Mudança climática Crescimentopopulacional … no de riscos longo prazo Porque interessa àCC...

Sustentabilidade: osmateriais e a construção civil

como estudos de caso

SustentabilidadeSustentabilidade: : ososmateriaismateriais e a e a construconstruççãoão civil civil

comocomo estudosestudos de de casocaso

Prof. Dr. Maristela Gomes da SilvaDepartamento de Engenharia Civil

PPGEC/UFES

Mudança climática

� A temperatura da terra provavelmente esta subindo

Vanderley M. John -EPUSP


Fonte: Living in the Environment, Tenth Edition, G. Tyler Miller, Jr., 1998

161514131211109876543210

Bilhõe

sde

pessoas

Peste Negra

Caça e coleta Revoluçãoagrícola

Revoluçãoindustrial

2-5 milhõesde anos

8000 6000 4000 2000 2000 2100Tempo A.C. D.C

Crescimento populacional

And

rea

La

rson

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radu

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12-1

5, 2

003

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an

Fra

ncis

co,

CA

Data Source: C.D. Keeling and T.P. Whorf, Atmospheric CO2 Concentrations (ppmv) derived from in situ air samples collected at Mauna Loa Observatory, Hawaii, Scripps Institute of Oceanography, August 1998. A. Neftel et al, Historical CO2 Record from the Siple Station Ice Core, Physics Institute, University of Bern, Switzerland, September 1994. See http://cdiac.esd.ornl.gov/trends/co2/contents.htm

Concentração de CO2

270

280

290

300

310

320

330

340

350

360

370

1750 1800 1850 1900 1950 2000

parts per million volume

Mauna Loa (1958-present)

Siple Station (1750-)



1000 kg CaCO3

560 kg CaO 440 kg CO 2

1000 kg CaCO3

560 kg CaO 440 kg CO 2

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

1950 1960 1970 1980 1990 2000

Year

% Total CO22emission

CO2 gerado pela indústria cimenteira

EFEITO ESTUFA



Furacão Isabel, 15set03, satélite NOAAFuracão Isabel, 15set03, satélite NOAA

Efeito estufa e ventos

• + 2,2oC no oceano• Ventos 12% mais fortes• Carga aumenta em 25%

• Queda de partes dos edifícios!





US$ 45 US$ 45 bilhõesbilhões economizadoseconomizados !

Dimensões da sustentabilidade

� Ambientais� Sociais

� Pobreza� Genero� Raça

� Democráticos

� Econômicos

Agenda 21Rio 92



SustentabilidadeSustentabilidadeeconômicaeconômica

SustentabilidadeSustentabilidadeSocialSocial

AvaliaAvalia çção da ão da sustentabilidadesustentabilidade

SustentabilidadeSustentabilidadeambientalambiental

Sustentabilidade ambiental� Efeito estufa� Destruição da camada de Ozônio� Consumo de recursos não renováveis� Geração de resíduos� Contaminação do solo, ar e água� Fertilização do solo



AmbientalmenteAmbientalmente responsresponsáávelvel ! Vanderley M. John -EPUSP


Fotos : Egberto Nogueira (uol )

Segundo a ONU, 1,6 milhões de pessoas morrem por falta de acesso a água potável e de saneamento adequado (Alburque, 2009).

ÁÁgua docegua doce

� Pequena fração é doce� Concentrada nos pólos� Consumo concentrado

� São Paulo

� Poluição� resíduos� salinização devido a irrigação



Construção e a água� Tecnologia do desperdício� Impermeabilização do solo

� Comprometimento de águas subterrâneas� Enchentes

� Contaminação do meio ambiente� Lixiviação de compostos químicos� Biocidas



Consumo de energiaConsumo de energia

� Globalmente: combustíveis fósseis!� Brasil é + verde!

� hidroelétrica renovável� investimento na geração da energia

� Edifícios: 30% energia elétrica� Ar condicionado� Iluminação



PoluiPoluiçção local e regionalão local e regional

� Poluição do ar� Poluição da água� Geração de resíduos� Poluição por nutrientes

� Desequilíbrio de ecossistemas



•• LixiviaLixiviaçção de biocidasão de biocidas−− MadeirasMadeiras−− TintasTintas



Sustentabilidade social

� Pobreza � Distribuição de renda� Gênero� Raça



SocialmenteSocialmente justojusto !



0

5.000

10.000

15.000

20.000

25.000

1970 1975 1980 1985 1990

RE

ND

A P

ER

CA

PIT

A U

S$

Africa Asia Latin America

W. Europe N. America

Soluções necessitam ser viáveis� Ponderação

� Ambiente, sociedade x custos

Sustentabilidade econômicaSustentabilidade econômicaSustentabilidade econômica



EconomicamenteEconomicamente viviáávelvel !

IndIndúústria da construstria da construççãoão

� Países desenvolvidos (dados médios)� 8% do PIB (em países como o Brasil chega a 14%)� 40% do consumo de materiais (75% dos materiais naturais,

muitos deles não renováveis)

� 30% dos recursos energéticos

IndIndúústria da construstria da construççãoão

� A cadeia de materiais (produção, transporte e uso)

contribui significativamente para poluição do ambiente

� Gigantismo = oportunidades de melhoria!� mercado tecnologias ambientais U$906 bi em 2010

Edifícios brasileirosFora de contexto↑ custo de operaçãoIneficientes energeticamenteIEQ pode ser pobre↑ consumo recursos↑ RCD

Importância estratImportância estratéégicagica

Desempenho ambiental economicamente inviável nem desempenho econômico ignorando efeitos adversos no ambiente ou comunidade

• Construção sustentável não não éé

• Construção Sustentável éé�� Fornecer mais valorFornecer mais valor�� Uso sustentado de recursos, poluindo menosUso sustentado de recursos, poluindo menos�� Responder Responder ààs partes interessadass partes interessadas�� Melhorar qualidade de vidaMelhorar qualidade de vida

Desenvolvimento sustentDesenvolvimento sustentáável: vel: diretrizesdiretrizes� conservar

� minimizar o consumo

� reutilizar� maximizar o uso dos recursos

� renovar/reciclar� matérias renováveis/ recicláveis

� proteção da natureza� reduzir o impacto ambiental

� não tóxicos� criar ambientes saudáveis

� qualidade� melhorar a qualidade e a durabilidade

ProteProteçção de recursos naturaisão de recursos naturais� novas tecnologias

� menor consumo, mesma função

� projeto� implantação� detalhamento

� aumento da vida útil

PolPolííticas pticas púúblicasblicas

� incentivo a reciclagem� economia de energia� uso racional da água� certificação ambiental� tecnologia de manutenção

� inovação tecnológica� combate ao desperdício� aumento da durabilidade

uso eficiente de recursos (financeiros )

• melhoria IEQ,saúde e produtividade dos usuários

• menores custos com energia, água e gerenciamento de resíduos

• maior vida útil, funcionalidade e flexibilidade...

características de greenbuildings

satisfação de clientes

gerenciamento de riscoslucratividade no

longo prazo

Porque interessa Porque interessa àà CC CC brasileira ?brasileira ? Reinventar desenvolvimento...Reinventar desenvolvimento...

RecursosNaturaisplanejamento

projeto

uso

produção


“extrativismo”custodesempenho


RecursosNaturaisilimitados

ProduProduçção Linearão Linear

LixoLixoLixoLixo

RecursosNaturaisplanejamento

projeto

uso

produção




RecursosNaturaisilimitados

ProduProduçção Linearão Linear

LixoLixoLixoLixo

Fungos em fachadasFungos em fachadas

após lixiviação do biocida da tinta...após lixiviação do biocida da tinta...



Perdas e construPerdas e construçção civilão civil� perdas (%)

� saúde e segurança do usuário� patologias� produtividade

(AGOPYAN et al., 1998)

PoluiPoluiçção interna de edifão interna de edifíícioscios

� 90% tempo no interior do edifício

� materiais� compostos orgânicosvoláteis

� contaminação� saúde do usuário

Arquitetura sustentArquitetura sustentáávelvel

Terra crua

Arquitetura sustentArquitetura sustentáávelvel

Madeira de reflorestamento + energia solar

Arquitetura sustentArquitetura sustentáávelvelNovos materiais e componentesNovos materiais e componentes

Fachadas leves

Cimento reforçado com fibras de vidroPainéis com 4,9 m sobre estrutura de aço (Chicago )

Consumo de recursos Consumo de recursos naturais naturais renovrenovááveisveis

(MATOS & WAGNER, 1999)

0000 10101010 20202020 30303030 40404040

Renováveis (%)Renováveis (%)Renováveis (%)Renováveis (%)

1900190019001900

1999199919991999



Novos materiais e componentesNovos materiais e componentes� uso de sub-produtos

industriais� mercado verde� imposição legal

� Holanda

� redução de custo� alto custo de aterro

materiais especiaiscimento concretoagregadoscerâmica

Estimativa de Paula Pinto, 2000 Estimativa de Paula Pinto, 2000 ((www.reciclagem.pcc.usp.brwww.reciclagem.pcc.usp.br) para 10 cidades brasileiras) para 10 cidades brasileiras

Quantidade de RCD gerada no BrasilQuantidade de RCD gerada no Brasil

� 230 a 760kg/hab.ano (mediana ~500)



(em massa)

GeraGeraçção de resão de resííduosduos



Impacto ambiental do RCDImpacto ambiental do RCD

� Consumo de matérias-primas� Consumo de energia� Distâncias de transporte� Congestionamento de vias públicas� Disposição ilegal

� Obstrução de córregos � enchentes� Proliferação de vetores� Obstrução de vias



Despesas pDespesas púúblicas c/RCDblicas c/RCD� PM São Paulo R$30 a 35 milhões/ano

� 4 mil ton/dia� 30% do total� Aterro R$ 9/ton� Transbordo R$9/ton� Coleta + transbordo R$25/ton



Prefeitura SP gasta c/RCDPrefeitura SP gasta c/RCD



Custo privado do RCDCusto privado do RCD

� Transporte/dep R$35 a 70 milhões/ano� ~ R$70/caçamba � Transbordo e Aterro até R$15/caçamba� 20000 caçambas???

� Municípios vizinhos?



NegNegóócio de RCDcio de RCD



Entulho como agregado para Entulho como agregado para concretosconcretos

0

10

20

30

40

50

60

0 100 200 300 400 500 600

Consumo (kg/m3)

Res

istê

ncia

(M

Pa)

entulho

natural

Reciclagem de RCD no BrasilReciclagem de RCD no Brasil•• mercadomercado

–– argamassa em obraargamassa em obra–– aterrosaterros

•• Belo HorizonteBelo Horizonte–– 500 500 tonton /dia/dia–– base de pavimentabase de pavimenta ççãoão–– agregados (experimentalagregados (experimental ))

GeotêxtilGeotêxtil de PETde PET

reforço com geotêxtilnão tecido PET

Reciclagem de PET

CarpeteCarpete

Reciclado, pouca perda, pouco ou nenhumadesivo, biodegradável…

perda média entre carpetes emplacas convencionais: 5 a 15 %

perda com um produto i2 Collection < 2%

Sistema GlasBac• maior estabilidade dimensional• microventosas requerem menos

adesivo , reduzindo o custo e tempo de instalação, facilitando a reposiçãoe manutenção

• antimicrobial também na base.

CarpeteCarpete PlacaPlaca modular modular carpetecarpete

� + 25% teor reciclado

�5% energia alternativa(hidro, solar, vento)

� média 3% redução de consumo energético nosúltimos 5 anos

�Em 14 meses, reciclou>2000 t de carpete

�Kirsten Ritchie, Scientific Certification Systems (SCS), Showcase for Environmental Preferability, 2003.

TintaTinta de de silicatosilicato

� sem solvente

� Durável (20 a 30 anos)

�Baixa manutenção

�Anti-fungo

�Kirsten Ritchie, Scientific Certification Systems (SCS), Showcase for Environmental Preferability, 2003.

ExistemExistem alternativasalternativas!!

Manual Madeira: Uso sustentável na construção civil (IPT, SVMA-SP, SindusCon-SP, 2003)

Materiais renováveis com gestão sustentável

� Madeira de reflorestamento ou certificada

� Cautela com tratamentos de madeira� Aditivos� Adesivos (VOC)� Preservativos� Pintura base solvente!

� Privilegiar detalhes de projeto para prevenir deterioração!

Concreto + eco-eficiente� Diminuir o consumo de clínquer e cimento

� Substituição do clínquer por adições

� Traço + eficiente� Agregados naturais < 3% das cargas ambientais

(Vares, Häkkinen 1998)

� Aditivos plastificantes� Selecionar agregados para reduzir volume de pasta

John, Vanderley M., On the Sustainability of the Concrete. Industry & Environment

Concreto + ecoConcreto + eco--eficienteeficiente

� Selecionar cimento com alto teor de adição (CP III)

� Aumentar a durabilidade� Corrosão de armaduras

� Cobrimento da armadura do concreto armado� 10mm para 20mm

� 10 a 15% mais concreto� 400% em vida útil

� Aumento da resistência mecânica


Concreto + ecoConcreto + eco--eficienteeficiente� Reduzir variabilidade

� Fck= fcj + 1.65s� Desvio padrão� Concreto de central?

� Melhorar as condições de mistura� Combater desperdício (formas)


Selecionar materiais durSelecionar materiais durááveisveis� Durabilidade

� Depende dos agentes de deterioração presentes

� Detalhes de projeto

� Impacto ambiental deve ser dividido pela vida útil!

� Selecionar materiais resistentes aos agentes de deterioração

produção nacional ≅≅≅≅ 6,4 milhões t/ano

EscEscóória de altoria de alto--fornofornoReciclagem no cimentoReciclagem no cimento

Tipo Sigla Escória Pozolana Pó Calcário

Comum CP I Composto CP II E 6 - 34 0-10 CP II Z 6-14 0-10 CP II F 0-5 Alto Forno CP III 35 - 70 0-5 Pozolânico CP IV 15-50 0-5 ARI CPV ARI 0-5

COCO2 2 de diferentes cimentos de diferentes cimentos BrasileirosBrasileiros

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

CPI CPIIE CPIV CPIII

Brazilian cement types

Tot

al C

O2

(kg/

ton)

Cimentos especiaisCimentos especiais EscEscóória moria moíída no concretoda no concreto

Projeto Projeto dada estruturaestrutura hidrhidrááulicaulica

ProduProdu çção da estrutura ão da estrutura

Estrutura tipo Estrutura tipo Estrutura tipo Estrutura tipo

bulkbulkbulkbulk(MELBY et al., 1997)

Projeto Projeto dada estruturaestrutura hidrhidrááulicaulica

EstruturaEstrutura hidrhidrááulicaulica com 100% com 100% de de escescóóriaria de altode alto--fornoforno

Depois da desformaDepois da desforma

Antes da desformaAntes da desforma

EstruturaEstrutura hidrhidrááulicaulica com 100% com 100% de de escescóóriaria de altode alto--fornoforno

AvaliaAvaliaçção do impacto da ão do impacto da estrutura em meio marinhoestrutura em meio marinho

• monitoramento no laboratório(pH, condutividade elétrica, oxigêniodissolvido)

• sistema de simulação de maré

Corpos-de-prova em tanquessimulando o ambiente marinho

Blocos hydrus retirados do mar após1 ano para obtenção de testemunhos

AvaliaAvaliaçção do impacto da ão do impacto da estrutura em meio marinhoestrutura em meio marinho

ProduProduçção dos tijolosão dos tijolos com com resresííduosduos dada siderurgiasiderurgia

Mistura dos materiaisMistura dos materiais Tijolos em processo de cura Tijolos em processo de cura

Ensaio de resistência Ensaio de resistência àà compressãocompressão

Tijolos ensaiadosTijolos ensaiados

Propriedades mecânicas e fPropriedades mecânicas e fíísicassicas

PropriedadesPropriedades melhoresmelhores queque produtosprodutos convencionaisconvencionais !Sacred lotus or waterlily(Nelumbo nucifera)(Source: Department of Botany at Bonn University

Self-cleaning facade painted with Lotusan(Source: Department of Botany at Bonn University)

BiomiméticaNanotecnologia

AdesãoAdesão

Claude Ouimet-Interface

Claude Ouimet-Interface

� Usar somente Madeira� Madeira é renovável� É floresta manejada?� Qual a distância de transporte?� Qual será a durabilidade?� Qual é o preservativo?� Pode ser usada em todas aplicações?

� Área ocupada com a florestas?� Existe madeira suficiente?

� Construir com solo� Durabilidade?� Distância de transporte?� Consumo unitário (kg/m2)� Espessura de paredes� Altura máxima do edifício

� densidade

Visões de seleVisões de seleçção de materiaisão de materiaisSeleção por atributos materiais naturais

Preservativos da madeiraPreservativos da madeira� Tratamentos no canteiro

� Naftenato de cobre, zinco e óxido de tributyltin

� Tratamento a pressão, fora do canteiro� Creosoto� Pentaclorofenol� Chromated Copper Arsenate (CCA) =

arsênico+cobre+cromo� O mais popular…� Cromo – metal pesado� Arsênico – risco à saúde humana

�� TODOS TODOS têmtêm substânciassubstâncias ququíímicasmicas perigosasperigosas

vgs1

vgs2

Fim de vida?Fim de vida?� Madeira tratada não deve ser queimada!� Incineração:

� polychlorinated dibenzo-p-dioxins e dibenzofurans(PCDD/Fs)

� Arsênico volatilizado entre 8 a 95%

� Resíduos devem ser considerados como perigosos (preservativos, colas...)

L. Helsen et al. Total recycling of CCA treated wood waste by low-temperature Waste Management 18 (1998) 571±578N. W. Tame, B. Z. Dlugogorski and E. M. Kennedy, Increased PCDD/F formation in the bottom ash from fires of CCA-treated wood, Chemosphere, Volume 50, Issue 9, March 2003, Pages 1261-1263

Uso de materiais e Uso de materiais e sustentabilidadesustentabilidade

Toxicidade

O que estamos usando?

Uso de materiais e Uso de materiais e sustentabilidadesustentabilidade

Toxicidade

Gestão de recursos

Quão bem estamos usando?

Uso de materiais e sustentabilidade

DesempenhoToxicidade

Gestão de recursos

Quem diz se Quem diz se éé verde, mesmo?verde, mesmo?

vgs1 aderence to safety precautions approved by EPA (see Guidelines).D278688; 13/6/2007

vgs2 Copper napthenate, zinc napthenate, e tributyltin oxideD278688; 13/6/2007

IEQ contexto

durabilidadequalidade dos serviços

entre outros

Avaliação econômica

Avaliação Social

Avaliação da Sustentabilidade

Avaliação Ambiental

uso recursos

cargas ambientais

LCA

ISO 14.040� Somatório de aspectos (impactos) ambientais ao longo do ciclo de vida� Extração de matérias primas� Transportes� Produção dos materiais� Construção� Uso/operação� Manutenção� Demolição/Reciclagem

Visões de seleVisões de seleçção de materiaisão de materiaisAnálise de ciclo de vida...

AlternativasAlternativas tecnoltecnolóógicasgicas

Tijolos cerâmicosmaciços

Tijolos cerâmicosmaciços

Tijolosprensados desolo-cimento

Tijolosprensados desolo-cimento

Tijolos prensados de co-produtossiderúrgicos

Tijolos prensados de co-produtossiderúrgicos

??dispensa

queima, material natural

dispensaqueima, material

natural

Lenhaconsideradacomo energia

neutra

Lenhaconsideradacomo energia

neutra

0,388 Pt

0,317 Pt

2,01 Pt

0,22 Pt

NOx

Metano

ApresentaApresentaçção dos resultados: ão dos resultados: ííndice ambientalndice ambiental

ApresentaApresentaçção dos resultados: ão dos resultados: ííndice ambientalndice ambiental

InteressesInteresses ambientaisambientais nonomercadomercado atualatual

(a partir de Ritchie, 2003)

Teor reciclado

ISO 9000

Baixa emissão

Energeticamenteeficiente

BiodegradávelLCI/LCA

ISO 14000

Orgânico

EPP

Foco no processo• consumo de energia,• defeitos,• geração de resíduos,• emissões (ar/água)

Foco em atributosdo produto• teores,• conteúdos,• perfil de emissões,• características

de desempenho

Produtos ambientalmente preferíveis, bem manejados,

sustentáveis...

Logo...Logo...

� Energia não pode ser o único critério...

� Teor reciclado não pode ser o único critério...

� Nenhum atributo pode ser o único critério!

� Seleção deve considerar as várias dimensões da sustentabilidade

� Comparação sempre de unidades funcionais idênticas

� Reciclagem é freqüentemente vantajosa

� Materiais naturais são freqüentemente vantajosos

Ideal Ideal éé LCALCA. . Na impossibilidade, seleNa impossibilidade, sele çção por atributos.ão por atributos.Mas...

Materiais e Materiais e sustentabilidadesustentabilidadesocialsocial

� Política de recursos humanos da empresa� Tratamento da poluição� Geração do emprego

� Impacto na produtividade da economia

� Materiais produzidos localmente � Pequenas indústrias podem ser menos eco-eficientes, políticas de recursos humanos ruim...

� Saúde no trabalho?

Materiais e Materiais e sustentabilidadesustentabilidadeEconômicaEconômica

� Reforço economia global� Análise de custos no ciclo de vida

� Impacto econômico dividido pela vida útil� Equivalência de material/tecnologia

Avaliação econômica

Avaliação social

Avaliação da Sustentabilidade

Avaliação ambientalLCA, seleLCA, sele çção por ão por

atributosatributos

SeleSeleçção de atributos econômicos ão de atributos econômicos (custo/benef(custo/benef íício, ancio, an áálise de custo lise de custo

ao longo do ciclo de vida ao longo do ciclo de vida etcetc ))

SeleSeleçção de atributos sociais ão de atributos sociais ((DowDow Jones, Jones, ethosethos ,UNEP),UNEP)

Materiais e sustentabilidadeMateriais e sustentabilidade

� Não existe material ideal� Sempre existem impactos ambientais� Empregar os materiais em funções onde ele seja o mais eficiente!

� Custo, desempenho e aspectos sociais devem ser considerados Su

stenta

bilida

de

Crescimento populacional

Padrão de vida

Complexidade

Complexidade

Indices impacto ambientalpegadaequivalente CO2CálculosInterpretações

Análise de ciclo de vidanorma ISOCradle-to-GravelimitesComparações reais

Modelos econômicos

Ciência e engenharia

Projeto parasustentabilidade

Ciclo de materiais

Ferramentas/TecnologiasEliminação na fonteRedução na fonteDisposição resíduostratamento resíduosReciclagem

Ra

lph

Ha

rris

, M

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ls a

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Eng

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g, M

cGill

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14n

ov20

03

Selecionar materiaispara sustentabilidade éfazer escolhasinformadas……

Ou

Indicador de ciclos de vida de sacos de papel e de PEBD. A preferência por sacos de papeltorna-se evidente (PRÉ Consultants INC, 2001)

SelecionarSelecionar materiaismateriais paraparasustentabilidadesustentabilidade éé fazerfazer escolhasescolhasinformadasinformadas……

Ou

FATOR XFATOR X

100 + % aumento no valorX =

100 - % redução no impacto ambiental

% aumento no valor % redução impacto Fator X

10 50 2.2

100 50 4

0 90 10

100 80 10

materiais

energia

Estoque existente:Dobrar vida útil e/ou reduzir para a metade a demanda por energia, ou suprir com energia renovável

Novas construçõesReduzir massa e/ou dobrar uso de fontes renováveis/recicláveis

Energia ZERO ou mesmo vizinhanças que produzam energia

água

Fator 2 ou maisFator 2 ou mais...

atual Fator 2

www.cbcs.org.br

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