Faire du développement durable une priorité et être le premier site européen du patrimoine écogéré : les deux objectifs que se sont fixé la Région et le domaine pour les années à venir.
Afin de préserver la qualité des sols et les nappes phréatiques, le domaine a supprimé tous les engrais, les désherbants chimiques et les produits phytosanitaires issus de l’industrie.
Pour respecter le rythme naturel de la végétation, le désherbage s’effectue manuellement depuis 2004. Depuis 2007, le domaine produit une partie de son propre humus à partir des résidus végétaux de tontes et de tailles des arbres d’alignement. Un complément d’apport nutritif aux plantations sous la forme de fumier animal est acheté chaque année dans des fermes d’élevage biologique. Le terreau provient d’une lombriculture (élevage de vers de terre) voisine.
Grâce à trois apiculteurs du Val-d’Oise, plus de 40 ruches ont été installées dans le parc en 2010. Situées à l’écart des activités forestières et touristiques, elles produisent un miel de grande qualité qui est extrait en public lors de manifestations spécifiques (voir le programme de saison du domaine) et vendu sur le domaine par les apiculteurs (renseignements à l’accueil du domaine).
La Région Île-de-France a engagé, en 2010, un programme ambitieux de restauration intérieure des bâtiments des communs du XVIe siècle. Entièrement remaniés au rez-de-chaussée et au 1er étage, ils disposent d’un ascenseur et de sanitaires pour les personnes handicapées, sont équipés de la fibre optique pour un accès optimal à Internet, et sont chauffés par géothermie à partir des sources du domaine. Une énergie propre et renouvelable utilisée pour la toute première fois dans un monument historique.
Intégré en 2018 au site Natura 2000 « Vallée de l'Epte francilienne et ses affluents », le domaine de Villarceaux doit ce classement à l'exceptionnelle richesse hydrologique de son vallon : ses 32 sources alimentent le ru de Chaussy, affluent de l'Epte, et génèrent des habitats rares comme les sources pétrifiantes à travertins. Cette reconnaissance européenne protège notamment l'écrevisse à pattes blanches, et l’agrion de Mercure, espèces emblématiques et rares en Île-de-France et présentes en abondance à Villarceaux.
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