UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo
MARCELLA RUSCHI MENDES SAADE
MODELAGEM DE MULTIFUNCIONALIDADE
APLICADA A ACV DE CIMENTOS E CONCRETOS
CAMPINAS 2017
MODELAGEM DE MULTIFUNCIONALIDADE
APLICADA A ACV DE CIMENTOS E CONCRETOS
Tese de Doutorado apresentada a Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo da Unicamp, para obtenção do título de Doutora em Engenharia Civil, na área de Construção.
Orientador(a): Prof(a). Dr(a). Vanessa Gomes da Silva
ESTE EXEMPLAR CORRESPONDE À VERSÃO FINAL DA TESE DEFENDIDA PELA ALUNA MARCELLA RUSCHI MENDES SAADE E ORIENTADA PELA PROFA. DRA. VANESSA GOMES DA SILVA
ASSINATURA DA ORIENTADORA
CAMPINAS 2017
Universidade Estadual de Campinas Biblioteca da Área de Engenharia e Arquitetura
Rose Meire da Silva - CRB 8/5974
Saade, Marcella Ruschi Mendes,
Sa11m SaaModelagem de multifuncionalidade aplicada a ACV de cimentos e concretos / Marcella Ruschi Mendes Saade. – Campinas, SP : [s.n.], 2017.
SaaOrientador: Vanessa Gomes da Silva.
SaaTese (doutorado) – Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo.
Saa1. Avaliação de ciclo de vida. 2. Cimento. 3. Concreto. 4. Imoacto ambiental. I. Silva, Vanessa Gomes da,1971-. II. Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo. III. Título.
Informações para Biblioteca Digital
Título em outro idioma: Multifunctionality modelling applied to cement and concrete LCAs Palavras-chave em inglês:
Life cycle assessment Cement
Concrete
Environmental impact
Área de concentração: Arquitetura e Construção Titulação: Doutora em Engenharia Civil
Banca examinadora:
Vanessa Gomes da Silva [Orientador] Alexander Passer
Cássia Maria Lie Ugaya Guillaume Habert Ana Paula Bortoleto
Data de defesa: 03-04-2017
Programa de Pós-Graduação: Engenharia Civil
MODELAGEM DE MULTIFUNCIONALIDADE APLICADA A
ACV DE CIMENTOS E CONCRETOS
Marcella Ruschi Mendes Saade
Tese de Doutorado aprovada pela Banca Examinadora, constituída por:
Profa. Dra. Vanessa Gomes da Silva Presidente e Orientadora/FEC-UNICAMP
Prof. Dr Alexander Passer Technische Universitat Graz
Profa. Dra. Cássia Maria Lie Ugaya Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Prof. Dr. Guillaume Habert ETH-Zurich
Profa. Dra. Ana Paula Bortoleto FEC-UNICAMP
A Ata da defesa com as respectivas assinaturas dos membros encontra-se no processo de vida acadêmica do aluno.
DEDICATÓRIA
AGRADECIMENTOS
À minha mãe, pelo suporte, pela torcida e por tanto amor. Não teria chegado até aqui sem ela. Ao meu pai, porto seguro, sempre me despertando sorrisos quando mais precisei.
Ao meu padrasto, por me convencer desde cedo de que posso chegar aonde quiser. Ao Gui, pelo amor, pelo companheirismo e por sempre saber me deixar mais leve.
A minha irmã, Ana Luiza, pelo carinho e por compreender e compartilhar do meu amor por orquídeas.
A minha irmã, Taissa, por ser minha parceira, minha eterna defensora e o “café do meu leite”. Aos meus avós Guida e Gid, e Tetê e Bu, pelo carinho incondicional sentido em cada abraço, Aos Professores Alexander Passer, Guillaume Habert, Cássia Ugaya e Ana Paula Bortoleto, por aceitarem participar da banca examinadora e contribuírem para a conclusão desta tese.
A Alexander, Florian, Martin, Richard, Angelika, Marco e todos os demais pesquisadores do Instituto de Tecnologia e Testes em Materiais de Construção, na TU Graz, por tanta hospitalidade e carinho.
Ao Miguel e ao Eduardo, anjos da FEC, sempre dispostos a ajudar com sorrisos no rosto. À Professora Doris, por ser uma fonte de inspiração.
Ao CNPq, financiador dessa pesquisa de doutorado.
Às Professoras Vanessa e Maristela, pelas incríveis oportunidades a mim oferecidas, por me estimularem a ser sempre melhor, por me fazerem acreditar em mim mesma e por serem muito mais que orientadoras. Minha eterna gratidão.
E, em especial, ao meu irmão, Pedro. Pelos amplos sorrisos, pelo carinho e pela alegre convicção de que eu “tiraria isso de letra”. Pelo nosso amor fraterno que, apesar de estarmos em planos distintos, só cresce.
RESUMO
Na maioria das avaliações ambientais nenhuma carga ambiental é associada à produção e ao uso de resíduos, uma vez que estes são considerados como uma consequência, e não o propósito final da produção em questão. Diversos tipos de resíduo, entretanto, são usados como matéria prima alternativa para outros setores industriais, com destaque para o setor de construção nacional, que historicamente se beneficia da reciclagem de resíduos na fabricação de materiais de construção. O interesse em revisar o status de resíduo aumenta quando se considera que ele não só pode gerar poluição e acarretar em custos de gerenciamento ambiental, mas também pode representar uma atividade economicamente lucrativa. Nessa ótica, a Avaliação de Ciclo de Vida (ACV) possibilita a alocação de impactos ambientais entre produtos e co-produtos (i.e. resíduos), com base em diferentes critérios. A alocação de impactos, entretanto, é uma das questões metodológicas mais controversas no desenvolvimento de ACVs, uma vez que pode influenciar significativamente os resultados de um estudo. Uma revisão sistemática da literatura publicada nos últimos dez anos, realizada na presente tese, posicionou a abordagem do impacto evitado como o método de distribuição mais utilizado. Esta pesquisa objetiva propor nova abordagem de distribuição de impactos capaz de adequadamente refletir a sinergia industrial da reciclagem de co-produtos; e validar o método proposto em duas frentes: aplicando-o a cimentos Portland com adição de co-produtos; e como indicador extra em declarações ambientais de produto de dosagens de concretos austríacos. A abordagem proposta ajustou a equação tradicional de impacto evitado, (i) fornecendo identificação clara de cargas geradas e evitadas na atividade de reciclagem; e (ii) distribuindo para cada indústria o balanço das cargas com base no passivo ambiental inicialmente enfrentado por elas e solucionado com a reciclagem. A aplicação ao cimento Portland e a suas adições minerais exibe informações acerca da viabilidade da reciclagem, negligenciadas quando utilizando a abordagem tradicional. A aplicação como indicador extra em declarações ambientais de concretos austríacos permite aos fabricantes comunicar aos agentes interessados informações relevantes e pouco dependentes de estimativas acerca dos benefícios da incorporação de co-produtos.
Palavras-chave: avaliação de ciclo de vida; processos multifuncionais; alocação; impacto evitado; cimento; concreto.
ABSTRACT
In most LCA studies, no environmental burden is associated with waste production because it is considered to be unintentional generation. However, certain types of waste have been used as alternative raw material supply for other industry sectors, which has led to a paradigm shift. Interest in revising the status of waste is raised because it can not only generate pollution and incur in environmental management costs, but also become economically profitable if appropriate applications are found and well grounded in the marketplace. In LCA methodology, the key issue of waste recycling is the allocation procedure. Environmental impact allocation remains, however, as one of the most controversial methodological issues within the LCA community, as it can significantly influence the outcomes of a study. A systematic literature review performed in this thesis positioned the avoided burden approach as the most used distribution method. This research aims to propose a novel impact distribution approach able to appropriately reflect industrial recycling synergies; and to perform a two-fold validation of the proposed method: by applying it to Portland cement with co-product addition; and as an extra indicator in Austrian concretes’ Environmental Product Declarations (EPD). The proposed approach adjusted the traditional avoided burden equation, (i) by providing full accountancy of added and avoided loads, and (ii) by assigning to each industry the (positive or negative) consequences of avoiding a problem it initially faced. Application to Portland blended cements and its mineral additions shows valuable recycling feasibility information that would have been neglected using the traditional approach. Application as an extra indicator in concretes’ EPDs allows manufacturers to communicate to third interested parties relevant information regarding the benefits of co-product incorporation.
Keywords: life cycle assessment; multifunctional processes; allocation; avoided burden; cement; concrete.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. 1 – Representação esquemática da estrutura dos sistemas de certificação. adaptado de
Stankovic et al (2014). 20
Figura 1. 2– Representação esquemática de um ciclo de vida de produto. Setas cheias representam fluxo de matéria e energia e setas tracejadas representam fluxo de informação.
Adaptado de Rebitzer et al. (2004). 21
Figura 1. 3– Etapas e aplicações da ACV (ISO 14040:2006). 22
Figura 1. 4 – Número total de publicações nos últimos dez anos e frequência de uso de cada
método de distribuição de impactos 24
Figura 1. 5 – Frequência de uso de cada método de distribuição de impactos 24 Figura 1. 6 – Frequência de uso de cada método nos artigos que adotaram somente um método
de distribuição no estudo 25
Figura 1. 7 - Frequência de uso de cada método de distribuição de impactos nos últimos dez anos nos artigos referentes ao setor de construção. Apresenta-se a linha de tendência
exclusivamente para a curva que representa o total de artigos. 26
Figura 1. 8 – Agentes participantes da atividade de reciclagem de co-produto na fabricação de materiais de construção e principais falhas identificadas no método mais utilizado 28 Figura 2. 1– Valor (em R$1.000) das incorporações, obras e serviços segundo setor de atividade
(IBGE, 2012) 32
Figura 2. 2– Reinterpretações da agenda 21 para o setor de construção (CIB/UNEP-IETC, 2002;
GOMES, 2003) 34
Figura 2. 3– Esquema ilustrativo de alguns sistemas de certificação ambiental de edifícios e
seus países de origem. Adaptado de Martins (2008). 36
Figura 2. 4– Variação de emissões incorporadas x operacionais em diferentes edifícios e
infraestruturas (IBN-MOHAMMED et al., 2013) 41
Figura 2. 5 – Estágios de ciclo de vida de produtos e componentes da construção (adaptado de
EN 15804:2012). 42
Figura 3. 1 – Os triângulos de estrutura da ACV propostos pela SETAC. Adaptado de
Figura 3. 2– Fluxograma simplificado de um sistema de produto genérico (RIBEIRO et al,
2003) 48
Figura 3. 3 - Etapas operacionais para a análise do inventário. adaptado de ISO 14044:2006. 51 Figura 3. 4- Estrutura geral de um método de avaliação de impactos. adaptado de GOEDKOOP
et al (2008). 52
Figura 3. 5– Relações entre os elementos da interpretação com as outras fases da ACV (ISO
14044:2006) 55
Figura 5. 1: Etapas da abordagem metodológica da presente tese. 63
Figura 6. 1 - Abordagem do impacto evitado tradicional x abordagem proposta 73 Figura 6. 2– Consideração de cargas ambientais geradas e evitadas e sua distribuição entre
indústrias envolvidas de acordo com a abordagem orientada à problema 73
Figura 6. 3 – Distribuição de impactos orientada a problema sob a perspectiva dos resultados para a categoria potencial de aquecimento global (GWP). Na primeira coluna de ambos os gráficos demonstram-se os resultados hipotéticos para cimento e ferro gusa sem que haja interação entre as indústrias. Na segunda coluna de ambos os gráficos evidenciam-se os resultados distribuídos quando utilizando a abordagem tradicional de impacto evitado. Na terceira coluna de ambos os gráficos é indicada a distribuição de impacto quando utilizando a
abordagem do impacto líquido evitado (AILE). 74
Figura 7. 1 – Impactos dos cimentos com adição de escória granulada de alto-forno, normalizados em relação ao CP I-S-32, considerando a abordagem do impacto líquido evitado (linhas mais finas) em comparação com a abordagem tradicional do impacto evitado 76 Figura 7. 2 - Impactos dos cimentos com adição de cinza volante, normalizados em relação ao CP I-S-32, considerando a abordagem do impacto líquido evitado (linhas mais finas) em
comparação com a abordagem tradicional do impacto evitado 78
Figura 7. 3 – Impacto líquido evitado para as misturas utilizadas em construções de edificações,
apresentados em relação a X0 85
Figura 7. 4 – Impacto líquido evitado para as misturas utilizadas em construções de
Figura 7. 5 – Impacto por m3 das dosagens de concreto utilizadas em edificações (A1-A3). 87 Figura 7. 6 – Impacto líquido evitado por m3 devido à substituição de cimento por AHWZ em
dosagens de concreto utilizadas em edificações (D) 88
Figura 7. 7 - Impacto por m3 das dosagens de concreto utilizadas em infraestruturas (A1-A3) 89 Figura 7. 8 – Impacto líquido evitado por m3 devido à substituição de cimento por AHWZ em
dosagens de concreto utilizadas em infraestruturas (D) 90
Figura 8. 1 – Agentes participantes da atividade de reciclagem de co-produto na fabricação de materiais de construção e soluções oferecidas pelas proposições desta tese para as principais
LISTA DE TABELAS
Tabela 2. 1– Dados gerais da indústria da construção – Brasil – 2011-2012 (IBGE, 2012) 31 Tabela 2. 2– Estrutura dos custos e despesas da indústria da construção, em valores segundo as variáveis selecionadas, para os anos de 2011 e 2012 (IBGE, 2012) 32 Tabela 2. 3– Resíduos sólidos industriais e sua utilização como matéria prima em outros
produtos (SANTOS et al, 2014) 36
Tabela 5. 1: Fontes dos dados de primeiro e segundo plano para modelagem do processo
produtivo de cimento portland e suas adições 68
Tabela 5. 2: Composição das dosagens de concreto (em kg/m3 – exceto para água, esta
em l/m3) fornecidas por empresa austríaca. 69
Tabela 7. 1 – Valores dos impactos dos cimentos com adição de escória granulada de alto-forno, considerando a abordagem do impacto líquido evitado (em cinza) em
comparação com a abordagem tradicional do impacto evitado 77
Tabela 7. 2 - Valores dos impactos dos cimentos com adição de cinza volante, considerando a abordagem do impacto líquido evitado (em cinza) em comparação com
a abordagem tradicional do impacto evitado 79
Tabela 7. 3 - Impacto líquido evitado associado à substituição de 1 tonelada de clínquer
por 1 tonelada de adição mineral 80
Tabela 7. 4 - Impacto líquido evitado associado à substituição de 1 tonelada de clínquer pela massa necessária de egaf (1,11ton), cinza volante (1,67ton) ou argila calcinada (1,0
– 1,67ton) para prover a mesma capacidade ligante do clínquer 80
Tabela 7. 5 – Impactos no estágio de produto (módulos A1-A3); impacto líquido evitado (módulo D) e relação entre os módulos A e D para a dosagem X0 (referência) 82 Tabela 7. 6 – Impactos no estágio de produto (módulos A1-A3); impacto líquido evitado (módulo D) e relação entre os módulos A e D para as dosagens XC1, XC2, B1 e B2
(utilizadas para construção de edificações) 82
Tabela 7. 7 – Impactos no estágio de produto (módulos A1-A3); impacto líquido evitado (módulo D) e relação entre os módulos A e D para as dosagens B3, B4, B5, B6 e B7
LISTA DE QUADROS
Quadro 2. 1– Nrmas técnicas relativas à disposição e reciclagem de RCD 35
Quadro 2. 2– Plataformas de apoio à realização da ACV. Adaptado de Bribián et al
(2009). 39
Quadro 2. 3– Plataformas de apoio à realização de ACV específicas para o setor de
construção (BRIBIÁN et al., 2009) 39
Quadro 3. 1– Aspectos a serem considerados na seleção das categorias de impacto.
Adaptado de Baumann e Tillman (2004). 53
Quadro 3. 2 – Algumas metodologias de avaliação de impactos e suas características.
Adaptado de Pieragostini et al (2012). 54
Quadro 4. 1– Potenciais problemas da ACV por fase (REAP et al, 2008a) 57
Quadro 7. 1 – Propriedades técnicas, fontes de dados e ferramentas utilizadas na modelagem do processo produtivo do cimento com adição de escória de alto-forno 76 Quadro 7. 2 - Propriedades técnicas, fontes de dados e ferramentas utilizadas na
LISTA DE EQUAÇÕES
Equação 5. 1 65
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO 18
1.1 Contextualização e justificativa da pesquisa 18
1.2 Objetivos da pesquisa 29
1.2.1 Objetivo geral 29
1.2.2 Objetivos específicos 29
1.3 Estrutura do texto de qualificação 29
2 A SUSTENTABILIDADE AMBIENTAL NO SETOR DE CONSTRUÇÃO CIVIL 31
2.1 A construção civil no Brasil 31
2.2 Iniciativas de minimização de impacto ambiental no setor 33
2.3 Considerações sobre o capítulo 43
3 A AVALIAÇÃO DE CICLO DE VIDA 44
3.1 Introdução e breve histórico 44
3.2 A metodologia da Avaliação de Ciclo de Vida 46
3.2.1 Definição de objetivos e escopo 47
3.2.1.1Objetivo do estudo 47
3.2.1.2Escopo do estudo 47
3.2.1.2.1O sistema de produto 47
3.2.1.2.2As fronteiras do sistema de produto 48
3.2.1.2.3A unidade funcional 49
3.2.1.3Procedimentos de distribuição de impactos 49
3.2.1.4Demais definições 50
3.2.2 Análise de inventário 50
3.2.3 Avaliação de impactos 52
3.2.4 Interpretação 55
3.2.5 Plataformas de apoio à realização da ACV 55
3.3 Considerações sobre o capítulo 56
5 ABORDAGEM METODOLÓGICA 63
5.1 Introdução 63
5.2 Avaliação de ciclo de vida dos processos multifuncionais identificados 64
5.2.1. Objetivos do estudo 64
5.2.2. Escopo do estudo 64
5.2.2.1.O sistema do produto a ser estudado 64
5.2.2.2.A unidade funcional 65
5.2.2.3.As fronteiras do sistema de produto 66
5.2.2.4.Procedimentos de alocação de impactos 66
5.2.2.5.Categorias de impacto 66
5.2.3. Análise de inventário 67
5.2.3.1. Aplicação na fabricação de cimentos Portland e adições minerais 67
5.2.3.2. Aplicação na fabricação de concretos austríacos 68
5.2.4. Avaliação de impactos 69
5.2.5. Plataforma de apoio 70
6 PROPOSIÇÃO DA ABORDAGEM DO IMPACTO LÍQUIDO EVITADO 71
7 APLICAÇÃO DO MÉTODO PROPOSTO: APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DE
RESULTADOS 75
7.1 Aplicação da nova abordagem do impacto líquido evitado como método de distribuição de impactos 75
7.1.1. Cimento portland com adição de escória de alto forno 75
7.1.2. Cimento portland com adição de cinza volante 77
7.2 Aplicação do conceito de impacto líquido evitado como facilitador de processos de tomada de
decisão pela indústria usuária de co-produto 79
7.3 Aplicação do conceito de impacto líquido evitado como indicador extra para declarações ambientais
de produto 81
8 CONSIDERAÇÕES FINAIS 92
APÊNDICE A 104 APÊNDICE B 126 APÊNDICE C 129 APÊNDICE D 133 ANEXO I 136 ANEXO II 165
1 INTRODUÇÃO
1.1 Contextualização e justificativa da pesquisa
O estilo de vida moderno, os padrões de produção e consumo de mercadorias e a própria cultura de grande parte da população mundial estão associados a um passivo ambiental de gigantescas proporções.
Desde o fim da década de 80 observa-se uma mudança nos padrões de hábitos e de comportamento da população, mesmo que discreta - quando se considerando a magnitude dos impactos gerados - que envolve um processo ambientalmente mais consciente de escolha de produtos. Gerou-se, portanto, uma demanda por mercadorias, atividades e serviços mais alinhados com princípios conservacionistas de responsabilidade ambiental.
Foi durante o estabelecimento deste cenário que surgiram os conceitos de desenvolvimento sustentável e sustentabilidade. Proposto inicialmente no chamado Relatório Brundtland, formulado pela Comissão Mundial sobre Meio Ambiente e Desenvolvimento da ONU, em 1987, o conceito de desenvolvimento sustentável desde então se configurou num tema dominante em quase todos os setores da economia.
Um dos setores que se destacam na busca por adequação a práticas consonantes com os princípios sustentáveis é a construção civil. Apesar de proporcionar empregos e geração de renda, contribuir para a criação de novas tecnologias e auxiliar na manutenção de qualidade de vida, o mesmo gigantismo é observado na magnitude dos impactos gerados pelas atividades de construção. A indústria da construção e o uso de edifícios são responsáveis por uma porção considerável do total de impactos gerados pela humanidade no ambiente natural (JONSSON et al, 1998). Aproximadamente 25% de toda a matéria prima extraída da litosfera é consumida na construção de edifícios (BRIBRIÁN et al., 2011); grande parte das emissões de carbono antropogênico advém das atividades construtivas; e a construção de edificações pode (i) gerar danos paisagísticos e desmembrar ecossistemas; (ii) gerar danos à saúde humana por contaminação do ambiente interno e externo durante produção, processamento, manutenção e demolição de materiais de construção, causados por emissões de poeiras, substâncias nocivas e potenciais causadoras de alergias; e (iii) contaminar solos, ar e água por emissões advindas de materiais de construção durante a etapa de uso (BLANKENDAAL et al., 2014).
Pelas razões listadas, observa-se um amadurecimento da preocupação e do interesse no desempenho de edificações. Segundo ALwaer e Clements-Croome (2010), um edifício que contenha a melhor combinação de valores ambientais, sociais e econômicos é um edifício sustentável, saudável e tecnologicamente consciente, em outras palavras, um sistema complexo de interação entre três questões básicas: pessoas (proprietários, ocupantes e usuários); produtos (materiais, estrutura, equipamentos, controle e automação e serviços); e processos (manutenção, avaliação de desempenho e gerenciamento de instalações).
Para reduzir os impactos ambientais em busca da construção sustentável, é necessário o estabelecimento de medidas de desempenho das edificações. O método de medição de desempenho mais comercialmente conhecido e aceito é o sistema de certificação ambiental de edifícios. Atualmente, quase todos os países desenvolvidos ou em desenvolvimento possuem um sistema de avaliação de edifícios. Segundo Gomes (2003), estes métodos tem o objetivo comum de estimular a demanda do mercado por níveis superiores de desempenho ambiental. Trusty e Horst (2003) alegam que os sistemas de avaliação normalmente conseguem capturar a inter-relação complexa entre a construção e operação de um edifício e seus impactos na saúde humana e no ambiente natural. Os diferentes sistemas buscam alcançar essa meta por meio de diferentes perspectivas, mas com alguns elementos em comum: a grande maioria aborda seleção de local de implantação, uso eficiente de energia e água, gerenciamento de resíduos durante fases de construção e operação, qualidade ambiental interna e seleção de materiais ambientalmente preferíveis (TRUSTY, 2003).
Na avaliação de um edifício, a prioridade dada às diferentes questões ambientais (i.e., impacto sobre disponibilidade de recursos, sobre qualidade de ecossistemas e sobre a saúde humana, por exemplo) difere dependendo do consenso que exista a respeito da severidade de problemas ambientais específicos, de acordo com a região de construção ou mesmo com a tipologia estudada (GOMES, 2003; SUZER, 2015). Apesar das peculiaridades, Stankovic et al. (2014) afirmam que um sistema de certificação tipicamente consiste de três grandes componentes: (i) um conjunto declarado de critérios de desempenho ambiental organizados de maneira lógica; (ii) a atribuição de um número de possíveis pontos ou créditos para cada questão de desempenho, que podem ser obtidos ao alcançar determinado nível de desempenho; e (iii) um meio de divulgar a pontuação geral de desempenho ambiental de um edifício ou instalação.
A Figura 1. 1 apresenta as estruturas e procedimentos dos sistemas de certificação, segundo Stankovic et al. (2014).
Figura 1. 1 – Representação esquemática da estrutura dos sistemas de certificação. Adaptado de Stankovic et al (2014).
Não há dúvidas de que os métodos de certificação ambiental de edifícios contribuíram enormemente para aprofundar o estímulo à criação de expectativas ambientais mais exigentes, e que influenciam, direta ou indiretamente, o desempenho dos edifícios (COLE, 2005). Trusty e Horst (2003), entretanto, apontam que, na maioria dos sistemas, os créditos surgiram e evoluíram a partir de uma compreensão consensual das questões ambientais que, em alguns casos, assumiram um papel de “verdades” - muitas vezes indo de encontro com análises objetivas. Os autores ilustram o problema usando como exemplo os créditos associados à escolha de materiais no LEED (Leadership in Energy and Environmental Design), o sistema de certificação com aplicação mais ampla no mercado mundial: o LEED oferece quantidade considerável de pontos ao uso de materiais reciclados, presumindo, portanto, que materiais reciclados resultam em cargas ambientais reduzidas, o que nem sempre é verdade. Por exemplo, o processo de reciclagem de determinado produto pode necessitar de mais energia e afetar a qualidade do ar mais intensamente do que a produção utilizando recursos virgens (TRUSTY e HORST, 2003). Essa confusão entre meios e fins é também observada nas demais categorias de critérios ambientais, e é um risco enfrentado por todos os sistemas de certificação baseados em atributos1.
De maneira bem simplificada, para atingir metas de sustentabilidade ambiental deve-se minimizar os fluxos advindos da natureza e direcionados para ela: minimizar consumo de recursos e emissões para água, ar e solo. A quantificação destes fluxos de maneira coerente e clara é justamente o objetivo da Avaliação de Ciclo de Vida (ACV).
1 Vale ressaltar que em sua mais nova versão (LEED v.4), o LEED inseriu a Avaliação de Ciclo de Vida na seção de critérios de materiais. A inserção é ainda discreta e incipiente, mas já representa um relevante avanço em direção a avaliações de desempenho mais coerentes em sistemas de certificação.
A Avaliação do Ciclo de Vida pode ser entendida como sendo a compilação dos fluxos de entrada e de saída e a avaliação dos impactos ambientais associados a um produto ou processo ao longo de seu ciclo de vida (ISO 14040:2006). A ACV parte do princípio de que todos os estágios da vida de um produto/processo geram impactos ambientais relevantes, devendo, portanto, ser avaliados, configurando uma abordagem holística da questão.
A todo produto pode ser associada uma “vida”, que começa com o projeto/desenvolvimento do produto, seguido da extração de recursos, da produção, do uso/consumo e, finalmente, das atividades de fim de vida (reuso, reciclagem e/ou disposição de resíduos) (REBITZER et al, 2004). A Figura 1. 2 sintetiza o ciclo de vida de um produto.
Figura 1. 2– Representação esquemática de um ciclo de vida de produto. Setas cheias representam fluxo de matéria e energia e setas tracejadas representam fluxo de informação. Adaptado de Rebitzer et al.
(2004).
A ACV é regulada pela série de normas ISO 14040 (2006) e, segundo as diretrizes preconizadas pela série, é dividida em três etapas principais: (i) definição de objetivos e escopo, na qual o propósito do estudo é especificado, (ii) análise de inventário, etapa em que são feitos os cálculos dos fluxos de entrada e saída de cada fase do ciclo de vida, e (iii) avaliação de impactos ambientais, na qual se associam os fluxos calculados na etapa anterior a categorias de impacto pré-definidas. Após cada etapa é realizada a interpretação das considerações feitas e resultados obtidos. A Figura 1.3 esquematiza as etapas da ACV e lista suas possíveis aplicações de acordo com a norma ISO 14040:2006.
Por sua natureza abrangente, a ACV pode mensurar o desempenho ambiental de produtos e processos, e se destaca como uma técnica coerente para a avaliação dos impactos, incluindo os da construção civil (PASSER et al, 2015a; FRISCHKNECHT, 2015). Neste setor, a informação ambiental com base em ACV tem sido frequentemente apresentada sob a forma de Declarações Ambientais de Produto (do inglês, Environmental Product Declaration -
EPD) (PASSER et al, 2015b). Por meio da abordagem sistemática da ACV, essas declarações
quantificam e documentam categoria(s) de impacto associada(s) a um produto em específico ou a um conjunto de produtos. As EPDs também permitem a comunicação de informações adicionais julgadas pertinentes, chamadas de “potenciais benefícios e cargas além das fronteiras do sistema de produto”.
Ainda que amplamente utilizada em declarações ambientais e regulada por norma internacional e europeia (no caso das declarações de produto, EN 15804:2014), a correta aplicação da ACV depende da identificação e consideração de questões metodológicas que influenciam a qualidade dos resultados finais. Em cada uma das etapas identificadas na Figura 1. 3, o praticante de ACV deve fazer escolhas metodológicas, que guiarão a coleta de dados, os cálculos, os tipos de resultados finais, a forma de divulgar os achados do estudo, dentre muitos outros fatores.
Figura 1. 3– Etapas e aplicações da ACV (ISO 14040:2006).
A subjetividade associada a essas escolhas metodológicas combinada com a enorme influência que exercem nos resultados da ACV e, por conseguinte, nos processos de tomada
de decisão advindos deles, gera considerável polêmica no meio científico (HEIJUNGS e GUINÉE, 2007; REAP, 2008a; REBITZER et al, 2004; WEIDEMA, 2014).
Até bem pouco tempo, na metodologia da ACV, nenhum impacto ambiental era associado à geração de resíduos (CHEN et al, 2010). Uma diretiva da União Européia (EU; 2008), entretanto, define que um resíduo pode ser considerado como co-produto se: (i) seu uso em algum outro ciclo produtivo for assegurado; (ii) for produzido como parte integral de um processo produtivo; (iii) puder ser usado diretamente sem nenhum processamento adicional que não seja prática industrial normal; (iv) seu uso for lícito.
O reconhecimento de determinados resíduos como co-produtos dissemina uma nova postura na modelagem dos processos que os geram. Com isso, uma questão que figura constantemente na discussão acerca de limitações metodológicas da ACV é a escolha do método de distribuição de impactos em processos multifuncionais. Tais processos recebem esse nome por produzirem mais de um produto ou serviço, i.e. mais de uma função. De acordo com a ISO 14044:2006, nesses casos, é necessário atribuir uma carga ambiental correspondente a cada produto ou serviço gerado. Para tanto, a norma fornece diferentes soluções, e uma ordem hierárquica na qual elas devem ser testadas para avaliar sua aplicabilidade no processo multifuncional em estudo (HABERT, 2013).
A primeira recomendação, segundo a ISO 14044:2006, é evitar ou minimizar a alocação – que é a divisão das cargas ambientais entre o produto e o(s) co-produto(s) gerado(s), mediante um critério pré-estabelecido. Em teoria, isso pode ser feito por meio da divisão do processo multifuncional em sub-processos unitários, cada um com uma função específica; ou por meio da expansão das fronteiras do sistema, de maneira a incluir o processo (ou os processos) que utiliza(m) o(s) co-produto(s) em análise.
Quando não for possível evitar a alocação, a norma recomenda que a divisão dos impactos seja feita de acordo com uma relação causal (também chamada de relação física) entre os fluxos entrando e saindo do sistema multifuncional (MOON et al., 2006). Este tipo de partição de impactos normalmente é feito com base na massa, no conteúdo molar ou no conteúdo energético de cada produto gerado. Quando a divisão com base em relação causal não puder ser usada, a norma recomenda que outras relações sejam exploradas, por exemplo, o valor econômico.
Uma revisão sistemática de literatura (RSL) conduzida nos estudos de ACV dos últimos 10 anos delineou um panorama científico mundial quanto à frequência de escolha de cada método de distribuição de impactos (Figura 1. 4, Figura 1. 5 e Figura 1. 6). O protocolo de pesquisa para a condução da RSL e demais resultados extraídos encontram-se no Apêndice A.
Figura 1. 4 – Número total de publicações nos últimos dez anos e frequência de uso de cada método de distribuição de impactos
Figura 1. 5 – Frequência de uso de cada método de distribuição de impactos
A Figura 1. 4 exibe uma tendência de crescimento considerável ao longo dos anos para o total de publicações no tema de distribuição de impactos. Métodos propostos pelos próprios autores, expansão de sistema e subdivisão mostram tendência baixa e estável, enquanto critérios de alocação e a abordagem do impacto evitado apresentam uma tendência de crescimento mais pronunciada. Observa-se um significativo pico em 2013, replicado na linha de tendência da abordagem do impacto evitado e da alocação com base em causalidade física. A primeira, por sinal, parece acompanhar os picos e vales indicados na curva do total de artigos da amostra. As equações indicadas no gráfico exibem a taxa de crescimento mais alta
da abordagem do impacto evitado dentre os métodos avaliados, denotada pela função derivada das curvas (para a abordagem mencionada, !"!" = 1,0485).
Figura 1. 6 – Frequência de uso de cada método nos artigos que adotaram somente um método de distribuição no estudo
A maioria dos estudos adota a abordagem do impacto evitado (90 artigos, Figura 1. 5), enquanto a subdivisão, apesar de ser o primeiro passo na hierarquia proposta pela ISO 14044:2006, é o método menos utilizado (5 artigos). A baixa frequência de escolha dos métodos preferíveis segundo a ISO 14044:2006 provavelmente está relacionada à dificuldade de implementá-los – no caso da subdivisão, as chances de se conseguir dividir um processo multifuncional em subprocessos unitários com somente uma função são muito baixas; e no caso da expansão do sistema, a modificação das fronteiras e da unidade funcional de estudo pode complicar a coleta de dados e até mesmo afetar os próprios objetivos do estudo, uma vez que a unidade de referência da avaliação teria que ser alterada.
Apesar de não descrita na norma internacional, existe, na prática, uma distinção entre dois tipos de ACV: atribucional e consequencial. A primeira é utilizada para conhecer os impactos associados a um processo em específico, para identificar oportunidades de melhoria e/ou para fornecer informações de mercado (e.g. comunicar impactos de produto a usuários em potencial) (TILLMAN, 2000). A última é utilizada para obter informações sobre alterações diretas ou indiretas nos impactos ambientais devido a decisões ou mudanças na demanda por um produto/processo (SCHRIJVERS et al, 2016).
Na amostra coletada na revisão sistemática, apenas 17 artigos tratavam de ACV consequencial, todos estes adotando expansão de sistema e/ou a abordagem de impacto evitado. Pelletier et al (2015) afirmam que estes dois métodos parecem representar a única
abordagem adequada para solucionar o problema da distribuição de impactos nesse tipo de ACV. Na presente tese, devido (i) à baixa frequência de ACVs consequenciais identificada na revisão sistemática; (ii) à dificuldade de aplicação deste tipo de ACV no cenário nacional (principalmente associada à necessidade de grande quantidade de dados); e (iii) ao foco ainda restrito em obter informações médias sobre impacto associado a setores nacionais (a fim de elaborar inventários brasileiros); optou-se por focar estritamente em ACVs atribuicionais. Dentre os 147 artigos considerados, somente 17 documentavam pesquisas no setor de construção. A frequência de escolha dos métodos nestes artigos se encontra na Figura 1. 7.
Apesar de apresentar o mesmo pico de crescimento em 2013, a amostra para artigos da construção civil exibe tendência menos clara para os métodos avaliados, prejudicada pelo baixo número de trabalhos.2
Figura 1. 7 - Frequência de uso de cada método de distribuição de impactos nos últimos dez anos nos artigos referentes ao setor de construção. Apresenta-se a linha de tendência exclusivamente para a curva
que representa o total de artigos.
Independentemente da frequência de escolha de cada método, uma constatação direta dos resultados apresentados é a variabilidade da escolha, e a falta de consenso entre os praticantes de ACV de diversas áreas acerca do método mais adequado para modelar processos multifuncionais.
2 Em outra revisão sistemática de literatura, realizada para o projeto Advanced and Sustainable Sprayed
Concrete (ASSpC), do qual a aluna participou em estágio sanduíche na Áustria, percebeu-se que, na verdade, a
maioria dos trabalhos de ACV aplicados a materiais de construção considera o co-produto como resíduo. Na RSL conduzida para a tese esse tipo de trabalho não foi capturado devido à escolha de palavras-chave, todas referentes à distribuição de impactos – tipicamente não mencionadas nos artigos que desconsideram impactos de co-produtos.
A construção civil se caracteriza por grandes volumes de produção e consumo de materiais. Numa tentativa de alinhar as práticas construtivas às metas da sustentabilidade, cada vez mais se observa o uso de materiais de construção que incorporam co-produtos industriais, que em outras circunstâncias seriam direcionados a aterros. Essa sinergia industrial já é observada há décadas, especialmente na indústria do cimento e concreto, com co-produtos usados em substituição ao clínquer ou a agregados minerais, respectivamente. Só recentemente, entretanto, os benefícios ambientais associados à eficiência e conservação no uso de recursos dessa interação passaram a ser documentados (ECKELMAN e CHERTOW, 2013). Por conta dessas características particulares à indústria da construção, métodos de distribuição de impactos tipicamente adotados em ACVs de outros setores não necessariamente se adequam ao cenário específico do setor construtivo.
Os poucos estudos nacionais de ACV relativos à produção de materiais de construção manufaturados com co-produtos industriais tipicamente desconsideram qualquer tipo de distribuição de impactos entre produto e co-produto (e.g. STAFFORD et al, 2016). Isso significa que nenhuma carga ambiental é atribuída ao co-produto, e sua reciclagem em materiais de construção foi sempre considerada como ambientalmente benéfica. No contexto internacional, apesar da distribuição de impactos ser observada com frequência em processos multifuncionais, a falta de consenso rege a literatura publicada no tema.
Ainda que identificado como o método mais utilizado na RSL, ressalta-se a inabilidade da abordagem do impacto evitado de distribuir o benefício entre as indústrias envolvidas, não sendo adaptado ao usuário de co-produtos (CHEN et al, 2010). De fato, os instrumentos
disponíveis para a contabilização e distribuição de impactos em processos multifuncionais falham em prover informação de qualidade para apoiar o processo decisório das indústrias que viabilizam uma prática de reciclagem, podendo levar a percepções equivocadas. A Figura 1. 8 ilustra os agentes participantes da atividade de reciclagem do co-produto afetados pelas
Figura 1. 8 – Agentes participantes da atividade de reciclagem de co-produto na fabricação de materiais de construção e principais falhas identificadas no método mais utilizado
O contexto descrito delineia uma série de questões de pesquisa. A presente tese de doutorado enfocará as seguintes:
• Os métodos de análise de processos multifuncionais disponíveis e utilizados em estudos de ACV refletem adequadamente o balanço ambiental da prática de reciclagem?
• Como utilizar esta informação para orientar a tomada de decisões estratégicas por parte da indústria usuária do co-produto?
• O método de distribuição mais utilizado em ACVs multifuncionais (i.e. a abordagem do impacto evitado) fornece informação suficiente neste sentido? Se não, de que forma ele poderia ser ajustado para atender a esta finalidade?
• Como distribuir adequadamente impactos entre indústrias parceiras em práticas de reciclagem na indústria construção?
• Como facilitar a comunicação do balanço ambiental da prática de reciclagem adequadamente a todos os agentes envolvidos?
Buscando responder a estas questões de pesquisa, serão testadas as hipóteses: (1) o balanço
ambiental detalhado no cálculo do impacto líquido evitado orienta melhor a tomada de decisões estratégicas pelas indústrias consumidoras de co-produtos; (2) a abordagem orientada a problema distribui impactos entre os agentes envolvidos na prática de reciclagem de forma transparente e justificada; e (3) a inserção como informação adicional no módulo D
de EPDs melhora a comunicação do balanço ambiental da prática de reciclagem a todos os
agentes interessados.
1.2 Objetivos da pesquisa 1.2.1 Objetivo geral
Propor (i) novo método de cálculo para a abordagem do impacto evitado, a fim de considerar as cargas evitadas e geradas no processo de utilização de co-produtos industriais, (ii) distribuição dos créditos ambientais provenientes desta atividade entre as indústrias envolvidas, sob a ótica do problema inicial evitado, e (iii) inclusão do impacto líquido evitado no módulo D de Declarações Ambientais de Produto, como informação facilitadora da tomada de decisões.
1.2.2 Objetivos específicos
• Identificação da frequência de uso dos métodos de distribuição de impacto mais comumente encontrados na literatura;
• Proposição de nova forma de cálculo para o método com maior frequência de uso (abordagem do impacto evitado);
• Validação do método proposto em duas frentes: aplicação da distribuição do impacto líquido evitado de acordo com a abordagem orientada a problema em cimentos Portland com adição de co-produtos; e aplicação do impacto líquido como indicador extra em curvas de dosagem de concretos austríacos.
1.3 Estrutura da tese de doutorado
O presente texto está estruturado em seis capítulos. Neste primeiro capítulo, são apresentadas a sua contextualização e justificativa, seus principais objetivos e estrutura de organização. Quando relevante, ao fim de cada capítulo é apresentada a publicação relativa à etapa de pesquisa ali documentada.
No Capítulo 2, apresenta-se a revisão de literatura acerca das iniciativas de sustentabilidade ambiental nos setores de construção civil internacional e nacional. Evidenciam-se a gestão de resíduos na construção civil, a prática de reciclagem de co-produtos industriais na fabricação de materiais de construção, e os sistemas de avaliação de desempenho ambiental do ambiente construído vigentes.
O Capítulo 3 apresenta uma revisão sobre as diretrizes metodológicas para realização da técnica.
No Capítulo 4 descreve-se a avaliação e modelagem de processos multifuncionais, destacando vantagens e desvantagens de cada método e discutindo diferentes argumentações publicadas em favor de cada um.
O Capítulo 5 descreve abordagem metodológica adotada. Evidenciam-se o objetivo e o escopo das ACVs dos diferentes materiais de construção, bem como as considerações e escolhas metodológicas feitas para a condução do estudo.
No Capítulo 6 propõe-se a nova forma de cálculo da abordagem do impacto evitado.
O Capítulo 7 apresenta e discute a aplicação dos métodos de cálculo propostos, por meio dos resultados encontrados para cimentos com adição de escória de alto-forno e de cinza volante, para cimentos com outras adições minerais, validando o método para escolhas que não envolvam co-produtos, e resultados encontrados para concretos produzidos por empresas Austríacas, validando o método como indicador extra, quando outro método de distribuição é exigido por norma – caso de Declarações Ambientais de Produto.
2 A SUSTENTABILIDADE AMBIENTAL NO SETOR DE
CONSTRUÇÃO CIVIL
2.1 A construção civil no Brasil
O setor da construção civil ocupa um papel de grande importância no panorama econômico brasileiro, sendo responsável por cerca de 9% do Produto Interno Bruto (PIB) do país (FIESP, 2014). Além de sua participação direta no PIB, a indústria da construção civil age sobre uma extensa cadeia produtiva de fornecedores, serviços de comercialização e manutenção (MELLO, 2007).
Mello (2007) afirma que a complexidade da cadeia produtiva da indústria da construção se deve à gama de setores industriais que ela abrange, tais como: mineração, siderurgia do aço, metalurgia do alumínio e do cobre, vidro, cerâmica, madeira, plásticos, equipamentos elétricos e mecânicos, fios e cabos; e diversos prestadores de serviços, como escritórios de arquitetura, serviços de engenharia, empreiteiros, etc.
A importância da construção na geração de emprego e movimentação de renda se reflete nos dados publicados pela Pesquisa Anual da Indústria da Construção (PAIC) realizada pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) (IBGE, 2012). A Tabela 2. 1 indica um crescimento de cerca de 12% no número de empresas ativas de 2011 para 2012, que fez crescer também o número de empregos. O salário médio mensal avançou 7,9% em termos reais passando de R$ 1.439,00 em 2011 para R$ 1.648,70 em 2012; e em termos de salários mínimos houve aumento de 2,6 para 2,7 salários mínimos mensais (IBGE, 2012). A Figura 2. 1 mostra que, dividindo-se a indústria da construção por setor de atividade, de acordo com a divisão da Classificação Nacional de Atividades Econômicas (CNAE 2.0), sendo eles (i) construção de edifícios, (ii) obras de infraestrutura e (iii) serviços especializados, no período avaliado o setor de construção de edifícios foi o que apresentou maior crescimento.
Tabela 2. 1– Dados gerais da indústria da construção – Brasil – 2011-2012 (IBGE, 2012)
Ano
Dados gerais da indústria da construção
Número de empresas ativas Pessoal ocupado Salários, retiradas e outras remunerações Gastos com pessoal Total dos custos e despesas Valor das incorporações, obras e serviços Valor das obras e/ou serviços Construções para entidades públicas Receita operacional líquida 1000 1 000 000 (R$) 2011 93 2 659 49 742 74 551 242 461 289 695 273 750 105 028 271 314 2012 104 2 814 60 317 90 478 278 313 336 591 326 085 114 083 312 879
Figura 2. 1– Valor (em R$1.000) das incorporações, obras e serviços segundo setor de atividade (IBGE, 2012)
No período de 2011 a 2012, a estrutura de despesas e custos do setor indicou que o consumo de materiais de construção foi a segunda atividade com a qual a indústria mais gastou, precedida apenas pelos gastos com pessoal (Tabela 2. 2).
Tabela 2. 2– Estrutura dos custos e despesas da indústria da construção, em valores segundo as variáveis selecionadas, para os anos de 2011 e 2012 (IBGE, 2012)
Variáveis selecionadas
Estrutura dos custos e despesas no total da indústria da construção
2011 2012
Valor (em R$1.000) percentual (%) Participação Valor (em R$1.000) percentual (%) Participação
Total dos custos e despesas da
indústria da construção 242 461 273 100,0 278 313 263 100,0
Gastos de pessoal 74 550 615 30,8 90 477 657 32,5
Consumo de materiais de
construção 61 091 071 25,2 69 452 677 25,0
Obras e/ou serviços contratados a
terceiros 25 206 097 10,4 30 930 819 11,1 Consumo de combustíveis e lubrificantes 5 878 819 2,4 6 797 178 2,4 Serviços de manutenção e reparação e máquinas e equipamentos 6 343 456 2,6 7 560 040 2,7
Aluguéis, equipamentos e leasing 9 543 810 3,9 11 349 844 4,1
Outros custos e despesas não
mencionados acima 59 847 405 24,7 61 745 047 22,2
A magnitude observada na importância da indústria da construção para a economia do país infelizmente se repete na dimensão de seu potencial de geração de impactos ambientais. O setor de materiais de construção é o maior contribuinte para o consumo de recursos naturais e o terceiro setor industrial que mais emite CO2 no mundo, representando de 5 a 10% do total
Considerando o gigantismo do setor, tanto positiva quanto negativamente, percebe-se que iniciativas focadas nas atividades construtivas podem contribuir significativamente para o desenvolvimento sustentável. Torna-se de grande valia a quantificação do desempenho ambiental de edifícios a fim de comunicar seus potenciais aspectos e impactos ambientais. 2.2 Iniciativas de minimização de impacto ambiental no setor
O grande catalisador para o crescimento da popularidade dos conceitos e princípios de sustentabilidade foi a Eco-92, realizada no Rio de Janeiro. A cúpula presente no evento concordou com um conjunto de pontos de ação para o desenvolvimento sustentável, coletivamente conhecidos como Agenda 21, e os governos cujos representantes participaram se comprometeram em agir de acordo com o proposto (BELL e MORSE, 2008).
Segundo Gomes (2003), após a proposição da Agenda 21, todos os setores iniciaram um processo de reinterpretação do documento nos contextos específicos das diversas agendas locais e setoriais. Requisitos ambientais passaram a ser impostos a inúmeras atividades econômicas e padrões internacionais de eficiência ambiental foram se elevando, ao ponto em que a concessão de financiamentos por parte de algumas instituições passou a ser atrelada a resultados de avaliações ambientais (GOMES, 2003).
O capítulo 7 da Agenda 21 se refere especificamente ao papel de assentamentos humanos no desenvolvimento sustentável. Durante o cenário de reinterpretação do documento, em 1996, um segundo plano de ação internacional chamado Habitat Agenda foi formulado para avaliar o papel dos assentamentos humanos na sustentabilidade (CIB/UNEP-IETC, 2002). O setor de construção representa um papel importante em termos do desenvolvimento sustentável de assentamentos humanos e, em virtude disso, em 1999 o CIB (International Council for
Research and Innovation in Building and Construction) publicou documento intitulado “Agenda 21 on Sustainable Construction” (CIB, 1999), contemplando medidas para redução
de impactos através de alterações na forma como os edifícios são projetados, construídos e gerenciados ao longo do tempo (GOMES, 2003).
Observou-se, entretanto, que a abordagem para a criação de um ambiente construído sustentável nos países em desenvolvimento difere consideravelmente da abordagem adotada em países desenvolvidos, em função de diferentes prioridades de desenvolvimento, diferentes escalas de problemas e capacidades governamentais, dentre outras peculiaridades (CIB/UNEP-IETC, 2002). Por conta disso, como parte da implementação da Agenda 21 para
construções sustentáveis, o CIB comissionou uma Agenda 21 especial para a construção sustentável em países em desenvolvimento1. A Figura 2. 2 indica os desdobramentos da Agenda 21 para o setor de construção.
Figura 2. 2– Reinterpretações da Agenda 21 para o setor de construção (CIB/UNEP-IETC, 2002; GOMES, 2003)
No setor de construção brasileiro, as primeiras iniciativas observadas foram associadas à gestão e à minimização de resíduos de construção civil e demolição (RCD). Pinto (1999) demonstrou a relevância deste tema, apontando que o RCD pode corresponder a mais de 50% da massa dos resíduos sólidos urbanos.
Em 2002 foi homologada a Resolução CONAMA 307, definindo que grandes geradores são obrigados a desenvolver e implantar um plano de gestão de RCD, visando a sua reutilização, reciclagem ou outra destinação ambientalmente responsável (MIRANDA et al., 2009). Deu-se início, com isso, à implantação de planos de gerenciamento de RCD em canteiros, e normas técnicas padronizando as atividades alinhadas com a nova resolução CONAMA (Quadro 2. 1).
O estabelecimento das normas e a mudança comportamental advinda das mesmas representa grande avanço em direção à adequação das práticas construtivas aos princípios sustentáveis.
Norma Nome
ABNT NBR 15.112:2004 Resíduos da construção civil e resíduos volumosos – Áreas de transbordo e triagem – Diretrizes para projeto, implantação e operação
ABNT NBR 15.113:2004
Resíduos sólidos da construção civil e resíduos inertes – Aterros – Diretrizes para projeto, implantação e operação
ABNT NBR 15.114:2004
Resíduos sólidos da construção civil – Áreas de reciclagem – Diretrizes para projeto, implantação e operação
ABNT NBR 15.115:2004 Agregados reciclados de resíduos sólidos da construção civil. Execução de camadas de pavimentação. Procedimentos
ABNT NBR 15.116:2004
Agregados reciclados de resíduos sólidos da construção civil. Utilização em pavimentação e preparo de concreto sem função estrutural
Quadro 2. 1– Normas técnicas relativas à disposição e reciclagem de RCD
Outra abordagem inovadora para aumentar a conservação de recursos e a eficiência de processos de fabricação de produtos e serviços é a simbiose industrial, na qual empresas com relativa proximidade compartilham co-produtos de matéria, água e/ou energia, permitindo que o resíduo de uma empresa torne-se a matéria prima de outra (ECKELMAN e CHERTOW, 2013). No setor de construção essa atividade vem sendo observada, principalmente, na fabricação de cimentos e concretos, que podem absorver escórias do setor siderúrgico, cinza volante de carvão, cinza de casca de arroz, resíduos cerâmicos, dentre outros.
Santos et al (2014) verificaram, na literatura, as pesquisas relacionadas ao uso de resíduos sólidos industriais como matéria-prima alternativa na obtenção de novos materiais e, mediante revisão sistemática, encontraram 50 artigos que tratavam das vantagens técnicas do uso de resíduos como co-produtos. A Tabela 2. 3 indica a relação dos artigos encontrados, indicando a que tipo de uso é destinado cada resíduo nos documentos que consultaram.
O ato de transformar resíduos em co-produtos, e a correspondente busca por transformações alquímicas que permitam o uso do resíduo precisam ser bem avaliados. Só se conquistam verdadeiras melhorias ambientais se o processo de transformação é mais eficiente do que o uso de matéria prima virgem e, portanto, é necessária uma avaliação de ciclo de vida coerente para cada resíduo beneficiado (BAUTISTA-LAZO e SHORT, 2013).
Outro aspecto de relevância para promover e mensurar a sustentabilidade na construção foi a consolidação dos sistemas de avaliação e certificação ambiental de edifícios. Segundo Horvat e Fazio (2005), há inúmeros sistemas de certificação de edifícios sustentáveis ou verdes ao redor do mundo, tentando avaliar questões que influenciam o desempenho do edifício e, em alguns casos, avaliam o impacto do edifício em seus arredores (Figura 2. 3).
Tabela 2. 3– Resíduos sólidos industriais e sua utilização como matéria prima em outros produtos (SANTOS et al, 2014)
Resíduo industrial Produtos Artigos
Granito, mármore e rocha gnaisse Cerâmicos: porcelana; blocos; ladrilhos
vitrificados e cerâmica em geral 10
Cerâmica Isoladores elétricos; argamassas;
concreto; cimento Portland e uso no próprio processo produtivo
6
Siderúrgicos Produtos com argila; cerâmica; ferro;
pigmento cerâmico e uso no próprio processo produtivo
6
Carvão mineral Uso geral (cimento, concreto, telhas etc);
corantes e adsorventes; zeolito sintético e geração de energia
5
Caulim Blocos e revestimentos cerâmicos;
zeólita A e corpos mulíticos 5
Bagaço de cana Cerâmica vermelha (tijolos, telhas e etc) 3
Construção civil Argamassa e utilização na própria obra 2
Tijolo Tijolos e cerâmicas 2
Celulose Gesso 1
Alumina Blocos e telhas cerâmicas 1
Alumínio Utilização no próprio processo produtivo 1
Areia de fundição Reutilização no próprio processo 1
Argila, gnaisse e varvito Cerâmica 1
Carbonato de sódio Sulfato de cálcio 1
Casca de arroz Mulita 1
Cobre Argamassas 1
Minas de tungstênio Revestimentos de construção 1
Papel Utilização no próprio processo produtivo 1
Silício Utilização no próprio processo produtivo 1
Total de artigos 50
Figura 2. 3– Esquema ilustrativo de alguns sistemas de certificação ambiental de edifícios e seus países de origem. Adaptado de Martins (2008).
Alguns dos sistemas de certificação focam em determinados aspectos de desempenho do edifício, como eficiência energética ou uso de materiais e recursos, com categorias de avaliação que se resumem à aprovação ou reprovação do edifício caso ele possua ou não atributos ambientais específicos associados aos referidos aspectos (HORVAT e FAZIO, 2005). Outros avaliam o impacto introduzindo pesos à pontuação recebida, e assim refletindo prioridades entre os parâmetros.
Segundo Ali e Al Nsairat (2009), existem dois tipos de ferramentas de avaliação ambiental de edifícios: (i) ferramentas com base em critérios e (ii) ferramentas que usam a metodologia da Avaliação de Ciclo de Vida (ACV). No segundo caso, o impacto ambiental dos produtos e processos é avaliado ao longo de seu ciclo de vida, do berço ao túmulo (ORIZ et al, 2009). Suzer (2015) alega que o problema em se usar ACV decorre da complexidade dos processos de produção e da longa vida útil do edifício, que implica que fases futuras são baseadas em suposições. Além disso, o custo e tempo para realizar uma ACV entravam a aplicação do método e tornam as ferramentas com base em critérios mais atrativas e globalmente aceitas e utilizadas (BRIBIAN et al, 2009; SUZER, 2015). Os sistemas de certificação mais conhecidas e utilizadas no mundo são o LEED, do USGBC2, o Building Research Environmental
Assessment Method (BREEAM), do Reino Unido; o SBTool (antigamente chamado de
GBTool), desenvolvido pelo iiSBE3; o CASBEE4, do Japão; e o Green Star, da Austrália (ALI e AL NSAIRAT, 2009).
Dentre os sistemas mencionados, somente o SBTool é orientado à ACV. O LEED e o CASBEE inseriram, em suas respectivas últimas versões, aspectos de ACV. Na seção de materiais e recursos do LEED, é possível receber créditos associados ao uso de materiais e produtos que contenham informações auditadas de ciclo de vida – tanto produtos que contenham ACV publicamente disponível, em consonância com a ISO 14044:2006; quanto produtos que possuam declaração ambiental (Environmental Product Declaration – EPD) em consonância com a ISO 14025:2006, ISO 14040:2006, ISO 14044:2006 e EN 15804:2012. Já o CASBEE inseriu na certificação o cálculo de emissões de CO2 no ciclo de vida. No manual
do sistema para novas construções, explica-se a complexidade em se calcular de maneira acurada as emissões de CO2 no ciclo de vida, e justifica-se que a referida complexidade
prejudicaria a natureza simples do CASBEE. Para simplificar o cálculo, portanto, o sistema de
2 United States Green Building Council
3 International Initiative for a Sustainable Built Environment
certificação criou uma planilha que calcula as emissões no ciclo de vida utilizando as próprias informações de projeto já disponibilizadas pelo usuário, considerando valores pré-estabelecidos de fatores de emissão de CO2. O manual esclarece que, dessa forma, nem todos
os materiais e processos que contribuem para as emissões são contabilizados, mas admite-se que os maiores contribuintes são considerados (CASBEE, 2014).
No Brasil, destaca-se o sistema intitulado AQUA, uma certificação internacional da construção sustentável, desenvolvido a partir da certificação francesa Haute Qualité
Environmentale, considerando a cultura, o clima, as normas técnicas e a regulamentação
presentes no Brasil5. O AQUA avalia a qualidade ambiental de edifícios de acordo com 14 categorias, agrupadas em quatro temas: (i) meio ambiente, (ii) energia e economias, (iii) conforto e (iv) saúde e segurança. No tema de meio ambiente, a categoria intitulada “qualidade dos componentes” determina que a escolha de produtos contendo EPD com base em ACV pode elevar o perfil de qualidade ambiental do edifício.
Percebem-se, portanto, discretas iniciativas para inserção da ACV nos sistemas de certificação com base em critérios. Apesar de incipientes, elas representam um avanço numa categoria de avaliação que tipicamente falhava em prover avaliações de desempenho ambiental consistentes.
Bribián et al (2009) alegam que existem preconceitos por parte de engenheiros e arquitetos acerca da complexidade da realização da ACV, das dificuldades em compreender e aplicar os resultados e do custo para desempenhar o estudo. Os autores ainda afirmam que a maioria das barreiras para implementar a ACV no setor de construção advém destas preocupações, em sua maioria, infundadas.
É importante reconhecer que uma ACV demanda grande quantidade de dados, nem sempre disponíveis, tempo, e cuidado acerca de considerações metodológicas pouco simples para a condução do estudo. Entretanto, hoje existe um número considerável de plataformas de apoio à realização da ACV, que tornam o estudo muito mais eficiente. O Quadro 2. 2 indica os
softwares de ACV aplicáveis a quaisquer produtos, serviços e setores.
Plataforma de apoio Endereço eletrônico Boustead www.boustead-consulting.co.uk Eco-it www.pre.nl Ecopro www.sinum.com Ecoscan www.ind.tno.nl KCL Eco www.kcl.fi/eco Gabi www.gabi-software.com LCAit www.ekologik.cit.chalmers.se Miet www.leidenuniv.nl/cml/ssp/software SimaPro www.pre.nl Team www.ecobilan.com Wisard www.pwcglobal.com Umberto www.umberto.de
Quadro 2. 2– Plataformas de apoio à realização da ACV. Adaptado de Bribián et al (2009).
O ciclo de vida de uma edificação pode ser modelado utilizando qualquer um dos softwares indicados no Quadro 2.2. Diante das dificuldades em relação à disponibilidade de tempo, foram desenvolvidos softwares específicos para o setor de construção, com interfaces mais amigáveis para projetistas (BRIBIÁN et al., 2009). O Quadro 2. 3 lista essas plataformas.
Plataforma de apoio Endereço eletrônico
Eco-Quantum www.ecoquantum.nl
LEGEP www.legep.de
EQUER www.izuba.fr
Athena www.athenaSMI.ca
OGIP www.ogip.ch/
Eco Soft www.ibo.at/de/ecosoft.htm
Envest 2 envestv2.bre.co.uk
BeCost www.vtt.fi/rte/esitteet/ymparisto/lcahouse.html
BEES www.bfrl.nist.gov/oae/software/bees.html
GreenCalc www.greencalc.com
EcoEffect www.ecoeffect.se
Quadro 2. 3– Plataformas de apoio à realização de ACV específicas para o setor de construção (BRIBIÁN et al., 2009)
Segundo Gomes e Silva (2015), no fim da década de 70, com o término da crise de petróleo, estudos indicaram uma relação de até 90%/10% entre os valores de energia operacional (consumida na etapa de uso da edificação) e energia incorporada nos materiais e consumida na construção do edifício. Quando se consolidou o conceito de sustentabilidade, no início da década de 90, a busca por edificações com longa vida útil potencializou essa relação, aumentando o peso da fase operacional (GOMES e SILVA, 2015). Desde então, cresceu a pressão por aumento de eficiência energética na fase de uso das edificações, e, devido a medidas de sucesso nesse sentido, observou-se a elevação da parcela de energia incorporada na relação mencionada.
Sartori e Hestnes (2007), em sua revisão bibliográfica, avaliaram a relação entre energia incorporada nos materiais e energia total consumida ao longo da vida de 60 edifícios em 9 países diferentes (Alemanha, Austrália, Canadá, EUA, Japão, Noruega, Nova Zelândia, Suécia e Suíca). Estes autores encontraram valores variando de 9 a 46% da energia total correspondendo a energia incorporada nos materiais para edifícios com baixo consumo de energia (isolamento e orientação adequados, ventilação natural, etc); e valores entre 2 e 38% para edifícios convencionais. Huberman e Pearlmutter (2008) analisaram um edifício climaticamente orientado no deserto de Negev, em Israel, construído com métodos e materiais convencionais, e encontraram um valor de 60% da energia total consumida no ciclo de vida correspondendo à energia incorporada nos materiais.
O mesmo padrão é identificado para as emissões incorporadas e operacionais de carbono. Ibn-Mohammed et al. (2013) revisaram a relação entre emissões incorporadas e operacionais ao longo do ciclo de vida de edifícios, a fim de comprovar o aumento da proporção de emissões incorporadas como consequência dos esforços para diminuir as emissões operacionais. A Figura 2. 4 resume os achados destes autores.
Os dados apresentados tornam evidente a necessidade de mensurar o impacto associado à fabricação dos materiais utilizados, ao seu transporte e à sua instalação no edifício. Apesar de não apresentado nos estudos mencionados, é relevante também avaliar o impacto associado ao fim de vida do edifício, até mesmo para avaliar e propor diferentes cenários de reuso e reciclagem.
Um dos grupos do Comitê Europeu de Normalização (CEN), o comitê técnico 350 (CEN TC 350), dedicado a desenvolver normas para a sustentabilidade da construção, publicou a norma EN 15804:2012, que determina as regras para a declaração ambiental de produtos (EPDs) para componentes da construção.
