construire l’infrastructure verte du futur grâce aux technosols