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Materiais construtivos e a sustentabilidadeMateriais construtivos e a sustentabilidade

INTRODUINTRODUÇÇÃOÃO

O projeto de um edifO projeto de um edifíício como um todo não pode ser separado da cio como um todo não pode ser separado da escolha de materiais e componentes, os quais fazem parte do escolha de materiais e componentes, os quais fazem parte do edifedifíício;cio;

O impacto ambiental dos materiais flui associado O impacto ambiental dos materiais flui associado àà produproduçção do ão do ambiente construambiente construíído. Obras da construdo. Obras da construçção civil consomem cerca de ão civil consomem cerca de 75% dos recursos naturais extra75% dos recursos naturais extraíídos da natureza;dos da natureza;

A produA produçção de materiais, transporte e uso contribui para a ão de materiais, transporte e uso contribui para a poluipoluiçção global em geral, pela liberaão global em geral, pela liberaçção de gases do efeito estufa, ão de gases do efeito estufa, poluipoluiçção do ar, e liberaão do ar, e liberaçção de COão de CO22;;

Uma construUma construçção mais sustentão mais sustentáável depende da selevel depende da seleçção adequada ão adequada dos materiais e componentes.dos materiais e componentes.

MadeiraMadeira

É um material construtivo bastante popular, leve, durável, fácil de trabalhar, é renovável.

Fontes de madeiraFontes de madeira

Florestas plantadas: Florestas plantadas: que se destinam a produzir matéria-prima para as indústrias de madeira serrada, painéis àbase de madeira, e móveis, cuja implantação, manutenção e exploração seguem projetos previamente aprovados pelo Ibama.

Florestas nativasFlorestas 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 MATERIAISEXEMPLOS DE MATERIAIS

MadeiraMadeira

Manejo florestalManejo florestal

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 sustentabilidadesustentabilidade, ou seja, prevendo uma utilização que permite a recomposição da floresta de uma determinada área;

Estão disponíveis no Brasil os sistemas FSCFSC – Forest Stewardship Council (Conselho de Manejo Florestal) e o Sistema de Certificação Florestal Brasileiro do Inmetro (CerflorCerflor);

O 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 (SOFSOF).


Palha e outras fibras vegetaisPalha e outras fibras vegetais


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;

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

Terra e pedraTerra e pedra


Lareira, janela, sofá e paredes em cob

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);

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 éabundante. O processo de extração éagressivo ao ambiente natural, mas o maior impacto é devido ao seu transporte.

A terra foi um dos primeiros materiais construtivos. É abundantemente disponível e seu impacto ambiental équase nulo.

CimentoCimento


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);

Por causa das altas temperaturas requeridas, o consumo de energia éintenso, e emite grande quantidade de CO2;

Outro impacto ambiental na produção do cimento é devido ànatureza alcalina da poeira do cimento


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;

A brita requer uma quantidade adicional de energia no processo de extração e britagem. Pode ser utilizado agregado reciclado;

Outro impacto a ser considerado para o uso de concreto é a disposição final.

ConcretoConcreto

Tijolo e outras cerâmicasTijolo e outras cerâmicas


O material cerâmico, tais como o tijolo, telhas, azulejos e materiais sanitários são feitos pelo cozimento de argila a altas temperaturas;

A argila é abundante, embora seja um material não renovável;

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);

A reutilização do tijolo é uma alternativa.

VidrosVidros


O vidro é uma substância inorgânica, homogênea e amorfa, obtida através do resfriamento de uma massa a base de sílica em fusão:

Sílica (SiO2) - 72% Matéria prima básica (areia) com função vitrificante.

As matérias-primas do vidro são fontes não-renováveis, mas são materiais abundantes;

O processo de fabricação é altamente consumidor de energia, e libera CO2;

O vidro é geralmente reciclável, mas somente uma pequena proporção énormalmente reciclada;

Deve-se considerar que a quantidade de vidro utilizada no edifício é pequena comparada com o uso de concreto.

MetaisMetais


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.

Embora os metais são fontes não-renováveis, eles podem ser reciclados.AlumAlumíínionioO 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.AAççooÉ o metal mais usado na construção. O processo de produção também éaltamente 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.

Pinturas, adesivos, conservantes, selantes...Pinturas, adesivos, conservantes, selantes...


Estes materiais estão relativamente presentes em pequenas quantidades nos edifícios, mas podem ter um efeito grande no ambiente;

O uso de combustíveis no processo de fabricação, bem como as emissões de CO2não são os principais problemas ambientais devido as pequenas quantidades envolvidas comparadas com os outros materiais;

As emissões de substâncias tóxicas durante a fabricação, uso e descarte são os maiores problemas;

A qualidade do ar interno é uma grande preocupação dos projetistas, principalmente em edifícios “selados” e com ventilação mecânica.

Requerimento do LEEDRequerimento do LEEDDevem estar de acordo ou exceder as normas ou regras (limites decomponentes químicos) dos respectivos materiais.Normas americanasNormas americanasSouth Coast Air Quality Management District – limites de VOC (Componentes

orgânicos voláteis) para adesivos;Regulation 8, Rule 51 of the Bay Area Air Quality Management District –

limites de VOC para selantes;Carpet and Rug Institute Green Label Testing Program;Green Seal Standard GS-11 – limites de VOC para pinturas e revestimentos.

Pinturas, adesivos, conservantes, selantes...Pinturas, adesivos, conservantes, selantes...


Tintas

Adesivos e selantes

Conservantes de madeira

Consiste de solventes (base), aditivos (pigmentos)

Liberação de COVs

Contém ingredientes ativos

Materiais sintéticos são manufaturados a partir de diversos processos químicos, principalmente obtidos a partir do petróleo;

É também possível, embora raro, fabricá-los a partir de derivados de plantas, que são fontes renováveis, conhecidos como bioplásticos ou biosintéticos;

A maioria dos sintéticos não são biodegradáveis e podem apresentar problemas na disposição final.

SintSintééticosticos


Betumen: Betumen: utilizado como impermeabilizante em cobertura

Poliestireno expandido: Poliestireno expandido: usado como isolante.

A seleção dos materiais influencia o projeto e o desempenho do edifício. O efeito das escolhas pode ser dividido em:

Impacto devido a fabricação, processamento, transporte, construção, manutenção, demolição e reciclagem ou disposição final dos materiais;

Influência no desempenho ambiental do edifício como um todo.

Critérios para a seleção adequada de materiais:Energia EmbutidaAvaliação do Ciclo de Vida

CRITCRITÉÉRIOS PARA A SELERIOS PARA A SELEÇÇÃO DE MATERIAISÃO DE MATERIAIS

FASES E ETAPAS NO DE CICLO DE VIDA DEFASES E ETAPAS NO DE CICLO DE VIDA DEUMA EDIFICAUMA EDIFICAÇÇÃOÃO

CICLO DE CICLO DE VIDA DE UMA VIDA DE UMA EDIFICAÇÃOEDIFICAÇÃO

1. Fabricação 1. Fabricação de materiaisde materiais

2. Transporte2. Transporte

3. Obra3. Obra

4. Vida 4. Vida operacionaloperacional

5. Manutenção 5. Manutenção da edificaçãoda edificação

6. Demolição 6. Demolição e reciclageme reciclagem

Etapas operacionais

Etapas pré operacionais

Etapas pós operacionais




3. Obra3. Obra







3. Obra3. Obra




Etapas operacionais

Etapas pré operacionais

Etapas pós operacionais

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:extração da terra dos materiais naturais;processamento e produção dos componentes do edifício;transporte;o processo construtivo;demolição e reciclagem dos materiais.

ENERGIA EMBUTIDAENERGIA EMBUTIDA

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.


A energia embutida por unidade de massa de material usada no edifício varia enormemente a partir de 2 GJ/ ton para o concreto atécentenas 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


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 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)


Consumo de Energia na ObraConsumo de Energia na Obra

Pode-se incluir os transportes de materiais de construção e equipamentos para definir este consumo;

Pode-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;

A 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 de manutenEnergia embutida de manutenççãoão

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:

requisitos de seus ocupantes por mudança de hábitos;alteração do número de habitantes;senso estético;atualização de normas;regulamentos;desempenho 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.


Consumo de energia em transportesConsumo 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:matérias primas até os centros de transformação;materiais de construção processados até os centros de distribuição;materiais de construção dos centros de distribuição até o sítio da obra;equipamentos utilizados na obra;trabalhadores de suas casas ao sítio da obra; eresíduos gerados na obra.

Esses são os eventos considerados na fase prpréé--operacionaloperacional. 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 ppóóss--operacionaloperacional também é realizado o movimento de transporte do material de demolição.

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.

ANANÁÁLISE DE CICLO DE VIDALISE 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:


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.


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.


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.


Pesos relativos de diferentes categorias de impacto ambiental de diferentes instituições nos EUA

Categoria de impacto ambiental

Harvard University EPA Science AdvisoryBoard 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


ACV é a ferramenta mais completa para a avaliação dos impactos ambientais dos materiais, mas possui alguns problemas:

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;

a maioria das bases de dados (inventário) para materiais construtivos apresentam valores médios ou emissões típicas para um país específico;

A transparência do processo é importante, mas muitos podem não participarem devido às informações confidenciais (processo de produção por ex.)


ISO 14040. Life Cycle Assessment. Principles and Framework. (1997) ISO 14041. Life Cycle Assessment. Goal and Scope Definition and Inventory Analysis. (1998) ISO 14042. Life Cycle Assessment. Life Cycle Impact Assessment. (2000) ISO 14043. Life Cycle Assessment. Life Cycle Interpretation. (2000) ISO/TR 14047. Life Cycle Impact Assessment. Examples of Application of SO 14042. (2000)ISO/TS 14048. Life Cycle Assessment. Data Documentation Format. (2001)ISO/TR 14049. Life Cycle Assessment. Examples of Application of SO 14041 for goal andscope definition and inventory analysis. (2000)

A técnica tem sua estrutura normalizada pela série ISO 14040.

Até 2006, existiam as seguintes normas de Gestão Ambiental em AvaliaGestão Ambiental em Avaliaçção ão do Ciclo de Vida:do 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.


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.

BEES:Building for Environmental and Economic Sustainability (BEES),U.S: http://www.bfrl.nist.gov/oae/software/bees/

Athena: Athena Sustainable Materials Institute: Merrickville, ON, Canada

Envest: Building Research Establishment, UK: www.bre.co.uk/envest

CHECKLISTCHECKLIST PARA O USO SUSTENTPARA O USO SUSTENTÁÁVEL DE MATERIAISVEL 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

ReutilizaReutilizaçção de partes do Edifão de partes do Edifííciocio

Manter partes de edifícios existentes, com isso estende a vida útil do edifício, conserva recursos, mantém a cultura. Ex.: reutilização de fachadas, estruturas;

ReutilizaReutilizaçção de Recursosão 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;


Uso de materiais com conteUso de materiais com conteúúdo recicladodo 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 certificadaMadeira 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;


Materiais de rMateriais de ráápida renovapida renovaççãoão

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 resGestão de resííduos da construduos da construççãoão

Incentivar a adoção de sistemas de gestão de resíduos no canteiro de obras, reduzindo a geração de resíduos e incentivando a separação e reciclagem.


Gestão de perdasGestão de perdas

Reduzir as perdas ocorridas na etapa de construção, evitando o desperdício de materiais;

Materiais locais/ regionaisMateriais 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;


Qualidade do Ar internoQualidade 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 materiaisEscolha dos materiais

Critérios para a escolha de materiais podem incluir: uso de materiaisnaturais; dar preferência a materiais com alto poder de reutilização; análise do ciclo de vida ou energia embutida.


AdequaAdequaçção ão àà legislalegislaçção e normas tão e normas téécnicoscnicosUtilização 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.

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