CONTEÚDO ENERGÉTICO E EMISSÕES DE CARBONO EM EDIFICAÇÕES RESIDENCIAIS BRASILEIRAS

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO DE ARQUITETURA E URBANISMO PROGRAMA DE PÓS GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL CONTEÚDO ENERGÉTICO E EMISSÕES DE CARBONO EM EDIFICAÇÕES RESIDENCIAIS BRASILEIRAS SERGIO FERNANDO TAVARES

2 ENERGIA E DESENVOLVIMENTO Fonte: NASA, EUA. 2001

3 CONSIDERAÇÕES INICIAIS: Desenvolvimento Sustentável garantia de desenvolvimento econômico e social das atuais gerações sem comprometimento da capacidade das futuras gerações de atenderem suas próprias necessidades (BRUNTLAND, 1987) Perguntas: Desenvolvimento econômico? Social? Necessidades? De quem? Brasil, EUA, Sudão???

4 CONSIDERAÇÕES INICIAIS: Socialismo Energético: Brasil (+1,3) Sudão (+28,0) EUA (- 5,0) Desenvolvimento sustentável aplicado a todas as etapas do ciclo de vida da edificação Construção sustentável = Materiais sustentáveis Projeto bioclimático Menor uso de recursos naturais e menor número de emissões causadoras de impactos

5 CONSIDERAÇÕES INICIAIS: A construção civil é uma das atividades humanas que mais consome recursos naturais e gera resíduos (CIB, 2002) Consumo de materiais e Energia no setor da construção civil Problema Uso de Matérias primas Uso de Madeira natural Uso de recursos energéticos Uso de água Geração de resíduos Má qualidade do ar de espaços internos 40% das atividades de mineração 25% das reservas exploradas 40% do total de fontes de energia Índice de uso 16% do total de recursos hídricos continentais. 50 % do lixo municipal Comprometimento da qualidade do ar interno de 30% das novas edificações ou das reformadas Fonte: (ROODMAN et al, 1995)

6 ENERGIA E EDIFICAÇÕES Ciclo de vida das edificações

7 ENERGIA E EDIFICAÇÕES Definição das etapas do Ciclo de Vida das Edificações : 1 E CVE E pré E op E pós EE mat E tr.mat E eq.obra E tr.trab E desp E tr.desp E equip E cocção E dem E tr.dem EE obra EE inicial EE TOTAL EE manut FASE ETAPAS SIGLA DESCRIÇÃO Pré operacional Operacional Pós op. 1 EE mat Prospecção, fabricação e transporte de insumos 2 Fabricação dos materiais de construção 3 E tr.mat Transporte dos materiais de construção 4 E eq. obra Energia consumida por equipamentos na obra 5 E tr.obra Transporte dos trabalhadores até a obra 6 E desp Desperdício de materiais 7 E tr.desp Transporte do desperdício 8 EE manut Reposição de materiais 9 E equip Energia consumida por equipamentos eletrodomésticos 10 E cocção Energia para cocção de alimentos 11 E dem Demolição e remoção dos resíduos 12 E tr.dem Transporte do material demolido EE = Energia Embutida: Total de requisitos energéticos, diretos e indiretos, para a geração de um bem ou serviço

8 ENERGIA E EDIFICAÇÕES Ciclo de Vida da Cerâmica Vermelha: INSUMOS: Matérias primas ( I ) A - Argilas B - Areias C - Cal D - Serragem E - Celulose F - Poliestireno G - Carvão Água ( II ) A - Água bruta B - Água tratada Energia ( III ) A - En. Elétrica equip. B - En. Elétrica ilumin. C - Lenha D - Serragem E - Óleo BPF F - Gás Natural G - GLP INSUMOS I A I B I C IV A IV B I D I E II A III A III B IV A V C V D II A III A V B V C V D 1.1) EXPLORAÇÃO E OBTENÇÃO DE MATÉRIAS PRIMAS 1.2) TRATAMENTO E ESTOCAGEM 1.3) PREPARAÇÃO DA MASSA EMISSÕES INSUMOS IV A IV B IV C III A IV A IV B IV C 2.1) TRANSPORTE E COMERCIALIZAÇÃO 2.2) LEVANTAMENTO DA EDIFICAÇÃO EMISSÕES EMISSÕES: Atmosféricas ( i ) a - Partículas sólidas b - CO2 c - COl d - NO2 e - Hcl f - HF g - So2 h - Material orgânico Águas servidas ( ii ) a - Vapor d água b - Água para reciclagem c - Água não aproveitável Resíduos cerâmicos ( iii a - Material verde b - Material seco c - Material queimado Combustíveis trans. ( IV ) A - Óleo diesel B - Gasolina C - Álcool Outros ins. Materiais ( V ) A - Boquilhas p/ extrusão B - Mantas p/ laminadores C - Óleo lubrificante D - Correias transp. E - Paletes de madeira F - Paletes metálicos G - Plástico para embal. III A III E IV A V A V C V D V E V G III A III C III D III E 1.4) EXTRUSÃO E CORTE 1.5) SECAGEM calor residual da queima III A III B III C III G III A IV A IV B IV C 3.1) USO DA EDIFICAÇÃO 3.2) REFORMAS E MANUTENÇÃO Resíduos sólidos ( iv ) a - Boquilhas p/ extrusão b - Mantas p/ laminadores c - Correias transp. d - Paletes de madeira e - Paletes metálicos f - Rolamentos III A III C III D III E III F III G 1.6) QUEIMA vai p/ secagem resfriamento queima pré-aquecimento III A IV A IV B IV C 4.1) DEMOLIÇÃO DA EDIFICAÇÃO III A IV A IV D V F V H 1.7) EMPACOTAMENTO E ESTOCAGEM III A IV A IV B IV C 4.2) DEPOSIÇÃO OU RECICLAGEM

9 1 Análises energéticas pelo autor; Demais materiais (BRASIL, 1982; IPT 1982; GUIMARÃES, 1985; BOUSTEAD & HANCOCK, 1979; ANDERSEN, 1993; LAWSON, 1996; BAIRD & ALCORN, 1997; BLANCHARD, 1998; SCHEUER & REPPE, 2003) Aço Alu Are Arg Brit Cal Cer Cer Cer Cim Cob Con Con Ges Gra Lã ENERGIA E EDIFICAÇÕES Energia Embutida em materiais de construção brasileiros Fib Fio

10 ENERGIA E EDIFICAÇÕES Modelo de edificação típica brasileira Definido pelo autor a partir de: PNAD (IBGE) 2005, SINPHA (PROCEL) 2000, NBR (ABNT) 1999

11 RESULTADOS: Consumo energético por material em uma edificação típica Materiais Unidade de Material EE - MJ/kg EE - MJ/Unida de Quant. Mat. / m² - NBR EE Edificação (GJ/m²) Partic. % Partic. cumulativa % Cimento Portland 32 Kg Tijolo 8 furos (10x20x20 cm) Bl. (2,4 kg) Aço CA 50A D=12,5 mm Kg Chapa compensado resinado 17 mm m² Telha ondulada fibrocimento esp. = 6mm m² Azulejo branco (15x15 cm) m² Cerâmica esmaltada (7,5 x 15 cm) m² Basculante de ferro (60x100 cm) m² Fio termoplástico área = 1,5 mm M ESTRUTURA 14% INSTALAÇÕES E ESQUADRIAS SERVIÇOS 3% 3% PINTURA 6% PISOS 27% Aduela em madeira (70x210x3,5 cm) un Registro pressão CR D = 1,27 cm un Porta lisa (70x210x3,5 cm) un Vidro liso 3 mm m² Vaso sanitário branco un Brita 1 m³ ALVENARIA 22% COBERTURA 25% Areia lavada m³ Dobradiça em ferro 7,62 x 6,35 cm un Betoneira 320 l. H Tinta PVA latex l Forração 4mm m² Consumo energético por partes da edificação Tubo PVC rosca água D = 1,90 cm M Eletroduto de PVC leve D = 3,81 cm vara 6 m Tubo PVC esgoto D = 100 mm M Emulsão asfáltica Kg Disjuntor monopolar 15 A un TOTAL

12 Wh RESULTADOS: Modelo Edificação Unifamiliar Consumo de energia elétrica residencial Fonte: SINPHA, PROCEL (2001) Levantamento em 8000 edificações residenciais em 16 estados 6% 4% 5% 3% 2% 31% Geladeira Freezer Lampadas Chuveiro Ar Condicionado TV Som % 11% Ferro Lava Roupa % Microondas Geladeira Freezer Lampadas Chuveiro Ar Condicionado TV Som Ferro Lava Roupa Microondas Horas

13 RESULTADOS: Modelo Edificação Unifamiliar Índices para estimativa de consumo energético em edificações residenciais brasileiras Consumo energético no ciclo de vida GJ/m² kwh/m² Energia Embutida inicial 3,00 a 5, a 1110 Energia Operacional elétrica ¹ 0,10 a 0,13 27,6 a 36,8 Energia Operacional de cocção ¹ 0,23 a 0,30 63,7 a 84,9 Energia Embutida de reposição ¹ 0,05 a 0,10 13,8 a 27,6 ¹ Consumo anual

14 Energia acumulada (GJ/m²) RESULTADOS: Modelo Edificação Unifamiliar EE inicial + desconstrução E Equipamento EE inicial + manutenção + desconstrução Anos Período de retorno energético por etapas de Energia Embutida agregadas

15 ÓLEO DIESEL E COMBUSTÍVEL GÁS NATURAL GLP COQUE DE PETRÓLEO OUTRAS SECUNDÁRIAS DE PETRÓLEO CARVÃO MINERAL COQUE DE CARVÃO MINERAL ELETRICIDADE CARVÃO VEGETAL LENHA OUTRAS FONTES PRIM. RENOVÁVEIS OUTRAS ENERGIA, EDIFICAÇÕES E GERAÇÃO DE CO 2 Consumo primário de energia por fontes (% MJ) em materiais de construção FONTES FÓSSEIS NÃO RENOVÁVEIS RENOVÁVEIS MATERIAIS Aço e ferro Alumínio Areia 99 1 Argamassa Cal Cerâmica revest Cerâmica verm Cimento Cobre Concreto Fibrocimento Impermeabilizantes Madeira Pedra Plásticos Tintas Outros materiais

16 ENERGIA, EDIFICAÇÕES E GERAÇÃO DE CO 2 Geração de CO 2 por fontes de energia FONTE CO 2 (kg/gj) ELETRICIDADE (1) 18,1 ÓLEO COMBUSTÍVEL 79,8 GÁS NATURAL 50,6 GLP 63,3 OUTRAS SECUNDÁRIAS DE PETRÓLEO 72,6 COQUE DE CARVÃO MINERAL 91,5 COQUE DE PETRÓLEO 72,6 CARVÃO MINERAL 91,5 CARVÃO VEGETAL 51,0 LENHA 81,6 OUTRAS FONTES PRIM. RENOVÁVEIS 0,0 OUTRAS 35,7 Geração de CO 2 não energético em processos de fabricação de materiais de construção MATERIAL t CO 2 /t ALUMÍNIO 1,600 CAL 0,760 CIMENTO (1) 0,375 (1) para 75% de clínquer CONCRETO (1) 0,045

17 RESULTADOS: Modelo Edificação Unifamiliar CO 2 embutido por materiais de construção Energia embutida inicial TOTAL MATERIAIS kgco 2 Total CVE (50 anos) MATERIAIS TOTAL kgco 2 Cimento 7134 Cimento 7402 Cerâmica vermelha 6293 Tintas 7188 Aço e ferro 3070 Cerâmica vermelha 6296 Concreto 1650 Aço e ferro 4143 Tintas 1438 Concreto 2650 Pedra 1008 Cal 1226 Areia 935 Areia 1097 Cal 893 Pedra 1008 Fibrocimento 499 Fibrocimento 999 Plásticos 358 Plásticos 716 Cerâmica revest. 221 Cerâmica revest. 442 Outros materiais 736 Outros materiais 1355

18 RESULTADOS: Modelo Edificação Unifamiliar CO 2 gerado por GJ de energia consumida nas fases do ciclo de vida da edificação kgco 2 /GJ por fases Modelo 1 Modelo 2 Modelo 3 Mo Energia Embutida 81,979 76,565 78,313 Operacional 40,526 40,526 40,526 Total do CVE 56,764 56,200 59,933 CO 2 Embutido em edificações residenciais em alguns países Resultados (1) N. Zelândia (2) Japão (3) Dinamarca (4) Brasil t CO 2 /m² 0,35 0,40 0,40 0,37 GJ/m² 5,60 4,50 4,50 4,46 1 Resultados relativos à fase pré-operacional (Energia Embutida) 2 (BUCHANAN & HONEY, 1994) 3 (SUZUKY & OKA, 1994) 4 (SUZUKY & OKA, 1994) citando (PEDERSEN, 1993)

19 CONSIDERAÇÕES FINAIS: Não há solução construtiva única para redução do consumo energético ao longo do ciclo de vida. Devem ser considerados em conjunto iniciativas como: Redução do volume de materiais na edificação como um todo; Uso de materiais de menor consumo energético por kg e por volume e produzidos com recursos renováveis; Materiais de maior durabilidade na perspectiva da EE de manutenção; Técnicas construtivas que reduzam desperdícios pois seus consumos são significativos e representam em torno de 20% da Energia Embutida inicial; Materiais de maior potencial de reaproveitamento ou reciclagem; Avaliar o transporte associado aos materiais de maior volume em função da distância;

20 OUTRAS CONSIDERAÇÕES : O consumo de energia no ciclo de vida das edificações residenciais brasileiras é menor do que em países industrializados, porém a Energia embutida tem valores próximos assim como a geração de CO 2 nas construções; Os valores de Energia Embutida no modelo estudado não incluem energia consumida em equipamentos e mobiliários; Existem muitas iniciativas para redução da Energia operacional como equipamentos mais eficientes e pesquisas sobre iluminação e climatização eficientes. O mesmo não acontece com a EE que têm se mantido a mesma para materiais como cimento, aço e cerâmica, o que aumenta a relevância da EE; A participação do gás na matriz de geração elétrica tende a aumentar, o que reduz o potencial de energia renováveis no setor da Construção Civil, já dominado por fontes não renováveis A entrada de fontes renováveis na matriz energética brasileira se dá basicamente nos insumos de transportes, o que não alterará de forma significativa o quadro no consumo da Construção Civil.

21 PARA REFLEXÃO... Criar parâmetros para avaliação da Energia Embutida e geração de CO 2 em uma Edificação por partes da mesma, facilitando os cálculos a nível de projeto; Considerar e estimular o uso da madeira e seus compósitos nas edificações por se tratar do principal material de construção totalmente renovável e, se bem cultivado e manejado, praticamente sem emissões de CO 2 ; Utilizar alvenarias estruturais, notadamente cerâmicas, reduzindo a necessidade do uso de aço e cimento, principalmente em edificações térreas ou dois pavimentos; Adaptar a metodologia de ACVE na busca dos mesmos resultados para os setores comercial e público, fechando o ciclo da Construção Civil. Desenvolver alternativas para construções que favoreçam a sustentabilidade em termos práticos, não apenas por diretrizes que visem a busca de certificações de cunho comercial.

22 Global distribution of large stationary sources of CO2 SRCCS Figure TS-2a

23 ENERGIA E DESENVOLVIMENTO Fonte: NASA, EUA. 2001

24 Obrigado pela atenção Prof. SERGIO FERNANDO TAVARES Contatos: DAU Departamento de Arquitetura e Urbanismo PPGCC Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil