Les toitures et murs végétalisés : Vers une meilleure biodiversité et durabilité urbaine
Les villes modernes sont confrontées à des défis environnementaux complexes tels que la pollution atmosphérique, les îlots de chaleur urbains et la perte accélérée de biodiversité. Ces problèmes, exacerbés par une urbanisation croissante et une densité démographique élevée, mettent en péril la santé des écosystèmes urbains et la qualité de vie des habitants. Face à ces enjeux, les solutions basées sur la nature, notamment les toitures et murs végétalisés, gagnent en popularité comme des outils essentiels pour promouvoir une ville plus durable.
En s'intégrant harmonieusement aux infrastructures existantes, ces systèmes végétalisés offrent bien plus qu'une simple esthétique : ils agissent comme des isolants thermiques, réduisant les besoins énergétiques des bâtiments, et jouent un rôle crucial dans l’absorption des eaux de pluie, contribuant ainsi à limiter les risques d'inondations urbaines. De plus, ces espaces verts verticaux favorisent le développement de la biodiversité en créant des habitats pour la faune urbaine, enrichissant ainsi les écosystèmes locaux.
Cet article explore les avantages écologiques et économiques des toitures et murs végétalisés, en démontrant comment leur mise en œuvre contribue à la création de villes plus résilientes et respectueuses de l’environnement.
Les toitures et murs végétalisés : Définition et typologies
Les toitures et murs végétalisés sont des solutions architecturales qui intègrent la végétation dans les surfaces bâties pour créer des espaces verts fonctionnels, contribuant à l'amélioration de l'environnement urbain. Ces systèmes, adoptés de plus en plus dans les projets de développement durable, jouent un rôle clé dans la réduction des îlots de chaleur urbains, l'amélioration de la biodiversité et la gestion des eaux pluviales. [1]
Différenciation des types de toitures végétalisées
Les toitures végétalisées se déclinent en plusieurs typologies selon la profondeur du substrat, les plantes utilisées et leur usage :
Toitures extensives :
Elles sont composées de végétation à faible entretien, souvent des plantes succulentes et des sédums, qui nécessitent une épaisseur de substrat relativement faible (entre 5 et 15 cm). Les toitures extensives sont légères, adaptées aux toits existants, et ne demandent que peu d'arrosage. Leur principal avantage réside dans leur capacité à isoler thermiquement les bâtiments tout en offrant une couverture végétale résistante et durable.
Toitures semi-intensives :
Ce type de toiture constitue un compromis entre les toitures extensives et intensives. Avec une épaisseur de substrat intermédiaire (15 à 30 cm), elles permettent de cultiver une variété plus large de plantes, y compris des graminées et des plantes vivaces. Elles requièrent un entretien modéré, notamment en termes d'arrosage et de fertilisation, mais offrent une plus grande diversité écologique.
Toitures intensives :
Ces toitures, souvent qualifiées de "jardins suspendus", nécessitent un substrat épais (plus de 30 cm) et sont capables de supporter des arbres, des arbustes et même des équipements de jardin. Elles sont assimilées à de véritables espaces verts urbains accessibles, favorisant des activités de loisirs. Leur poids et leur entretien nécessitent cependant une conception structurelle renforcée et une gestion intensive, notamment pour l'irrigation et le drainage.
Les murs végétalisés : typologies et systèmes
Les murs végétalisés [2] sont une autre approche de l’intégration de la nature dans l’architecture, consistant à recouvrir les façades des bâtiments avec des plantes. Ils se déclinent principalement en deux systèmes :
Systèmes en feutre :
Développés initialement par le botaniste Patrick Blanc, ces systèmes utilisent des couches de feutre non tissé pour soutenir la végétation. Les plantes y sont insérées dans des poches, et l’eau est distribuée à travers un système d’irrigation goutte-à-goutte. Ces murs végétalisés sont souvent utilisés à des fins esthétiques, mais contribuent également à la régulation thermique des bâtiments.
Panneaux modulaires :
Ce type de mur végétalisé utilise des modules préfabriqués, souvent en plastique ou en métal, contenant du substrat et des plantes. Les panneaux sont assemblés sur la façade, facilitant ainsi l’installation et l’entretien. Les systèmes modulaires permettent une plus grande flexibilité en termes de choix de plantes et sont souvent plus durables que les systèmes en feutre. Ils sont utilisés pour améliorer l’isolation thermique et acoustique des bâtiments tout en augmentant la biodiversité urbaine.
Évolution historique et adoption dans les villes
L’utilisation des toitures et murs végétalisés n’est pas une idée nouvelle. Les premières traces remontent à l’Antiquité, avec les célèbres jardins suspendus de Babylone, qui constituaient une des Sept Merveilles du monde antique. Ces jardins, bien que mythiques, témoignent d’une volonté ancienne d’intégrer la nature dans les structures humaines. [3] [4]
Au cours des dernières décennies, la popularité des toitures et murs végétalisés a considérablement augmenté, soutenue par des politiques environnementales favorisant la construction durable. Des villes comme Singapour, avec son programme de "City in a Garden" [5], ont adopté ces solutions pour réduire les îlots de chaleur, améliorer la qualité de l’air et favoriser la biodiversité.
Ces exemples récents montrent comment l’adoption des toitures et murs végétalisés s’inscrit dans une approche intégrée de l’aménagement urbain, où l’esthétique et la fonctionnalité se combinent pour répondre aux défis environnementaux actuels.
Avantages environnementaux des toitures et murs végétalisés
Les toitures et murs végétalisés sont bien plus que des éléments esthétiques ; ils représentent des solutions techniques capables de répondre à de nombreux enjeux environnementaux, notamment en matière de biodiversité urbaine, d’isolation thermique et de gestion des eaux pluviales. [6]
Amélioration de la biodiversité urbaine
Les toitures et murs végétalisés jouent un rôle clé dans la promotion de la biodiversité en milieu urbain. En introduisant une végétation diversifiée sur des surfaces construites, ces installations offrent des habitats favorables à une variété d'espèces végétales et animales, souvent menacées par l'urbanisation. Par exemple, les plantes indigènes et les espèces mellifères attirent les pollinisateurs tels que les abeilles et les papillons, qui trouvent refuge dans ces espaces verts. De plus, les oiseaux et les petits insectes bénéficient de microhabitats créés par la végétation dense, contribuant ainsi à la formation de corridors écologiques. Ces corridors facilitent les déplacements des espèces entre les zones vertes, augmentant ainsi la résilience des écosystèmes urbains face aux pressions anthropiques. [7]
Des études montrent que les toitures végétalisées extensives, en particulier celles composées de plantes succulentes comme les sédums, sont particulièrement efficaces pour attirer des insectes pollinisateurs. En parallèle, les murs végétalisés, utilisant des systèmes en feutre ou des panneaux modulaires, favorisent une diversité d'espèces végétales adaptées aux différentes orientations et conditions climatiques, enrichissant ainsi la faune locale. Ces structures contribuent également à lutter contre la fragmentation des habitats, un des problèmes majeurs de la biodiversité urbaine.
Isolation thermique et réduction des îlots de chaleur
Les surfaces végétalisées, qu’elles soient horizontales (toitures) ou verticales (murs), ont un impact direct sur la régulation thermique des bâtiments et de leur environnement immédiat. Les plantes et le substrat agissent comme une barrière isolante, réduisant les variations de température à l’intérieur des bâtiments. Pendant l’été, la végétation absorbe une partie du rayonnement solaire, limitant ainsi la transmission de chaleur à travers la structure. Cette capacité de refroidissement contribue non seulement à diminuer l’effet d'îlot de chaleur urbain, mais aussi à réduire la demande en climatisation, ce qui entraîne des économies d’énergie significatives.
En hiver, les toitures végétalisées améliorent l'isolation thermique en limitant les pertes de chaleur, ce qui réduit la consommation d’énergie pour le chauffage. Selon des études [8] [9], les bâtiments équipés de toitures végétalisées peuvent observer une diminution de 10 % à 30 % de leur consommation énergétique annuelle. Par ailleurs, des villes comme Toronto, New York et Tokyo ont constaté une baisse notable des températures urbaines après l’adoption massive de ces infrastructures vertes, démontrant leur efficacité dans la lutte contre le réchauffement urbain.
Gestion des eaux pluviales
L'un des avantages les plus marqués des toitures et murs végétalisés est leur capacité à gérer les eaux pluviales. En milieu urbain, l’imperméabilisation des surfaces augmente le ruissellement, mettant sous pression les systèmes de drainage et augmentant les risques d’inondation. Les toitures végétalisées absorbent une grande partie des précipitations, réduisant ainsi le volume d'eau s’écoulant vers les égouts. Le substrat utilisé dans ces systèmes, composé de matériaux poreux, retient l'eau et la libère lentement, ce qui diminue le pic de ruissellement et prolonge l'infiltration.
En outre, ces installations améliorent la qualité de l’eau en filtrant les polluants avant que celle-ci ne rejoigne les nappes phréatiques ou les cours d’eau. Des études de cas réalisées dans des villes telles que Hambourg [10] et Chicago [11] ont démontré que les toitures végétalisées peuvent réduire le ruissellement des eaux pluviales de 50 % à 80 %, soulageant ainsi les infrastructures de drainage et contribuant à une gestion plus durable des ressources en eau.
Impacts socio-économiques des infrastructures vertes
Les toitures et murs végétalisés, au-delà de leurs avantages environnementaux, apportent des impacts socio-économiques significatifs, renforçant l’idée que l’intégration des infrastructures vertes dans les milieux urbains est un investissement stratégique.
Amélioration de la qualité de vie et du bien-être
La présence d’espaces verts en milieu urbain a démontré des effets positifs considérables sur la santé mentale et le bien-être des résidents. Les études [12] [13] [14] montrent qu’un accès régulier à la végétation réduit le stress, améliore l’humeur et peut même diminuer l’incidence de troubles dépressifs. En apportant une touche de nature dans les environnements densément peuplés, les toitures et murs végétalisés permettent aux citadins de bénéficier des effets apaisants de la verdure sans quitter la ville. Ces espaces favorisent également des activités de loisirs comme l’agriculture urbaine, créant des opportunités pour les communautés de se reconnecter avec la nature.
Augmentation de la valeur immobilière
L’intégration de toitures et murs végétalisés contribue également à une augmentation de la valeur immobilière des bâtiments. En effet, ces installations offrent des avantages financiers à long terme : amélioration de l’efficacité énergétique, réduction des coûts de climatisation et de chauffage, et meilleure isolation thermique. De plus, l’aspect esthétique d’un bâtiment avec une toiture ou un mur végétalisé le rend plus attractif aux yeux des acheteurs et investisseurs potentiels. Des études économiques [15] [16] révèlent que les bâtiments équipés de toitures vertes peuvent connaître une augmentation de 7 % à 14 % de leur valeur, renforçant ainsi la demande pour ces projets innovants. Les retours sur investissement sont généralement positifs, en particulier dans les marchés urbains compétitifs, où l’efficacité énergétique et l’attrait visuel sont des facteurs clés.
Création d’emplois et développement local
Le développement des infrastructures vertes entraîne également la création de nouvelles opportunités d’emplois. L’installation et l’entretien des toitures et murs végétalisés nécessitent une main-d'œuvre spécialisée, comprenant des jardiniers, des architectes paysagistes, et des techniciens en construction durable. Ces métiers contribuent à stimuler l’économie locale et encouragent la formation et l’innovation dans des secteurs émergents. Par ailleurs, l’adoption croissante de ces infrastructures crée une demande pour de nouveaux produits et services, tels que des substrats de culture spécialisés, des systèmes d’irrigation intelligents, et des technologies de monitoring écologique. Les entreprises locales, notamment dans le domaine de l’aménagement paysager et de la construction durable, bénéficient de cette tendance, renforçant ainsi le tissu économique des communautés urbaines.
En conclusion, les impacts socio-économiques des toitures et murs végétalisés dépassent largement les simples bénéfices esthétiques et environnementaux. Ces infrastructures sont des moteurs de transformation urbaine, apportant des gains tangibles en matière de qualité de vie, de développement économique, et d'attractivité immobilière.
Évaluation critique des obstacles à l'implantation des toitures et murs végétalisés : Contraintes techniques et coûts associés
Les toitures et murs végétalisés offrent de nombreux avantages environnementaux et socio-économiques. Cependant, leur mise en œuvre à grande échelle est entravée par plusieurs défis et limitations qu'il est crucial de prendre en compte.
Contraintes techniques et structurelles
La première barrière à l’adoption des toitures et murs végétalisés est d’ordre technique et structurel. Ces systèmes ajoutent une charge significative sur les structures existantes, notamment en raison du poids des substrats, des plantes, et de l'eau retenue. Pour des bâtiments anciens ou mal conçus, cette surcharge peut compromettre l'intégrité structurelle, nécessitant des renforcements ou des ajustements coûteux. Les ingénieurs doivent donc évaluer soigneusement la capacité portante de chaque bâtiment avant l’installation, ce qui peut limiter leur application, notamment dans les environnements urbains denses où les bâtiments sont souvent anciens. [17]
De plus, les systèmes d'irrigation doivent être soigneusement planifiés pour garantir la survie des plantes. Les toitures végétalisées, en particulier, sont exposées aux variations climatiques extrêmes, telles que la sécheresse ou les fortes pluies. L’installation de systèmes d’irrigation intelligents, capables de surveiller l'humidité du sol et d’ajuster l'arrosage en conséquence, devient alors indispensable pour éviter le dessèchement ou l’engorgement des substrats. Cependant, ces systèmes ajoutent une complexité supplémentaire, nécessitant des compétences spécifiques pour leur installation et leur maintenance.
Coûts initiaux et entretien
L’un des obstacles majeurs à la mise en place de toitures et murs végétalisés est leur coût initial élevé. Les investissements initiaux incluent la préparation de la surface, l'achat des substrats et des plantes, ainsi que l’installation des systèmes d’irrigation et de drainage. Bien que ces coûts puissent être compensés par des économies à long terme, notamment en matière d’efficacité énergétique et de réduction des coûts de climatisation, le retour sur investissement peut prendre plusieurs années.
Les plantes doivent être capables de s’adapter aux conditions climatiques locales, tout en nécessitant un minimum de maintenance. Cependant, même avec une sélection judicieuse des espèces, des problèmes comme les infestations d’insectes, les maladies fongiques, ou la détérioration des substrats peuvent survenir, nécessitant des interventions fréquentes et coûteuses.
Réglementations et politiques locales
Les réglementations et politiques locales jouent un rôle déterminant dans l'adoption des toitures et murs végétalisés. Dans certains pays, les codes de construction peuvent imposer des restrictions strictes concernant les charges supplémentaires sur les structures existantes, limitant ainsi l'installation de toitures végétalisées. De plus, l’absence de normes uniformes pour les toitures et murs verts peut décourager les promoteurs immobiliers, en raison de l'incertitude entourant les exigences de conformité et les coûts potentiels de mise en conformité.
En revanche, certaines villes progressistes ont mis en place des incitations financières pour encourager la végétalisation des infrastructures urbaines. À Paris, par exemple, le programme Parisculteurs [18] propose des subventions et des réductions d’impôts pour les projets intégrant des toitures végétalisées. De même, à Toronto, la politique de toitures vertes oblige tous les nouveaux bâtiments de plus de 2 000 m² à inclure une certaine superficie de toiture végétalisée, sous peine de sanctions financières. [19] Ces incitations peuvent accélérer l'adoption des toitures et murs végétalisés, mais elles restent encore limitées à quelques villes pionnières.
Recommandations pour une adoption réussie des toitures et murs végétalisés
Bonnes pratiques et sélection des espèces végétales
Le succès des toitures et murs végétalisés repose largement sur une conception adaptée et un choix réfléchi des plantes. Il est essentiel de choisir des espèces végétales qui résistent aux conditions climatiques locales et qui nécessitent peu d’entretien. Par exemple, les plantes succulentes comme les sedums sont souvent utilisées pour les toitures extensives en raison de leur capacité à résister à la sécheresse et à capter l’eau efficacement. Les murs végétalisés, quant à eux, bénéficient de plantes à croissance rapide et résistantes, comme le lierre ou certaines fougères, qui offrent à la fois une couverture dense et une bonne capacité d’isolation.
Le choix du substrat est également crucial pour assurer la survie des plantes. Un substrat léger, drainant, mais capable de retenir suffisamment d'humidité, permet de réduire le besoin d'irrigation. L’installation de systèmes d’irrigation automatisés, couplés à des capteurs d'humidité, peut optimiser l’arrosage et limiter le gaspillage d’eau, notamment dans les régions où les précipitations sont faibles ou irrégulières. [20]
Intégration dans les projets de développement urbain
Pour maximiser les avantages des toitures et murs végétalisés, il est crucial de les intégrer dès la phase de conception dans les projets de construction ou de rénovation. Une planification précoce permet d’évaluer les contraintes structurelles et de choisir les solutions les plus adaptées au contexte du site. Collaborer avec des architectes, des urbanistes et des écologues dès le départ permet de créer des designs qui optimisent la biodiversité, améliorent l'isolation thermique et contribuent à la gestion des eaux pluviales.
Les projets de rénovation urbaine offrent une opportunité idéale pour introduire ces infrastructures vertes, notamment dans des zones où l'espace pour des parcs et jardins traditionnels est limité. Par exemple, l'intégration de murs végétalisés dans des quartiers denses peut non seulement améliorer l’esthétique, mais aussi offrir des avantages environnementaux tels que la réduction des îlots de chaleur et la filtration des particules polluantes. [21]
Rôle des décideurs et incitations politiques
Les politiques publiques jouent un rôle déterminant dans la promotion des toitures et murs végétalisés. Les décideurs peuvent mettre en place des réglementations favorables et des programmes d’incitation financière pour encourager les promoteurs immobiliers à adopter ces technologies. Par exemple, certaines villes, comme Toronto et Paris, ont mis en place des obligations légales pour l'installation de toitures végétalisées sur les nouveaux bâtiments commerciaux et résidentiels, avec des subventions pour couvrir une partie des coûts d’installation. [22] [23]
Les incitations fiscales, telles que les crédits d'impôt pour la construction durable, peuvent également encourager les investisseurs à intégrer ces infrastructures dans leurs projets. De plus, la mise en place de programmes de formation et de certification pour les professionnels du secteur facilite l’adoption de bonnes pratiques et garantit la qualité des installations. En collaborant avec des acteurs locaux, les décideurs peuvent élaborer des politiques adaptées aux spécificités climatiques et socio-économiques de chaque région, favorisant ainsi une adoption généralisée des toitures et murs végétalisés.
Ainsi, une approche intégrée et coordonnée entre la sélection des plantes, la conception technique et les politiques publiques est essentielle pour tirer pleinement parti des avantages des toitures et murs végétalisés dans nos villes.
Conclusion
Les toitures et murs végétalisés s’imposent comme des solutions innovantes et efficaces pour relever plusieurs défis urbains contemporains. Ils contribuent à améliorer la biodiversité, isoler thermiquement les bâtiments, et gérer les eaux pluviales de manière durable. En offrant des habitats pour les pollinisateurs et autres espèces, ces infrastructures favorisent une meilleure résilience écologique en milieu urbain. De plus, elles jouent un rôle crucial dans la réduction des îlots de chaleur, permettant ainsi de diminuer la consommation énergétique des bâtiments et de contribuer à un environnement urbain plus sain.
À l’avenir, l’importance des infrastructures vertes ne fera que croître, notamment face aux défis posés par le changement climatique et l’urbanisation galopante. Pour maximiser leur adoption et leur impact, il est essentiel que les décideurs, urbanistes et promoteurs immobiliers intègrent ces solutions dans les politiques de planification urbaine durable. Des incitations financières et des programmes de soutien adaptés sont nécessaires pour encourager la mise en œuvre à grande échelle de toitures et murs végétalisés, garantissant ainsi des bénéfices environnementaux, économiques et sociaux durables pour les générations futures.
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[1] Guide Travaux Toiture. (n.d.). Toiture végétalisée : Types et avantages. Retrieved from https://www.guide-travaux-toiture.be/types-de-toitures/toiture-vegetalisee/
[2] Jardins de Babylone. (n.d.). Mur végétal et jardin vertical : Avantages et installation. Retrieved from https://www.jardinsdebabylone.fr/blog/mur-vegetal-jardin-vertical/
[3] Renewable Energy Hub. (n.d.). History of Green Roofing. Retrieved from https://www.renewableenergyhub.co.uk/main/green-roof-information/history-of-green-roofing
[4] Innovatop Green. (n.d.). The Evolution of Green Roofs. Retrieved from https://www.innovatopgreen.com/en/green-roofs/the-evolution-of-green-roofs/
[5] NParks. (n.d.). City in a Garden: Green Roofs in Singapore. Retrieved from https://www.nparks.gov.sg/-/media/cuge/ebook/citygreen/cg3/cg3_05.pdf
[6] Frontiers in Ecology and Evolution. (2022). Effectiveness of Green Roofs and Green Walls on Energy Consumption and Indoor Comfort in Arid Climates. Retrieved from https://www.frontiersin.org/journals/ecology-and-evolution/articles/10.3389/fevo.2022.804500/full
[7] ResearchGate. (n.d.). Effectiveness of Green Roofs and Green Walls on Energy Consumption. Retrieved from https://www.researchgate.net/publication/328620679_Effectiveness_of_Green_Roofs_and_Green_Walls_on_Energy_Consumption_and_Indoor_Comfort_in_Arid_Climates
[8] Enerzine. (2024). Les toits verts peuvent rafraîchir les villes et économiser de l’énergie : Modélisation. Retrieved from https://www.enerzine.com/les-toits-verts-peuvent-rafraichir-les-villes-et-economiser-de-lenergie-modelisation/84931-2024-02
[9] Environmental Protection Agency (EPA). (n.d.). Heat Island Effect. Retrieved from https://www.epa.gov/heatislands
[10] Gouvernement du Québec. (n.d.). Hambourg : Lutte contre les îlots de chaleur urbains. Retrieved from https://cdn-contenu.quebec.ca/cdn-contenu/adm/min/affaires-municipales/publications/amenagement_territoire/lutte_contre_changements_climatiques/FIC_Hambourg.pdf
[11] Campbell Scientific. (n.d.). Illinois Research Roof Garden. Retrieved from https://www.campbellsci.fr/illinois-research-roof-garden
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[13] Beyer, K. M., Kaltenbach, A., Szabo, A., Bogar, S., Nieto, F. J., & Malecki, K. M. (2014). Exposure to neighborhood green space and mental health: Evidence from the survey of the health of Wisconsin. International Journal of Environmental Research and Public Health, 11(3), 3453-3472, https://doi.org/10.3390/ijerph110303453.
[14] Park, B. J., Tsunetsugu, Y., Kasetani, T., Kagawa, T., & Miyazaki, Y. (2010). The physiological effects of Shinrin-yoku (taking in the forest atmosphere or forest bathing): evidence from field experiments in 24 forests across Japan. Environmental Health and Preventive Medicine, 15(1), 18-26, https://doi.org/10.1007/s12199-009-0086-9.
[15] Maria Manso, Inês Teotónio, Cristina Matos Silva, Carlos Oliveira Cruz,
Green roof and green wall benefits and costs: A review of the quantitative evidence,
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[16] Inês Teotónio, Cristina Matos Silva, Carlos Oliveira Cruz, Economics of green roofs and green walls: A literature review, Sustainable Cities and Society, Volume 69, 2021, 102781, ISSN 2210-6707, https://doi.org/10.1016/j.scs.2021.102781.
[17] Soprema Entreprises. (n.d.). Comment entretenir une toiture végétalisée toute l'année. Retrieved from https://www.soprema-entreprises.fr/comment-entretenir-toiture-vegetalisee-toute-l-annee/
[18] Ministère de la Transition Écologique. (2019). Monographie des innovations urbaines : Parisculteurs. Retrieved from https://www.ecocites.logement.gouv.fr/IMG/pdf/190321_monographie_iso_parisculteurs.pdf
[19] City of Toronto. (n.d.). Green Roofs. Retrieved from https://www.toronto.ca/city-government/planning-development/official-plan-guidelines/green-roofs/
[20] Snodgrass, E. C., & McIntyre, L. (2010). The Green Roof Manual: A Professional Guide to Design, Installation, and Maintenance. Timber Press.
[21] Oberndorfer, E., Lundholm, J., Bass, B., Coffman, R. R., Doshi, H., Dunnett, N., & Rowe, B. (2007). Green Roofs as Urban Ecosystems: Ecological Structures, Functions, and Services. BioScience, 57(10), 823-833, https://doi.org/10.1641/B571005.
[22] City of Toronto. (2023). Green Roof Bylaw. Retrieved from https://www.toronto.ca/services-payments/water-environment/green-roofs/
[23] Ville de Paris. (2022). Programme Parisculteurs. Retrieved from https://www.parisculteurs.paris.fr
Written by Mehdi BELAHOUCINE
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