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02/09/2010
1
Sustentabilidade e a industrialização da construção
Vanderley M. John
Escola Politécnica da USP
Depto. Eng. Construção Civil
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2
Agricultura
http://library.thinkquest.org/C0116484/english/simple/science002.htm
~10.000 AC
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3
A cidade
http://picasaweb.google.com/lh/photo/re1P8dd9s7GtTeS1pa_khQ
02/09/2010
4
SANEAMENTO
4000 B.C. Found in the excavation of the Temple of Bel at Nippur, Babyloniahttp://www.sewerhistory.org/images/bm/bmc/4000BC_bmc03.jpg
O concreto
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5
Bússola
Imprensa
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6
A indústria cresce
Krupp - http://asweb.artsci.uc.edu/german/
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7
http://www.electricitynews.org/electricity/edisonbulb/ 1879
02/09/2010
8
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9
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/50/L-Hennebique.png
http://kenkyuu.fc2web.com/kiji/14bis.jpeg
02/09/2010
10
O elevador eos arranha-céus
Woolworth Building , 54 andares, 1913
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11
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12
Ar condionado
1956-1959
THE CORNING GLASS BUILDING ou Steuben Glass .Harrison, Abramovitz & Abbe
02/09/2010
13
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14
http://earthobservatory.nasa.gov/Newsroom/NewImages/images.php3?img_id=17006
Progresso & Tecnologia
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Progresso e expectativa de vida
20
40
60
80
1000 1200 1400 1600 1800 2000
Exp
ect
ativ
a d
e V
ida
(an
os)
Ano
Progresso e população do Planeta
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
0 500 1000 1500 2000
Po
pu
laçã
o (
Milh
õe
s)
Ano
http://www.sustainablescale.org/AreasofConcern/Population/PopulationandScale/QuickFacts.aspx
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16
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
0 500 1000 1500 2000
PIB
pe
r ca
pit
a (U
SD,
19
90
)Progresso & Economia
(De Long, 1998; Maddison, 2005)
NOVAS TECNOLOGIAS
crescimento econômico foi devido a
Robert Solow (Prêmio Nobel 1987)
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Sociedade industrial, ciência e tecnologia:
Sociedade Industrial Têm Problemas
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DESAFIOS DO SETOR
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19
Promon
02/09/2010
20
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Consumo de recursos naturais
dos recursos naturais são destinados a construção
Massa da construção
1m² ~1200 kg
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23
Consumo de recursos naturais
54.750
3.353
441
365
0 2000 4000 6000 8000 10000
Água
Concreto
Cimento
Alimentos
Kg/hab.ano
Cadeia produtiva do cimento
31
dos recursos naturais.
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Desafio: Consumo de recursos naturais
• Selecionar o melhor material para cada função• Otimização de projetos• Aumento da vida útil• Inovação
Desafio: Consumo de recursos naturais
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FC Bayern Munich
Herzog and de Meuron
2,874 EFTE (ethylene tetrafloroethylene) foil panels. self-cleaning, fire, heat and cold-resistant panels inflated to a pressure of 350 Pascal.
Gottlieb-Daimler Stadium Stuttgart
Aço + Poliester / PVC
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Millenium Dome - London
Oslo Airport
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Concretos de resistência muito alta
http://www.imagineductal.com
Solução de baixa vida útil
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Solução de alta vida útil:autolimpeza da superficie e do ar
Concreto dopado com TiO2
Igreja do Jubileu, Roma
Aumentar a vida útil(concreto armado)
0
40
80
120
160
10 15 20 25 30 35
Vid
a ú
til
(an
os)
cobrimento (mm)
A partir de Helene, 1994
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Desafio: Consumo de recursos naturais
• Materiais renováveis: biomassa
• Redução das perdas
– Coordenação modular
– Gestão e formação de recursos humanos
– Seleção de fornecedores
• Redução dos resíduos
Geração de resíduos
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30
Geração de resíduos
CONAMA 307 - 348
Geração de resíduos
CONAMA 307 - 348
02/09/2010
31
Desafio: Reciclagem & Prevenção
Materiais de construção depositados em rua
02/09/2010
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Aterro de Materiais em S Paulo
Picture: Marco Antonio Fialho
80m
Eliminar soluções com desperdício
A. Andrade; U.E. Silva
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Segregação em canteiro é condiçãopara a reciclagem?
Eng. Ricardo Pucci
Reduzindo perdas em alvenaria
Eng. Ricardo Pucci
• Coordenação modular
• Melhoria de projetos
• Controle de obra
• Conexões
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Industrialização:Redução do Desperdício
Desafios
• Reciclagem dos resíduos da construção
• Redução de perdas
– Projeto
– Gestão
– Coordenação modular
– Industrialização
• Aumento da vida útil
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Impacto em ecossistemas
• A extração de matérias primas e combustiveisdepende da alteração de eco-sistemas
• A escala da construção e a intensidade de materiais potencializam o impacto
Extração de areia
http://www.univap.br
Próximo a São Paulo
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Extração “informal” de madeira
Madeira sustentável
• Plantada • Certificada
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Emissões de gases do efeito estufa
• CO2
• CH4
• CFC
• Compostos orgânicos voláteis
– Tintas
– Asfaltos
– ....
• Combustíveis fósseis
– Fornos
– Transporte
• Decomposição do calcário
– 1 ton CaCO3
– 460 kg CO2
CO2 e Electricidade
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
India
China
Estados Unidos
Mexico
Chile
Ecuador
Argentina
Venezuela
Colombia
Suécia
Brasil
Peru
Noruega
Eletricity Emissions g CO2/KWh
(WRI, 2001)
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Queima de Combustíveis Fósseis
Calcário
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Intensidade de CO2
kg CO2/ton
Min Max
Aço 200 2.000
Alumínio 700 12.000
Cimento 270 1.000
Madeira ilegal 7.000 15.000
O cimento brasileiro é um dos mais ecoeficientes do mundo.
Selecionar fornecedores
300
350
400
450
500
550
600
650
Melhor Média
kg
C (
co
mb
us
tív
el)
/t
cli
nq
ue
r
33%
A partir de Sathaye, et all, 2001. Estudo de 14 fábricas de cimento Brasileiras.
Eco-eficiência
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Selecionar cimento
0
200
400
600
800
1000
CP I CP II E CP III CP IV
kg
CO
2/t
cim
en
to
78%
Alocação dos aspectos das adições (escória/cinzas) = nula
Carvalho, 2001
Evolução da produção
WBCSD Sustainable Cement Initiative. Progress Report 2007
Cim
ento
(10
9to
n)
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41
Emissões de CO2
A blueprint for a climate friendly cement industry. WWF-Lafarge 2008
CO2 da produção de cimento
0
5
10
15
20
25
30
35
2010 2020 2030 2050
CO
2d
o c
ime
nto
(% t
ota
l)
BAU (WWF-Lafarge)
Blue (WBCSD IEA)
A blueprint for a climate friendly cement industry. WWF-Lafarge 2008WBCSD & IEA Cement Technology Roadmap 2009
02/09/2010
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Investimento para Mitigação
US $354 a 843 bilhões
WBCSD & IEA Cement Technology Roadmap 2009
REDUÇÃO DO CO2 NO CONCRETO
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Quantidade de CO2
• Teor de CO2 no cimento (kg/kg)
– Clínquer
– Eficiência do processo
– CSC
• Consumo de aglomerante no concreto
– Agregados
– Técnica de dosagem
– Variabilidade do processo de produção
Dados do Ibracon
0
200
400
600
800
1000
0 20 40 60 80 100 120Teo
rd
e A
glo
me
ran
te(k
g/m
³)
Resistencia a compressão (MPa, 28 dias)
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Ibracon + Internacional
00
05
10
15
20
25
30
00 20 40 60 80 100 120
IA (
kg/m
³.M
Pa)
Compressive Strength (MPa)
Brazil
International
Ibracon + Internacional
00
05
10
15
20
25
30
00 20 40 60 80 100 120
IA (
kg/m
³.M
Pa)
Compressive Strength (MPa)
Brazil
International
260kg
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Ibracon + Internacionalliterature + preliminary market data (Brazil) + BAT
00
05
10
15
20
25
30
00 20 40 60 80 100 120
IA (
kg/m
³.M
Pa)
Compressive Strength (MPa)
Brazil
International
concreteira
site
2X
Minimizando o Consumo de Aglomerante
• Teor de aglomerante não influencia a durabilidade (Wasserman, Katz, Bentur, 2009)
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Minimizando o Consumo de AglomeranteMínimo atual: ~5kg /m-³.MPa-1
• Concretos c/alta resistência
• fcj < 50MPa demanda de finos
Concretos < 50MPa
• Novos Cimentos – Teor de filler f(aplicação)
• Produtos pré-misturados• Substituição do concreto dosado em obra
• Dispersantes de alta eficiência• Novos paradigmas de dosagem• Novos equipamentos• Empacotamento de agregados• Redução da variabilidade (água/cimento)
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Minimizando o Consumo de Aglomerante
• Mínimo futuro : <5kg /m-³.MPa-1
– Controle granulométrico:
• Garantir reação completa dos aglomerantes
• Minimizar a água para trabalhabilidade– Empacotamento
– Dispersantes adicionados no cimento
– Novos aglomerantes c/ maior água combinada
– Melhoria de processamento
Intensidade de CO2 Ciliterature data (estimative)
0
5
10
15
20
25
30
0 20 40 60 80 100 120
Ci(
kg/m
³.M
Pa)
Compressive Strength (MPa)
Brazil
International
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Mitigação do CO2
• Redução do consumo de aglomerante
• Substituição do clínquer p
– Reatividade é importante
– Pozolanas artificiais
– Vidros
– .....
• Novos aglomerantes sem clínquer
Emissão de poluentes
• Fabricação
• Transporte
• Construção
• Demolição
• Gases
• Partículas
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Emissão de poluentes:
Compostos orgânicos voláteis
• Evaporam lentamente a temperatura
• Tintas
• Adesivos
• Carpetes
• Madeira industrializada
• Pisos plasticos flexíveis
Emissão de poluentes:
Lixiviação de espécies químicas
• Componentes em contato com a água
– Uso
– Demolição
• Contaminação do lençol freático
• Grande superfície exposta
• Objeto de atenção recente
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Concreto: Efeito do uso de resíduos
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Lixiviação de Crmadeira tratada com CCA
Saúde e toxicidade
• Biocidas
• Metais pesados (chumbo, por exemplo),
• Partículas respiráveis
• Poluentes orgânicos persistentes (POPS)
• Brasil: ausência de FISPQ (Ficha de Informação de Segurança dos Produtos Químicos)
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Principais desafios institucionais
• Informalidade
• Limitação das informações técnicas
• Inexistência de informações ambientais quantitativas
• Seleção ambiental baseada em “mitos”
• Pouca de experiência em inovação
• Falta de incentivo para a atualização dos profissionais
A Degradação do Planeta é Feita por
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Na construção
A maioria dos trabalhadores
são pobres!
dos empregos
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ou
A informalidade
• Sonegação fiscal• Corrupção de agentes públicos
• Desrespeito a legislação
– Ambiental
– Trabalhista
– Urbanística
• Desrespeito a padrões de qualidade
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Informalidade é problema ambiental
Desmatamento 2002/2003
Desmatamento até 2002
Fonte: INPE PRODES Digital, 2004.
A informalidade é problema social
• Reduz à capacidade de investimento social
– Evasão fiscal
– Corrupção
• Prejudica a qualidade dos investimentos públicos
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A Cidade Informal
Pegada Ecológica x IDH
Living Planet Report 2006WWF - http://www.panda.org
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Reduzindo a informalidade naseleção de fornecedores
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TRANSFORMANDO A CONSTRUÇÃO
Para Sobreviver Será Necessário
02/09/2010
60
Porque Inovar?
For advanced economies, innovation is a matter of pushing the world frontier of knowledge.
For developing countries technology assimilation is the central challenge.
( Porter & Ketels 2003 - UK Competitiveness)
Solução Atual Predominante
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Solução Predominante
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62
1983
2007
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63
“the construction industry is infamous for the barriers it places in the way of innovation”(Civil Eng. Research Foundation, 1998).
http://lh5.ggpht.com/_yXeZgj-vjFE/R38bw6sO2fI/AAAAAAAACQE/0jBHFAE7mdM/PICT0424.JPG
Cassino Biarritz, 1882Arq. Calinaud. Construção: Edmond Goignet
Industrialização: Uma idéia antiga, uma necessidade atual
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Melhoria do Processo
Competi-tividade
Impacto Ambiental
Valor agregado
Foco nas Oportunidades de Inovação
Impacto Ambiental
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Exemplo: Zero net Energy Building
Projeto de €2 bi em 10 anos
França: padrão no ano 2020
World Business Council for
Sustainable Development
A. Andrade; U.E. Silva
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Reduction of materials wastage
• Proyecto• Eliminar al máximo la
necesidad de producción de residuos:
Ing. Ricardo Pucci
Construíndo piramides
Picture: Marco Antonio FialhoPicture: Marco Antonio Fialho
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Um cenário a ser mudado
0
1
2
3
4
5
6
2002 2003 2005 2007 2008
% d
o c
ime
nto
Premoldados
Fribrocimento
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Mais produtividade, menos pobreza
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70
Velocidade de construçãoEdifício Residencial em 6 Meses
• CIFE 2015 - Prefabrication & Supply Chain Management Strategies for Dramatic Schedule Reduction
davidszondy.com/.../dymaxion_prototypes.htm
Biogás decompostagem
Dymaxion House v.2Fuller (1930)
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http://press.d-shape.com/index.php?flag=2.1&id=81
10-meter-tall structure
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72
Componentes extrudados
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73
02/09/2010
74
Natureza: Componentes com Propriedades
Variáveis
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Materiais cimentícios compropriedades graduadas
Materiais cimentícios compropriedades graduadas
Homogêo: 1.8% fibras
Graduado 1.07% fibras
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 2 4 6 8 10
Deflection (mm)
Fle
xu
rals
tre
ss
(M
Pa
)
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Concreto C/Resistência Graduada
40 MPa
20 MPa
40 MPa
20 MPa
40 MPa
40 MPa20MPa
20 40 40-20 40-20-40
Resistência à Flexão 4 pontos
0,00 2,00 4,00 6,00 8,00
20
40
40-20
40-20-40
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77
Intensidade de CO2
0 10 20 30 40 50 60
20
40
40-20
40-20-40
CO2 (kg/m-3.MPa-1)
Materiais de Mudança de Fase
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MMF encapsulados
• Controle do calor de hidratação
• Controle da inércia térmica
Casa Solar Flex
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PainelFotovoltaico
Isolante
2,5 cm de água
2,5 cm de água
Fachadaativa
Resultados da Simulação: Madrid
400
600
800
1000
1200
Referência PCM Água 5cm Água 16cm
KW
h/m
².an
o
Refrigeração
Aquecimento
R. Lamberts; M. Pacheco. Schematic Energy Analysis Report . Casa Solar Flex 2009
Água estática
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80
Concreto Fotocatalítico Auto-limpante
Degrada sujeira e a poluição do ar.Arq. Richard Meier. Igreja do Jubileu, Roma, 2003Radiação UV
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81
02/09/2010
82
São Paulo + 9oC
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Tintas frias
Análise do ciclo de vida
• Quantificação dos fluxos de materiais e energia em todas as etapas do ciclo de vidado produto e sistema construtivo.
• Será integrada ao BIM
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84
9/2/2010
Análise do ciclo de vida
Processo
Matérias Primas
Produto
Energia
Água
ar
água
solo
outros
Impactos a serem analisados
• CO2
• Água
• Energia
• Resíduos
• Recursos naturais
• Toxicidade
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Materiais e Sistemas
• Impactos ambientais importantes
• Busca de Informação
– Técnica
– Ambiental
• Ferramentas de projeto
– BIM + Análise do Ciclo de Vida
• Formação de recursos humanos
