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4. Ciclo de vida dos materiais e dos edifícios

Conceitos - Vida útil, Energia cinza, energia renovável, energia não renovável e outros.

Análise do Ciclo de Vida (ACV)

Bases de dados

Ferramentas de ACV

Reuso e reciclagem de materiais e resíduos -possibilidades e exemplos.

2 aulas

UFJF - Faculdade de Engenharia

Dep. de Construção Civil

Disciplina Construção SustentávelProf. Pedro Kopschitz Xavier Bastos

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4. Ciclo de vida dos materiais e dos edifícios

Conceitos

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Vida útil (service life)

Medida temporal da durabilidade de um edifício ou de suas partes.

Vida útil estimada (predicted service life) - durabilidade prevista para um determinado produto com base em dados históricos de desempenho ou ensaios de envelhecimento acelerado.

Vida útil de projeto (VUP) - manifestação de desejo do usuário do quanto ele acha razoável que deva durar o bem que ele irá usufruir e expresso previamente.

Expressão de caráter econômico de uma exigência do usuário. Pode ser estabelecido em lei ou normas e estar presente em contratos.

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Desempenho

Tempo

Desempenho

mínimo requerido

Vida útil sem manutenção

Vida útil com manutenção

Manutenção

4

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3

5

6

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4

Energia Primária: energia contida em combustíveis no

estado bruto que não foi submetida a processos de

transformação. São energias diretamente retiradas de

reservas naturais, como gás natural, petróleo, carvão,

minério de urânio, biomassa, energia hídrica, solar, eólica,

geotérmica. Forma de energia primária correspondente ao

valor calorífico (expresso em MJ/kg) dos recursos

energéticos naturais e materiais reciclados que entram em

um sistema e não usado para a produção de energia

(Lasvaux, 2010).

"Rentabilidade" da energia: relação energia primária/energia final.

Quantidade de energia gasta para produzir energia. Por exemplo:

consome-se 1 litro de petróleo para produzir 4 litros. Ou: para cada

4 litros de petróleo utilizáveis, é preciso extrair cinco. 7

Energia Embutida (Embodied Energy) ou Energia Cinza:

total de energia primária necessária ...

Energia final: É a energia que consumimos diretamente,

contida em um litro de óleo diesel quando é queimado, ou medida

normalmente por um marcador de consumo instalado em casa ou

em uma indústria (DUTREIX, 2010).

Importante não desprezar que para cada litro de gasolina

consumido no motor de um automóvel foi necessário extrair o

petróleo, transportá-lo, refiná-lo, etc.

Difere da "pegada de carbono", pois a

energia embutida pode ser associada

somente a materiais e produtos, enquanto a

pegada de carbono também pode medir as

emissões de GEE na operação de um edifício.

(Circular Ecology,2013; Powell, 2011).8

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Energia Renovável: recurso natural escasso que, do ponto de

vista de escala temporal relevante ao homem, apresenta a

capacidade de se reproduzir e de se ampliar. Logo, energias

renováveis são aquelas que vêm de recursos naturais (como o

sol, água e o vento) e não se esgotam.

9

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6

Pegada Ecológica (Ecological Footprint): Medida da

área de terra biologicamente produtiva e água que um

indivíduo, população ou atividade pode exigir para produzir

todos os recursos que consome e para absorver os resíduos

que gera, utilizando a tecnologia dominante e práticas de

gestão de recursos. A Pegada Ecológica é geralmente

medida em hectares globais (Footprint, 2013).

Pegada de Carbono (Carbon Footprint): Medida da

quantidade de gases do efeito estufa que são liberados dentro

dos limites do estudo, medida em kg ou toneladas de CO2.

Para valores reais, deve-se medir a liberação das emissões de

GEE com início no berço e ao longo do ciclo de vida.

(Circular Ecology, 2013).11

Pegada Ecológica

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7

Estamos utilizando cerca de 50% a mais do que o que temos disponível em recursos naturais, ou seja, precisamos de um planeta e meio para sustentar nosso estilo de vida atual.

http://www.wwf.org.br/natureza_brasileira/especiais/pegada_ecologica/pegada_ecologica_global/

Pegada Ecológica

13

A Pegada Ecológica brasileira é de 2,9 hectares globais

por habitante. Consumo médio de recursos ecológicos

pelo brasileiro é bem próximo da média mundial, de 2,7 hectares globais.

http://www.wwf.org.br/natureza_brasileira/especiais/pegada_ecologica/pegada_brasileira/14

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8

http://www.footprintnetwork.org/en/index.php/GFN/page/calculators/

CALCULE SUA PEGADACALCULE SUA PEGADACALCULE SUA PEGADACALCULE SUA PEGADA

http://www.pegadaecologica.org.br/2015/index.php

http://www.suapegadaecologica.com.br/

http://www.oeco.org.br/calculadora/23949-calculadora/

15

Potencial de Aquecimento Glogal (Global Warming Potential - GWP):

Existem muitos GEE e cada um tem um nível diferente de potência. Cada tipo de gás é

normalizado em relação aos impactos de uma unidade de dióxido de carbono. Por

exemplo, considera-se que cada unidade de metano é 25 vezes mais prejudicial do

que uma única unidade de dióxido de carbono (em uma escala de tempo de 100

anos); consequentemente, tem um potencial de aquecimento global de 25 kgCO2eq”.

(Hammond, G.; Jones, C., 2011)

CH4 = 25

CO2 = 1

16

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Cradle to gate (berço ao portão): limite que considera todas as atividades que começam com a extração de materiais da terra, suas atividades de transporte, refino, processamento e fabricação até que o material ou produto está pronto para deixar o portão da fábrica.

Cradle to site (berço ao canteiro, ou berço ao local): contorno que inclui os resultados do cradle to gate e o transporte do material ou produto até o local de uso.

Cradle to grave (berço ao túmulo): condição de contorno que acrescenta aos resultados cradle to site a utilização do material ou produto e o fim da vida (eliminação, reutilização, reciclagem).

Cradle to cradle (berço ao berço): condição de contorno que atende ao modelo de economia circular. Os produtos seriam concebidos de forma que, ao final de sua vida inicial, possam ser facilmente reutilizados ou reciclados e, portanto, evitar os aterros sanitários.

Conceitos que estabelecem contornos ou fronteiras

17

A busca pela sustentabilidade em edificações tem como objetivo eliminar os impactos negativos sociais, econômicos e ambientais de todo o seu ciclo de vida.

18

CICLO DE VIDA DOS MATERIAIS E DOS EDIFÍCIOS

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19

Do berço ao túmulo?

Do berço ao berço?

19

? ?

ORIGEM DESTINO

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Livro

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comprassustentaveis.com21

http://www.tamar.org.br

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https://mateusrafaelbioifes.wordpress.com/tag/angiospermas/

23

http://www.woodpack.com.br/sustentabilidade/

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Madeira

http://decorfogo.com/puros/

Renovável

Não renovável

25

Cupim

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II

III

I

Ciclos e sua interação

27

Minério Aço Janela

Ciclos interrompidos para começar novo ciclo

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Calcáreo Cimento

Argamassa

Areia

Mais de um ciclo interrompido para formar novo ciclo

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Componentes

Matéria-prima

CICLO DE VIDA DO EDIFÍCIO

30

Qual o contorno da

abordagem?

Tipo de energia

considerado?

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Ciclo de vida do edifício:

31

Construção

Ocupação (uso)

Manutenção

Demolição

Reúso, reciclagem ou descarte dos resíduos.

ACV

• PRODUTO

• MATERIAL

• EDIFÍCIO

IMPACTOS

• AMBIENTAIS

• ECONÔMICOS

• SOCIAIS

• SER

• Consumo de recursos energéticos (energia cinza)• Esgotamento de recursos• Consumo de água• Resíduos sólidos• Mudança climática• Poluição do ar• Poluição da água• Destruição da camada de ozônio estratosférico• Formação de ozônio fotoquímico• Alteração da biodiversidade

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ABNT NBR ISO 14040:2009 Versão Corrigida:2014

Gestão ambiental - Avaliação do ciclo de vida - Princípios e estrutura

Environmental management - Life cycle assessment - Principles and framework

33

“A ACV é uma técnica para avaliar aspectos ambientais e impactos potenciais

associados a um produto.”

“A ACV pode ajudar:

- Na identificação de oportunidades para melhorar os aspectos ambientais dos produtos em vários pontos de seu ciclo de vida;

- Na tomada de decisões na indústria (por exemplo, planejamento estratégico, definição de prioridades, projeto ou reprojeto de produtos ou processos);

- Na seleção de indicadores pertinentes de desempenho ambiental, incluindo técnicas de medição; e

- No marketing (por exemplo, uma declaração ambiental, um programa de rotulagem ecológica ou uma declaração ambiental de produto).”

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“A ACV é uma das várias técnicas de gestão ambiental (por exemplo, avaliação

de risco, avaliação de desempenho ambiental, auditoria ambiental e

avaliação de impacto ambiental) e pode não ser a técnica mais apropriada a

ser empregada em todas as situações. Tipicamente, a ACV não aborda os

aspectos econômicos ou sociais de um produto.”

ABNT NBR ISO 14040:2009 Versão Corrigida:2014

Gestão ambiental - Avaliação do ciclo de vida - Princípios e estrutura

Environmental management - Life cycle assessment - Principles and framework

35

Avaliação de Ciclo de Vida ModularA iniciativa Avaliação de Ciclo de Vida Modular (ACV-m) do CBCSvisa criar uma plataforma de informações com indicadores de sustentabilidade de materiais, produtos e componentes para auxiliar profissionais e consumidores na tomada de decisão.

A iniciativa propõe a identificação de cinco aspectos mínimos, possíveis de serem identificados em qualquer processo:• Consumo de energia,• Consumo de água,• Consumo de matérias-primas,• Geração de resíduos,• Emissão de CO2.

http://www.cbcs.org.br/website/36

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Bases de dadosNo mundo atual da rapidez de informações, não é tarefa complicada reunir

informações de materiais e produtos, como:

• Tipo de matéria prima utilizada e tempo de duração restante da fonte no planeta;

• Quantidade e tipo de energia consumida em cada etapa do ciclo de vida;

• Distâncias de transporte percorridas entre uma etapa e outra do processo de produção e qual o tipo de combustível utilizado;

• Quantidade de rejeitos gerada no processo produtivo e de aplicação/manutenção do produto;

• Consumo de água dos processos;

• Tempo de vida útil dos produtos.

O maior entrave para a construção de uma base de dados está na capacidade ou

vontade de cada sociedade de se organizar para coletar e compilar informações

do setor. O Brasil ainda não possui uma base organizada de dados para consulta. 37

Perguntas para uma ACV:

Qual meio de transporte, qual combustível e quais distâncias?

Qual o processo de fabricação e quanto de energia é gasta por tonelada?

Qual o consumo de água e qual o volume de emissões de GEE em cada fase do ciclo?

Quanto/ quais resíduos são gerados em cada fase?

Qual o tempo de vida útil (ex: revestimento)?

Qual o destino depois de demolido?

...

Ficha de declaração sanitária e ambiental dos produtos

Base de dados38

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Na França, a mais conhecida é a base INIES de produtos, equipamentos e serviços

Disponibilizada gratuitamente pelo CSTB - Centre Scientifique et Technique du

Bâtiment - no sítio http://www.base-inies.fr.

1.596 Fiches de Déclaration Environnementale et Sanitaire - FDES (Fichas de

Declaração Ambiental e Sanitária) de produtos de construção e decoração, cobrindo

mais de 31.000 produtos do mercado francês, fornecidas pelos fabricantes e pelos

sindicatos profissionais.

De acordo com as normas:

Francesa NF P01-10, Qualité environnementale des produits de construction -

Déclaration environnementale et sanitaire des produits de construction, de dezembro de 2004.

Europeia NF EN 15804+A1, Contribution des ouvrages de construction au

développement durable - Déclarations environnementales sur les produits - Règles

régissant les catégories de produits de construction, de abril de 2014.

As fichas alimentam as ferramentas de cálculo de qualidade ambiental dos edifícios

39

http://www.base-inies.fr/Inies/

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INVENTORY OF CARBON & ENERGY – ICEUniversidade de Bath, Inglaterra

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Energie Primaire totale - MJ/kg

Embodied Energy - MJ/kg

Kbob ICE

(Kbob-

ICE)/Kbob

Béton C 25/30 0,72 0,78 Concrete 25/30 MPa -8,2%

Béton C 30/37 0,81 0,82 Concrete 28/35 MPa -1,1%

Mortier de ciment 1,73 1,33 Mortar (1:3 cement:sand mix)

23,1%

Brique en terre cuite 3,02 3,00 General (Simple Baked Products)

0,7%

Ciment 4,26 4,50 General (UK weighted average)

-5,6%

Plaque de plâtre armé de fibres

5,16 6,75 Plasterboard -30,7%

Verre plat 13,00 15,00 Primary Glass -15,4%

Acier d'armature 14,00 13,10 Engineering steel - Recycled

6,4%

Laine de roche 16,90 16,80 Rockwool - cradle to grave

0,6%

Bois massif 18,90

Wood

Laine de verre 49,66 28,00 Fibreglass (Glasswool) Poor data difficult to select appropriate value

43,6%

PVC 81,23 77,2 PVC general 5,0%

Polystyrène (PS) 88,96 86,4 General Purpose Polystyrene

2,9%

Polyuréthane (PUR/PIR) 104,00 102,1 Polyurethane Flexible Foam

1,8%

Polystyrène expansé (EPS) 106,00 109,2 Thermoformed Expanded Polystyrene

-3,0%

Polycarbonate (PC) 116,00 112,90 Polycarbonate 2,7%

Aluminium 156,64 155,00 Aluminium - general 1,0%

Cadre de fenêtre en aluminium

8.280,00 5.470,00 Aluminium Framed 33,9%

Chaux

Plâtre

1,8 Gypsum

• KBOB/ EcoinventSuíça

• INVENTORY OFCARBON & ENERGY –ICEUniversidade de Bath, Inglaterra

Comparação

47

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0

120,0

140,0

160,0

180,0

Éner

gie

Pri

mai

re t

ota

le (

MJ/

kg)

Kbob

ICE

48

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25

Kbob -

kgCO2/kg

ICE -

kgCO2/kg

ICE

(kgCO2 eq/kg)

Béton C 25/30 0,0775 0,106 0,118

Béton C 30/37 0,120 0,11 0,124

Mortier de ciment 0,200 0,21 0,231

Brique en terre cuite 0,248 0,23 0,255

Ciment* 0,700 0,73 0,810

Plaque de plâtre armé de

fibres0,320 0,38 0,422

Verre plat 0,990 0,86 0,955

Acier d'armature 0,705 0,68 0,755

Laine de roche 1,04 1,05 1,166

Bois massif 0,000

Laine de verre 1,51 1,35 1,499

PVC 4,64 2,61 2,897

Polystyrène (PS) 5,85 2,71 3,008

Polyuréthane (PUR/PIR) 6,79 4,06 4,507

Polystyrène expansé (EPS) 7,36 3,45 3,830

Polycarbonate (PC) 10,5 6,03 6,693

Aluminium 9,69 8,24 9,146

Cadre de fenêtre en

aluminium491 279,00 309,690 49

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

kgC

O2/

kg

Kbob - kgCO2/kg

ICE - kgCO2/kg

50

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CENÁRIOS FRANÇA E BRASIL

51

Biomassa15%

Eletricidade (hidráulica)

14%

Lenha e carvão9%

Eólica e outras renováveis

4%

Petróleo39%

Gás natural 13%

Carvão mineral5%

Urânio3%

Brasil

Biomassa7%

Eletricidade (hidráulica)4%

Lenha e carvão7%

Eólica e outras renováveis

2%Petróleo

1%

Gás natural 0%

Carvão mineral0%

Urânio79%

França

Oferta interna de energia

52

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27

0

20

40

60

80

100

%

Matriz energética - Brasil x França

Brasil

França

53

Quem usou a energia

Brasil França 2012

Indústria 35,10 20,79

Transportes 31,30 31,87

Residências 9,40 44,49

Setor energético 9,00

Agropecuária 4,10 2,85

Serviços 4,50

Uso não energético 6,60

100,00 100,00

54

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Brasil França* Mt CO2

Transportes 48,80 40,06 137

Indústrias 20,90 32,16 110

Residências 4,10 24,56 84

Outros 26,20 3,22 11

100,00 100,00 342

Residências/ terciário

Agricultura

Emissões de CO2 associadas à matriz energética

Transportes

Indústria, incluído setor energia

55

Setor residencial Brasil França

Gás natural 1,20 30,0

Lenha 27,20 14,0

Gás liquefeito de petroleo 26,90 18,0

Eletricidade 42,70 38,0

Carvão vegetal 2,00 0,0

Gás

Renovável e dejetos

Petroleo

Eletricidade

Carvão

56

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29

766

522

404

70

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

China EUA UE Brasil

KgC

O2

/MW

h

Emissão de CO2 por MWh gerado (2010)

UE = 6 x Brasil aprox.

57

Como regionalizar bases de dados: comece

pelas já existentes!

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FERRAMENTAS COMPUTACIONAIS PARA ACV DE EDIFÍCIOS

Uma boa ferramenta de cálculo de ACV deve permitir :

• Avaliar os principais pontos consumidores de energia de um edifício;

• Comparar soluções construtivas e produtos;

• Identificar os dados utilizados e, eventualmente, utilizar outras fontes.

("A energia cinza dos materiais e das obras“. ARENE Île de France/ ICEB, 2012.)

O usuário ou projetista costuma ter dificuldade, sobretudo, em saber quais

são os dados "escondidos" e que tipo de exploração será possível.

Em se tratando de ferramenta adaptada de um país para outro, deve haver

flexibilidade que permita alteração da matriz energética, ou seja, dos tipos

de energia utilizados . Dessa maneira, os resultados de emissão de CO2, por

exemplo, corresponderão a condições de cálculo pré-fixadas.

59

Diferentes ferramentas

computacionais de ACV

nem sempre produzem os

mesmos resultados.

A explicação pode estar nas

bases de dados utilizadas.

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COCONLogiciel de COmparaison de solutions COnstructives, de CONfort et d’émissions de CO2

http://www.izuba.fr/

EQUER

http://www.eosphere.fr/COCON-comparaison-solutions-constructives-confort.html

61

62

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32

Município sem plano de gerenciamento de resíduos.

Ciclo aberto, com deposição irregular dos resíduos.

Materiais

63

Aterro

Município sem plano de gerenciamento de resíduos.

Ciclo aberto, com deposição licenciada dos resíduos.

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Município com usina de reciclagem, com plano de

gerenciamento de resíduos.

Ciclo fechado, com deposição licenciada e uso do material

reciclado em outras obras.

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Reciclagem interna (Classe A) - não depende do Poder Público

Demais classes - ciclo aberto, se não houver plano de

gerenciamento de resíduos para. Ciclo fechado, se houver plano

de gerenciamento de resíduos.

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Artigo:

SOLUÇÕES CONSTRUTIVAS E DE ARQUITETURA COM REUSO E

RECICLAGEM DE MATERIAIS E RESÍDUOS INDUSTRIAIS PARA HABITAÇÃO

Mariana Marques Almeida; Pedro Kopschitz Xavier Bastos

67

Princípia2 - Soluções Construtivas e de Arquitetura com Reúso e Reciclagem.docx - Atalho.lnk