Materiais construtivos e a sustentabilidade

Materiais construtivos e a sustentabilidade
INTRODUÇÃO
ƒ O projeto de um edifício como um todo não pode ser separado da
escolha de materiais e componentes, os quais fazem parte do
edifício;
ƒ O impacto ambiental dos materiais flui associado à produção do
ambiente construído. Obras da construção civil consomem cerca de
75% dos recursos naturais extraídos da natureza;
ƒ A produção de materiais, transporte e uso contribui para a
poluição global em geral, pela liberação de gases do efeito estufa,
poluição do ar, e liberação de CO2;
ƒ Uma construção mais sustentável depende da seleção adequada
dos materiais e componentes.
EXEMPLOS DE MATERIAIS
Madeira
É um material construtivo bastante popular, leve,
durável, fácil de trabalhar, é renovável.
Fontes de madeira
Florestas plantadas: que se destinam a produzir matériaprima para as indústrias de madeira serrada, painéis à
base de madeira, e móveis, cuja implantação, manutenção
e exploração seguem projetos previamente aprovados pelo
Ibama.
Florestas nativas:
nativas que são exploradas para atender ao
mercado de madeira de 2 formas:
• manejo florestal: através da exploração planejada e
controlada da mata nativa;
• exploração extrativista: explorando comercialmente
apenas as espécies com valor de mercado, sem
projeto de manejo.
EXEMPLOS DE MATERIAIS
Madeira
Manejo florestal
ƒ O aproveitamento das florestas naturais ou plantadas, através
do Projeto de Manejo Florestal aprovado pelo Ibama, é a forma
correta de utilizar estes recursos naturais, por partir do princípio
de sustentabilidade,
sustentabilidade ou seja, prevendo uma utilização que
permite a recomposição da floresta de uma determinada área;
ƒ Estão disponíveis no Brasil os sistemas FSC – Forest
Stewardship Council (Conselho de Manejo Florestal) e o Sistema
de Certificação Florestal Brasileiro do Inmetro (Cerflor);
Cerflor
ƒO sistema Integrado de Monitoramento e Controle dos Recursos
e Produtos Florestais (Sisprof) implantado pelo Ibama, possui
informações mais refinadas, confiáveis, atualizadas e
sistematizadas permitindo a emissão do Selo de Origem Florestal
(SOF).
SOF
EXEMPLOS DE MATERIAIS
Palha e outras fibras vegetais
ƒ A palha consiste dos talos (hastes) de colheitas de
grãos tais como trigo, arroz, aveia, e cevada. Pode
ser usada em diversas proporções como elemento
de ligação em estruturas;
ƒ A palha (fibras vegetais secas) é um material
amplamente utilizado pela bioarquitetura. Pode ser
aplicada em combinação com a terra – adobe, cob,
blocos de terra-palha - ou sozinha, prensada em
fardos (strawbale).
O impacto ambiental da palha ou outras fibras
vegetais é muito baixo, pois são, na maioria,
produtos residuais da agricultura.
Fardos de palha e reforço de tela de
arame
EXEMPLOS DE MATERIAIS
Terra e pedra
ƒ A terra é utilizada de várias maneiras
diferentes. A mais simples, a terra é misturada
com água e outros ingredientes e as paredes
da edificação é construída à mão, adquirindo
formas orgânicas (Cob). Pode ser moldada na
forma de blocos ou tijolos, comprimidos e secos
naturalmente (adobe);
ƒA terra foi um dos primeiros materiais
construtivos.
É
abundantemente
disponível e seu impacto ambiental é
quase nulo.
A pedra é a base da arquitetura tradicional
e ainda muito utilizada. É particularmente
útil devido a alta inércia térmica, resistência
e durabilidade. Não é renovável, mas é
abundante. O processo de extração é
agressivo ao ambiente natural, mas o maior
impacto é devido ao seu transporte.
Lareira, janela, sofá e paredes em cob
EXEMPLOS DE MATERIAIS
Cimento
ƒ Cimento é o termo genérico para os agentes aglomerantes cujos
ingredientes incluem cal. O mais usado é o cimento Portland. Na
fabricação do cimento Portland, carbonato de cálcio, sílicas e traços
de ingredientes tais como minério de alumínio ou ferro, são
misturados e queimados a altas temperaturas (1350 a 1500 ºC);
ƒ Por causa das altas temperaturas
requeridas, o consumo de energia é
intenso, e emite grande quantidade de
CO2;
ƒ Outro impacto ambiental na
produção do cimento é devido à
natureza alcalina da poeira do
cimento
EXEMPLOS DE MATERIAIS
Concreto
ƒ O concreto consiste de 12 a 14% de cimento, quantidade variável
de água, areia (25 a 35%), e brita (48 a 53%). Escória de alto forno
ou cinza volante pode substituir parte do cimento;
ƒ A brita requer uma quantidade adicional de energia no processo
de extração e britagem. Pode ser utilizado agregado reciclado;
ƒ Outro impacto a ser considerado para o uso de concreto é a
disposição final.
EXEMPLOS DE MATERIAIS
Tijolo e outras cerâmicas
ƒ O material cerâmico, tais como o tijolo, telhas, azulejos e
materiais sanitários são feitos pelo cozimento de argila a
altas temperaturas;
ƒ A argila é abundante, embora seja um material não
renovável;
ƒ A extração da argila tem um pequeno impacto no ambiente
local, mas o principal impacto é devido ao combustível
utilizado no processo da queima (consumo de energia e
emissão de CO2);
ƒ A reutilização do tijolo é uma alternativa.
EXEMPLOS DE MATERIAIS
Vidros
O vidro é uma substância inorgânica, homogênea e amorfa, obtida
através do resfriamento de uma massa a base de sílica em fusão:
ƒ Sílica (SiO2) - 72% Matéria prima básica (areia) com função vitrificante.
ƒAs matérias-primas do vidro são fontes
não-renováveis, mas são materiais
abundantes;
ƒ O processo de fabricação é altamente
consumidor de energia, e libera CO2;
ƒ O vidro é geralmente reciclável, mas
somente uma pequena proporção é
normalmente reciclada;
ƒ Deve-se considerar que a quantidade
de vidro utilizada no edifício é pequena
comparada com o uso de concreto.
EXEMPLOS DE MATERIAIS
Metais
ƒ Os metais são obtidos por atividades de mineração, as quais são danosas ao
meio ambiente por causa da alteração física em larga escala e as emissões de
gases tóxicos.
ƒ Embora os metais são fontes não-renováveis, eles podem ser reciclados.
Alumínio
O processo de extração do alumínio (por eletrólise)
consome muita energia.
Entretanto, a reciclagem do alumínio requer somente 5%
da energia necessária para a fabricação.
É altamente durável e resistente à corrosão.
A ço
É o metal mais usado na construção. O processo de produção também é
altamente consumidor de energia.
A reciclagem também é utilizada, mas não é tão fácil como para os outros
metais. O aço não é resistente à corrosão, e para prevenir a oxidação, o
aço precisa ser tratado com pintura ou outro revestimento, cujo impacto
deve ser considerado separadamente.
EXEMPLOS DE MATERIAIS
Pinturas, adesivos, conservantes, selantes...
ƒ Estes
materiais estão relativamente
presentes em pequenas quantidades nos
edifícios, mas podem ter um efeito grande
no ambiente;
ƒ O uso de combustíveis no processo de
fabricação, bem como as emissões de CO2
não são os principais problemas ambientais
devido as pequenas quantidades envolvidas
comparadas com os outros materiais;
ƒ As emissões de substâncias tóxicas
durante a fabricação, uso e descarte são os
maiores problemas;
ƒ A qualidade do ar interno é uma grande preocupação dos projetistas,
principalmente em edifícios “selados” e com ventilação mecânica.
EXEMPLOS DE MATERIAIS
Pinturas, adesivos, conservantes, selantes...
Tintas
Adesivos e selantes
Conservantes de madeira
Consiste
de
solventes
(base), aditivos (pigmentos)
Liberação de COVs
Contém ingredientes ativos
Requerimento do LEED
Devem estar de acordo ou exceder as normas ou regras (limites de
componentes químicos) dos respectivos materiais.
Normas americanas
ƒSouth Coast Air Quality Management District – limites de VOC (Componentes
orgânicos voláteis) para adesivos;
ƒRegulation 8, Rule 51 of the Bay Area Air Quality Management District –
limites de VOC para selantes;
ƒCarpet and Rug Institute Green Label Testing Program;
ƒGreen Seal Standard GS-11 – limites de VOC para pinturas e revestimentos.
EXEMPLOS DE MATERIAIS
Sintéticos
ƒ Materiais sintéticos são manufaturados a partir de diversos processos
químicos, principalmente obtidos a partir do petróleo;
ƒ É também possível, embora raro, fabricá-los a partir de derivados de
plantas, que são fontes renováveis, conhecidos como bioplásticos ou
biosintéticos;
ƒ A maioria dos sintéticos não são biodegradáveis e podem apresentar
problemas na disposição final.
Betumen: utilizado como
impermeabilizante
em
cobertura
Poliestireno expandido:
usado como isolante.
CRITÉRIOS PARA A SELEÇÃO DE MATERIAIS
A seleção dos materiais influencia o projeto e o desempenho
do edifício. O efeito das escolhas pode ser dividido em:
ƒ Impacto
devido
a
fabricação,
processamento,
transporte,
construção, manutenção, demolição e reciclagem ou disposição
final dos materiais;
ƒ Influência no desempenho ambiental do edifício como um todo.
Critérios para a seleção adequada de materiais:
ƒ Energia Embutida
ƒ Avaliação do Ciclo de Vida
FASES E ETAPAS NO DE CICLO DE VIDA DE
UMA EDIFICAÇÃO
Etapas pré
operacionais
1. Fabricação
de materiais
6. Demolição
e reciclagem
Etapas pós
operacionais
2. Transporte
3. Obra
CICLO DE
VIDA DE UMA
EDIFICAÇÃO
5. Manutenção
da edificação
4. Vida
operacional
Etapas
operacionais
ENERGIA EMBUTIDA
Energia embutida é a energia consumida por todo o
processo associado com a produção de um edifício, a partir
da aquisição de recursos naturais até a entrega do produto.
Incluindo:
ƒextração da terra dos materiais naturais;
ƒprocessamento e produção dos componentes do edifício;
ƒtransporte;
ƒo processo construtivo;
ƒdemolição e reciclagem dos materiais.
Edifícios são grandes consumidores de energia e, portanto, têm um impacto
significativo no ambiente. O estudo da energia embutida nos dá um entendimento
de quanto e onde a energia é usada na construção de edifícios, e o custo benefício
da reciclagem.
ENERGIA EMBUTIDA
A energia embutida por unidade de massa de material usada no
edifício varia enormemente a partir de 2 GJ/ ton para o concreto até
centenas de GJ/ ton para o alumínio.
Não se deve usar esses valores por si só na escolha dos materiais,
pois existem diferenças na vida útil dos materiais, nas quantidades
requeridas para desempenhar a mesma tarefa, diferentes requisitos de
projeto e potencial para reciclagem;
Telha
EI (MJ/kg)
kg/m2
MJ/m2
Cerâmica
3,30
50,0
165,0
Fibro-cimento
3,55
8,5
30,2
ENERGIA EMBUTIDA
Não se deve esquecer que os valores de energia incorporada variam
de país para país, região para região, de acordo com o processo
produtivo realizado. Comparar valores de energia incorporada de
materiais pode gerar erros na quantificação do impacto ambiental em
cada situação específica.
Ao se escolher entre alternativas de materiais ou produtos baseado na
energia embutida, não somente os materiais iniciais devem ser
considerados, mas também os materiais consumidos na vida útil do
edifício durante a manutenção, reparo e reposição;
A economia de energia na reciclagem do material pelo
reprocessamento varia de 95% para o alumínio, mas 20% para o vidro.
Não avalia os impactos ambientais.
ENERGIA EMBUTIDA
Energia embutida em materiais de construção brasileiros
Materiais
EE (MJ/kg)
EE (MJ/m³)
Aço – laminado CA
30,00
235500,00
Alumínio lingote
98,20
265140,00
Alumínio anodizado
210,00
567000,00
Alumínio recliclado – extrudado
17,30
46710,00
Areia
0,05
80,00
Argamassa – mistura
2,10
3906,00
Borracha natural – latex
69,00
62480,00
Borracha sintética
135,00
160650,00
Brita
0,15
247,50
Cal virgem
3,00
4500,00
Cerâmica bloco 8 furos
2,90
4060,00
Cerâmica branca
25,00
52075,00
...
Outros materiais em TAVARES (2006)
ENERGIA EMBUTIDA
Consumo de Energia na Obra
ƒPode-se incluir os transportes de materiais de construção e equipamentos para
definir este consumo;
ƒPode-se incluir os desperdícios de materiais. Os consumos atribuídos ao uso de
equipamentos como betoneiras, elevadores de carga, máquinas de corte e outros
realizados estritamente no período da obra, aparecem constantemente como um
fator real, embora estimado também por mais de um critério;
ƒA maior parte dos trabalhos verificados estima o consumo dos equipamentos a partir
das horas trabalhadas para cada atividade e atribui fatores de consumo por
equipamento utilizado.
ENERGIA EMBUTIDA
Energia embutida de manutenção
Ao longo da vida útil de uma edificação seus componentes vão necessitar
naturalmente de manutenção regular e eventual reposição. Toda a construção, ou
parte desta, pode se tornar inadequada:
ƒrequisitos de seus ocupantes por mudança de hábitos;
ƒalteração do número de habitantes;
ƒsenso estético;
ƒatualização de normas;
ƒregulamentos;
ƒdesempenho técnico.
Uma análise realizada em casas típicas australianas verificou que a Energia
Embutida Inicial cresce 64 % em um ciclo de vida de 80 anos. A energia embutida de
manutenção em casas suecas atinge o mesmo valor da Energia Embutida Inicial em
50 anos, baseada nos requisitos das normas de manutenção predial da Companhia
Sueca de residências municipais.
ENERGIA EMBUTIDA
Consumo de energia em transportes
A parcela de consumo atribuída ao transporte situa-se, na literatura técnica, entre 5%
e 6% da Energia Embutida Inicial.
No sentido de calcular a componente de energia embutida atribuída ao transporte
definem-se:
ƒmatérias primas até os centros de transformação;
ƒmateriais de construção processados até os centros de distribuição;
ƒmateriais de construção dos centros de distribuição até o sítio da obra;
ƒequipamentos utilizados na obra;
ƒtrabalhadores de suas casas ao sítio da obra; e
ƒresíduos gerados na obra.
Esses são os eventos considerados na fase pré-operacional.
operacional Durante a vida útil da
edificação são utilizados materiais de construção para manutenção e reformas na
edificação. Esses prescindem de serem transportados, bem como os resíduos
gerados. Na fase pós-operacional também é realizado o movimento de transporte do
material de demolição.
ANÁLISE DE CICLO DE VIDA
Avaliação do Ciclo de Vida - ACV (Life Cycle Assessment - LCA) é um
método utilizado para avaliar o impacto ambiental de bens e serviços.
A análise do ciclo de vida de um produto, processo ou atividade é uma
avaliação sistemática que quantifica os fluxos de energia e de
materiais no ciclo de vida do produto.
ANÁLISE DE CICLO DE VIDA
A base da ACV é o inventário do ciclo de vida, uma medida
quantitativa de todas as cargas ambientais durante o ciclo de vida (do
berço ao túmulo) de um produto.
Segundo a norma ISO 14040, a ACV é composta por quatro fases:
definição de objetivo e escopo, análise de inventário, avaliação de
impactos ambientais e interpretação:
ANÁLISE DE CICLO DE VIDA
Definido o objetivo da avaliação é realizado um inventário que
determina as emissões que ocorrem durante o ciclo e a quantidade de
energia e matérias primas utilizadas.
Consiste, basicamente de um balanço de massa e energia em que
todos os fluxos de entrada devem corresponder a um fluxo de saída
quantificada como produto, resíduo ou emissão,
A elaboração do inventário leva ao conhecimento detalhado do
processo de produção.
Os resultados da fase de inventário são apresentados em tabelas para
realização da próxima fase, a avaliação do impacto.
ANÁLISE DE CICLO DE VIDA
A avaliação do impacto corresponde ao processo quantitativo e/ou
qualitativo. Nesta etapa, os fluxos de materiais e energia, identificados
no inventário, são associados a impactos ambientais.
As categorias de impactos relevantes e seus respectivos potenciais de
impacto são estabelecidos e é realizado o cálculo dos indicadores de
cada categoria;
A agregação dos resultados, por vezes ponderados, define o perfil da
avaliação do impacto e fornece informações relativas aos impactos
ambientais associados ao consumo de recursos e emissões ao meio.
ANÁLISE DE CICLO DE VIDA
Como instrumento de tomada de decisões, esta ferramenta
compreende fundamentos para o desenvolvimento e a melhoria de
produtos, o marketing ambiental e a comparação de diferentes opções
de produtos e/ou materiais.
A análise e interpretação do ACV requer pesos dos diferentes
impactos ambientais, pois é necessário reduzir o número de atributos
até um número somente, a fim de permitir uma decisão direta. Em
termos práticos, estes pesos relativos, dependem da Agenda 21 local
(a qual a definição é subjetiva ou política). Em conseqüência estes
pesos variam.
ANÁLISE DE CICLO DE VIDA
Categoria de impacto
ambiental
Harvard University
EPA Science Advisory
Board Study
Global warning
6
24
Acidification
22
8
Eutrophication
11
8
Fossil fuel depletion
11
8
Indoor air quality
11
16
Habitat alteration
6
24
Water intake
11
4
Cirteria air pollutants
22
8
Pesos relativos de diferentes categorias de impacto ambiental de diferentes
instituições nos EUA
ANÁLISE DE CICLO DE VIDA
ACV é a ferramenta mais completa para a avaliação dos impactos
ambientais dos materiais, mas possui alguns problemas:
ƒ Alguns critérios (como consumo de energia, potencial para o
aquecimento global) são medidos mais facilmente e possuem métodos
bem estabelecidos, enquanto outros (tais como degradação dos
recursos naturais) são complexos para avaliar e seus métodos são
contestados;
ƒ a maioria das bases de dados (inventário) para materiais construtivos
apresentam valores médios ou emissões típicas para um país
específico;
ƒ A transparência do processo é importante, mas muitos podem não
participarem devido às informações confidenciais (processo de
produção por ex.)
ANÁLISE DE CICLO DE VIDA
A técnica tem sua estrutura normalizada pela série ISO 14040.
Até 2006, existiam as seguintes normas de Gestão Ambiental em Avaliação
do Ciclo de Vida:
ƒ
ISO 14040. Life Cycle Assessment. Principles and Framework. (1997)
ƒ
ISO 14041. Life Cycle Assessment. Goal and Scope Definition and Inventory Analysis.
(1998)
ƒ
ISO 14042. Life Cycle Assessment. Life Cycle Impact Assessment. (2000)
ƒ
ISO 14043. Life Cycle Assessment. Life Cycle Interpretation. (2000)
ƒ
ISO/TR 14047. Life Cycle Impact Assessment. Examples of Application of SO 14042.
(2000)
ƒ
ISO/TS 14048. Life Cycle Assessment. Data Documentation Format. (2001)
ƒ
ISO/TR 14049. Life Cycle Assessment. Examples of Application of SO 14041 for goal and
scope definition and inventory analysis. (2000)
ANÁLISE DE CICLO DE VIDA
A partir de 2006, as normas de a) a d) foram compiladas nas norma ISO
14040 (2006) e 14044 (2006):
a) ISO 14040. Life Cycle Assessment. Principles and Framework. (2006)
(Avaliação do Ciclo de Vida. Princípios e Estrutura)
b) ISO 14044. Life Cycle Assessment. Requirements and Guidelines.(2006)
(Avaliação do Ciclo de Vida. Requisitos e Diretrizes)
É importante ressaltar que as normas ISO/TR 14047, ISO/TS 14048 e ISO/TR 14049 ainda se
encontram em vigor.
ANÁLISE DE CICLO DE VIDA
O cálculo de uma ACV não é muito simples pois depende muito do
escopo da análise, isto é, até onde se investiga, e pelos critérios de
ponderação dos impactos. Os softwares existentes nem sempre estão
disponíveis em versões integrais, muitos são demos.
9 BEES:Building for Environmental and Economic Sustainability
(BEES),U.S: http://www.bfrl.nist.gov/oae/software/bees/
9Athena: Athena Sustainable Materials Institute: Merrickville, ON,
Canada
9 Envest: Building Research Establishment, UK: www.bre.co.uk/envest
CHECKLIST PARA O USO SUSTENTÁVEL DE MATERIAIS
Reutilização de partes do edifício
Reutilização de recursos
Uso de materiais com conteúdo reciclado
Madeira certificada
Materiais de rápida renovação
Gestão de resíduos de construção
Gestão de perdas
Materiais locais/regionais
Qualidade do ar interno
Escolha dos materiais
Adequação à legislação e normas técnicas
CHECKLIST PARA O USO SUSTENTÁVEL DE MATERIAIS
Reutilização de partes do Edifício
Manter partes de edifícios existentes, com isso estende a vida útil do
edifício, conserva recursos, mantém a cultura. Ex.: reutilização de
fachadas, estruturas;
Reutilização de Recursos
Incorporar
no
projeto,
materiais
e
produtos
reciclados,
remanufaturados ou reutilizados para reduzir a demanda para materiais
virgens,
reduzindo
os
impactos
associados
à
extração
e
processamento de novos recursos, o consumo de energia e a geração
de resíduos;
CHECKLIST PARA O USO SUSTENTÁVEL DE MATERIAIS
Uso de materiais com conteúdo reciclado
Aumentar a demanda por produtos do edifício que incorporem
conteúdo de recicláveis (e que atenda às normas técnicas), reduzindo
os impactos gerados pela extração e processamento de recursos
virgens. Ex. escória de alto forno na produção de cimento; quebras de
cerâmica, e argamassa como agregado.
Madeira certificada
Estimular o uso de madeira de reflorestamento ou madeiras
certificadas para materiais e componentes de madeira no edifício,
evitando o uso de madeira de espécies ameaçadas ou de origem ilegal;
CHECKLIST PARA O USO SUSTENTÁVEL DE MATERIAIS
Materiais de rápida renovação
Reduzir o uso de matérias-primas finitas e de materiais com longo ciclo
de renovação pela substituição por materiais de rápida renovação. Ex.
feitos de plantas colhidas num ciclo de 10 anos ou menos;
Gestão de resíduos da construção
Incentivar a adoção de sistemas de gestão de resíduos no canteiro de
obras, reduzindo a geração de resíduos e incentivando a separação e
reciclagem.
CHECKLIST PARA O USO SUSTENTÁVEL DE MATERIAIS
Gestão de perdas
Reduzir as perdas ocorridas na etapa de construção, evitando o
desperdício de materiais;
Materiais locais/ regionais
Aumentar a demanda por produtos, materiais e mão de obra utilizados
no edifício que são extraídos e manufaturados regionalmente, dando
suporte à economia regional e reduzindo o impacto ambiental
resultante do transporte;
CHECKLIST PARA O USO SUSTENTÁVEL DE MATERIAIS
Qualidade do Ar interno
Reduzir a quantidade de contaminantes do ar interno, utilizando
materiais de baixa emissão de COVs, evitando materiais que contém
odores ou que causem irritação e que são prejudiciais ao conforto e
bem-estar dos instaladores e ocupantes.
Escolha dos materiais
Critérios para a escolha de materiais podem incluir: uso de materiais
naturais; dar preferência a materiais com alto poder de reutilização;
análise do ciclo de vida ou energia embutida.
CHECKLIST PARA O USO SUSTENTÁVEL DE MATERIAIS
Adequação à legislação e normas técnicos
Utilização de materiais da cesta básica do PBQP-H em conformidade
com as normas e legislações vigentes.
O PBQP-H objetiva o combate a não-conformidade intencional às normas
técnicas na fabricação de materiais e componentes para a construção civil.
A maioria dos materiais que compõem a cesta básica do PBQP-H estão
organizados em Programas Setoriais da Qualidade por meio dos quais as
entidades setoriais de fabricantes de produtos para a construção civil
desenvolvem ações que visam o desenvolvimento tecnológico do setor e ao
combate à produção em não-conformidade com as normas técnicas
pertinentes.