Le concept de biofaçade, mettant en uvre des photobioréacteurs de culture de microalgues sur les parois de bâtiments, gagne en maturité. Il est désormais validé dans sa mise en uvre grâce à un retour d'expérience sur un bâtiment pilote au CSTB.

D'ici trois ans, devrait sortir de terre et être mis en exploitation un premier bâtiment mettant en uvre à échelle commerciale le concept de biofaçade promu par le cabinet X-Tu. Le bâtiment "Algo House" fait en effet partie du projet M5A2 retenu par l'appel à projet "Réinventer Paris". Il présentera une façade de plusieurs centaines de mètres carrés équipée d'une centaine de photobioréacteurs. Un dossier gagné sur les bases de SymBio2, projet collaboratif lancé en 2013 qui a amené à la conception d'une première façade pilote sur un bâtiment du CSTB à Marne-la-Vallée (Seine-et-Marne).

Une première biofaçade en test depuis plus d'un an

Cette biofaçade expérimentale a permis de lever de nombreux verrous. Après les premiers tests de mise en eau en 2016, la biofaçade est véritablement opérationnelle depuis un peu plus d'un an. L'exploitation a ainsi validé la faisabilité d'une production industrielle de microalgues en parois verticales, avec gestion automatisée. Elle a permis d'étudier plusieurs configurations d'installations et les interactions avec le bâtiment.

Car au-delà du caractère esthétique, avec la belle couleur verte des algues, le choix d'implanter des biofaçades relève d'intérêts économiques et énergétiques. Chez X-Tu, on parle de "symbiose énergétique" entre le bâtiment et la culture de microalgues. Plusieurs bénéfices sont attendus notamment sur le plan énergétique, à commencer par un effet d'isolation externe. Mais ce sont bien les échanges thermiques entre le bâtiment, le photobioréacteur et l'environnement qui sont prédominants dans l'intérêt écologique du système.

Le bâtiment et les photobioréacteurs en synergie

Pour être clair, s'il fait très ensoleillé, le photobioréacteur va jouer un rôle de captation du rayonnement solaire et donc atténuer l'échauffement du bâtiment, en particulier si ce photobioréacteur vient remplacer des parois vitrées. Au contraire, si l'atmosphère extérieure est froide, les déperditions du bâtiment vont servir à réchauffer le photobioréacteur, valorisant en quelques sortes une énergie perdue et fatale.

Mais le principe est un peu plus complexe. Il faut aussi, grâce à ces échanges thermiques, parvenir à réguler la température de culture des microalgues, celles-ci pouvant supporter un peu de froid, mais pas trop de chaleur. D'où une association à un dispositif actif d'échange de chaleur à l'arrière des photobioréacteurs qui sert à réguler la température des bassins et à récupérer de la chaleur éventuellement valorisable dans le bâtiment.

Les bénéficies thermiques se confirment

Ces approches sont testées et monitorées sur le pilote du CSTB, avec deux modes d'intégration des biofaçades, en simple peau ou en double peau (avec une coursive entre le photobioréacteur et la façade du bâtiment). L'année de fonctionnement en conditions réelles a bien permis de valider la capacité à produire des microalgues en contrôlant la température, l'injection de solutions nutritives (type azote-phosphore) et l'injection de gaz (air enrichi en CO 2 ). Elle a aussi confirmé la bonne synergie thermique. Les microalgues peuvent être cultivées en s'appuyant essentiellement sur le soleil et le support du bâtiment lui-même, donc de manière très compétitive par rapport à des cultures classiques en bassin. De la même manière, l'effet synergique sur la consommation du bâtiment reste à préciser mais est certain, en particulier sur les besoins d'été.

Des algues à forte valeur ajoutée

D'ici à la mise en chantier du premier projet commercial, les équipes doivent se pencher plus précisément sur l'utilisation de CO 2 fatal et recyclé en remplacement des bouteilles utilisées pendant l'expérimentation. Un point qui ne devrait pas poser de problème majeur, en particulier avec les bâtiments équipés de chaudières au gaz. Enfin, si potentiellement les installations de culture peuvent recycler des nutriments contenus dans les eaux grises, le choix de porter une filière de production de microalgues à valeur ajoutée imposera de pouvoir traçer les nutriments, donc de trouver d'autres sources sécurisées.

Car l'ambition est bien que le bâtiment, outre d'être vertueux en énergie, participe à cette filière de la bioéconomie en choisissant des souches de microalgues à forte valeur ajoutée. Après les essais sur une espèce robuste et très commune, une autre souche est déjà en test. Elle est capable de produire une molécule anti-oxydante (très intéressante pour la cosmétique et l'alimentation - l'astaxanthine) et de changer de couleur (du vert au rouge pour produire cette molécule), ce qui n'est pas sans déplaire au regard d'architectes.