Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro
Avaliação de Sustentabilidade da Utilização de Resíduos de Garrafas PET
Enquanto Material de Construção
Dissertação de Mestrado em Engenharia do Ambiente
Bárbara dos Santos Paulo
Orientador: Prof. Dr. Carlos Afonso de Moura Teixeira
Coorientadora: Prof.ª Dr.ª Ana Cristina Briga de Sá
Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro
Avaliação de Sustentabilidade da Utilização de Resíduos de Garrafas PET
Enquanto Material de Construção
Dissertação de Mestrado em Engenharia do Ambiente
Bárbara dos Santos Paulo
Orientador: Prof. Dr. Carlos Afonso de Moura Teixeira
Coorientadora: Prof.ª Dr.ª Ana Cristina Briga de Sá
Composição do Júri:
Presidente Professora Doutora Edna Carla Janeiro Cabecinha da Câmara Sampaio
Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro
Vogais Professor Doutor Carlos Afonso de Moura Teixeira
Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro
Professora Doutora Sandra Cristina Alves Pereira da Silva Cunha
Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro
Dissertação de Mestrado em Engenharia do Ambiente, apresentada à Escola de Ciências da Vida e do Ambiente, da Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro. As doutrinas apresentadas são da exclusiva responsabilidade da autora.
Agradecimentos
Este espaço é dedicado a todos aqueles que, de alguma forma, colaboraram para que esta dissertação fosse efetuada. Não sendo possível nomeá‐los a todos, há no entanto alguns a quem não posso deixar de manifestar o meu apreço e agradecimento.
Ao meu orientador e coorientadora, Professor Doutor Carlos Afonso de Moura Teixeira e Professora Doutora Ana Cristina Briga de Sá, pelo desafio proposto, assim como pela orientação, o total apoio e disponibilidade que manifestaram, pelas opiniões e críticas, pela colaboração do solucionar de dúvidas e problemas que foram surgindo ao longo da realização deste trabalho e por todas as palavras de incentivo. O meu sentido agradecimento pela persistente motivação, bem como pela confiança depositada.
Ao Laboratório de Engenharia Civil da Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro, pelos meios laboratoriais colocados à disposição e aos seus colaboradores, em especial ao Sr. Xavier por toda a ajuda e disponibilidade prestada.
À Professora Doutora Sandra Cunha pela disponibilidade e ajuda na realização do estudo do comportamento térmico.
A todos os meus amigos, em especial à Tânia, David, Liliana e Ana pelo apoio perseverante e palavras de força e incentivo.
Aos meus pais, por sempre me incentivarem perante os desafios, a fazer mais e melhor, a eles dedico este trabalho.
Resumo
O atual estilo de vida da população mundial levou a um aumento do consumo de energia e consequentemente à diminuição dos recursos naturais, à emissão de gases, ao incremento da poluição e à deterioração ambiental.
A indústria da construção provoca impactes consideráveis no meio ambiente devido à elevada utilização de recursos naturais e também pela produção excessiva de resíduos. Com o desenvolvimento deste setor e a necessidade de aumentar a sustentabilidade por forma a minorar os impactes ambientais preservando e usando os recursos de forma mais adequada, torna-se imperativo adotar soluções que empreguem materiais naturais e a reutilização de resíduos.
Neste sentido, pretende-se com este trabalho analisar os impactes ambientais resultantes da utilização de Painéis de Garrafas PET com diferentes materiais de enchimento (terra, água e ar) como possíveis materiais de construção.
Efetuou-se a análise do comportamento térmico através da determinação experimental do valor da resistência térmica, foi também utilizada a ferramenta de Análise do Ciclo de Vida (ACV) para a avaliação dos potenciais impactes ambientais, utilizando o software GaBi com recurso a um conjunto de categorias de impacte definidas no método CML 2001 (Centro de Ciências Ambientais da Universidade de Leiden), que são empregadas para delinear o perfil ambiental dos painéis em estudo.
De acordo com o estudo de comportamento térmico, os painéis com material de enchimento de terra apresentam valores de resistência térmica de 0,85 m2ºC/W no ensaio
Horizontal com uma espessura de 31,5 cm e de 2,00 m2ºC/W no ensaio Vertical com uma
espessura de 40 cm, sendo o enchimento que tem o melhor desempenho térmico. Relativamente à sustentabilidade, o painel com enchimento de ar é o mais sustentável, apesar de apresentar valores inferiores ao restantes painéis de apenas entre 2 a 3%. Os resultados provenientes deste estudo possibilitam a comparação de materiais e tecnologias distintas, baseando-se na mesma função, por forma a estimar qual é o mais sustentável.
Palavras-chave: Painéis de Garrafas PET; Análise do Ciclo de Vida; Comportamento
Abstract
The current lifestyle of the population led to an increase in energy consumption and consequently a depletion of natural resources, the greenhouse gas emissions, the increase of pollution and an environmental degradation.
The construction industry causes considerable impacts on the environment due to the high use of natural resources and also by excessive production of waste. With the development of this sector and the need to increase the sustainability in order to minimize environmental impacts preserving and using resources more appropriately, it is imperative to adopt solutions that employ natural materials and the wastes reuse.
In this sense, the aim of this work is to analyze the environmental impacts resulting from the use of PET Bottles Panels with different filler materials (soil, water and air) as possible building materials.
An analysis of the thermal behavior by experimental determination of the thermal resistance value was performed, as well as the Life Cycle Assessment (LCA) tool for the evaluation of potential environmental impacts, using GaBi software with a set of impact categories defined in the CML 2001 (Center of Environmental Sciences of Leiden University) which are used to outline the environmental profile of the panels on study.
According to the study of thermal performance, the panels with soil filler presents resistances values of 0,85 m2ºC/W on the horizontal test with a thickness of 31,5 cm and 2.00
m2ºC/W on vertical test with a thickness of 40 cm, being the filler that have the best thermal
performance. On sustainability, the panel with air filling is the most sustainable, despite having values less than the remaining panels of only 2 to 3%. The results from this study allow the comparison of different materials and technologies, based on the same function, in order to estimate which is the most sustainable.
Keywords: PET Bottles Panels; Life Cycle Assessment; Thermal Performance; Thermal
Índice
AGRADECIMENTOS ...I RESUMO...III ABSTRACT ...V ÍNDICE ...VII ÍNDICE DE TABELAS ...XI ÍNDICE DE FIGURAS ...XIII ÍNDICE DE GRÁFICOS………...XV LISTA DE ABREVIATURAS E DESIGNAÇÕES………..……….………...XVII
1. CAPÍTULO – INTRODUÇÃO...1
1.1. ENQUADRAMENTO...2
1.2. OBJETIVOS... 4
1.3. ORGANIZAÇÃO DO TRABALHO…... 5
2. CAPÍTULO – A UTILIZAÇÃO DE GARRAFAS PET NA CONSTRUÇÃO...7
2.1. INTRODUÇÃO ... 8
2.2. SUSTENTABILIDADE/ IMPACTE AMBIENTAL DA CONSTRUÇÃO………..……….9
2.3.. ANÁLISE DO CICLO DE VIDA (ACV)...12
2.3.1. Definição do Objetivo e Âmbito………..……….……….……..15
2.3.2. Unidade Funcional……….……….……….….…….…….16
2.3.3.. Limite do sistema.……….………..………16
2.3.4. Inventário do ciclo de vida (ICV)……….……….………..…………..…….……….16
2.3.5. Avaliação de Impacte Ambiental de Ciclo de Vida………….……….………..………..……….……...17
2.3.6. Interpretação de Resultados……….……..……….……….….…….20
2.4. CONSTRUÇÕES COM GARRAFAS PET...22
2.5. CONSIDERAÇÕES FINAIS……….………..….…...25
3. CAPÍTULO–ESTUDO -.EXPERIMENTAL DO COMPORTAMENTO TÉRMICO DE GARRAFAS DE PLÁSTICO PET………..…27
3.1. INTRODUÇÃO ... 28
3.2.1. Caracterização do Material de Enchimento………...………….……….……….………28
3.2.1.1.Terra...29
3.2.1.2.Água...30
3.2.1.3. Ar... 31
3.2.2. Caracterização dos Casos de Estudo... 31
3.2.3. Local de ensaio...32
3.2.4. Equipamento utilizado………..…….……33
3.2.4.1.Termofluxímetro...34
3.2.4.2. Sensores de temperatura superficial... 34
3.2.4.3. Termohigrómetro...36
3.2.4.4. Software utilizado...36
3.2.4.5. Aquecedores……….………..……….………37
3.2.4.6. Câmara de termografia……….………..……….……….……..37
3.3. METODOLOGIA DE CÁLCULO DO COEFICIENTE DE TRANSMISSÃO TÉRMICA (U)………..………..…………39
3.4. ANÁLISE E DISCUSSÃO DE RESULTADOS…....……….………..………..………40
3.4.1. Caso de estudo H………..………...……….40
3.4.1.1. Temperaturas Interior e Exterior………..………..……….……….40
3.4.1.2. Temperaturas superficiais………..……….……….….43
3.4.1.3. Fluxos de calor……….………..….46
3.4.1.4. Coeficiente de transmissão térmica…..……….………….……….……….….47
3.4.2. Caso de estudo V……….……….……….…….……..………49
3.4.2.1. Temperaturas Interior e Exterior……..……….………..…..……….….49
3.4.2.2. Temperaturas superficiais………..….52
3.4.2.3. Fluxos de calor………..………..……….……….………….54
3.4.2.4. Coeficiente de transmissão térmica……….……….…….……….….55
3.5. ANÁLISE COMPARATIVA……….……….56
3.6. TERMOGRAFIA……….………..………...57
4. CAPÍTULO – ANÁLISE DE SUSTENTABILIDADE ...67
4.1. INTRODUÇÃO ... 68
4.2. ANÁLISE……….………..………..68
4.2.1. Definição de objetivo e âmbito, unidade funcional e limite do sistema………..……….68
4.2.2. Inventário..……….………..……….69
4.2.3. Inventário do Ciclo de Vida……..……….………….70
4.3. PERFIL AMBIENTAL DOS PAINÉIS………..……….71
4.4. CONSIDERAÇÕES FINAIS……….…….…………84
5. CAPÍTULO- CONCLUSÕES E PROPOSTAS DE FUTUROS TRABALHOS……….………..………85
5.1. CONCLUSÕES………..……….………..86
5.2. FUTUROS TRABALHOS……….……….87
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS……….……….………..89
Índice de Tabelas
TABELA 2.1 - VALORES SPV RELATIVOS À RECOLHA SELETIVA DE PLÁSTICOS NOS ÚLTIMOS 4 ANOS………..………9
TABELA 3.1 - CARACTERIZAÇÃO DOS CASOS DE ESTUDO……….……….…..…32
TABELA 3.2 - TEMPERATURAS INTERIOR E EXTERIOR DE (Hterra E Hag)………..……….……….42
TABELA 3.3 – TEMPERATURAS INTERIOR E EXTERIOR (Har)……….……….…….………43
TABELA 3.4 - TEMPERATURAS INTERIOR E EXTERIOR (Vterra E Vag)……….……….…………..………50
TABELA 3.5 - TEMPERATURAS INTERIOR E EXTERIOR (Var)……….………..…….………51
TABELA 3.6 -CARACTERISTICAS DOS 6 DIFERENTES PAINÉIS………57
TABELA 3.7 - PARÂMETROS UTILIZADOS EM TERMOGRAFIA NO CASO DE ESTUDO H………..………..………58
TABELA 3.8 - PARÂMETROS UTILIZADOS EM TERMOGRAFIA NO CASO DE ESTUDO V………..………..59
TABELA 4.1 - DADOS DE INVENTÁRIO RELATIVOS AOS PAINÉIS PARA A MESMA UNIDADE FUNCIONAL……….…..…..70
TABELA 4.2 – INVENTÁRIOS DE CICLO DE VIDA (ICV) E BASES DE DADOS UTILIZADAS………..………..………70
TABELA 4.3 - CATEGORIAS DE IMPACTE UTILIZADAS NO CASO DE ESTUDO………..……….……71
TABELA 4.4 - PERFIL AMBIENTAL DOS PAINÉIS.……….………..……….………..72
TABELA 4.5 - PRINCIPAIS PROCESSOS ASSOCIADOS À CONSTRUÇÃO DA PAREDE……….……….…….74
TABELA 4.6 - CONTRIBUIÇÃO AMBIENTAL DOS PROCESSOS DOS PAINÉIS………..…..………..………..75
TABELA 4.7 - COMPARAÇÃO ENTRE OS TRÊS PAINÉIS ESTUDADOS E OUTROS MATERIAIS NUMA ABORDAGEM “BERÇO AO PORTÃO”……….……….79
Índice de Figuras
FIGURA 2.1 - CONCEITOS ASSOCIADOS À SUSTENTABILIDADE……….……….……….10
FIGURA 2.2 - FASES DA ACV………..……….……….13
FIGURA 2.3 - DIFERENTES CLASSIFICAÇÕES DA ACV………..……….………14
FIGURA 2.4 - ETAPAS DO INVENTÁRIO DE CICLO DE VIDA……….……….………17
FIGURA 2.5 - ELEMENTOS OBRIGATÓRIOS E OPCIONAIS DA AIACV……….……….……….……….18
FIGURA 2.6 - GARRAFAS PET PÓS-CONSUMO………..……22
FIGURA 2.7 - PREPARAÇÃO DAS AMOSTRAS UTILIZADAS NO ENSAIO TÉRMICO……….……….23
FIGURA 2.8 - CASA NA NIGÉRIA FEITA COM GARRAFAS DE PLÁSTICO………...…………...24
FIGURA 2.9 - CASA NO BRASIL FEITA COM GARRAFAS PET, PNEUS E LATAS DE ALUMÍNIO………..24
FIGURA2.10 - EDIFICIO CONSTRUÍDO COM GARRAFAS PET EM TAIWAN………...25
FIGURA 3.1 - PROCESSO DE CONSTRUÇÃO DO MOLDE DE EPS……….……….…………29
FIGURA 3.2 - PERSPETIVA EM 3D DAS GARRAFAS, A) HORIZONTAL E B) VERTICAL……….………..………29
FIGURA 3.3 - PROCESSO DE ENCHIMENTO DAS GARRAFAS……….……….……….…30
FIGURA 3.4 - VISTA INTERIOR E EXTERIOR DE HTERRA E VTERRA.………..………..………..…………..30
FIGURA 3.5 - VISTA INTERIOR E EXTERIOR DE HAG E VAG.……….……….………..30
FIGURA 3.6. - VISTA INTERIOR E EXTERIOR DE HAR E VAR………...……….………..31
FIGURA 3.7 - VISTA EXTERIOR DE TODOS OS PAINÉIS EM A) NA ORIENTAÇÃO HORIZONTAL E EM B) NA ORIENTAÇÃO VERTICAL.……….……….………..31
FIGURA 3.8 - COMPARTIMENTO DE TESTE……….………..……….…32
FIGURA 3.9 - LOCAL DO ENSAIO……….……….……….………..33
FIGURA 3.10 – TERMOFLUXÍMETRO………..………..……….………34
FIGURA 3.11 – SENSORES DE TEMPERATURA SUPERFICIAL INSTALADOS LATERALMENTE EM RELAÇÃO AO HF……..…………..35
FIGURA 3.12 - ESQUEMA DE LOCALIZAÇÃO DOS SENSORES EM AMBOS OS CASOS DE ESTUDO……...……….35
FIGURA 3.13 - COLOCAÇÃO DOS SENSORES EM AMBOS OS CASOS DE ESTUDO………..…35
FIGURA 3.14 - A) “DATALOGGER” , B) SONDA DE TEMPERATURA , C) SONDA DE HUMIDADE……….………36
FIGURA 3.15 - DATALOGGER UTILIZADO NA RECOLHA DOS DADOS DOS TERMOFLUXÍMETROS E DOS SENSORES DE TEMPERATURA SUPERFICIAL……….………...………37
FIGURA 3.16 - AQUECEDOR UTILIZADO……….……….……….37
FIGURA 3.17 - CÂMARA DE TERMOGRAFIA UTILIZADA……….………..……….38
FIGURA 3.18 - TERMOGRAMAS DO CASO DE ESTUDO H, A) Hterra, B) Hag E C) Har………..………..58
FIGURA 3.19 - TERMOGRAMAS DE Vterra NO INTERIOR EM A) 11HORAS, B) 13HORAS C) 15HORAS, D) 17 HORAS E E) 19 HORAS……….……….……….60
FIGURA 3.20 - TERMOGRAMAS DO CASO DE ESTUDO V DE Vag NO INTERIOR EM A) 11HORAS, B) 13HORAS C) 15HORAS, D) 17 HORAS E E) 19 HORAS………..………60
FIGURA 3.21 - TERMOGRAMAS DO CASO DE ESTUDO V DE Var NO INTERIOR EM A) 11HORAS, B) 13HORAS C) 15HORAS, D) 17 HORAS E E) 19 HORAS………..………61
FIGURA 3.22 - TERMOGRAMAS DO CASO DE ESTUDO V DE Vterra NO EXTERIOR EM A) 11 HORAS, B) 13 HORAS C) 15 HORAS, D) 17 HORAS E E) 19 HORAS……….……….………..62
FIGURA 3.23 - TERMOGRAMAS DO CASO DE ESTUDO V DE Vag NO EXTERIOR EM A) 11 HORAS, B) 13 HORAS C) 15 HORAS, D) 17 HORAS E E) 19 HORAS……….………..63
FIGURA 3.24 - TERMOGRAMAS DO CASO DE ESTUDO V DE Var NO EXTERIOR EM A) 11HORAS, B) 13HORAS C) 15HORAS, D) 17 HORAS E E) 19 HORAS………..………63
FIGURA 4.1 - FLUXOGRAMA DAS ETAPAS DE CICLO DE VIDA DOS PAINÉIS DE GARRAFAS PET………..69
FIGURA 4.2 - PERFIL AMBIENTAL DOS PAINÉIS………..………..…………..73
FIGURA 4.3 - CONTRIBUTO AMBIENTAL DOS PROCESSOS DOS TRÊS DIFERENTES PAINÉIS………..……...76
FIGURA 4.4 - RELAÇÃO AQUECIMENTO GLOBAL/RESISTÊNCIA DOS TRÊS DIFERENTES PAINÉIS COMPARATIVAMENTE A OUTROS AUTORES………..….……….81
FIGURA 4.5 – RELAÇÃO DEPLEÇÃO DE OZONO/RESISTÊNCIA DOS TRÊS DIFERENTES PAINÉIS COMPARATIVAMENTE A OUTROS AUTORES………..………..……….82
FIGURA 4.6 – RELAÇÃO ACIDIFICAÇÃO/RESISTÊNCIA DOS TRÊS DIFERENTES PAINÉIS COMPARATIVAMENTE A OUTROS AUTORES………..………..……….83
Índice de Gráficos
GRÁFICO 3.1 - TEMPERATURA INTERIOR DE Hterra, Hag E Har………..………..……….41 GRÁFICO 3.2 - VARIAÇÃO DAS TEMPERATURAS INTERIOR E EXTERIOR REFERENTE A Hterra E Hag……….………..…42 GRÁFICO 3.3 - VARIAÇÃO DAS TEMPERATURAS INTERIOR E EXTERIOR REFERENTE A Har………..43 GRÁFICO 3.4 - VARIAÇÃO DAS TEMPERATURAS INTERIOR E SUPERFICIAL REFERENTE A Hterra E Hag………44 GRÁFICO 3.5 - VARIAÇÃO DAS TEMPERATURAS INTERIOR E SUPERFICIAL REFERENTE A Har………..….44 GRÁFICO 3.6 - VARIAÇÃO DAS TEMPERATURAS EXTERIOR E SUPERFICIAL REFERENTE A Hterra E Hag………..45 GRÁFICO 3.7 - VARIAÇÃO DAS TEMPERATURAS EXTERIOR E SUPERFICIAL REFERENTE A Har………46 GRÁFICO 3.8 - VARIAÇÃO DOS VALORES DOS FLUXOS DE CALOR DE TODOS OS PAINÉIS NO CASO DE ESTUDO H………..….……….47 GRÁFICO 3.9 - VARIAÇÃO DOS VALORES DOS COEFICIENTES DE TRANSMISSÃO TÉRMICA DE Hterra E Hag ………..……..48 GRÁFICO 3.10 - VARIAÇÃO DOS VALORES DOS COEFICIENTES DE TRANSMISSÃO TÉRMICA DE HAR………..……48 GRÁFICO 3.11 - TEMPERATURA INTERIOR DE Vterra, Vag E Var……….……….49 GRÁFICO 3.12 - VARIAÇÃO DAS TEMPERATURAS INTERIOR E EXTERIOR REFERENTE A Vterra E Vag………50 GRÁFICO 3.13 - VARIAÇÃO DAS TEMPERATURAS INTERIOR E EXTERIOR REFERENTE A Var………..…….51 GRÁFICO 3.14 - VARIAÇÃO DAS TEMPERATURAS INTERIOR E SUPERFICIAL REFERENTE A Vterra E Vag………..…..52 GRÁFICO 3.15 - VARIAÇÃO DAS TEMPERATURAS INTERIOR E SUPERFICIAL REFERENTE A Var……….53 GRÁFICO 3.16 - VARIAÇÃO DAS TEMPERATURAS EXTERIOR E SUPERFICIAL REFERENTE A Vterra E Vag……….……53 GRÁFICO 3.17 - VARIAÇÃO DAS TEMPERATURAS EXTERIOR E SUPERFICIAL REFERENTE A Var………..………54 GRÁFICO 3.18 - VARIAÇÃO DOS VALORES DOS FLUXOS DE CALOR DE TODOS OS PAINÉIS NO CASO DE ESTUDO V………..……..54 GRÁFICO 3.19 -VARIAÇÃO DOS VALORES DO COEFICIENTE DE TRANSMISSÃO TÉRMICA DE Vterra E Vag……….…..55 GRÁFICO 3.20 - VARIAÇÃO DOS VALORES DOS COEFICIENTES DE TRANSMISSÃO TÉRMICA DE Var……….………….56 GRÁFICO 3.21 - TEMPERATURA SUPERFICIAL NO INTERIOR PARA TODOS OS MATERIAIS DE ENCHIMENTO ÀS 11, 13, 15, 17 E 19 HORAS……….…62 GRÁFICO 3.22 - TEMPERATURA SUPERFICIAL NO EXTERIOR PARA TODOS OS MATERIAIS DE ENCHIMENTO ÀS 11, 13, 15, 17 E 19 HORAS……….64
Lista de Abreviaturas e Designações
ACV – Análise de Ciclo de Vida
AIACV – Avaliação de Impacte Ambiental de Ciclo de Vida AP – Acidification Potential
CO2 – Dióxido de Carbono CH4 – Metano
EP – Eutrophication Potencial EPS – Poliestireno Expandido FU – Unidade Funcional
GEEs – Gases de Efeito de Estufa GWP – Global Warming Potential HF – Termofluxímetros
HTP – Human Toxicity Potencial ICV – Inventário do Ciclo de Vida
ISO – Internacional Organization Standardization LCA – Life Cycle Assessment
LEED – Leadership in Energy and Environmental Design OLD –Ozone Layer Depletion
PET – Politereftalato de Etileno PF – Fenol-Formaldeído PU – Poliuretano
R – Resistência Térmica
RSU – Resíduos Sólidos Urbanos
SETAC – Society of Environmental Toxicology and Chemistry SPV – Sociedade Ponto Verde
TIV – Técnica de Termografia Infravermelha U – Coeficiente de Transmissão Térmica
UTAD – Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro XPS – Poliestireno Extrudido
Capítulo 1-Introdução
1.1. Enquadramento
A modernização e o progresso contribuíram significativamente para o elevado grau de poluição que as sociedades de todo o mundo estão a enfrentar. Isso tem gerado uma grande preocupação devido aos vários níveis da poluição observada no ar, água e solo. Com a população mundial a aumentar e com a crescente procura de diversos bens essenciais e luxos, tem havido um aumento na quantidade de resíduos produzidos pelas famílias e indústrias. Os resíduos sólidos não controlados, especialmente plásticos, também podem obstruir o escoamento de águas pluviais, resultando na formação de água estagnada que se torna um terreno fértil para a propagação de doenças. Assim, o problema dos resíduos sólidos deve ser abordado adequadamente e preventivamente, devendo ser adotadas medidas para gerir e controlar este problema (Dweik et al. 2008).
O elevado consumo de energia, as alterações climáticas e a escassez de recursos naturais exigem um comportamento humano mais governado por critérios de sustentabilidade para garantir a vida da sociedade moderna e garantir o futuro das próximas gerações (Briga-Sá et al. 2013).
Os materiais plásticos tornaram-se nas últimas décadas parte integral do desenvolvimento para diferentes mercados. O consumo anual destes materiais tem tido um crescimento insustentado, dadas as suas características de baixa densidade, resistência, facilidade de design, capacidade de processamento, durabilidade, baixo peso e por último, mas não menos importante, o seu baixo custo. Estes recursos têm permitido a sua utilização em diversos setores, tais como embalagens industriais, automobilismo, aplicações industriais, indústria de tubagens, construção, isolamento térmico e acústico (Ruiz-Herrero et al. 2016).
O aumento da produção e do consumo de materiais poliméricos da mesma forma envolve uma produção de resíduos em crescimento no final da sua vida. Isto levou a uma enorme quantidade de resíduos plásticos (Lazarevic et al. 2010; Siddique et al. 2008). Desta forma, a reciclagem tem sido reconhecida como uma necessidade em relação à deposição tradicional alternativa em aterro ou incineração.
Os impactes ambientais das embalagens de bebidas dependem das características da garrafa e é sempre uma questão fundamental do ponto de vista da análise ambiental. Em algumas situações, as garrafas PET têm o desempenho ambiental mais vantajoso que outros materiais do mesmo tipo, relativamente à sua produção e utilização (Simon et al. 2016).
Com o desenvolvimento do setor da construção, e a necessidade de aumentar a sustentabilidade neste setor, verifica-se uma preocupação crescente na aplicação de novos
materiais construtivos bem como na utilização de outros, sendo uma possibilidade a utilização das garrafas PET.
A necessidade de melhorar o desempenho energético dos edifícios e a qualidade de vida das pessoas, resultou inicialmente da necessidade de reduzir a energia consumida para aquecimento, arrefecimento e ventilação. Dado o facto de a orientação de um edifício e as suas características arquitetónicas estarem sujeitas a restrições impostas pelo ambiente envolvente e também pelos requisitos arquitetónicos, as soluções e os materiais construtivos a adotar assumem um papel fundamental na otimização do desempenho térmico dos edifícios e na obtenção do conforto interior. Para além dos princípios da conservação de energia, a necessidade de otimizar o comportamento energético dos edifícios tem sido discutida em debates científicos e públicos focados na qualidade do ambiente urbano. Desta forma, quanto maior for a eficiência energética dos edifícios, maior a redução das quantidades de combustíveis fósseis consumidos e por sua vez, maior a redução da quantidade de dióxido de carbono e dióxido de enxofre, entre outros, emitidos para a atmosfera.
A envolvente do edifício pode ser considerada a fronteira do sistema termodinâmico. É de importância fundamental no controlo passivo dos fluxos de energia e também desempenha um papel significativo na manutenção das condições de conforto interior (Ingrao et al. 2014). Ao longo dos anos, a envolvente do edifício tem sofrido uma evolução lenta quando se trata dos materiais utilizados e das tecnologias de construção adotadas (Fassi and Maina 2009). É bem conhecido que os edifícios devem apresentar elementos construtivos com uma resistência adequada à passagem do calor. Se isto não for feito, o consumo de energia e os impactes ambientais aumentam e adicionalmente, o conforto termohigrométrico interior pode ser comprometido. É, portanto, necessário optar por edifícios devidamente isolados, escolhendo soluções técnicas e materiais adequados. Isto permitirá diversas vantagens, tais como: a redução da dispersão da energia térmica no inverno e no verão; o controlo interno das temperaturas superficiais; o controlo de fenómenos de condensação assim como a redução da flutuação da temperatura quando o ambiente interior não é climatizado (Ingrao et al. 2014).
Segundo (Cabeza et al. 2010), existem diferentes materiais de isolamento térmico disponíveis no mercado que são utilizados nos edifícios. Eles são geralmente classificados com base na sua origem, que pode ser a partir de plantas, animais, minerais ou sintéticos e com base na sua estrutura (espumoso ou fibroso) (Papadopoulos and Giama 2007). Além disso, existe uma vasta gama de materiais combinados, que são fabricados por transformação de diferentes materiais de diferentes origens no sentido de melhorar o seu desempenho como material de isolamento térmico (Fassi and Maina 2009).
Capítulo 1-Introdução
De acordo com (Ardente et al. 2008), estes novos materiais de isolamento e tecnologias estão em constante progresso para uma melhor contribuição para a eficiência energética dos edifícios.
Deve ter-se em conta as propriedades térmicas e físicas, tais como a densidade, condutividade térmica e calor específico, a fim de avaliar o desempenho do isolamento térmico dos materiais de construção.
Ao longo tempo, muitos investigadores têm lidado com a determinação dos impactes ambientais na construção com produtos de isolamento térmico, utilizando a Análise de Ciclo de Vida (ACV). Neste contexto, (Erlandsson et al. 1997) pode ser considerado como um precursor, pois ele aplicou a ACV para avaliar a energia e as consequências ambientais ao equipar uma habitação com uma parede construída com um isolamento adicional. Desde então, muitos estudos têm como objetivo a aplicação da ACV na área de isolamento térmico em edifícios.
Para (Audenaert et al. 2012),a aplicação da ACV permite provar o quão importante é a escolha das melhores configurações de projeto de isolamento térmico e dos materiais de construção com baixo consumo de energia e de impacte ambiental.
Muitos dos estudos efetuados permitem demonstrar que a temática do isolamento térmico nos edifícios já foi investigada não só em termos de rendimento económico e eficiência energética, mas também, no que respeita à sustentabilidade ambiental.
Deste modo, este trabalho foi realizado com o intuito de colaborar na avaliação do desempenho ambiental de materiais e tecnologias utilizando a ferramenta de ACV, abrangendo a avaliação de sustentabilidade de garrafas PET com três enchimentos distintos (terra, água e ar) a fim de serem utilizadas como possíveis materiais de construção. Nesse sentido, para a determinação da unidade funcional foi primeiramente indispensável, a avaliação do seu comportamento térmico.
1.2. Objetivos
Relativamente ao que foi referido anteriormente e com o propósito da utilização de garrafas PET pós-consumo para a reutilização de resíduos na indústria da construção, este trabalho permite acrescentar valor neste sentido. Deste modo, este estudo propõe o desenvolvimento dos seguintes aspetos:
1.1 - Garrafas PET com material de enchimento de terra; 1.2 - Garrafas PET com material de enchimento de água; 1.3 - Garrafas PET com material de enchimento de ar.
Para efetuar a avaliação de sustentabilidade das garrafas PET com os diferentes materiais de enchimento, procedeu-se à avaliação do desempenho térmico deste tipo de soluções através da determinação experimental do seu coeficiente de transmissão térmica para posterior comparação de resultados usando como unidade funcional o m2 de parede.
1.3. Organização do trabalho
Este trabalho é composto por 5 capítulos, sendo no Capítulo 1 apresentado o enquadramento, objetivos e organização do mesmo.
No Capitulo 2, é apresentada a utilização de garrafas PET na construção.
O Capítulo 3 possui a descrição do estudo experimental do comportamento térmico das garrafas de plástico PET com os 3 materiais de enchimento, sendo apresentados e analisados os valores de coeficiente de transmissão térmica e resistência térmica para os casos de estudo considerados.
O Capítulo 4 é referente à avaliação de sustentabilidade dos três painéis com os 3 materiais de enchimento.
No Capítulo 5 são apresentadas as conclusões consequentes deste trabalho de investigação bem como a indicação de futuros trabalhos que se podem desenvolver nesta área.
Capítulo 2 – A Utilização de Garrafas PET na Construção
2.1. Introdução
Através da sociedade científica, a indústria da construção tem evoluído gradualmente nos últimos anos, com a aplicação de soluções construtivas sustentáveis, cujos materiais devem ser renováveis, existentes no local e abundantes, tendo o objetivo de poupar recursos e energia.
O desempenho energético dos edifícios tem como pressuposto a melhoria da sua eficiência energética global, sugerindo que estes devam ser concebidos e construídos de tal forma que a quantidade de energia primária necessária seja baixa. A fim de minimizar o consumo de energia do edifício por meio de proteção térmica, devem ser desenvolvidos materiais isolantes com valores de baixa condutividade (Papadopoulos and Giama 2007).
Existe uma vasta variedade de materiais de isolamento térmico no comércio Europeu cujos principais produtos comercializados convencionais são: o poliestireno expandido (EPS) o poliestireno extrudido (XPS), o poliuretano (PU), a lã de rocha, a lã de vidro e a cortiça; os produtos alternativos são: o linho, lã de ovelha, etc. Existem também materiais não convencionais como: algodão reciclado, algodão de ganga reciclada, óleo de palma, folhas de ananás, fardos de palha, entre outros que foram propostos por alguns autores como (Manohar 2012; Panyakaew and Fotios 2011; Zhou et al. 2010).
A acessibilidade, a baixa taxa de emissões de CO2 para a atmosfera, e os baixos
consumos de energia e água, são alguns dos parâmetros que devem ser considerados na conceção de um produto (Faustino et al. 2012).
A tecnologia de reciclagem tem sido a solução escolhida em muitos casos mas nem sempre é economicamente viável, e por esta razão embarcou-se na utilização de garrafas de plástico como material de construção alternativo (Mansour and Ali 2015). Várias referências revêm as práticas de gestão de resíduos e discutem a utilização de garrafas plásticas recicladas como material de construção. (Katdare 2011) demonstrou que as preocupações ambientais levam muitos de nós a procurar alternativas amigas do ambiente, assim como a explorar alternativas verdes e tentar respeitar o ambiente através da utilização de garrafas de plástico como material de construção.
A recolha seletiva é a recolha de resíduos colocados nos ecopontos e ecocentros, separados por tipologia, permitindo a sua reciclagem evitando a sua deposição em aterro sanitário. Desta forma é possível prolongar o ciclo de vida dos resíduos. Este processo inicia-se com a inicia-separação doméstica dos diferentes tipos de resíduos efetuada pelos cidadãos. É
da responsabilidade de cada cidadão promover uma correta deposição seletiva dos seus resíduos nos ecopontos.
A Sociedade Ponto Verde (SPV), trabalha desde 1996 na transformação das embalagens que os consumidores separam e colocam no ecoponto, em objetos e embalagens. A Tabela 2.1 apresenta os valores da quantidade de embalagens plásticas conseguidas nos últimos 4 anos.
Tabela 2.1 - Valores SPV relativos à Recolha Seletiva de Plásticos nos últimos 4 anos (SPV,2016).
No ano de 2015, o fluxo urbano de plástico foi de 115701 ton num total de 144549 ton, ou seja 26% da recolha seletiva. O valor apresentado na tabela 2.1, relativo ao ano de 2016 é referente até ao dia 29 de fevereiro do presente ano.
O centro de reciclagem que atua no concelho de Vila Real é a Resinorte e a sua recolha seletiva total no ano de 2015 foi de 26592,2 ton, sendo 13% de plástico e 27% deste valor, é equivalente à quantidade de PET.
De maneira a proceder-se a avaliação de sustentabilidade, pode utilizar-se a ferramenta de Análise de Ciclo de Vida (ACV), pois esta possibilita a análise dos impactes ambientais relacionados a todas as fases de um processo ou produto no decorrer do seu ciclo de vida, identificando e quantificando os inputs (recursos e energia) e os seus outputs (emissões e resíduos gerados).
2.2. Sustentabilidade/ Impacte Ambiental da Construção
O conceito de "Sustentabilidade" que consiste no uso dos recursos naturais para a satisfação de necessidades presentes não comprometendo a satisfação das necessidades das gerações futuras, foi definida pela primeira vez em 1989 pela Organização das Nações Unidas da Comissão Mundial sobre o Meio Ambiente e Desenvolvimento foi colocada no centro de vários estudos e práticas. A adaptação das políticas ambientais e energéticas de apoio ao desenvolvimento económico não ameaçando a vida natural na comunidadeAno 2016 2015 2014 2013
Capítulo 2 – A Utilização de Garrafas PET na Construção
internacional, faz com que estados, estabelecimentos, instituições, empresas e organizações não-governamentais e outras partes interessadas se forcem a agir neste sentido.
Existem diferentes conceitos associados à questão do desenvolvimento sustentável que são descritos na Figura 2.1.
Figura 2.1 - Conceitos associados à Gestão de Resíduos (Decreto-Lei nº 73/2011, de 17 de junho). O plástico tornou-se parte integrante da sociedade com o crescimento da população e o desenvolvimento tecnológico resultando num crescimento insustentável, dadas as suas características.A sua baixa biodegradabilidade e a existência de grandes quantidades destes resíduos têm um impacto negativo no meio ambiente assim como a sua incineração e outros processos de alta temperatura, cuja combustão produz gases perigosos, podendo ser prejudicial para a saúde humana. De acordo com o referido, é extremamente importante continuar a pesquisa acerca da reutilização e da reciclagem de resíduos plásticos (Rebeiz and Craft 1995; Sharma and Pal 2016; Silva et al. 2013).
Uma forma de resolver este problema é converter os resíduos plásticos em produtos de construção. A sua utilização resulta num produto com um baixo peso, sendo uma propriedade importante que é desejada num material de construção. Assim, os produtos feitos a partir do plástico irão ter um valor acrescentado e irão ser mais úteis do que outros produtos de construção convencionais. O desenvolvimento de novas construções empregando materiais plásticos reciclados é importante tanto para a construção como para reciclagem de plásticos domésticos e industriais (Rebeiz and Craft 1995).
A necessidade de reduzir as emissões de CO2 e de encontrar materiais de construção
mais sustentáveis, constitui hoje em dia um grande desafio económico e ecológico (Fgaier et al. 2016). Reciclagem É o reprocessamento e produção de novos materiais Reutilização É o reaproveitamento de um produto, aplicando-o ou não novamente na mesma função,
combatendo o desperdicio
Valorização
É o processo de transformação de resíduos ou produtos inúteis e descartáveis em novos materiais ou
produtos de maior valor, uso ou qualidade.
Resíduo
É um recurso que pode ser valorizado e utilizado como
matéria-prima de um processo produtivo ou numa nova aplicação
Subproduto
Substância ou objeto que resulta de um processo produtivo cujo principal objetivo não é a sua produção sendo utilizado diretamente, sem qualquer outro processamento, que não seja o
A construção é um sector que consome uma grande quantidade de materiais, tendo de ser feita através da utilização de uma grande quantidade de recursos naturais e energia, desta forma, muitas soluções inovadoras para a sustentabilidade têm sido desenvolvidas ou adotadas em vários sectores da construção, atendendo às necessidades, não causando danos no meio ambiente, aproveitando desde os resíduos dos materiais de construção até às ideias inovadoras relativamente ao saneamento básico, voltadas para a melhoria da qualidade de vida da sociedade (Chu 2016).
Os edifícios ”amigos do ambiente” são o resultado de políticas ambientais sustentáveis no setor da construção, que é amplamente responsável pelo consumo de recursos naturais e para a poluição do meio ambiente. Para este tipo de construções, as partes interessadas, tais como arquitetos, engenheiros, arquitetos paisagistas, fabricantes de produtos, consultores de energia, gerentes de projeto, utilizadores do edifício e os administradores locais trabalham em conjunto (Mustafa and Bakis 2015).
No setor industrial e na construção a ACV é utilizada com o intuito de reconhecer o impacte ambiental dos materiais de construção, considerando as entradas e saídas a partir da obtenção das matérias-primas até à eliminação ou reciclagem do produto final, podendo ajudar na identificação de: oportunidades para melhorar os aspetos ambientais dos produtos em vários pontos do seu ciclo de vida; na tomada de decisões na indústria, organizações governamentais ou não governamentais (por exemplo, planeamento estratega, definição de prioridades do produto ou processo de design); seleção de indicadores pertinentes para o desempenho ambiental, incluindo técnicas de medição e na comercialização (por exemplo, uma declaração ambiental, sistema de rotulagem ecológica ou declaração de produtos ambientais).
Consequentemente, na indústria construtiva, segundo (Pajchrowski et al. 2014) a ACV pode ter versões distintas: a ACV de materiais de Construção (BM), incluindo ou não a análise comparativa de materiais de construção, como por exemplo: isolamento (lã mineral VS poliestireno), telhados (telhas cerâmicas VS telhas de cimento), proteção (tintas solúveis em água VS tintas solventes); a combinação de componentes (CC): incluindo análises específicas que utilizam uma tecnologia própria, como os sistemas de telhado, de aquecimento, de isolamento, fachadas, janelas, etc; e por fim a ACV de todo o processo de construção (WPC) que inclui toda a construção de um edifício.
A crescente necessidade de economizar recursos materiais e energéticos, juntamente com a gradual preocupação acerca das questões ambientais e das incertezas da evolução económica, têm impulsionado abordagens minimalistas à arquitetura e à engenharia. Isto
Capítulo 2 – A Utilização de Garrafas PET na Construção
criou uma nova necessidade de redução dos materiais e elementos de construção utilizados, ao mínimo necessário (Mateus et al. 2013).
2.3. Análise de Ciclo de Vida (ACV)
A Análise de Ciclo de Vida (ACV) é uma técnica padronizada, internacionalmente aceite pela norma (ISO 14040 2006), que é reconhecida como uma ferramenta estratégica e eficaz para avaliar os potenciais impactes ambientais que ocorrem no ciclo de vida do produto, bem como para identificar possíveis áreas de melhoria. No entanto, as escolhas metodológicas e as hipóteses realizadas pelos profissionais, bem como os dados utilizados podem afetar a comparabilidade dos resultados da avaliação (Fantin et al. 2014). Por conseguinte, a comparabilidade dos diferentes estudos de ACV no mesmo produto ou em produtos diferentes que cumprem a mesma função é uma questão complexa e crítica, que tem sido frequentemente discutida (Ingwersen and Stevenson 2012). Na verdade, os resultados de estudos sobre o mesmo produto, realizados por diferentes autores são frequentemente caracterizados por uma grande variabilidade de resultados (Brandão et al. 2012) devido aos diferentes parâmetros utilizados, bem como os sistemas tecnológicos e métodos de avaliação de impacte considerados na avaliação.
As revisões literárias da ACV são formas comuns para discutir e resumir os principais problemas e características que surgem a partir de estudos realizados por diferentes autores sobre um tópico específico, produto ou tecnologia. Numa revisão também é possível destacar como e em que medida as diferentes escolhas metodológicas afetam os resultados da avaliação. Portanto, ela pode ser um ponto de partida a fim de facilitar uma comparação dos resultados provenientes dos diversos estudos analisados (Fantin et al. 2014).
O processo de ACV é uma abordagem sistemática faseada que é composta por quatro componentes: definição de objetivos e âmbito do estudo; análise de inventário (ICV), Avaliação de impacte de Ciclo de Vida (AICV) e a interpretação dos resultados (ISO 14040: 2006), mostradas na Figura 2.2.
Figura 2.2 - Fases da ACV (ISO 14040:2006).
A ACV é uma técnica que avalia os aspetos ambientais e possíveis impactes associados a um produto através da elaboração de um inventário de entradas e saídas relevantes de um sistema de produto, da avaliação dos potenciais impactes ambientais associados a essas entradas e saídas e da interpretação dos resultados das fases de análise de inventário e de avaliação de impacte em relação aos objetivos do estudo.
Em suma, é uma ferramenta que avalia as consequências ambientais e a saúde humana, associadas a um produto, serviço, processo ou material ao longo de todo o seu ciclo de vida “cradle to grave” (do berço à sepultura), desde a extração e processamento da matéria‐prima até à deposição final, passando pelas fases de transformação e beneficiamento, transporte, distribuição, uso, reuso, manutenção e reciclagem (Vigon and Jensen 1995).
Em certas circunstâncias, pode ser conveniente realizar simplificações no ciclo de vida de um produto. Todd e Curran (1999) descrevem sobre os tipos de estudos de ACV com base nas etapas consideradas do ciclo de vida, onde sugerem as três classificações da Figura 2.3 (Todd and Curran 1999),
Definição do objetivo e âmbito Análise de inventário Análise de impactes ambientais Interpretação Aplicações diversas:
-Desenvolvimento e Melhoria de Produtos -Planeamento estratégico
-Política pública -Ecomarketing
Capítulo 2 – A Utilização de Garrafas PET na Construção
Figura 2.3 - Diferentes classificações da ACV (ISO 14040:2006).
A elaboração de um estudo de ACV tem como benefícios o desenvolvimento de uma avaliação sistemática das consequências ambientais associadas a um dado produto; a análise dos balanços (ganhos/perdas) ambientais associados a um ou mais produtos/processos específicos; a quantificação das descargas ambientais para o ar, água e solo relativamente a cada etapa do ciclo de vida e/ou processos que mais contribuem; a avaliação dos efeitos humanos e ecológicos do consumo de materiais e descargas ambientais para a comunidade local, regional e mundial; a comparação dos impactes ecológicos e da saúde humana entre dois ou mais produtos/processos opositores; a identificação dos impactes em uma ou mais áreas ambientais específicas de interesse (USEPA 2001).
Estes estudos também têm limitações, segundo (Tibor and Feldman 1996) estes são intensivos em tempo e recursos, podendo a recolha dos dados necessários ser complexa e a qualidade dos dados obtidos não ser satisfatória. As relações de causa e efeito no processo de avaliação de impactes são difíceis de descobrir, pois, mesmo sendo possível medir ou estimar as entradas e saídas de um sistema industrial, nem sempre fica clara a ligação existente entre estes fatores e os impactes ambientais. Contudo, (Costa 2007) refere que, algumas etapas da ACV como o estabelecimento dos limites do sistema, a seleção das fontes de dados e a definição de categorias de impacte, são questionáveis devido à natureza das escolhas e às suposições feitas pelo fato de envolverem um certo grau de subjetividade. Segundo este, a exatidão dos estudos também pode ser limitada pela acessibilidade ou disponibilidade de dados coerentes ou pela qualidade dos dados relacionada ao período de tempo, à área geográfica, as tecnologias abordadas, a precisão e a representatividade dos dados.
“Cradle to grave”
(do berço à sepultura) Considera todas as etapas do ciclo
de vida
“Cradle to gate”
(do berço ao portão) Considera a extração e beneficiamento de recursos naturais,
a fabricação dos produtos intermediários e do produto principal,
eliminando as etapas posteriores da fabricação
“Cradle to cradle”
(do berço ao berço) Considera a possibilidade de reutilização e/ou reciclagem
Apesar de todas estas limitações, a ACV é claramente uma ferramenta importante para a identificação dos impactes ambientais causados pelos produtos, proporcionando a partir da sua interpretação, a execução de estratégias para a diminuição desses impactes e opções para o aperfeiçoamento de processos e produtos.
Os passos da ACV estão internacionalmente padronizados pela Society of Environmental Toxicology and Chemistry (SETAC) e pela International Organization of Standardization (ISO).
A estrutura sistemática para a realização de ACVs foi lançada pela ISO durante o período de 1997 e 2000, resultando nas normas ISO 14040, 14041, 14042 e 14043. Em 2006 estas normas foram atualizadas e combinadas, resultando nas normas ISO 14040 e ISO 14044 (Pryshlakivsky and Searcy 2013).
Segundo a norma (ISO 14040 2006), a maior consciência da importância da proteção ambiental e dos possíveis impactes associados aos produtos fabricados e consumidos tem aumentado o interesse no desenvolvimento de métodos para melhor compreender e reduzir esses impactes. Uma das técnicas de desenvolvimento deste efeito é a Análise de Ciclo de Vida (ACV). Esta Norma descreve os princípios e a estrutura para orientar e relatar estudos de ACV, incluindo alguns requisitos mínimos.
2.3.1. Definição do Objetivo e Âmbito
A primeira componente da ACV consiste na definição dos objetivos do estudo, o seu âmbito, estabelecimento da unidade funcional e estabelecimento de um procedimento para assegurar a qualidade do estudo (Consoli et al. 1993).
Nesta fase de definição do objetivo e âmbito são identificados o contexto e a aplicação pretendida do estudo, bem como o seu público-alvo (EC-JRC 2010). É uma característica fundamental da ACV que o seu objetivo seja definido inicialmente pela função ou serviço que deve ser fornecido, orientando a definição de todos os aspetos que irão constituir a etapa de definição do âmbito. Isto está de acordo com a natureza comparativa da maioria das aplicações da ACV (Hauschild et al. 2005).
Depois de definido o objetivo, o passo seguinte é definir o âmbito, que deve ser constituído pelo sistema de produto a ser estudado; as funções do sistema de produto; a unidade funcional; os limites do sistema; os processos de afetação; a metodologia de análise de impacte e tipos de impacte; a interpretação a ser empregada; os requisitos da recolha e
Capítulo 2 – A Utilização de Garrafas PET na Construção
qualidade dos dados; os pressupostos; as limitações; e o tipo e formato de relatório solicitado para o estudo (ISO 14040 2006; ISO 14044 2006).
2.3.2. Unidade Funcional
A unidade funcional deverá definir-se baseando-se na função a que o produto se presta a realizar. Ela é estabelecida para fornecer uma base de referência em relação à qual os dados inventariados de entrada e de saída são normalizados num sentido matemático, sendo essencial que a mesma seja mensurável (ISO 14040 2006).
Como foi visto, a unidade funcional é estabelecida com base na função à qual o produto se propõe a cumprir, e o fluxo de referência expressa a quantidade necessária de produtos para a unidade funcional definida (Silva 2012).
2.3.3. Limite do sistema
O limite do sistema é utilizado para definir as fases a estar incluídas/excluídas no estudo, estabelecendo as unidades do processo que serão ou não consideradas no sistema do produto. Além da seleção das unidades de processo, também é necessário esclarecer o nível de detalhe que estas serão estudadas. Pode ser definida em três abordagens distintas, como foi referido na Figura 2.3: “Do berço à sepultura” incluindo todo o ciclo de vida de um processo ou produto, desde a extração de matérias-primas, passando pela produção, transporte, uso, manutenção até ao seu fim de vida; “Do berço ao portão” que inclui a extração e processamento de matérias-primas e a sua produção; “Do berço ao berço” considerando a possibilidade de reutilização e/ou reciclagem.
2.3.4. Inventário do ciclo de vida (ICV)
Esta é a segunda etapa da ACV, que consiste na recolha de dados, na determinação dos procedimentos de cálculo e na quantificação dos fluxos de entradas (materiais e energia) assim como das saídas (produtos, emissões, etc.) ao longo do ciclo de vida do produto.
Para os fluxos de entrada, seguiu-se a classificação do consumo de recursos como sugere (Wenzel et al. 1997): consumo de recursos não-renováveis e consumo de recursos renováveis.
As principais etapas do ICV são: a preparação; recolha e validação da informação de base (energia e materiais, produtos, coprodutos e resíduos, emissões para o ar, água e solo
e outros aspetos ambientais); o relacionamento dos processos unitários com a unidade funcional; a alocação/afetação de processos (por exemplo: a reciclagem e reutilização); a agregação dos dados (cálculo do inventário ambiental) e facultativamente a redefinição do limite do sistema de acordo com as necessidades verificadas nas várias etapas (Teixeira 2013).
Os inventários são apresentados conforme o sistema de produto definido para o seu ciclo de vida. O ICV abrange as etapas da Figura 2.4.
Figura 2.4 - Etapas do Inventário de Ciclo de Vida.
Todos os procedimentos de cálculo devem ser explicitamente documentados e as suposições feitas devem ser claramente definidas e explicadas. Os mesmos procedimentos de cálculo devem ser aplicados de forma consistente ao longo do estudo.
Os dados podem ser adquiridos em bases de dados, artigos científicos, relatórios técnicos, dados cedidos por entidades públicas ou privadas, laboratórios de investigação, autoridades públicas e através de modelos computacionais que modelam diferentes cenários (Teixeira 2013).
Em primeiro lugar é indispensável uma procura minuciosa acerca de cada material e processos de produção em estudo. De seguida é necessária uma procura e um cálculo dos valores necessários para o cálculo da unidade funcional. Por último efetua-se a pesquisa de bases de dados indispensáveis para o estudo.
2.3.5. Avaliação de Impacte Ambiental de Ciclo de Vida
De entre as etapas da ACV a fase de Avaliação de Impacte Ambiental de Ciclo de Vida (AIACV) é a terceira fase. O objetivo desta é interpretar os resultados do inventário acerca dos potenciais impactes nas categorias de impacte abordadas na ACV (Hauschild et al. 2005).
A AIACV tem três fases obrigatórias:
Definição do Objetivo e Ambito Preparação na Recolha de Dados Recolha de Dados Validação de Dados Afetação dos Dados nos Processos Unitários Afetação dos Dados na Unidade Funcional Agregação dos Dados Redefinir Limite do Sistema Inventário do Ciclo de Vida
Capítulo 2 – A Utilização de Garrafas PET na Construção
A fase de classificação onde são selecionadas as categorias de impacte ambiental de interesse, os indicadores para cada categoria de impacte (Metodologia); A fase de caracterização onde os dados do inventário são agregados de modo a
quantificar as categorias de impacte ambiental (Classificação);
E por fim, a fase de avaliação onde são ponderadas as diferentes categorias de impacte ambiental e a sua importância relativa avaliada (Caracterização).
Futuramente, e facultativamente poderão ser empregados os seguintes elementos: avaliação da magnitude das categorias de impacte ambiental (normalização), agrupamento das categorias de impacte ambiental (agrupamento) e a ponderação da relevância ambiental (ponderação) (ISO 14042 1999) como refere a Figura 2.5.
Figura 2.5 - Elementos obrigatórios e opcionais da AIACV.
A seleção das Categorias de Impacte é o primeiro passo da AIACV (Guinée et al. 2002). As categorias de impacte ou consequências ambientais têm como objetivo primordial, estimar o desempenho ambiental que deriva dos resultados das interferências ambientais (cargas ambientais) que resultam de um sistema, processo ou produto que podem ocorrer a nível local, regional e planetário (Teixeira 2013).
Os métodos de AIACV ajudam nos cálculos dos impactes ambientais com base no perfil ambiental do produto (Ribeiro 2009). Cada método possui informações importantes
como categorias de impacte ambiental, modelos de caracterização e indicadores de categorias (Silva 2012).
Com a utilização de softwares de ACV, o manuseamento de tais métodos acaba por ser mais facilitado. Os métodos de AIACV são classificados em midpoint (ponto médio) e endpoint (ponto final). Segundo (Pennington et al. 2004), os métodos midpoint limitam-se à modelação quantitativa antes do final do caminho de impacte, ligando os resultados de ICV às categorias de impacte midpoint. Como exemplos desses métodos existe a CML, EDIP, TRACI e como categorias de impacte de ponto médio tem-se: o aquecimento global, a depleção da camada de ozono, a acidificação, a eutrofização, a toxicidade humana, depleção abiótica, ecotoxicidade aquática, e terrestre, ozono fotoquímico, etc.
Já como métodos endpoint têm-se como exemplos o Eco-indicator99 e o EPS (Environmental Priority Strategies), onde os aspetos ambientais provenientes do ICV são diretamente correlacionados aos danos finais (Silva 2012).
Segundo (Pegoraro 2008), os métodos endpoint apontam para categorias como: os prejuízos à saúde humana, danos à qualidade do ecossistema ou ameaça à extinção de espécies. Porém, o mesmo autor realça que a utilização de métodos endpoint pode, contudo, conduzir a maiores incertezas em comparação com os métodos midpoint.
A seleção das categorias de impacte deve refletir as questões ambientais essenciais que estão vinculadas ao sistema, processo ou produto estudado, sendo que a escolha deve basear-se no objetivo e âmbito do estudo. Posteriormente a essa seleção, os resultados de ICV podem ser correlacionados a uma ou mais categorias de impacte (Silva 2012). Por exemplo, o NOX é uma substância que pode contribuir para a acidificação, eutrofização e para
a toxicidade humana, a menos que as cargas ambientais não sejam coincidentes no tempo e no espaço (Teixeira 2013). Tal etapa é realizada automaticamente com a escolha do método de AICV aquando da utilização de softwares de ACV.
A Caracterização envolve a conversão dos resultados de ICV para unidades comuns (indicadores de categoria) e a união dos resultados convertidos dentro de cada categoria de impacte (Silva 2012). Esta etapa é realizada mediante a utilização de fatores de caracterização que foram desenvolvidos em consonância com as propriedades das substâncias e as escalas de abrangência espacial (local, regional ou global). Os fatores de caracterização podem ser de exposição, ou seja, relacionam-se com o tempo que estão expostos a cargas ambientais, os de efeito, cuja relação é direta com a toxicidade, e por fim os de exposição-efeito, que envolvem os de exposição e os de efeito, isto é, categorias de impacte.
Capítulo 2 – A Utilização de Garrafas PET na Construção
Através da equação 2.1, são calculadas as categorias de impacte onde (𝐴) é o indicador da categoria de impacte, 𝑚𝑖 exibe as intervenções ambientais ou fluxos elementares como a massa em 𝑘𝑔𝑠ubs.i ou o volume em 𝑚𝑠𝑢𝑏𝑠.𝑖3 e o fator de caracterização em 𝑘𝑔𝑟𝑒𝑓.𝑒𝑞.
𝑘𝑔𝑠𝑢𝑏𝑠.𝑖−1 ou 𝑚𝑟𝑒𝑓.𝑒𝑞3. 𝑘g𝑠𝑢𝑏𝑠.𝑖−1, respetivamente.
𝐶𝑎𝑡𝑒𝑔𝑜𝑟𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝐼𝑚𝑝𝑎𝑐𝑡𝑒𝐴= ∑ [𝑚𝑖 × (𝑖
𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟
𝑑𝑒 𝐶𝑎𝑟𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑧𝑎çã𝑜𝐴)][2.1] Como exemplo, as contribuições relativas de diferentes gases para as alterações climáticas são comumente comparados em termos de equivalentes de dióxido de carbono (“kg CO2 equivalentes”) no uso dos potenciais de aquecimento global (GWPs). Um GWP50 de
10 significa que 1 kg de substância tem o mesmo efeito de mudança de clima como 10 kg de dióxido de carbono durante, neste caso, um período de tempo de 50 anos. Os fatores de caracterização encontram-se compreendidos nos métodos de avaliação de impacte ambiental e estes dependem da escolha do método (Silva 2012). Neste estudo o método utilizado foi o CML-2001. Este método tem o seu nome vinculado à entidade que o estabeleceu, neste caso, o Centro de Ciências Ambientais (CML) da Universidade de Leiden, na Holanda, com a cooperação de vários institutos de pesquisa na ACV. Em 2000, o método foi reformulado, sendo disponibilizada a versão CML (2001) ou CML 2, caracterizado como um método midpoint (Guinée 2001).
Depois de concluída a fase de caraterização de impactes, possuímos uma listagem de valores numéricos que quantificam os possíveis impactes ambientais do caso de estudo que se denomina por perfil ambiental.
A Normalização dos efeitos do perfil ambiental compreende o cálculo da sua magnitude em relação a uma informação de referência, que pode ser por exemplo, o impacte ambiental médio de um cidadão europeu durante um ano (Teixeira 2013).
A normalização, o agrupamento e a ponderação são os elementos opcionais da fase de AIACV e estes não irão ser aplicados neste trabalho.
2.3.6. Interpretação de Resultados
Os softwares de ACV auxiliam na gestão operacional em estudos deste género, permitindo o aumento da confiabilidade dos cálculos, conclusões e recomendações dos estudos. Normalmente os trabalhos de ACV requerem uma grande quantidade de dados a ser geridos assim como bases de dados dos mais diversos produtos.
Em geral, os bancos de dados são constituídos por diversas bases que contêm informações de caráter ambiental sobre a produção de bens de consumo, disponibilização de
recursos energéticos e, ainda, sobre a realização de serviços. Essas bases são inventários do ciclo de vida de elementos comuns a vários outros ciclos de vida. Como exemplos desses elementos comuns podem ser citados: materiais (poliméricos, metálicos, cerâmicos, combustíveis, fertilizantes, entre outros); energia (térmica, elétrica etc.); atividades de transporte (rodoviário, ferroviário, marítimo etc.) e gestão de resíduos (Ribeiro 2009).
Um dos softwares mais utilizados é o GaBi (PE-international 2012) que segundo (Herrmann and Moltesen 2015) inclui: uma interface do utilizador para modelar o sistema do produto; uma base de dados de processos da unidade de ciclo de vida; uma base de dados de avaliação de impacte com dados de suporte para várias metodologias de avaliação de impacte do ciclo de vida e uma calculadora que combina números das bases de dados, de acordo com a modelação do sistema de produto na interface do utilizador.
A última fase da ACV é a Interpretação, cuja etapa é realizada identificando e analisando os resultados adquiridos nas fases de inventário e de avaliação de impactes de acordo com o objetivo e o âmbito que foram previamente definidos para o estudo (Chehebe 1998). Neste ponto são tomadas as conclusões, esclarecidas as limitações e propostas as limitações do estudo. A (ISO 14044 2006) aconselha que a esta última fase contenha três etapas: a identificação dos pontos significativos; a avaliação pela verificação da plenitude, sensibilidade e consistência e as conclusões, recomendações e relatório do estudo (Teixeira 2013).
A identificação dos pontos relevantes fundamentam-se nos resultados do ICV e AICV, assim como, energia, emissões, resíduos, etc. A avaliação pela verificação visa certificar que todas as informações pertinentes e os dados necessários para o estudo do ciclo de vida, estão disponíveis e completos. A análise de consistência avalia se os métodos e os dados obtidos são consistentes ao longo do ciclo de vida do produto. Finalmente, as conclusões, recomendações e o relatório têm em conta a definição da fase do âmbito e objetivo e os resultados da identificação das questões relevantes do estudo, descrevendo as conclusões preliminares, verificando a sua consistência, a qualidade dos dados, suposições, os valores pré-definidos, os requisitos do sistema e a metodologia utilizada (Silva 2012; Teixeira 2013).
2.4. Construções com garrafas PET
O Politereftalato de etileno (PET) é um polímero termoplástico, que é formado pela reação entre o ácido tereftálico e o etileno glicol. É utilizado principalmente na forma de fibras para tecelagem e em embalagens para bebidas, como estão representadas na Figura 2.6.
Capítulo 2 – A Utilização de Garrafas PET na Construção
Os plásticos PET são considerados um dos plásticos mais inovadores das duas últimas décadas (Navarro et al. 2008). Milhares de materiais plásticos, especialmente garrafas de plástico, são indevidamente descartados todos os dias, resultando em grandes volumes de resíduos de plástico que são acumulados no ambiente, despejados nos rios, enterrados no solo e queimados, libertando contaminantes tóxicos no meio ambiente. Isto tornou-se um desafio para a gestão de resíduos na maioria dos países (Mansour and Ali 2015).
Figura 2.6 - Garrafas PET pós-consumo
Vários autores utilizam garrafas PET pós-consumo como um material de isolamento térmico. (Yesilata et al. 2009) avaliaram experimentalmente o comportamento térmico de garrafas de plástico PET trituradas e revestidas por betão. Os resultados revelam que a adição apropriada deste material no betão, pode reduzir significativamente a perda de calor entre 10 e 18% melhorando o desempenho térmico.
(Mansour and Ali 2015) examinaram tanto estruturalmente como termicamente, as garrafas de plástico PET, para serem utilizadas como unidades de construção, substituindo os tradicionais blocos de betão, Figura 2.7. Os testes foram realizados após o enchimento das garrafas com areia seca, areia saturada, ou ar, unido por argamassa de cimento para produzir paredes de alvenaria estáveis de condutibilidade térmica reduzida. A condutibilidade térmica (λ) das garrafas com areia seca foi de 0,11 W/m°C, das garrafas com areia saturada foi de 0,52 W/m°C e das garrafas com ar foi de 0,05 W/m°C. Concluíram que as garrafas com enchimento de ar apresentaram melhor isolamento térmico do que o tradicional bloco de construção, podendo assim atuar como material de isolamento térmico.
a) b)
Figura 2.7 - Preparação das amostras utilizadas no ensaio térmico (Mansour and Ali 2015). (Intini and Kuhtz 2011) avaliaram o comportamento térmico de um painel de isolamento térmico de fibra de poliéster, reciclado a partir de garrafas PET pós-consumo. A sua condutibilidade térmica (λ) é de 0,0355 W/mºC. Concluíram que o painel utilizado apresenta pior desempenho térmico comparando com um painel de EPS, lã de rocha, painel de poliuretano e fibra de kenaf.
(Ingrao et al. 2014) avaliaram o comportamento térmico de painéis à base de fibra de PET reciclado para isolamento térmico na construção. Obteve-se uma condutibilidade térmica de 0,036 W/m°C. Compararam com três dos materiais isolantes mais utilizados, tais como EPS, lã de rocha e cortiça. A este respeito, depois de realizada a ACV, o estudo destacou que os materiais reciclados têm qualidade e um bom desempenho relativamente ao isolamento térmico.
A revisão bibliográfica efetuada expôs que, apesar dos diferentes valores obtidos nos diversos estudos, as garrafas PET pós-consumo têm potencial para serem utilizadas como material de construção sustentável.
Na Nigéria foi construída a primeira casa feita de garrafas de plástico e areia, Figura 2.8. Este modelo já foi utilizado em edifícios na Rússia e Argentina. A decisão do projeto partiu da grave carência habitacional do país. As paredes arredondadas foram construídas com garrafas PET encontradas no lixo e doadas por restaurantes, hotéis, residências e embaixadas estrangeiras. As garrafas têm um enchimento de areia, e estas são colocadas lado a lado em fila, unidas com lama. Os alicerces são de betão para garantir a estabilidade, e a areia é peneirada para que esta seja compactada.
Capítulo 2 – A Utilização de Garrafas PET na Construção
Figura 2.8 - Casa na Nigéria feita com garrafas de plástico (www.ecodesenvolvimento.org Acedido em Março de 2016).
Em São Paulo, Brasil foi construída uma casa ecológica, Figura 2.9 com pneus, garrafas PET e latas de alumínio, permitindo a poupança de energia para aquecer ou arrefecer o ambiente. Este edifício também produz a sua própria energia utilizando o vento, o sol e o biogás. Como se não bastasse, prevê-se que uma casa deste tipo custe 30% menos que uma casa convencional.
Figura 2.9 - Casa no Brasil feita com garrafas PET, pneus e latas de alumínio (www.hypeness.com.br
Acedido em Março de 2016).
Um edifício denominado por Ecoark, Figura 2.10, localizado em Taiwan foi construído com tijolos a partir de garrafas PET, tem uma área de 2186 m2 podendo ser desmontado e
montado noutro local, graças ao seu formato de colmeia, demonstrando que é possível e seguro a utilização de materiais mais sustentáveis na construção. O seu arquiteto assegura que o edifício é resistente a fenómenos naturais, como tempestades, terramotos e furacões e é também detentor de muita luz natural. A sustentabilidade do edifício é ainda visível na iluminação LED da sua fachada e no facto de possuir painéis solares e sistema de captação e recuperação da água das chuvas. A sua sustentabilidade foi distinguida com o selo LEED (Liderança em Energia e Design Ambiental) de construção sustentável. A certificação LEED
