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Mécanique des sols Techniques de demain cherchent à faire leur(s) trou(s)

Autoroute cassée

Glissements de terrain et minage du sol par les eaux: la technique inventée à l'EPFL pourrait aider beaucoup à stabiliser les sols.

(Keystone)

Un prix international pour un livre avant-gardiste, une technique nouvelle pour fixer les sols mouvants avec des agents biologiques. A l’EPFL de Lausanne, les spécialistes de la mécanique des sols se taillent une réputation mondiale, mais peinent à être prophètes en leur pays.

«Ce que ce livre a d'exceptionnel? Il faudrait le demander au jury du Prix RobervalLien externe». Lyesse Laloui, directeur du Laboratoire de mécanique des sols (LMSLien externe) de l’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne a le triomphe modeste. Avec ses collègues Laurent Vuillet et Jian Zhao (qui enseigne désormais en Australie), il a pourtant reçu en janvier à Paris le prix international pour la promotion et la diffusion de la science et des technologies en langue française. Une récompense que des lauréats du Nobel ont décroché avant lui.

L’ouvrage est sobrement intitulé Mécanique des sols et des rochesLien externe. «Ce livre a comme particularité de mettre ensemble la mécanique des sols et celle des roches, que d’habitude on traite séparément. Mais surtout, il apporte un éclairage sur des sujets jusqu'ici plutôt réservés à des publications très spécialisées et pas nécessairement à des livres pour les étudiants, les ingénieurs ou les constructeurs. Soit des questions liées à l'énergie, aux dangers naturels, à l'environnement», résume le professeur Laloui.

C’est que depuis une dizaine d’années, on n’envisage plus les fondations d’un bâtiment ou un tunnel sous le seul angle de la solidité. On va aussi essayer de profiter du fait que l'on est en sous-sol pour tirer de l'énergie. On fait aussi plus attention aux aspects environnementaux.

La chaleur des fondations

Concrètement, on peut capter directement la chaleur du sol par les fondations des bâtiments, en intégrant des tubes remplis de liquide aux piliers de béton qui soutiennent l’ensemble. Et les pompes à chaleur la transforment ensuite en énergie, assurant le chaud en hiver et le froid en été. Le LMS est un des pionniers de cette technique, dite des géo structures énergétiques. Et pourtant, malgré quelques belles réalisations, comme le nouveau terminal de l’aéroport de Zurich, elle peine à décoller (ou plutôt à s’implanter) en Suisse.

Réticences du politique, de l’économie, ou simplement force de l'habitude? «Un peu des trois, répond Lyesse Laloui. Il est clair que si l’impulsion politique vient d’en haut, cela aide beaucoup». Et de citer l’exemple de Londres, la ville qui a enfoncé dans son sol plus de 5000 pieux énergétiques en quelques années, certainement un record mondial. Et ceci parce qu’à une époque, le maire avait imposé une étude sur la réalisation de pieux énergétiques avant toute construction de bâtiment public. Et leur réalisation s’est avérée payante dans la plupart des cas, d’où leur prolifération.

Résultat: les Anglais ont développé un tel savoir-faire dans ce domaine que quand Google a construit son nouveau campus en Californie, équipé de 2500 pieux énergétiques, ils sont venus chercher à Londres l’entreprise anglaise qui savait le mieux faire ça.

Dans ce domaine donc, la Suisse, qui était là au départ, a pris un sérieux retard, et Lyesse Laloui ne peut que le regretter. Son laboratoire est impliqué dans la réalisation de 13 gares de métro à Paris avec géo structures énergétiques, dans le cadre des extensions de lignes prévues pour les JO 2024, mais rien de tel ne pointe à l’horizon pour la 3e ligne de métro à Lausanne par exemple.

«Manque de volonté politique, note le professeur Il y a aussi le fait que les architectes sont assez traditionnalistes dans leur approche. Il faut leur expliquer, cette nouvelle technique, les convaincre de l’utiliser alors qu’ils ont l’habitude d’autre chose». Tâche d’autant moins aisée que les géo structures énergétiques sont plus chères à l’installation que des fondations traditionnelles. Néanmoins, à moyen terme (de l’ordre de quelques années), elles deviennent plus économiques et elles fourniront une énergie pratiquement gratuite pour le reste de la vie des bâtiments (minimum 50 ans).

Mais les choses vont bouger, Lyesse Laloui en est persuadé. Venue de Californie, l’impulsion a gagné l’ensemble des Etats-Unis et atteint maintenant l’Europe. L’UE a défini une stratégieLien externe pour des bâtiments à bilan énergétique proche de zéro dès 2020. La Suisse finira par s’y mettre aussi.

Quand le CO2 redevient de la roche

Il est un autre domaine d’expertise du LMS où l’innovation se heurte au poids des habitudes, c’est celui de la séquestration du CO2 dans les sols. «Du point de vue quantitatif, c’est de loin la première méthode d’élimination de ce gaz, explique Lyesse Laloui. Cela se fait au Japon, au Canada, aux Etats-Unis, mais ce sont les Norvégiens qui sont les plus avancés dans ce domaine. Ils font payer le captage du gaz à ceux qui le produisent et c’est l’Etat qui prend en charge le transport et la séquestration». Toujours la fameuse volonté politique.

Elle là aussi, elle fait cruellement défaut en Suisse. «Quand on a commencé il y a 4-5 ans, on voulait faire un site de démonstration, comme celui que les Allemands ont réalisé aux portes de Berlin, raconte le directeur du LMS. Il est important de montrer que ça marche pour avoir une bonne acceptation de la population. L’Office fédéral de l’énergie a financé nos analyses, mais celui de l’Environnement était très réticent».

Sans compter qu’en Suisse, le sous-sol appartient aux cantons, ce qui ne facilite pas l’adoption d’une réglementation nationale. Au final, le groupement de laboratoires suisses dont le LMS fait partie n’a obtenu que l’autorisation pour deux essais à tout petite échelle, dans deux laboratoires souterrains existants, au Grimsel et au Mont Terri, dans le Jura. Lyesse Laloui le regrette vivement, car la technique est au point, et la Suisse est en train de prendre du retard dans un domaine où elle pourrait être pionnière.

Et l’environnement? Aucun problème selon le professeur: aux températures et à la pression qui règnent à 1 kilomètre de profondeur, le gaz carbonique voit son volume diminué par 500 et finit par redevenir ce qu’il était avant d’être extrait du sol sous forme d’hydrocarbures: de la roche.

Du bio ciment pour le sol

Il est encore un autre domaine où la Suisse pourrait être pionnière. Et là, rien n’est joué, car la technique est encore expérimentale et le LMS est sans concurrents. C’est lui que l’a inventée – et brevetée.

Il s’agit des sols «bioaméliorés» pour les rendre plus résistants, tant au poids des bâtiments qu’aux glissements de terrain – sujet d’actualité s’il en est. Le principe: injecter une bactérie dans le sol pour le densifier en formant des liaisons cristallines fines et résistantes. Une manière de remplacer les injections de ciment à haute pression, plus économique et plus écologique, parce que l’on commence par isoler le type de bactérie présent sur le site avant de la rendre au sol en plus grande quantité. Un coup de pouce à la nature en quelque sorte.

Pour développer la technique, le LMS a créé MedusoilLien externe, une start-up qui en novembre dernier a décroché la seconde place du Climate-KIC LaunchpadLien externe, la plus grande compétition au monde d’idée d’entreprises durables, à laquelle s’étaient inscrits cette année plus 15’00 participants. Et Lyesse Laloui est très optimiste pour l’avenir de cette technique, une fois surmontée la fameuse force de l’habitude…

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