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PARIS SMART CITY 2050
8 PROTOTYPES OF POSITIVE ENERGY TOWERS ECO-CONCEIVED TO FIGHT GLOBAL WARMING
PARIS 2014-2015
FRANCE
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TYPE: Architectural Commission, "Procédure Adaptée"
INTERNATIONAL DESIGN ARCHITECT: Vincent Callebaut Architectures, Paris
CLIENT: Mairie de Paris - Paris City Hall
PROGRAM: 8 prototypes of positive energy towers eco-conceived to fight global warming
GREEN ENGINEERING CONSULTANT: Setec
VCA’S TEAM: Agnès Martin, Fabrice Zaini, Maguy Delrieu, Vincent Callebaut
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FRENCH TEXT HEREUNDER


« 2050 PARIS SMART CITY »

FOR A SUSTAINABLE, DENSE AND CONNECTED CITY



Following the Climate Energy Plan of Paris aimed at reducing 75% of the greenhouse gas emissions within 2050, the « 2050 PARIS SMART CITY » project is a research and development work on the integration of high-rise buildings with plus-energy (BEPOS) producing by solidarity all together energy for the surrounding areas. In order to fight against the urban heat-island phenomenon by increasing in the same time the density of the city in the long-term, this study presents 8 prototypes of mixed towers. These towers repatriate the nature in the heart of the city and integrate from their design the rules of bioclimatism and the renewable and recyclable energies in short loop through innovative systems. Turned to new social innovations, they invent first new eco-responsible ways of life to implement the quality of life of the city-dwellers in the respect of the environment.

This study has been carried out for Paris City Hall by « Vincent Callebaut Architectures » agency with the green engineering consultant «Setec» in the summer of 2014. The history and the evolution perspective in 2050 of the high-rise buildings in the context of Paris Climate Energy Plan and the 8 plus-energy and/or energetically connected prototypes are presented below :



1. « MOUNTAIN TOWERS » :
HISTORIC PARIS _ 1st district, RUE DE RIVOLI
Solar, hydrodynamic and planted towers bio-air conditioning the urban heat-island phenomenon.

2. « ANTISMOG TOWERS » :
HISTORIC PARIS _ 14th district
An ecologic corridor of 23 km in the heart of Paris punctuated by depolluting photo-catalytic towers.

3. « PHOTOSYNTHESIS TOWERS » :
MODERN PARIS _ 15th district, MONTPARNASSE TOWER
A piezo-electrical and Central Park built in vertical spiral with organic facades of green algae.

4. « BAMBOO NEST TOWERS » :
MODERN PARIS _ 13th district, MASSENA AREA
Thermodynamic garden towers planted by food gardens and orchards on balconies.

5. « HONEYCOMB TOWERS » :
PERIPHERAL PARIS _ 20th district, PORTE DES LILAS
A hive of honeycomb housing energetically connected.

6. « FARMSCRAPERS TOWERS » :
PERIPHERAL PARIS _ 19th district, PORTE D’AUBERVILLIERS
A vertical farm repatriating the countryside in the heart of the city.

7. « MANGROVE TOWERS » :
FUTURE PARIS _ 10th district, GARE DU NORD
Photosensitive towers ingrained on the piezo-electrical station platforms.

8. « BRIDGE TOWERS » :
FUTURE PARIS _ 16th district, PONT AVAL / 12th district, _ PONT AMONT
Inhabited planted amphibian bridges across the Seine river upstream and downstream of Paris.


1. « MOUNTAIN TOWERS »

HISTORIC PARIS _ 1st district _ RUE DE RIVOLI
Solar, hydrodynamic and planted towers bio-air conditioning the urban heat-island phenomenon.


Paris has always been rebuilt on itself. Because of a lack of political ambition and visions for the future, is it condemned now in 2014 to remain a museum city or to gentrification? This is the question asked by the « Mountain Towers » to the historic Paris and more precisely to the rue de Rivoli.

With its severe elegance and its grandiose rigour of the neoclassicism, the rue de Rivoli, named as the « wall-street », crossed the heart of Paris and stretches from east to west on almost 3 km on the right bank of the Seine river. The urban constraints of the First Empire in the west, same as of the Haussmann period in the east about the alignment and the size of all the buildings of the street offer to Paris its monumental appearance with strict lines and surprising effect of perspective that suited Napoleon whowanted to build a prestigious street dedicated to luxury.

This « eternal stretching street that is elegant as an I » as Victor Hugo, used to say was created in the 18th Century to resolve the traffic jams and the hygiene problems in the overcrowded old districts by controlling at the same time the popular uprising of the capital city. The model of the rue de Rivoli was extended to all the new Parisian streets leading to a standardization considered by some artists of that time such as the architect as «stifling monotony».

The « Mountain Towers » project aims at controlling smog, making denser and naturalizing thus type of hyper energy and space consuming urbanism by the construction of bioclimatic mountains integratingthe renewable energies on the roofs and in the heart of the blocks. The « Mountain Towers » with positive energies will enable thus to triple vertically the housing in each Parisian housing block by distributing the structural loads through the old ducts of blocked chimneys.

Three types of renewable energies will be available in each tower : During the day, two huge photovoltaic and thermal solar shields bio inspired by the structure finely cut from dragonfly wings will produce electricity and hot sanitary water. At night, a reversible hydro-electrical pumped storage station will let an urban cascade flow out from the top of the tower between to basins of rainwater retention tanks located at different levels, preventing the need of batteries to store the electricity produced by the solar dragonfly wings.

Finally, the garden balconies will surround the inhabited storeys and filter in clean recycled waters rejected by the inhabitants by phyto-purification and bio-composting.


2. « ANTISMOG TOWERS »

HISTORIC PARIS _ 14th district _ Petite Ceinture
An ecologic corridor of 23 kms in the heart of Paris punctuated by depolluting photocatalytic towers.


The Petite Ceinture of Paris is an old double railway line of 32 kilometers that went around Paris insidethe Maréchaux boulevards and that had a double interest : linking together the radial lines that leave from the main Parisian railway stations enabling the freight exchanges between the networks and to serve the fortifications of Paris from inside for strategic reasons.

Deserted by the Parisians because of the competition of the subway, the line is for most of the route, closed to the traffic of travelers from the 23rd July 2014. Nowadays, 60% of the line is outside (open trench, in backfill, or viaduct). The remaining 40% are underground, in covered trench or in tunnel.

In 2014, there are 61 bridges : 36 are of « rail » type (where the railway line goes on top of the road) and 25 are of « street » type (where the road goes on top of the railway line). On this emblematic and historical place with a controversial destiny, the urban policy is to transform this space into a green ecological corridor by preserving the railway heritage and the triple multi use of the site between the railways, cycle paths, and walkways. Wildlife, meadows, forests, vegetation is back on the urban land.

In this context, the « Antismog Towers » plan to renaturalize the railway lines into green areas by the integration of community food gardens cultivated by the residents. The cycle paths and the urban vegetable gardens will be implemented vertically around the cyclonic towers depolluting the grounds by hydroponic phyto-purification and filtering the atmospheric smog thanks to their photocatalytic structure in titanium dioxide.

These depolluting towers will offer a strong urban density of cultivated housings thanks to their minimal impact in the ground and their architecture in splay. They will be integrated at the geographical crossings between the radial Parisian boulevards and the PC and along the existing ecosystems such as the Buttes Chaumont, the Monsouris Park, the André Citroên Park, etc.

Energetically, these towers will produce electricity by the integration of axial wind turbines of Darrieus type in the strengthened facade on the one hand and on the other hanf in photovoltaic flexible textile that enable the rainwater and dew on the roof. Regarding the thermal part, the temperature differential with the tunnels of the Petite Ceinture will be used to create geothermal cooling/heating tubes enabling to bio-air condition passively the surrounding air inside the tower. These tunnels will be lighted by piezoelectrical promenades.


3. « PHOTOSYNTHESIS TOWERS »

MODERN PARIS _ 15th district _ MONTPARNASSE TOWER
A piezo-electrical Central Park built in landscaped spiral shape covered by algae powered Bio-facades.


In 1970, the foundations of Montparnasse tower were laid on the site of the former Montparnasse railway station. This project was supported by André Malraux, Minister of Culture, and Georges Pompidou, President of the Republic. Inserted in the extension of the axis created by the Palais de Chaillot, the Trocadéro, Eiffel Tower, Champ-de-Mars and the Ecole Militaire parallel to the historical axis, the often denigrated Montparnasse tower was the highest tower of Europe during more than twenty years until 1990.

In 1975, three years after the end of its construction, the construction of skyscrapers was over because the municipality decided to forbid the construction of building of more than seven floors. The « Photosynthesis Towers » aims at improving the aesthetic and energy consuming impacts of the Montparnasse tower by transforming it on the one hand in a true vertical Central Park opened to the public and by additioning on the other hand new suspended gardens of green algae bioreactors with positive energy.

In 2050, Montparnasse tower will thus be a carbon neutral BEPOS ecosystem without fossil fuels built under the shape of a vertical public park on several floors overhung by sky gardens. Banisters will meander around the reinforced structure and will offer helical piezoelectrical promenades in the sky of Paris around the 58 floors in the shape of almond.

In the triangular openings located at both extremities of the tower, the public elevators with renewable energy will be integrated in order to separate the visitor ways from the staff working in the offices of the tower. The slab-roof of the shopping mall will be transform into a phyto-purification lagoon recycling the used waters of the building.

This planted green space in the heart of Paris will cover Montparnasse tower as well as other smaller towers (building C ad Express tower) with an insulating bio-facade that produces biofuel. Green micro algae will be cultivated on curtain-walls in planar and triangular photobioreactors built in laminated glass. They will capture the thermal solar energy by serving in the same time the generation of biomass used to produce methane. The CO2 will be used as nutrients to the algae that proliferate under the solar radiation. These bioreactors will enable to improve the thermal inertia up to 50% of heating and air condition saving whereas the biofuel refinery will be directly integrated in the base of the building.


4. « BAMBOO NEST TOWERS »

MODERN PARIS _ 13th district _ MASSENA AREA
Thermodynamic garden towers wrapped by a bamboo bio-mesh of vertical food gardens and orchards.


In the spirit of Le Corbusier’s Athens Charter, Italy 13 is the name of the huge urbanism operation carried out in Paris in the sixties. From this operation partially implemented, there are many towers of the south of the 13th district and especially the Olympiades district and the Massena area.

This innovative urbanism model of towers advocates more than even the saving of the territory and the urban density through the verticality, the multifunctionality and the multiculturalism. It’s the exemplary diversity of the residential offer and the services that led to this diversity, which is rare in buildings of comparable sizes.

The « Bamboo Nest Towers » project aims at renaturalize the thirteen towers of Massena area built on the grounds of the former Panhard & Levassor plant along the way of the “Petite Ceinture”. In 2050, this district (also called Villa d’Este) presenting the highest concentration of towers in Paris, will be the emblem of the repatriation of the urban vertical agriculture on several floors in the heart of the capital city.

Thus Puccini, Palerme, Rimini, Verdi, towers etc. will be enveloped by an ecoskeleton in plaited bamboo. On the one hand, this ecological 3D canvas will enable to support structurally the overload of individual vegetable garden balconies and community orchards surrounding the existing housing. On the other hand, the funnels shaped by the braiding geometry will accentuate the Venturi effect accelerating thus the strength of the prevailing winds to increase the output of the three-blade wind turbines.

Besides the bio-air condition of the atmosphere provided mainly by the evapo-perspiration of the plants, and in addition to the electricity generated by the axial wind turbines implanted on the roofs-blade in the funnels, the main energy source will come from the concentrating thermodynamic plant. This will be composed of a collector implanted on the “Abeille Tower” and parabolic helio-static mirrors planted on the Parisian zinc roofs and concentrating towards the collector the sunrays to increase the temperature of a heat transfer fluid. This liquid will be sent in a water heater transforming the water into steam. The steam will make the turbines turn which will pull the alternators producing thus electricity even outside the solar irradiation time, i.e. 24/7.

The towers of Villa d’Este will be BEPOS (Building with positive energy) whereas the inhabitants will cultivate their own organic food in this nourishing ecosystem, new social innovation ground !


5. « HONEYCOMB TOWERS »

PERIPHERAL PARIS _ 20th district _ PORTE DES LILAS
A hive of honeycomb housing developing an energy solidarity cooperation.


The cheap housings (HBM) corresponded until 1949 to the actual HLM (Housing at moderate rent). They appeared during the industrial revolution and were inspired by the hygienistic and paternalistic reflections of the modernistic middle class of the Second Empire to accommodate the labourers. They are mostly implanted in non aedificandi area of the old fortifications (Thiers wall) between the Maréchaux Boulevard and the ring road. In orange bricks, of 6 floors generally high, they are available for the modest and popular households of the capital city.

This HBM ring is in the heart of the energy renovation issue of the old buildings in Paris. The thermal bridges and the phenomena of cold partitions coming from the heterogeneity of the materials (concrete – bricks) are true challenges of interior, thermal and hydrometric insulation.

In order to increase the offer of housings in Paris, the « Honeycomb Towers » propose to double the height of theses HBM by an architecture leading to the construction of individual mini-houses interlocked the ones to the others. Such as a honeycomb with hexagonal alcoves, this urban implant will offer to the new inhabitants vegetable gardens and suspended orchards repatriating thus in the city the advantages of a rural individual house. Structurally, this hive is supported by a steel structure that descends the loads vertically through the existing chimney ducts crossing the buildings.

Actually, from the 1st January 2015 the wood combustion will be totally forbidden in Paris and these ducts already drilled will find a second use. The structure in honeycomb will enable to reinforce the resistance of the tower by assuring maximum lighting. The single-family module will be standardized and prefabricated. The concepts of double-wall and double deck will be directly integrated for a maximal spatial flexibility, an efficient innervation of the fluids and an optimal thermal and sound insulation. This great meccano toy with an organic silhouette will be transformed into a true suspended nourishing garden in the sky inviting the Parisian fauna and the flora to thrive.

The roofs will be covered by thermal and photovoltaic solar panels whereas the Sérurier and Mortier boulevards, the Phylolights (hybridization of a lamp and an axial wind turbine) will assure the public lighting self-sufficiently.


6. « FARMSCRAPERS TOWERS »

PERIPHERAL PARIS _ 19th district _ PORTE D’AUBERVILLIERS
A vertical urban farm repatriating the countryside in the heart of the city.


The porte d’Aubervilliers is an important gate of the Parisian north-east, located at the junction of two districts of Paris. Whereas the north area located in Aubervilliers has been encountering important transformations from 2005 with the construction of Icade Headquarters, the Millénaire shopping Mall (2011), then Veolia Headquarters (2016), the roundabout located on top of the ring road of Paris with a view on Aubervilliers city remains a true urban no man’s land devoured by the pollution caused by the proliferation of vehicles.

The « Farmscrapers Towers » concept aims at articulating the Claude Bernard urban development zone and its linear forest with the new master plan of Aubervilliers. As urban articulation of ecological corridors, the three vegetable towers implanted on a urban forest in the shape of a huge manta ray. This manta ray filtering the air of the tunnel pile up a mixed programming under the shape of vertical farms with floors of agriculture fields cultivated by their own inhabitants.

The objective is to repatriate the countryside in the heart of the city and to reintegrate the food production locally. True city district piling up mixed blocks, these Farmscrapers make denser the urban space by optimizing the quality of life of the inhabitants by the reduction of the transport means, the implantation of a domotic network, the renaturalization of the public and private spaces and the integration of clean renewable energies as the biomass, the methanisation, the photovoltaic and thermal solar energy and the wind turbines.

This pioneer project aims for the 8 following objectives :

1/ The reduction of the ecological footprint enhancing the local consumption by its food autonomy and by the reduction of the transport means.
2/ The reintegration of the local employment in the primary and secondary sectors coproducing fresh and organic products.
3/ The recycling in short and closed loop of the organic waste by anaerobic compost, hydrogen fuel cells and phyto-purification lagoon.
4/ The saving of the rural territory, reducing the deforestation, the desertification and the pollution of the phreatic tables.
5/ The oxygenation of the polluted city centres whose air quality is heavily polluted.
6/ The limitation of the systematic recourse to pesticides, insecticides, herbicides and chemical fertilizers.
7/ The water saving water by the recycling of the urban waters.
8/ The protection of the ecosystemic cycles in the heart of the city. It’s a project of BEPOS living stones reintegrating the biodiversity !


7. « MANGROVE TOWERS »

FUTURE PARIS _ 10th district _ GARE DU NORD
Photosensitive towers rooted on the piezo-electrical station platforms.


In Paris, the railway network of the seven SNCF train (Gare du Nord, Gare de l’Est, Gare Saint-Lazare, Gare Montparnasse, Gare d’Austerlitz, Gare de Bercy et Gare de Lyon) represent a total surface area of several tens of hectares that will get vertically denser within 2050. For its capacity of travelers, the Gare du Nord is the first station of Europe in traffic and the third in the world after those of Tokyo and Chicago!

In the heart of this European multimodal crossroads, more than 700,000 travelers will travel every day in the 2,000 trains on the 32 rails. The Mangrove towers will be built on this territory of iron and steel drawn by the forks of this intertwined rails. They will join the modernist neoclassical architecture of the Gare du Nord whose construction of the Great Hall dates from the universal exhibition of 1855.

As their name indicates it, the « Mangrove Towers » will be inspired by the mangrove trees of the maritime marshes with their pneumatophores and their stilt roots. They will be implanted directly of the platforms of the Gare du Nord and they will ramify each other as ecosystem resilient to the climate imbalance. These towers will accommodate a mixed programme of offices, hotels and housing dedicated to international and traveling customers. True forest of planted towers, this urban mangrove will be energy positive, that means i twill produce more energy than it will consume (electrical, calorific or food energy).

The project will be eco-designed from state-of-the-art renewable energies to present a zero carbon footprint. Indeed, the station platforms will be full of piezoelectrical captors polarizing under the action of the mechanical constraint generated by the travelers. The tubular facades will be composed of Grätzel cells forming a photo-electrochemical skin inspired by the light (photons), will also produce the electricity by electrolysis. Finally, the towers will not only be self-sufficient in energy but they will be also depolluting thanks to their structure in titanium dioxide.

Their structure in branches (imitating the bark of mangrove trees) will cause under the action of the x-rays in the presence of oxygen and humidity, the degradation of the organic, solid, liquid and gaseous matters in the urban smog (through self-cleaning, destruction of COV, destruction of NOX, anti-mist, UV absorber, etc.).


8. « BRIDGE TOWERS »

FUTURE PARIS _ 16th district _ PONT AVAL / 12th district _ PONT AMONT
Green inhabited amphibian bridges across the Seine river upstream and downstream of Paris.


Will the capital count one day 39 bridges across its river instead of the 37 contemporary crossings in 2014 ? As illustrated in the beautiful painting of Nicolas Jean-Baptiste Raguenet, all the bridges of the Middle-Ages were inhabited and created a functional, cultural and merchant urban continuum between the right bank and the left bank

With the objective of making the city denser by inhabited vertical ecosystems, the “Bridge Towers” project proposed the construction of two green bridges at the river gates of Paris. These two bridges with jellyfish silhouettes emerging from the water will link the 15th and the 16th arrondissements in the west to the 12th and 13th district in the east.

They will be twin towers molding and re-customizing extraordinarily both existing bridges of the ring road in order to enhance both entrances to the city by the river along which its history flew from Lutece. Perforated by wide funnels, the towers will be supplied by electrical energy thanks to multi blades wind turbines replaced by hydrokinetic turbines (hydroelectrical turbines) which will use the kinetic energy (river motivity). The conveyors of these water wheels will enable to reestablish the rotary movement of the axis from the linear movement of the river. The heat pump will enable to capture the water calories of the Seine to heat the towers. By this use of renewable energies, the towers will be BEPOS building, i.e. with positive energy.

True urban link, this bridge, until here passage between two banks, will be a new territory created by a new urban form linking two towers of more than 200 meters. By its junction, it will reinforce the urban continuum by affirming in the same time its particularity, which is to be linked to the rive that it crosses and to the grounds it reconnects.

This inhabited bridge, these two amphibian towers across the Seine, will meet the housing crisis of the city of Paris by including a dense and mixed programme facilities , but also hotel-apartments to meet the needs of the « world city ». The inhabited bridge will reinforce the symbolism of the city and will refer to a new form of urban and social innovation in terms of clean collective housing with zero carbon emission and zero waste!


Copyright : Vincent Callebaut, Lead Archibiotect


TEXTE FRANCAIS


« PARIS SMART CITY 2050 »

Pour une ville durable, dense et connectée



Dans le cadre du Plan Climat Energie de la Ville de Paris qui vise à réduire de 75% les émissions de gaz à effet de serre d’ici 2050, le projet “PARIS SMART CITY 2050” est un travail de réflexion et de recherche sur l’intégration des Immeubles de Grandes Hauteurs à énergie positive (BEPOS) et solidairement producteurs d’énergie pour les quartiers où ils sont implantés. Afin de lutter contre l’effet d’îlot de chaleur urbain tout en densifiant la ville durablement, cette étude présente 8 prototypes de tours mixtes. Ces tours rapatrient la nature au cœur de la cité et intègrent dès leur conception les règles du bioclimatisme et les énergies renouvelables et récupérables en boucle courte au travers des systèmes novateurs. Vers de nouvelles innovations sociales, elles désirent avant tout inventer de nouveaux modes de vie éco-responsables pour implémenter la qualité de vie des citadins dans le respect de l’environnement.

Cette étude a été menée pour la Mairie de Paris par l’agence « Vincent Callebaut Architectures » en étroite collaboration avec les ingénieurs de « Setec Bâtiment » durant l’été 2014. L’histoire et les perspectives d’évolutions à 2050 des Immeubles de Grandes Hauteurs dans le contexte du Plan Climat Energie de Paris et les 8 prototypes BEPOS et/ou énergétiquement solidaires sont présentés ci-dessous en détails :



1. « MOUNTAIN TOWERS » :
PARIS HISTORIQUE _ 1er arr., RUE DE RIVOLI
Des tours végétales, solaires et hydrodynamiques bio-climatisant l’îlot de chaleur urbain.

2. « ANTISMOG TOWERS » :
PARIS HISTORIQUE _ 14ème arr., PETITE CEINTURE
Un corridor écologique de 23 kms au cœur de Paris ponctué de tours dépolluantes photo-catalytiques.

3. « PHOTOSYNTHESIS TOWERS » :
PARIS MODERNE _ 15ème arr., TOUR MONTPARNASSE
Un Central Park piézo-électrique et spiralé à la verticale aux bio-façades d’algues vertes.

4. « BAMBOO NEST TOWERS » :
PARIS MODERNE _ 13ème arr., ENSEMBLE MASSENA
Des tours maraîchères thermodynamiques aux balcons potagers.

5. « HONEYCOMB TOWERS » :
PARIS PERIPHERIQUE _ 20ème arr., PORTE DES LILAS
Une ruche de logements alvéolaires énergétiquement solidaire.

6. « FARMSCRAPERS TOWERS » :
PARIS PERIPHERIQUE _ 19ème arr., PORTE D’AUBERVILLIERS
Une ferme verticale rapatriant la campagne aux portes de la ville.

7. « MANGROVE TOWERS » :
PARIS FUTUR _ 10ème arr. _ GARE DU NORD
Des tours photosensibles enracinées sur des quais piézoélectriques.

8. « BRIDGE TOWERS » :
PARIS FUTUR _ 16ème arr., PONT AVAL / 12ème arr., _ PONT AMONT
Des ponts-paysages habités amphibiens enjambant la Seine aux entrées Amont et Aval de Paris.


1. « MOUNTAIN TOWERS »

PARIS HISTORIQUE _ 1er arrondissement _ RUE DE RIVOLI
Des tours végétales, solaires et hydrodynamiques bio-climatisant l’îlot de chaleur urbain.


Paris s’est toujours reconstruite sur elle-même. Par manque d’ambition politique et de visions en l’avenir, est-elle aujourd’hui en 2014 condamnée à la muséification et à le gentrification ? Telle est la question posée par les « Mountain Towers » au Paris Historique et plus précisément à la rue de Rivoli.

Avec son élégance sévère et sa rigueur grandiose héritées du néo-classicisme, la rue de Rivoli, dite la « rue-mur », traverse le cœur de Paris et s'étend d‘est en ouest sur près de 3 km sur la rive droite de la Seine. Tous les bâtiments de la rue ont été soumis durant le premier Empire à l’ouest et durant l’époque Haussmann à l’est aux mêmes contraintes urbaines d’alignement et de gabarit lui offrant ainsi sa monumentalité aux lignes strictes et aux étonnants effets de perspective qui convenait parfaitement à Napoléon qui souhaitait bâtir une rue prestigieuse dévolue au luxe.

Cette «rue éternelle s’étirant élégante comme un I» comme le disait Victor Hugo fut créée au XVIII siècle pour résoudre les embarras de la circulation et les problèmes d'hygiène qui se posaient dans les vieux quartiers surpeuplés tout en contrôlant les soulèvements populaires de la capitale. Le modèle de la rue de Rivoli s’est étendu à l’ensemble des nouvelles voies parisiennes, entraînant une uniformisation qualifiée par certains artistes de l’époque comme l’architecte Charles Garnier de «monotonie étouffante».

Le projet « Mountain Towers » vise à désasphyxier, à densifier et à re-naturaliser ce type d’urbanisme hyper-énergivore et spatiovore par la construction de montagnes bioclimatiques intégrant les énergies renouvelables sur les toits et en cœur d’îlots. Les « Mountain Towers » à énergies positives permettront ainsi de tripler à la verticale l’offre de logements de chaque îlot parisien d’habitation en distribuant les charges structurelles à travers les anciens conduits de cheminées condamnés.

Trois types d’énergies renouvelables seront embarqués dans chaque tour : Durant la journée, deux grands boucliers solaires photovoltaïques et thermiques bio-inspirés par la structure finement ciselées des ailes de libellules produiront de l’électricité et de l’eau chaude sanitaire. Durant la nuit, une station hydro-électrique réversible de pompage-turbinage fera s’écouler une cascade urbaine sur toute la hauteur de la tour entre deux bassins de rétention d’eau pluviale situés aux points haut et bas, évitant d’avoir recours à des batteries pour stocker l’électricité produite par les ailes de libellules solaires.

Enfin, des balcons potagers ceintureront les plateaux habités et viendront filtrer en site propre les eaux grises rejetées par les habitants par phyto-épuration et bio-compostage.


2. « ANTISMOG TOWERS »

PARIS HISTORIQUE _ 14ème arrondissement _ PETITE CEINTURE
Un corridor écologique de 23 kms au cœur de Paris ponctué de tours dépolluantes photocatalytiques.


La Petite Ceinture de Paris est une ancienne ligne de chemin de fer à double voie de 32 kilomètres de longueur qui faisait le tour de Paris à l'intérieur des boulevards des Maréchaux et qui présentait un double intérêt : relier entre elles les lignes radiales qui partent des grandes gares parisiennes permettant les échanges de fret entre les réseaux, et desservir les fortifications de Paris, par l'intérieur, pour des raisons stratégiques.

Désertée par les Parisiens en raison de la concurrence du métropolitain, la ligne est, pour l'essentiel de son parcours, fermée au trafic de voyageurs depuis le 23 juillet 1934. Actuellement, 60 % du linéaire est à l'air libre (tranchée ouverte, à niveau, en remblais, en viaduc), et les 40 % restants sont en souterrain, en tranchée couverte ou en tunnel.

En 2014, on dénombre 61 ponts : 36 de type « rail » (où la ligne ferroviaire passe au-dessus de la voirie) et 25 de type « rue » (où la voirie passe au-dessus de la ligne ferroviaire). Sur ce lieu emblématique, historique et au destin controversé, la politique urbaine est de transformer ce fil rouge d’Ariane en corridor vert écologique tout en préservant le patrimoine ferroviaire et la multimodalité potentiellement tripartite du site entre voies ferrées, pistes cyclable et chemins de promenade. Friche, boisement, prairie, la végétation reprend ses droits sur la minéralité urbaine.

Dans ce contexte, les « Antismog Towers » projettent de renaturaliser le tracé ferroviaire en poumon vert par l’intégration de jardins maraîchers communautaires cultivés par les riverains. Les pistes cyclables et les potagers urbains viendront ainsi s’enrouler à la verticale autour de tours cycloniques dépolluant les sols par phyto-épuration hydroponique et filtrant le smog atmosphérique grâce à leur structure photocatalytique en dioxyde de titane.

Ces tours dépolluantes offriront une forte densité urbaine de logements maraichers grâce à leur impact minimal au sol et leur architecture en évasement. Elles seront implantées aux croisements géographiques entre les boulevards radiants parisiens et la PC ainsi que le long des écosystèmes existants tels que les Buttes Chaumont, le Parc Monsouris, le Parc André Citroên, etc.

Energétiquement, ces tours produiront leur électricité par l’intégration d’une part d’éoliennes axiales de type Darrieus dans la résille de façade et d’autre part de toitures en textile souple photovoltaïque et récupérateur de pluie et rosée. Sur le plan thermique, le différentiel de température avec les tunnels de la PC sera mis à profit pour créer des puits canadiens permettant de bioclimatiser passivement l’air ambiant intérieur des tours. Ces mêmes tunnels seront éclairés par les promenades piézoélectriques.


3. « PHOTOSYNTHESIS TOWERS »

PARIS MODERNE _ 15ème arrondissement _ MONTPARNASSE
Un Central Park piézo-électrique et spiralé à la verticale aux biofaçades d’algues vertes.


En 1970 fut posée sur le site de l’ancienne Gare Montparnasse la première pierre du chantier de la tour homonyme, projet soutenu par André Malraux, alors Ministre de la Culture, et le Président de la République Française Georges Pompidou. Insérée dans le prolongement de l'axe créé par le Palais de Chaillot, le Trocadéro, la Tour Eiffel, le Champ-de-Mars et l'École Militaire, en parallèle avec l'axe historique, la Tour Montparnasse souvent très décriée fut la plus haute tour d’Europe pendant plus de vingt ans jusqu’en 1990.

En 1975, trois années après la fin de sa construction, sonna le glas de la construction en hauteur à Paris car la municipalité décida depuis d'interdire la construction d'immeubles de plus de sept étages. Le projet « Photosynthesis Towers » vise à améliorer les impacts esthétiques et énergivores de l’Ensemble Immobilier Tour Maine-Montparnasse en le métamorphosant d’une part en un véritable Central Park à la verticale ouvert au public, et en couturant d’autre part tous ces nouveaux jardins suspendus d’une robe de bioréacteurs d’algues vertes à énergie positive.

En 2050, la Tour Montparnasse sera ainsi un écosystème BEPOS, carboneutre et exempt de combustibles fossiles, construit sous la forme d’un parc public étagé verticalement surplombé par des sky gardens. Des rampes serpenteront ainsi autour du gros œuvre existant renforcé et proposeront des promenades piézoélectriques hélicoïdales dans le ciel de Paris autour des 58 étages en forme d’amande.

Dans les échancrures triangulaires situées aux deux extrémités de la tour, des batteries d’ascenseurs publics à récupération d’énergie seront intégrés afin de dissocier les parcours visiteurs des employés de bureaux travaillant dans la tour. La toiture-dalle du centre commercial sera quant à elle transformée en lagune de phyto-épuration recyclant les eaux grises de l’ensemble immobilier.

Ce poumon végétal au cœur de Paris enrobera la Tour Montparnasse ainsi que les deux autres tours plus petites (le bâtiment C et la Tour Express) d’une bio-façade isolante et productrice de biofuel. Des micro-algues vertes seront cultivées sur des murs rideaux de façades dans des photobioréacteurs plans et triangulaires construits en verre feuilleté. Ceux-ci capteront l’énergie solaire thermique, tout en servant de médium pour la génération de biomasse utilisée pour produire du méthane. Le CO2 servira de nutriments aux algues qui prolifèrent sous la radiation solaire. Ces bioréacteurs permettront de gagner en inertie thermique, avec jusqu’à 50 % d’économies de chauffage et de climatisation tandis que la raffinerie de biofuel sera directement intégrée dans le socle de l’ensemble.


4. « BAMBOO NEST TOWERS »

PARIS MODERNE _ 13ème arrondissement _ ENSEMBLE MASSENA
Des tours maraîchères thermodynamiques aux balcons potagers.


Dans l’esprit de la Chartre d’Athènes de Le Corbusier, Italie 13 est le nom de la vaste opération d’urbanisme engagée à Paris dans les années 1960. De cette opération, partiellement mise en œuvre, datent les nombreuses tours du sud du 13ème arrondissement et en particulier le quartier des Olympiades et l’ensemble Masséna.

Ce modèle innovant d’urbanisme de tours prône aujourd’hui plus que jamais l’économie du territoire et la densité urbaine via la verticalité, la multifonctionnalité et le multiculturalisme. C’est la diversité exemplaire de l’offre résidentielle et des services qui a engendré cette mixité, rare dans des ensembles de taille comparable.

Le projet « Bamboo Nest Towers » vise à re-naturaliser les treize tours de l’ensemble Masséna construites sur les terrains de l’ancienne usine de construction Panhard & Levassor le long du tracé de la Petite Ceinture. En 2050, ce quartier (aussi appelé Villa d’Este) présentant la concentration de tours la plus élevée de Paris, sera un emblème du rapatriement de l’agriculture urbaine étagée à la verticale au cœur de la capitale.

Ainsi les tours Puccini, Palerme, Rimini, Verdi, etc. ... seront enveloppées d’un exosquelette en bambou tressé. D’une part, ce treillis 3D écologique permettra de porter structurellement le surpoids des balcons potagers individuels et des vergers communautaires ceinturant les logements existants. D’autre part, les caténoïdes (entonnoirs) formés par la géométrie du tressage accentueront l’effet Venturi accélérant ainsi la force des vents dominants afin d’augmenter le rendement des éoliennes tripales insérées en leur sein.

Outre la bioclimatisation naturelle de l’atmosphère fournie principalement par l’évapotranspiration des plantes, et outre l’électricité générée par les éoliennes axiales implantées sur les toits et tripales dans les caténoïdes, la principale source d’énergie proviendra d’une centrale thermodynamique à concentration. Celle-ci sera composée d’un collecteur implanté sur la Tour Abeille et de miroirs paraboliques héliostatiques plantés sur les toits parisiens en zinc et concentrant vers le collecteur les rayons du soleil afin de faire monter en température un fluide caloporteur. Ce liquide caloporteur sera envoyé dans une chaudière transformant l’eau en vapeur. La vapeur fera tourner des turbines qui entraîneront des alternateurs produisant ainsi de l’électricité même en dehors des heures d’irradiation solaire, c-à-d en H24.

Les tours de la Villa d’Este seront ainsi BEPOS (Bâtiments à Energie POSitive) tandis que les habitants seront les cultivateurs de leur propre alimentation biologique dans cet écosystème nourricier, nouveau terrain d’innovation sociale !


5. « HONEYCOMB TOWERS »

PARIS PERIPHERIQUE _ 20ème arrondissement _ PORTE DES LILAS
Une ruche de logements alvéolaires énergétiquement solidaire.


Les habitations à bon marché, très souvent appelées HBM, correspondaient - jusqu'en 1949 - aux actuelles HLM (habitations à loyers modérés). Ils sont apparus pendant la révolution industrielle et ont été inspirés par les courants hygiénistes et paternalistes de la bourgeoisie moderniste du Second Empire pour loger les ouvriers. Ils sont principalement implantés dans la zone non aedificandi des anciennes fortifications (Enceinte de Thiers) entre le Boulevard des Maréchaux et le Périphérique. En briques oranges, hauts généralement de six étages, ils sont mis à la disposition des foyers modestes et populaires de la capitale.

Cette ceinture de HBM est au cœur de la problématique de la rénovation énergétique du bâti ancien à Paris. Les ponts thermiques et les phénomènes de parois froides découlant de l’hétérogénéité des matériaux (béton-brique) sont de véritables challenges d’isolation intérieure, thermique et hydrométrique.

En vue d’accroitre l’offre de logements dans Paris, les « Honeycomb Towers » proposent de doubler la hauteur de ces HBM par une architecture parasite venant greffer des maisons individuelles imbriquées les unes aux autres. Tel un nid d’abeilles aux alcôves hexagonales, cette greffe urbaine offrira aux nouveaux habitants des potagers et vergers suspendus rapatriant ainsi en ville les avantages d’un pavillon individuel rural. Structurellement, cette ruche est portée par une ossature métallique qui descend les charges verticalement à travers les conduits de cheminée existants traversant les immeubles.

En effet, à partir du 1er janvier 2015 la combustion de bois sera totalement interdite à Paris et ces conduits déjà percés trouveront ainsi une seconde utilité. La structure en nid d’abeille permettra de renforcer la résistance de la tour tout en lui garantissant une légèreté maximale. Le module unifamilial sera standardisés et préfabriqués en usine. Les concepts de double-mur et de double-planché seront directement intégrés pour une flexibilité spatiale maximale, une innervation efficiente des fluides et une isolation thermique et phonique optimale. Ce mécano géant à la silhouette organique, se transformera en un véritable jardin nourricier en sustentation dans le ciel invitant la faune et la flore parisienne à s’y nicher.

Les toitures seront recouvertes de panneaux solaires thermiques et photovoltaïques tandis qu’un réseau géothermique innervera chaque maison. Le long des boulevards Sérurier et Mortier, les Phylolights (hybridation d’un lampadaire et d’une éolienne axiale) assureront en toute autonomie l’éclairage public.


6. « FARMSCRAPERS TOWERS »

PARIS PERIPHERIQUE _ 19ème arrondissement _ PORTE D’AUBERVILLIERS
Une ferme verticale rapatriant la campagne aux portes de la ville.


La porte d’Aubervilliers est une importante porte du nord-est parisien, située à la jonction du quartier du Pont-de-Flandres dans le 19e arrondissement et du quartier de la Chapelle dans le 18e arrondissement de Paris. Tandis que la zone nord située sur la commune d'Aubervilliers connaît des transformations importantes depuis 2005 avec la construction du siège social d'Icade, du centre commercial du Millénaire (2011), puis du siège social de Veolia (2016), le rond-point situé au-dessus du boulevard périphérique de Paris et donnant sur la commune d' Aubervilliers reste un véritable no man’s land urbain dévoré par l’asphyxie du tout à l’automobile.

Le concept des « Farmscrapers Towers » a pour but d’articuler la ZAC Claude Bernard et sa forêt linéaire avec le projet Plaine Commune d’Aubervilliers. En tant que rotule urbaine des corridors écologiques, les trois tours maraîchères, implantées sur une forêt urbaine en forme de Raie Manta filtrant l’air vicié du tunnel, viennent empiler une programmation mixte sous forme de fermes verticales étageant des champs d’agriculture cultivés par leurs propres habitants.

Le but est de rapatrier la campagne au cœur de la ville et de réintégrer les modes de production alimentaire au sein des lieux de consommation. Véritable quartier de ville empilant des îlots mixtes, ces Farmscrapers densifient l’espace urbain tout en optimisant la qualité de vie de ses habitants par la réduction des moyens de transports, l’implantation d’un réseau domotique, la re-naturalisation des espaces publics et privés, et l’intégration des énergies renouvelables propres comme la biomasse, la méthanisation, le solaire photovoltaïque et thermique et l’éolien.

Ce projet pionnier vise les 8 objectifs suivants :

1/ La diminution de l’empreinte écologique valorisant la consommation locale par son autonomie alimentaire et par la réduction des moyens de transports.
2/ La réintégration d’emplois locaux dans le secteur primaire et secondaire coproduisant des produits frais et biologiques.
3/ Le recyclage en boucle courte et fermée des déchets organiques par compostage anaérobie, piles à combustible à hydrogène et lagune de phyto-épuration.
4/ L’économie du territoire rural, réduisant la déforestation, la désertification et la pollution des nappes phréatiques.
5/ L’oxygénation des centres villes pollués dont la qualité de l’air est saturée en particule de plomb.
6/ La limitation du recours systématique aux pesticides, insecticides, herbicides et engrais chimiques.
7/ L’économie de la ressource en eau par le recyclage des eaux urbaines.
8/ La protection des cycles écosystémiques au cœur de la cité. C’est un projet de pierres vivantes BEPOS réintégrant la biodiversité !


7. « MANGROVE TOWERS »

PARIS FUTUR _ 10ème arrondissement _ GARE DU NORD
Des tours photosensibles et photocatalytiques enracinées sur des quais piézoélectriques.


A Paris, le réseau ferré des sept gares de la SNCF (Gare du Nord, Gare de l’Est, Gare Saint Lazare, Gare Montparnasse, Gare d’Austerlitz, Gare de Bercy et Gare de Lyon) représentent une superficie totale de plusieurs dizaines d’hectares qui seront densifiés à la verticale d’ici 2050. Pour sa capacité de voyageurs, la Gare du Nord est la première gare d'Europe en trafic et la troisième au monde après celles de Tokyo et de Chicago!

Au cœur de ce carrefour multimodal européen, plus de 700 000 voyageurs embarquent en effet chaque jour dans les 2000 trains empruntant les 32 voies. Les Tours Mangrove seront construites sur ce territoire de fer et d’acier dessiné par les fourches des rails entrecroisés. Elles se marieront à l’architecture néoclassique moderniste de la Gare du Nord dont la construction de la grande halle date de l’exposition universelle de 1855.

Comme leur nom l’indique, les « Tours Mangrove » seront inspirées des palétuviers des marais maritimes avec leurs pneumatophores et leurs racines échasses. Elles seront implantées directement sur les quais de la Gare du Nord et elles seront ramifiées entre-elles comme un écosystème résiliant au dérèglement climatique.

Ces tours accueilleront une programmation mixte de bureaux, d’hôtels et de logements voués à une clientèle internationale et nomade. Véritable forêt de tours végétales, cette Mangrove urbaine sera à énergie-positive, c’est-à-dire qu’elle produira plus d’énergie qu’elle n’en consommera (que cette énergie soit électrique, calorifique ou alimentaire).

Le projet sera donc éco-conçus à partir d’énergies renouvelables de pointe afin de présenter un bilan carbone zéro. En effet, les quais de la gare seront tapissés de capteurs piézoélectriques se polarisant sous l’action de la contrainte mécanique générée par les pas des voyageurs. Les façades tubulaires seront quant à elles composées de cellules Grätzel formant un épiderme photo-électrochimique inspiré de la photosynthèse végétale qui, exposé à la lumière (photons), produira également de l’électricité par électrolyse. Enfin, ces tours ne seront pas seulement auto-suffisantes en énergie mais elles seront également dépolluantes grâce à leur structure photocatalytique en dioxyde de titane.

Cette structure en branches (imitant l’écorce des palétuviers) provoquera ainsi, sous l’action du rayonnement solaire en présence d’oxygène et d’humidité, la dégradation des matières organiques, solides, liquides ou gazeuses présentes dans le smog urbain (via auto-nettoyage, destruction des COV, destruction de NOX, antibuée, absorbeur d’UV etc…).


8. « BRIDGE TOWERS »

PARIS FUTUR _ 16ème arrondissement _ PONT AVAL / 12ème arrondissement _ PONT AMONT
Des ponts-paysages habités amphibiens enjambant la Seine aux entrées Amont et Aval de Paris.


La capitale comptera-t-elle un jour 39 ponts enjambant son fleuve au lieu des 37 franchissements contemporains en 2014? Comme illustré sur la magnifique peinture de Nicolas Jean-Baptiste Raguenet, tous les ponts au Moyen-Age étaient habités et créaient un continuum urbain fonctionnel, culturel et marchand entre la rive droite et la rive gauche.

Avec comme objectif de densifier la ville par des écosystèmes verticaux habités, le projet “Bridge Towers” propose la construction de deux ponts paysagers aux portes fluviales de Paris. Ces deux ponts aux silhouettes de méduses émergeant des eaux, relieront les 15ème et 16ème arrondissements à l'Ouest et les 12ème et 13ème arrondissements à l'Est.

Ce seront des tours jumelles épousant et re-customisant extraordinairement les deux ponts existants du Boulevard Périphérique afin de revaloriser les deux vitrines d’entrée vers la cité par la voie fluviale le long de laquelle s’est écoulée son histoire depuis Lutèce. Perforées par de larges caténoïdes les tours seront alimentées en énergie électrique grâce à des éoliennes multi pales, supplées par des hydroliennes, (turbines hydroélectriques) qui utiliseront l’énergie cinétique de la Seine (fluvio-motricité). Les augets de ces roues à eaux revisitées permettront en effet de restituer le mouvement rotatif d'axe au départ du mouvement linéaire du fleuve. Implantés dans l’axe des vents dominants ouest-est, les éoliennes à sustentation magnétique assureront une quiétude sonore aux habitants du pont. Quant à la pompe à chaleur (PAC) celle-ci permettra de capter les calories des eaux de la Seine pour chauffer les tours (fluvio-thermie). Par cette utilisation des énergies renouvelables, les tours seront des bâtiments à énergie-positive (BEPOS).

Véritable “trait d’union” urbain, ce pont, jusque-là point de passage entre 2 rives, sera un nouveau territoire engendré par une forme urbaine inédite liaisonnant 2 tours de près de 200 mètres, mais les pieds dans l’eau, bien amarrées aux rives des 15ème et 16ème arrondissements. Par sa jonction, il renforcera le continuum urbain tout en affirmant sa particularité, sa singularité, celle d’être lié à la fois au fleuve qui le traverse et aux terres qu’il rattache.

Ce pont habité, ces 2 tours amphibiennes enjambant la Seine répondront à la crise du logement de la ville de Paris en y incluant un programme dense et mixte de logements sociaux, d’équipements collectifs, mais aussi d’appart-hôtels pour répondre aux besoins de “la ville monde”. Le pont habité renforcera la symbolique de la ville et renverra à une nouvelle forme d’innovation urbaine et sociale en termes d’habitat collectif propre à zéro émission de carbone et à zéro déchet!


Copyright : Vincent Callebaut Architecte