conteÚdo energÉtico e emissÕes de carbono em...

SERGIO FERNANDO TAVARES

CONTEÚDO ENERGÉTICO E EMISSÕES DE

CARBONO EM EDIFICAÇÕES RESIDENCIAIS

BRASILEIRAS

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ

DEPARTAMENTO DE ARQUITETURA E URBANISMO

PROGRAMA DE PÓS GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL

ENERGIA E DESENVOLVIMENTO

Fonte: NASA, EUA. 2001

Desenvolvimento Sustentável garantia de desenvolvimento

econômico e social das atuais gerações sem comprometimento da capacidade das futuras gerações de atenderem suas próprias necessidades (BRUNTLAND, 1987)

Perguntas:Desenvolvimento econômico?

Social ?Necessidades? De quem?

Brasil, EUA, Sudão???

CONSIDERAÇÕES INICIAIS:


Socialismo Energético:

Brasil (+1,3)

Sudão (+28,0)

EUA (- 5,0)

Desenvolvimento sustentável aplicado a todas as etapas do ciclo de vida da edificação

Materiais

sustentáveis

Projeto

bioclimático=

Construção

sustentável

Menor uso de recursos naturais e menor número de emissões causadoras de

impactos

Problema Índice de uso

Uso de Matérias primas 40% das atividades de mineração

Uso de Madeira natural 25% das reservas exploradas

Uso de recursos energéticos 40% do total de fontes de energia

Uso de água 16% do total de recursos hídricos continentais.

Geração de resíduos 50 % do lixo municipal

Má qualidade do ar de

espaços internos

Comprometimento da qualidade do ar interno de 30% das novas

edificações ou das reformadas


Consumo de materiais e Energia no setor da construção civil

A construção civil é uma das atividades humanas que mais consome recursos naturais

e gera resíduos (CIB, 2002)

Fonte: (ROODMAN et al, 1995)

ENERGIA E EDIFICAÇÕES

Ciclo de vida

das edificações


2 3 4 5 6 7 8 9 10 111

EEmat Etr.mat Eeq.obra Etr.trab Edesp Etr.desp Eequip Edem Etr.dem

Epré Eop Epós

ECVE

12

Ecocção

EEinicial

EEmanut

EETOTAL

EEobra

FASE ETAPAS SIGLA DESCRIÇÃO

Pré –

operacional

1EEmat

Prospecção, fabricação e transporte de insumos

2 Fabricação dos materiais de construção

3 Etr.mat Transporte dos materiais de construção

4 Eeq. obra Energia consumida por equipamentos na obra

5 Etr.obra Transporte dos trabalhadores até a obra

6 Edesp Desperdício de materiais

7 Etr.desp Transporte do desperdício

Operacional

8 EEmanut Reposição de materiais

9 Eequip Energia consumida por equipamentos

eletrodomésticos

10 Ecocção Energia para cocção de alimentos

Pós – op.11 Edem Demolição e remoção dos resíduos

12 Etr.dem Transporte do material demolido

Definição

das etapas

do Ciclo de

Vida das

Edificações :

EE = Energia Embutida:

Total de requisitos

energéticos, diretos e

indiretos, para a geração

de um bem ou serviço

INSUMOS EMISSÕES

1.1) EXPLORAÇÃO E OBTENÇÃO DE MATÉRIAS PRIMAS

1.2) TRATAMENTO E ESTOCAGEM

1.3) PREPARAÇÃO DA MASSA

1.4) EXTRUSÃO E CORTE

1.5) SECAGEM

1.6) QUEIMA

1.7) EMPACOTAMENTO E ESTOCAGEM

INSUMOS:

ArgilasAreiasCalSerragemCelulose

- PoliestirenoCarvão

Água brutaÁgua tratada

En. Elétrica equip.En. Elétrica ilumin. LenhaSerragemÓleo BPFGás NaturalGLP

A - Óleo dieselB - GasolinaC - Álcool

A - Boquilhas p/ extrusãoB - Mantas p/ laminadoresC - Óleo lubrificanteD - Correias transp.E - Paletes de madeiraF - Paletes metálicosG - Plástico para embal.

Matérias primas ( I )

Água ( II )

Energia ( III )

Combustíveis trans. ( IV )

Outros ins. Materiais ( V )

A - B - C - D - E - FG -

A - B -

A - B - C - D - E - F - G -

I A

I B

I C

IV A

IV B

I D

I E

II A

III A

III B

IV A

V C

V D

II A

III A

V B

V C

V D

III A

III E

IV A

V A

V C

V D

V E

V G

III A

III C

III D

III E

III A

III C

III D

III E

III F

III G

III A

IV A

IV D

V F

V H

resfriamento queima pré-aquecimento

vai p/ secagem

calor residual da queima

2.1) TRANSPORTE E COMERCIALIZAÇÃO

2.2) LEVANTAMENTO DA EDIFICAÇÃO

3.1) USO DA EDIFICAÇÃO

3.2) REFORMAS E MANUTENÇÃO

4.2) DEPOSIÇÃO OU RECICLAGEM

4.1) DEMOLIÇÃO DA EDIFICAÇÃO

INSUMOSEMISSÕES

IV A

IV B

IV C

III A

III B

III C

III G

III A

IV A

IV B

IV C

III A

III A

III A

IV A

IV B

IV C

IV A

IV B

IV C

IV A

IV B

IV C

EMISSÕES:

a - Partículas sólidasb - CO2c - ld - NO2e - Hclf - HFg - So2h - Material orgânico

a - Vapor d’águab - Água para reciclagemc - Água não aproveitável

a - Material verdeb - Material secoc - Material queimado

a

Atmosféricas ( i )

Águas servidas ( ii )

Resíduos cerâmicos ( iii )

Resíduos sólidos ( iv )

CO

- Boquilhas p/ extrusãob - Mantas p/ laminadoresc - Correias transp.d - Paletes de madeirae - Paletes metálicosf - Rolamentos

Ciclo de Vida da Cerâmica Vermelha:


Energia Embutida em materiais de construção brasileiros


46250,0018,50Vidro plano

104000,0080,00Tubo - PVC

84500,0065,00Tinta PVA latex

127530,0098,10Tinta óleo

79300,0061,00Tinta acrílica

74690,0067,90Solvente - tolueno

1020,000,60Solo-cimento - bloco

90250,0095,00Polietileno de alta densidade

4480,00112,00Poliestireno expandido

4500,004,50Placa de gesso

2550,001,00Mármore

300,000,50Madeira - aparelhada seca ar livre

2100,003,50Madeira - aparelhada seca forno

682400,0080,00Latão

2090,0019,00Lã mineral

5400,002,00Granito - aparelhada

5720,004,00Gesso

201690,0083,00Fio termoplástico

9600,006,00Fibrocimento - telha

2760,001,20Concreto simples

2300,001,00Concreto - bloco de vedação

669975,0075,00Cobre

8190,004,20Cimento Portland 1

10456,665,10Cerâmica – revest, monoqueima 1

52075,0025,00Cerâmica - branca

4060,002,90Cerâmica - bloco de 8 furos 1

4500,003,00Cal virgem

247,500,15Brita

3906,002,10Argamassa - mistura

80,000,05Areia

265140,0098,20Alumínio lingote 1

235500,0030,00Aço - laminado CA 50A 1

EE (MJ/m³)EE (MJ/kg)MATERIAIS


104000,0080,00Tubo - PVC


127530,0098,10Tinta óleo







2550,001,00Mármore



682400,0080,00Latão



5720,004,00Gesso





669975,0075,00Cobre






247,500,15Brita


80,000,05Areia


235500,0030,00Aço - laminado CA 50A 1



104000,0080,00Tubo - PVC


127530,0098,10Tinta óleo







2550,001,00Mármore



682400,0080,00Latão



5720,004,00Gesso





669975,0075,00Cobre






247,500,15Brita


80,000,05Areia


235500,0030,00Aço - laminado CA 50A 1



104000,0080,00Tubo - PVC


127530,0098,10Tinta óleo







2550,001,00Mármore



682400,0080,00Latão



5720,004,00Gesso





669975,0075,00Cobre






247,500,15Brita


80,000,05Areia


235500,0030,00Aço - laminado CA 50A 1


1 Análises energéticas pelo autor;

Demais materiais

(BRASIL, 1982; IPT 1982; GUIMARÃES, 1985; BOUSTEAD & HANCOCK, 1979; ANDERSEN, 1993; LAWSON, 1996; BAIRD &

ALCORN, 1997; BLANCHARD, 1998; SCHEUER & REPPE, 2003)


104000,0080,00Tubo - PVC


127530,0098,10Tinta óleo







2550,001,00Mármore



682400,0080,00Latão



5720,004,00Gesso





669975,0075,00Cobre






247,500,15Brita


80,000,05Areia


235500,0030,00Aço - laminado CA 50A 1



104000,0080,00Tubo - PVC


127530,0098,10Tinta óleo







2550,001,00Mármore



682400,0080,00Latão



5720,004,00Gesso





669975,0075,00Cobre






247,500,15Brita


80,000,05Areia


235500,0030,00Aço - laminado CA 50A 1


Modelo de edificação típica brasileira


Definido pelo autor a partir de:

PNAD (IBGE) 2005, SINPHA (PROCEL) 2000,

NBR 12721 (ABNT) 1999

Consumo energético por

material em uma

edificação típica

Materiais

Unidade de

Material

EE - MJ/kg

EE - MJ/Unida

de

Quant. Mat. / m² - NBR

12721

EE Edificação

(GJ/m²)

Partic. %

Partic. cumulativa

%

Cimento Portland 32 Kg 5.35 5.36 239.89691 1.28465 36.73 36.73

Tijolo 8 furos (10x20x20 cm) Bl. (2,4 kg) 3.11 7.48 81.71475 0.61089 17.47 54.20

Aço CA 50A D=12,5 mm Kg 31.04 31.04 17.92776 0.55650 15.91 70.11

Chapa compensado resinado 17 mm m² 5.44 116.16 2.80433 0.32575 9.31 79.42

Telha ondulada fibrocimento esp. = 6mm m² 4.19 70.84 2.25605 0.15982 4.57 83.99

Azulejo branco (15x15 cm) m² 12.56 103.43 1.45825 0.15083 4.31 88.31

Cerâmica esmaltada (7,5 x 15 cm) m² 12.98 181.01 0.38558 0.06979 2.00 90.30

Basculante de ferro (60x100 cm) m² 46.05 346.52 0.15935 0.05522 1.58 91.88

Fio termoplástico área = 1,5 mm M 71.18 1.46 34.35931 0.05021 1.44 93.32

Aduela em madeira (70x210x3,5 cm) un. 8.37 186.53 0.26346 0.04914 1.41 94.72

Registro pressão CR D = 1,27 cm un. 96.30 52.39 0.88023 0.04611 1.32 96.04

Porta lisa (70x210x3,5 cm) un. 8.37 251.22 0.14139 0.03552 1.02 97.06

Vidro liso 3 mm m² 20.81 156.16 0.17099 0.02670 0.76 97.82

Vaso sanitário branco un. 12.98 199.11 0.09402 0.01872 0.54 98.36

Brita 1 m³ 0.03 41.91 0.43841 0.01837 0.53 98.88

Areia lavada m³ 0.02 27.47 0.62641 0.01720 0.49 99.37

Dobradiça em ferro 7,62 x 6,35 cm un. 46.05 4.73 2.31208 0.01093 0.31 99.69

Betoneira 320 l. H 10.74 0.48660 0.00523 0.15 99.83

Tinta PVA latex l. 1.18 1.62 2.53970 0.00412 0.12 99.95

Forração 4mm m² 8.37 1.57 0.54707 0.00086 0.02 99.98

Tubo PVC rosca água D = 1,90 cm M 0.54 0.10 2.20690 0.00022 0.01 99.98

Eletroduto de PVC leve D = 3,81 cm vara 6 m 0.54 1.10 0.16236 0.00018 0.01 99.99

Tubo PVC esgoto D = 100 mm M 0.54 0.38 0.43815 0.00017 0.00 99.99

Emulsão asfáltica Kg 0.25 0.25 0.23594 0.00006 0.00 100.00

Disjuntor monopolar 15 A un. 0.54 0.07 0.80037 0.00006 0.00 100.00

TOTAL 3.49725 100

COBERTURA

25%

ALVENARIA

22%

ESTRUTURA

14%

PINTURA

6% PISOS

27%

ESQUADRIAS

3%

INSTALAÇÕES E

SERVIÇOS

3%

Consumo energético por

partes da edificação

RESULTADOS:

0

50

100

150

200

250

300

350

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Horas

Wh

Geladeira

Freezer

Lampadas

Chuveiro

Ar Condicionado

TV

Som

Ferro

Lava Roupa

Microondas

Geladeira

Freezer

Lampadas

Chuveiro

Ar Condicionado

TV

Som

Ferro

Lava Roupa

Microondas

31%

2%

4%

6%

5%3%

13%

11%

25%

31%

2%

4%

6%

5%3%

13%

11%

25%

31%

2%

4%

6%

5%3%

13%

11%

25%

Consumo de energia elétrica residencial

Fonte: SINPHA, PROCEL (2001)

Levantamento em 8000 edificações

residenciais em 16 estados

RESULTADOS: Modelo Edificação Unifamiliar

Consumo energético no ciclo de vida

GJ/m² kWh/m²

Energia Embutida inicial 3,00 a 5,00 833 a 1110

Energia Operacional elétrica ¹ 0,10 a 0,13 27,6 a 36,8

Energia Operacional de cocção ¹ 0,23 a 0,30 63,7 a 84,9

Energia Embutida de reposição ¹ 0,05 a 0,10 13,8 a 27,6

¹ Consumo anual

Índices para estimativa de consumo energético em

edificações residenciais brasileiras


0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 10 20 30 40 50 60

Anos

En

erg

ia a

cu

mu

lad

a (

GJ/m

²)

EE inicial + desconstrução

E Equipamento

EE inicial + manutenção +

desconstrução

Período de retorno energético por etapas de

Energia Embutida agregadas


FONTES FÓSSEIS NÃO RENOVÁVEIS RENOVÁVEIS

MATERIAIS Ó

LEO

DIE

SEL E

CO

MBU

STÍV

EL

GÁS N

ATU

RAL

GLP

CO

QU

E D

E

PETR

ÓLE

O

OU

TR

AS

SECU

ND

ÁR

IAS D

E

PETR

ÓLE

O

CAR

VÃO

MIN

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VÃO

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AL

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AD

E

CAR

VÃO

VEG

ETAL

LEN

HA

OU

TR

AS F

ON

TES

PR

IM.

REN

OVÁVEIS

OU

TR

AS

Aço e ferro 1 6 71 10 12

Alumínio 21 7 4 10 54 4

Areia 99 1

Argamassa 86 10 4

Cal 12 8 80

Cerâmica revest. 15 68 5 12

Cerâmica verm. 4 8 2 85 1

Cimento 3 61 8 12 9 7

Cobre 10 44 5 41

Concreto 82 9 9

Fibrocimento 84 2 14

Impermeabilizantes 10 30 34 26

Madeira 83 17

Pedra 85 15

Plásticos 10 30 34 26

Tintas 90 10

Outros materiais 8 11 7 10 20 9 35

Consumo primário de energia por fontes (% MJ) em materiais de construção

ENERGIA , EDIFICAÇÕES E GERAÇÃO DE CO2

FONTE CO2

(kg/GJ)

ELETRICIDADE (1) 18,1

ÓLEO COMBUSTÍVEL 79,8

GÁS NATURAL 50,6

GLP 63,3

OUTRAS SECUNDÁRIAS DE PETRÓLEO 72,6

COQUE DE CARVÃO MINERAL 91,5

COQUE DE PETRÓLEO 72,6

CARVÃO MINERAL 91,5

CARVÃO VEGETAL 51,0

LENHA 81,6

OUTRAS FONTES PRIM. RENOVÁVEIS 0,0

OUTRAS 35,7

MATERIAL t CO2/t

ALUMÍNIO 1,600

CAL 0,760

CIMENTO(1) 0,375

CONCRETO(1) 0,045

Geração de CO2 não energético em processos de fabricação de materiais de construção

(1) para 75% de clínquer

Geração de CO2 por fontes de energia

ENERGIA , EDIFICAÇÕES E GERAÇÃO DE CO2

Energia embutida inicial Total CVE (50 anos)

MATERIAIS

TOTAL

kgCO2 MATERIAIS

TOTAL

kgCO2

Cimento 7134 Cimento 7402

Cerâmica vermelha 6293 Tintas 7188

Aço e ferro 3070 Cerâmica vermelha 6296

Concreto 1650 Aço e ferro 4143

Tintas 1438 Concreto 2650

Pedra 1008 Cal 1226

Areia 935 Areia 1097

Cal 893 Pedra 1008

Fibrocimento 499 Fibrocimento 999

Plásticos 358 Plásticos 716

Cerâmica revest. 221 Cerâmica revest. 442

Outros materiais 736 Outros materiais 1355

CO2 embutido por materiais de construção

Energia embutida inicial Total CVE (50 anos)

MATERIAIS

TOTAL

kgCO2 MATERIAIS

TOTAL

kgCO2

Cimento 7134 Cimento 7402

Cerâmica vermelha 6293 Tintas 7188

Aço e ferro 3070 Cerâmica vermelha 6296

Concreto 1650 Aço e ferro 4143

Tintas 1438 Concreto 2650

Pedra 1008 Cal 1226

Areia 935 Areia 1097

Cal 893 Pedra 1008

Fibrocimento 499 Fibrocimento 999

Plásticos 358 Plásticos 716

Cerâmica revest. 221 Cerâmica revest. 442

Outros materiais 736 Outros materiais 1355


kgCO2 /GJ por

fases Modelo 1 Modelo 2 Modelo 3 Modelo 4 Modelo 5 Médias

Energia Embutida 81,979 76,565 78,313 78,279 78,351 78,698

Operacional 40,526 40,526 40,526 40,526 40,526 40,526

Total do CVE 56,764 56,200 59,933 53,580 53,134 55,922


Resultados (1) N. Zelândia(2) Japão(3) Dinamarca(4) Brasil

t CO2/m² 0,35 0,40 0,40 0,37

GJ/m² 5,60 4,50 4,50 4,46

1 Resultados relativos à fase pré-operacional (Energia Embutida)2 (BUCHANAN & HONEY, 1994)3 (SUZUKY & OKA, 1994)4 (SUZUKY & OKA, 1994) citando (PEDERSEN, 1993)

CO2 Embutido em edificações residenciais em alguns países

CO2 gerado por GJ de energia consumida

nas fases do ciclo de vida da edificação

CONSIDERAÇÕES FINAIS:

Não há solução construtiva única para redução do consumo

energético ao longo do ciclo de vida. Devem ser considerados

em conjunto iniciativas como:

• Redução do volume de materiais na edificação como um todo;

• Uso de materiais de menor consumo energético por kg e por volume e

produzidos com recursos renováveis;

• Materiais de maior durabilidade na perspectiva da EE de manutenção;

• Técnicas construtivas que reduzam desperdícios pois seus consumos

são significativos e representam em torno de 20% da Energia Embutida

inicial;

• Materiais de maior potencial de reaproveitamento ou reciclagem;

• Avaliar o transporte associado aos materiais de maior volume em

função da distância;

• O consumo de energia no ciclo de vida das edificações residenciais

brasileiras é menor do que em países industrializados, porém a Energia

embutida tem valores próximos assim como a geração de CO2 nas

construções;

• Os valores de Energia Embutida no modelo estudado não incluem energia

consumida em equipamentos e mobiliários;

• Existem muitas iniciativas para redução da Energia operacional como

equipamentos mais eficientes e pesquisas sobre iluminação e climatização

eficientes. O mesmo não acontece com a EE que têm se mantido a mesma

para materiais como cimento, aço e cerâmica, o que aumenta a relevância

da EE;

• A participação do gás na matriz de geração elétrica tende a aumentar, o

que reduz o potencial de energia renováveis no setor da Construção Civil, já

dominado por fontes não renováveis

• A entrada de fontes renováveis na matriz energética brasileira se dá

basicamente nos insumos de transportes, o que não alterará de forma

significativa o quadro no consumo da Construção Civil.

OUTRAS CONSIDERAÇÕES :

• Criar parâmetros para avaliação da Energia Embutida e geração de CO2 em

uma Edificação por partes da mesma, facilitando os cálculos a nível de projeto;

• Considerar e estimular o uso da madeira e seus compósitos nas edificações

por se tratar do principal material de construção totalmente renovável e , se

bem cultivado e manejado, praticamente sem emissões de CO2;

• Utilizar alvenarias estruturais, notadamente cerâmicas, reduzindo a

necessidade do uso de aço e cimento, principalmente em edificações térreas ou

dois pavimentos;

• Adaptar a metodologia de ACVE na busca dos mesmos resultados para os

setores comercial e público, fechando o ciclo da Construção Civil.

• Desenvolver alternativas para construções que favoreçam a sustentabilidade

em termos práticos, não apenas por diretrizes que visem a busca de

certificações de cunho comercial.

PARA REFLEXÃO ....

Global distribution of large stationary sources of CO2

SRCCS Figure TS-2a

ENERGIA E DESENVOLVIMENTO

Fonte: NASA, EUA. 2001

Obrigado pela atenção

Prof. SERGIO FERNANDO TAVARES

Contatos:

[email protected]

DAU – Departamento de Arquitetura e Urbanismo

PPGCC – Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil

mailto:[email protected]

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