PEGADA DE CARBONO COMPARATIVA DE CONCRETO ECOEFICIENTE

PEGADA DE CARBONO COMPARATIVA DE CONCRETO ECOEFICIENTE

Comparative Carbon Footprint of Ecoeficient Concrete

MENEZES, M.F.L.¹, SUZUKI, S.¹, PEREIRA, T.R.¹; DINATO, R.M.²; KISS, B.C.K.²

(1) InterCement Brasil S.A.

Av. das Nações Unidas, 12495 - Brooklin Paulista, São Paulo - SP (2) Centro de Estudos em Sustentabilidade da Fundação Getulio Vargas

Av. Nove de Julho, 2029 - Bela Vista, São Paulo - SP, 01313-902

Resumo

A redução ou substituição do cimento, que é responsável por cerca de 5% das emissões antropogênicas globais de CO2, na formulação de concreto, pode contribuir para diminuir o impacto ambiental deste produto. A fim de avaliar estas alternativas é possível utilizar a análise de ciclo de vida para diferentes concretos e verificar os ganhos ambientais associados. A análise de ciclo de vida (ACV) é uma ferramenta que, através de informações quantitativas referentes às entradas e saídas no processo de determinado produto, possibilita a avaliação dos impactos ambientais que estão potencialmente vinculados a este processo, entre estes, os impactos climáticos. Estas informações permitem a gestão das emissões de gases de efeito estufa (GEE) no ciclo de vida do concreto, identificando oportunidades de mitigação e avaliando melhorias para uma economia de baixo carbono. Assim, este trabalho tem por objetivo a realização de estudo comparativo da emissão de GEE do concreto (uma das categorias de impacto ambiental da ACV), considerando um concreto classe de agressividade II ABNT NBR 12655 e concretos do programa de Concreto EcoEficiente desenvolvido em parceria entre a InterCement e a POLI USP. Foi empregada a ferramenta de cálculo desenvolvida pelo Centro de Estudos em Sustentabilidade da Fundação Getulio Vargas para criar cenários comparativos, além de dados internos da InterCement e dados secundários da base de dados Ecoinvent. Os resultados obtidos indicaram a redução na emissão total de GEE no ciclo de vida dos concretos propostos, redução do índice de ligante, e aumento da resistência. A relação da emissão de CO¬2 com a resistência demonstram ecoeficiência nos traços de concreto propostos.

Palavra-Chave: análise de ciclo de vida, pegada de carbono, concreto, índice de ligante

Tema: Mudanças climáticas e meio ambiente: metodologia e inventário de emissões, logística reversa, legislação, recuperação de áreas entre outros;

Abstract

Reduction or substitution of cement, which is responsible for around 5% of CO

anthropogenic global

emissions, on concrete dosing, can contribute to diminish the environmental impact of this product. In order

to evaluate these alternatives, it is possible to use the life cycle analysis to different concretes and verify its

environmental gains. The life cycle analysis (LCA) is a tool that, from quantitative information regarding the

process inputs and outputs of a chosen product, allows an evaluation of environmental impacts that are

potentially linked to this process, between them, the climatic impact. This information allows the greenhouse

gases (GHG) management on the concrete life cycle, identifying mitigation opportunities and evaluating

comparative studies of GHG emissions (one of the categories of environmental impact of LCA), using a II

ABNT NBR 12655 aggressiveness class concrete and concretes of Eco Efficient Concrete developed in a

partnership between InterCement and POLI – USP. A calculation tool developed by Centro de Estudos em

Sustentabilidade of Fundação Getulio Vargas was used to create the comparative scenarios, also internal

data from InterCement and secondary data from Ecoinvent database. The results show a reduction on the

GHG total emission on the life cycle of the proposed concretes, binder index reduction, and strength

increase. The CO

emission relation with strength shows the eco efficiency on the proposed concretes.

Keywords: life cycle analysis, carbono footprint, concrete, binder index

Theme: Climate changes and environments: methodology and emissions inventory, reverse logistics, legislation, area recuperation, and others

1 Introdução

A aplicação do concreto em diferentes estruturas da construção civil faz deste o material sintético mais utilizado no mundo. São três toneladas utilizadas anualmente por indivíduo, o que configura um consumo duas vezes maior em relação ao total de todos os outros materiais de construção, como a madeira, aço, plástico e alumínio. (WBCSD, 2016). O concreto, assim como o cimento, é essencial à infraestrutura moderna. A indústria que atende a esta demanda tem o desafio de reduzir os impactos ambientais causados pelo processo produtivo, que emite entre 5-8% do total de emissões antropogênicas globais de CO 2 . (Scrivener, 2014)

Além do CO 2 , outras emissões atmosféricas são decorrentes da produção de cimento.

Existem ainda impactos como a extração de matérias primas e consumo de água, que são abordados pela indústria através de iniciativas do setor. O Cement Sustainability Iniciative (CSI) promove o desenvolvimento sustentável para a indústria cimenteira e, entre outras áreas, estabelece o compromisso de trabalho para a redução das emissões de CO 2 e a proteção do clima, lançando diretrizes para medição de emissões e verificando o desempenho das empresas membro da iniciativa.

O Cement Technology Roadmap, de 2009, elaborado pelo World Business Council for Sustainable Development (WBCSD), em conjunto com a International Energy Agency (IEA), destaca a eficiência térmica e elétrica, os combustíveis alternativos, a substituição de clínquer e a captura e estocagem de carbono (CCS, na sigla em inglês) como alternativas para alavancar a redução das emissões de CO 2 na indústria cimenteira.

A seleção da melhor rota tecnológica para redução das emissões, no entanto, só será possível através da mensuração dos valores reais do processo, que pode ser realizada, dentre outras formas, através da ferramenta de Análise de Ciclo de Vida (ACV). A ACV baseia-se no levantamento de informações de cada etapa do processo que envolve o produto, em todo o seu ciclo de vida, e permite a quantificação e a avaliação do desempenho ambiental destas atividades. Avaliar o ciclo de vida de um produto permite identificar as oportunidades de redução de impacto relacionadas à sua cadeia de valor.

A fim de validar, portanto, a eficiência de um produto desenvolvido para alcançar melhor desempenho ambiental em relação ao concreto convencional, o presente estudo foi realizado utilizando a ACV para avaliação da categoria de impacto ambiental chamada Mudanças Climáticas. Esse subconjunto da ACV também é comumente conhecido como pegada de carbono.

A pegada de carbono contabiliza as emissões e remoções de gases de efeito estufa

impacto ambiental deixa de fora outros importantes potenciais impactos e, dessa forma, o presente estudo não apresenta o desempenho ambiental completo dos produtos analisados (WRI, 2011).

2 Metodologia

No mundo, existem três principais métodos para contabilizar a pegada de carbono de um produto: a PAS 2050 (BSI, 2011), o GHG Protocol para Produtos[1] (WRI, 2011) e a norma ISO 14067 (ISO, 2013). O Centro de Estudos em Sustentabilidade da Fundação Getulio Vargas (GVces) através do programa Ciclo de Vida Aplicado (CiViA[2]) trabalhou, em conjunto com a InterCement, o método do GHG Protocol para Produtos, no desenvolvimento de estudos comparativos da pegada de carbono entre duas alternativas de concreto.

Os produtos comparados nesta análise são um concreto classe de agressividade II ABNT NBR 12655 e um concreto do programa pesquisa e desenvolvimento sobre Concreto EcoEficiente desenvolvido em parceria entre a InterCement e o Laboratório de Microestrutura e Ecoeficiência de materiais da Escola Politécnica da USP. Essa tecnologia consiste no desenvolvimento de um concreto com baixo teor de ligante. A unidade funcional adotada foi 1m ³ para ambos os concretos estruturais, com a mesma resistência a compressão a 28 dias : 48 MPa.

A abrangência da análise foi do berço ao transporte à obra (estudo do berço ao portão). O estudo utilizou também as diretrizes estabelecidas pela RCP (Regra por Categoria de Produto) do CSI (WBCSD, 2012), sendo que a abrangência é considerada A1-4, que inclui as atividades:

• Extração e processamento de matérias-primas e combustíveis;

• Reuso de materiais provenientes de outros processos;

• Geração de eletricidade;

• Recuperação energética de combustíveis secundários;

• Processamento até o fim de vida de resíduos do processo;

• Transportes de toda a cadeia de suprimentos até obra e transporte interno;

• Produção dos materiais necessários; e

• Manufatura dos produtos.

O fluxo de fabricação do produto é mostrado na figura 1:

Figura 1 – Fluxo de fabricação do produto

A cobertura geográfica contempla a produção do cimento CP-II-E-40 na unidade de Ijaci, a produção de concreto em uma central na Grande São Paulo e a produção de agregado na unidade de Barueri, todas da InterCement na época do estudo. Está no escopo do fluxo a entrega do concreto na obra, porém não se considera o bombeamento. O ano base para coleta de dados utilizado foi 2014.

Para os processos unitários internos, havia dados suficientes de forma que não foi necessário realizar alocações e estimativas. Quando necessárias, as alocações das emissões foram feitas segundo a RCP do CSI (WBCSD, 2012), valendo a pena ressaltar:

• Escória granulada de alto forno: alocação econômica a partir do valor do ferro gusa produzido no alto forno;

• Resíduos de coprocessamento: sem alocação de emissões até o fim de vida, segundo definição da RCP (WBCSD, 2012). As emissões provenientes da queima dos combustíveis alternativos foram analisadas separadamente, tendo um valor total de emissões com e um sem a combustão desses resíduos.

Foi adotado o critério de exclusão para informações insuficientes do RCP (WBCSD, 2012), 1% da massa total de entrada de cada processo unitário referente tanto para combustíveis como para matérias-primas, somando um total de no máximo 5% para todo o processo. Infraestrutura e equipamentos foram desprezados.

Os dados dos processos da fábrica de Ijaci da InterCement foram coletados para o ano base de 2014. Já os dos processos de concreto e agregado foram coletados para 2015.

Os dados refletem exatamente o fluxo descrito. Todos os dados do balanço de massa e

uso de energia foram retirados de sistemas internos de controle operacionais e

o cenário brasileiro.

3 Resultados

Os resultados obtidos para o concreto convencional e o concreto ecoeficiente foram comparados e apresentaram uma redução de 32% das emissões de GEE da segunda alternativa: de 368 kgCO 2 eq/m ³ para o concreto convencional e 250 kgCO 2 eq/m ³ para concreto ecoeficiente. Dessas emissões, para ambos os concretos, 4% são advindas da recuperação energética da queima de resíduos como combustíveis alternativos. A Figura 2 e o Quadro 1 mostram os resultados por etapas.

Figura 2 – Emissões de CO 2 eq por etapa Quadro 1 – Emissões de CO 2 eq por etapa

Concreto Convencional Ecoeficiente Comparativo

Etapa Emissões

[kg CO2eq]

Proporção Emissões [kg CO2eq]

Proporção Redução

Total 368 100% 250 100% 32%

Obtenção 36 10% 29 12% 19%

Produção 286 78% 177 71% 38%

Distribuição 46 13% 44 17% 6%

Como a etapa de produção é a mais significativa, representando 78% das emissões no concreto convencional e 71% das emissões no concreto ecoeficiente, a mesma foi detalhada por processos na Figura 3 e no Quadro 2.

Figura 2 – Emissões de CO 2 eq por processo da etapa de produção

Quadro 2 – Emissões de CO 2 eq por processo da etapa de produção

Concreto Convencional Ecoeficiente Comparativo

Processo Emissões

[kg CO2eq]

Proporção Emissões [kg CO2eq]

Proporção Redução

Total 286 100% 177 100% 38%

Processamento da

matéria prima 3 1% 6 3% -100%

Calcinação 272 95% 164 93% 40%

Moagem cimento 10 3% 6 3% 40%

Expedição 0 0% 0 0% -

Britagem agregado 0 0% 0 0% -

Produção de

concreto 1 0% 1 1% 0%

108 kgCO 2 eq/m ³ neste processo. Isso é devido à redução de clínquer no concreto ecoeficiente.

A redução de 19% na etapa de obtenção de matérias primas do concreto ecoeficiente é majoritariamente por causa da redução do uso de escória, que tem uma pegada razoável devido à alocação econômica das emissões do processo produtivo com relação o ferro gusa. Na etapa de distribuição, a diferença foi baixa, mostrando que as emissões desta etapa não são muito influenciadas pela tecnologia do concreto ecoeficiente. Os demais processos adicionados para o concreto ecoeficiente não foram tão expressivos em emissões, assim houve uma redução nas emissões em todas as etapas.

Utilizando a resistência a compressão em 28 dias como referência, foram obtidos valores de emissões de CO 2 por resistência do concreto de 7,4 KgCO 2 eq/m ³ .MPa para o concreto convencional e de 5,0 KgCO 2 eq/m³.MPa para o concreto ecoeficiente.

4 Conclusão

O estudo permitiu avaliar dentro de uma perspectiva de ciclo de vida, com uma abrangência ampla e completa para a cobertura escolhida, o concreto ecoeficiente.

Assim, a tecnologia se mostrou, de fato, capaz de reduzir as emissões de CO 2 , em quantidades relevantes, quando comparada com a tecnologia usual. Para a unidade funcional escolhida, o concreto resultante da pesquisa reduziu a pegada de carbono em 32%.

A análise mostrou que, considerando todas as etapas do berço ao portão, as emissões de GEE provenientes do processo de calcinação são as de maior impacto no resultado, representando 74% do total para o concreto convencional. Mesmo com o uso do concreto ecoeficiente, as emissões da calcinação ainda se mantem alta, em 66% do total de suas emissões. Isso mostra que os esforços da indústria para a redução das emissões de GEE devem focar neste processo e utilizar as diversas alternativas disponíveis para atingir reduções cada vez mais expressivas.

5 Referências Bibliográficas

BRITISH STANDARDS INSTITUTION. PAS 2050:2011. Specification for the assessment of the life cycle greenhouse gas emissions of goods and services. Londres: 2011.

INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION. ISO/TS 14067:2013.

Greenhouse gases - Carbon footprint of products - Requirements and guidelines for quantification and communication. 2013.

SCRIVENER, K. L. Options for the future of cement. The Indian Concrete

Journal. Maharashtra, p. 11-21. jul. 2014.

WORLD BUSINESS COUNCIL FOR SUSTAINABLE DEVELOPMENT. Product Category Rules (PCR) for Unreinforced Concrete. Switzerland, 2012.

WORLD BUSINESS COUNCIL FOR SUSTAINABLE DEVELOPMENT. Sustentabilidade com o concreto. Disponível em: http://www.wbcsdcement.org/index.php/en/key- issues/sustainability-with-concrete. Acesso em 28 de março de 2016.

WORLD BUSINESS COUNCIL FOR SUSTAINABLE DEVELOPMENT; INTERNATIONAL ENERGY AGENCY. Cement Technology Roadpmap 2009. Carbon emissions reductions up to 2050. Switzerland, 2009.

WRI - WORLD RESOURCES INSTITUTE. The Greenhouse Gas Protocol. Product Life

Cycle Accounting and Reporting Standard. Washington, DC: 2011.