Koter Info - La Gazette de LLN-WSL-UCL

Photo : dans son projet Solar Serpent, l'architecte suédois Måns Tham propose de couvrir les autoroutes d'un toit de panneaux photovoltaïques afin de produire de l'électricité, qui alimenterait l'éclairage, la signalisation, etc. – et même les véhicules !

 

 

Les routes de 5e génération

Par Nicolas Hautière,

Chantal De La Roche et

Jean-Michel Piau (*)

 

Économes en matériaux et en main-d’œuvre, non polluantes, productrices d’électricité, automatisées, sûres, etc. : les routes de demain devront répondre à des exigences nouvelles et nombreuses. Voici comment.

 

 

L’essentiel

 

— Les routes de demain sont confrontées à trois grands enjeux : le développement durable, la transition énergétique et la mobilité.

— Les revêtements et les chaussées seront conçus de façon à économiser matériaux, énergie et main-d’œuvre.

— À l’aide de panneaux photovoltaïques, les routes produiront elles-mêmes l’énergie nécessaire à l’éclairage, la signalisation ou la recharge des véhicules.

— Des systèmes de gestion et d’information automatisés joueront un rôle essentiel.

 

 

Après le chemin muletier, la voie romaine, le macadam puis l’autoroute, voici venu le temps des routes de cinquième génération. Dans un avenir plus ou moins proche, celles-ci intégreront diverses évolutions techniques et multiplieront les interactions entre véhicules et infrastructures afin de mieux répondre aux enjeux du développement durable, de la transition énergétique et de la mobilité.

Les routes d’aujourd’hui résultent d’une évolution plus que bimillénaire. Conçues initialement pour les cavaliers, elles se sont revêtues de pavés pour permettre aux services de poste et à l’armée de parcourir plus rapidement l’ensemble de l’Empire romain. Au début du XXe siècle, avec l’essor du trafic automobile, mais aussi avec le développement de la bicyclette, les chaussées, constituées de gros cailloux tassés au rouleau compresseur, ont été revêtues de goudron, de pavés bitumineux ou d’asphalte, comme c’était déjà le cas pour les trottoirs dès le début du XIXe siècle. Mais l’automobile continuait à utiliser les chemins et axes de transports des chevaux et hippomobiles, selon des tracés qui n’avaient pas été créés pour elle. C’est l’autoroute qui allait, au lendemain de la Seconde Guerre mondiale, répondre aux besoins des voitures et des poids lourds, tant du point de vue de la vitesse que de la sécurité.

Trois enjeux majeurs

Ainsi, les routes sont vouées à se rénover en permanence, à assurer de nouvelles fonctions. Elles sont confrontées aujourd’hui à trois enjeux majeurs. Le premier est celui du développement durable, idée que l’on résume en « un développement qui répond au besoin du présent sans compromettre la capacité des générations futures à répondre aux leurs ». Le deuxième enjeu est celui de la transition énergétique, le passage du modèle énergétique actuel, fondé à 80 % sur les énergies fossiles (pétrole, gaz et charbon), à un nouveau modèle où domineront les énergies non carbonées (nucléaire et renouvelables). Enfin, le troisième enjeu est celui de la mobilité, qui conditionne le développement économique et social dans un monde de plus en plus connecté.

Ces enjeux nécessitent de repenser le transport routier, qui assure dans les pays développés plus de 80 % des flux de passagers et de marchandises, tout en consommant 60 % de l’énergie fossile produite sur Terre et en étant responsable de 25 % des émissions de gaz à effet de serre.

Cela appelle sans doute de nouvelles sources d’énergie pour les véhicules, mais aussi un nouvel art de construction des routes, afin de diminuer les nuisances, améliorer les conditions de mobilité et le cadre de vie dans les villes et les campagnes.

Il faut le souligner, les choix en la matière sont en grande partie politiques. Mais ils dépendent aussi des technologies disponibles. Aussi, de leur côté, ingénieurs et chercheurs développent et testent des techniques susceptibles de bénéficier aux routes du futur, au sein de scénarios généraux guidés par les trois grands enjeux mentionnés. Passons en revue un certain nombre de ces innovations, qui donneront une idée plus concrète de ce que seront les routes d’ici 10, 20 ou 30 ans.

Un premier aspect porte sur les procédés de construction de chaussées. De façon générale, il s’agit d’économiser les ressources naturelles, en construisant des routes à partir de matériaux plus endurants au trafic et au climat, et cela avec des techniques compatibles avec le développement durable.

Pour économiser les ressources naturelles, une stratégie consiste à recycler les matériaux en place ou à employer, seuls ou en supplément de matériaux neufs, des matériaux granulaires de diverses sources locales (mâchefers, pneus usagés, matériaux de déconstruction, coproduits industriels, etc.).

L’utilisation de ressources locales permet en outre de limiter les transports de matériaux liés aux chantiers routiers eux-mêmes, et ainsi de diminuer le coût énergétique des chantiers, dû en grande partie au transport des matériaux.

Pour les liants, une première idée consistait à remplacer les liants bitumineux, issus de la distillation des pétroles bruts, par des liants issus de matières végétales (celles utilisées pour fabriquer des biocarburants par exemple). Elle s’est vite heurtée à la réalité de la disponibilité des ressources et de la compétition avec la production alimentaire. S’il n’est donc pas concevable de remplacer la totalité du bitume par ce type de liants, d’autres pistes sont à l’étude, par exemple l’emploi de ces liants végétaux en petite quantité pour régénérer le bitume ancien lors des opérations de recyclage, ou bien la mise au point de liants alternatifs issus de biomasses non alimentaires. On peut notamment citer les liants à base de microalgues, qui font l’objet du projet Algoroute porté par plusieurs organismes français, dont l’Ifsttar (Institut français des sciences et technologies des transports, de l’aménagement et des réseaux).

Par ailleurs, on cherche à augmenter les taux actuels de recyclage des matériaux pour chaussées, qui atteignent généralement 10 à 30 %...

 

>>> Pour la suite de l'article de fond : voir ici

 

Par Nicolas Hautière, Chantal De La Roche et Jean-Michel Piau (*) — pourlascience.fr – le 21 mars 2015

 

(*)

Nicolas HAUTIÈRE est directeur de projet au département Composants et systèmes de l’Ifsttar, à Marne-la-Vallée.

Chantal de la Roche est responsable de projet Route de 5e génération à l’Ifsttar, à Nantes.

Jean-Michel Piau est chercheur au laboratoire lames de l’Ifsttar, au centre de Nantes.