ANÁLISE DO CICLO DE VIDA, DO BERÇO AO TRANSPORTE, DO CONCRETO USINADO DESTINADO À CONFECÇÃO DE ESTRUTURAS DE EDIFICAÇÕES EM CURITIBA-PR

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1 UNIVERSIDADE POSITIVO Aline de Oliveira Silva ANÁLISE DO CICLO DE VIDA, DO BERÇO AO TRANSPORTE, DO CONCRETO USINADO DESTINADO À CONFECÇÃO DE ESTRUTURAS DE EDIFICAÇÕES EM CURITIBA-PR Curitiba 2010

2 2 Aline de Oliveira Silva ANÁLISE DO CICLO DE VIDA, DO BERÇO AO TRANSPORTE, DO CONCRETO USINADO DESTINADO À CONFECÇÃO DE ESTRUTURAS DE EDIFICAÇÕES EM CURITIBA-PR Trabalho de Conclusão apresentado ao curso de Engenharia Civil da Universidade Positivo como parte dos requisitos para graduação. Orientador: Prof. Maurício Dziedzic Curitiba 2010

3 3 RESUMO A Análise do Ciclo de Vida é um método utilizado para mapear e quantificar os impactos ambientais associados a cada estágio do ciclo de vida de um produto. Essa ferramenta foi utilizada para analisar o ciclo de vida, do berço ao transporte, do concreto usinado destinado à confecção de estruturas de edificações em Curitiba-PR, visando conhecer o desempenho ambiental do produto. As unidades de processo que compõem o escopo do presente trabalho são: areia natural e artificial, pedra britada e cimento Portland CP-IV 32. Os dados necessários foram coletados em empreendimentos localizados em Curitiba e região metropolitana. Essa análise seguiu as orientações da norma NBR ISO :2009 que divide o estudo em quatro fases: definição do objetivo e escopo; inventário do ciclo de vida; avaliação do ciclo de vida e interpretação do ciclo de vida. A partir do conhecimento dos danos causados pelo concreto, foi possível identificar a unidade de processo Cimento Portland como sendo a mais crítica. Além disso, determinou-se que o maior impacto potencial do concreto é a classe de Mudanças Climáticas. Palavras-chave: Análise do Ciclo de Vida. Concreto Usinado. Inventário. Banco de Dados.

4 4 LISTA DE FIGURAS Figura 1 Modelo genérico de ciclo de vida de um produto Figura 2- Desequilíbrio ecológico em lagos eutrofizados. (BRAGA et al., 2005) Figura 3 Previsão do crescimento populacional e demanda de concreto (Mehta et al. 2008) Figura 4 Esquema de Fabricação do Cimento Portland (PETRUCCI 1998). 36 Figura 5 Curvas médias de correlação entre resistência à compressão axial e relação A/C para cimento portland comum CP 32 (HELENE & TERZIAN, 1992) Figura 6 Fases da ACV (adaptado de NBR ISO :2009) Figura 7 Sistema relacionado ao produto Figura 8 Avaliação dos danos ambientais associados à produção de areia natural Figura 9 Avaliação dos danos ambientais referentes à areia artificial Figura 10 Avaliação dos danos ambientais referentes à pedra britada Figura 11 Avaliação dos danos ambientais referentes ao cimento Portland CP-IV Figura 12 Determinação do fator A/C (adaptado de HELENE & TERZIAN, 1992) Figura 13 Avaliação de danos ambientais causados por cada unidade de processo envolvida na produção de concreto Figura 14 Avaliação dos impactos ambientais do concreto por categoria de impacto

5 5 LISTA DE TABELAS Tabela 1 Ferramentas computacionais utilizadas para ACV (adaptado de LIBRELOTTO & JALALI 2008) Tabela 2 Principais impactos ambientais decorrentes da atividade de mineração em algumas regiões do Brasil (adaptado de FARIAS, 2002) Tabela 3 Tipos, origens e efeitos de alguns poluentes do ar. (adapatado de MILLER, 2007; VESILIND & MORGAN, 2004) Tabela 4 Coleta de RCD nas Regiões e no Brasil (ABRELPE 2009) Tabela 5 Exigências Químicas (ABCP 2002) Tabela 6 Nomenclatura e algumas aplicações de cimentos comerciais (ABCP 2002) Tabela 7 Classificação comercial da brita de acordo com sua faixa granulométrica Tabela 8 Fator água/mistura seca em função do processo de adensamento e da dimensão máxima dos agregados (adaptado de TARTUCE, 1990) Tabela 9 Proporção entre os agregados na mistura seca (adaptado de Tartuce, 1990). O tipo I indica adensamento manual e o tipo II adensamento por vibração moderada Tabela 10 Dados da pesquisa realizada com as usinas de concreto Tabela 11 Fatores de emissão do óleo Diesel (CONAMA 315/2002) Tabela 12 Massa Atômica dos elementos químicos envolvidos na reação química do TNT Tabela 13 Massas molares do TNT e dos produtos da reação química do TNT

6 6 Tabela 14 Fatores de emissão, provenientes da energia elétrica, de junho de 2009 a maio de (adaptado de BRASIL, 2010) Tabela 15 Emissões relacionadas a 1 kwh de energia elétrica Tabela 16 Emissões relacionadas a 1 L de diesel Tabela 17 Emissões relacionadas a 1 kg de explosivo Tabela 18 Dados de Extração e Transporte da Areia Natural Tabela 19 Fluxo de entrada da areia Tabela 20 Inventário da Areia Natural Tabela 21 Contribuição de cada processo em cada categoria de impacto ambiental na produção de areia natural Tabela 22 Médias mensais de materiais consumidos e extraídos da jazida de calcário para o período de junho/2009 a maio/ Tabela 23 Fluxo de material para produção de uma tonelada de areia artificial Tabela 24 Inventário para uma tonelada de areia artificial Tabela 25 Contribuição de cada processo em cada categoria de impacto ambiental na produção de areia artificial Tabela 26 Dados de Extração e Transporte da Pedra Britada Tabela 27 Fluxo de entrada da pedra britada Tabela 28 Inventário da Pedra Britada Tabela 29 Contribuição de cada processo em cada categoria de impacto ambiental na produção de pedra britada Tabela 30 - Fluxo de material para uma tonelada de Calcário Tabela 31 - Fluxo de material para uma tonelada de Filito Tabela 32 - Fluxo de material para uma tonelada de Filler Calcário Tabela 33 - Fluxo de material para uma tonelada de Quartzito... 65

7 7 Tabela 34 Médias Mensais da Produção de Cimento Portland CP-IV 32 para o período de dados de junho/2009 a maio/ Tabela 35 Dados referentes ao transporte do cimento CP-IV 32 da fábrica até as usinas de concreto localizadas na cidade de Curitiba-PR Tabela 36 Fluxo de materiais para uma tonelada de cimento Portland CP-IV 32, considerando extração, manufatura e distribuição Tabela 37 Inventário do Cimento Portland CP-IV Tabela 38 Contribuição de cada processo em cada categoria de impacto ambiental na produção de cimento Portland CP-IV Tabela 39 Traço de concreto em toneladas por tonelada de concreto Tabela 40 Contribuição de cada processo na produção de concreto de cimento Portland usinado Tabela 41 Contribuição de cada processo em cada categoria de impacto Tabela 42 Indicadores de cada categoria de impacto ambiental do sistema. 73 Tabela 43 Inventário do ciclo de vida parcial do concreto usinado

8 8 SUMÁRIO RESUMO... 3 LISTA DE FIGURAS... 4 LISTA DE TABELAS... 5 SUMÁRIO INTRODUÇÃO OBJETIVOS Objetivo geral Objetivos específicos JUSTIFICATIVA REVISÃO DA LITERATURA ANÁLISE DO CICLO DE VIDA Benefícios Histórico Fases da ACV Definição do objetivo e escopo Análise do Inventário do Ciclo de Vida Avaliação de Impactos do Ciclo de Vida Interpretação do Ciclo de Vida Análise do Ciclo de Vida aplicada à Construção Civil SIMAPRO IMPACTOS AMBIENTAIS Exploração Mineral Meio aquático Meio Terrestre Meio Atmosférico CONSTRUÇÃO CIVIL E O MEIO AMBIENTE CONCRETO Cimento Portland Agregados Agregado Miúdo... 40

9 Agregado Graúdo Aditivos e Adições Dosagem METODOLOGIA RESULTADOS AREIA NATURAL AREIA ARTIFICIAL PEDRA BRITADA CIMENTO PORTLAND CP-IV CONCRETO CONCLUSÕES ANEXO A ANEXO B... 94

10 10 1 INTRODUÇÃO O rápido avanço do capitalismo, impulsionado pela Revolução Industrial ocorrida na segunda metade do século XVIII, resultou em um processo contínuo e crescente de produção e consumo de bens e serviços. A cultura econômica incorporada ao modo de vida da população trouxe a falsa impressão de que alguns bens e serviços são fundamentais para a sobrevivência do ser humano. As inovações tecnológicas diminuíram drasticamente a vida útil dos produtos, fazendo com que se elevasse a retirada de matéria-prima da natureza e surgissem grandes volumes de resíduos, pois de acordo com a lei de conservação de massa, na natureza não é possível criar, nem destruir matéria, apenas transformá-la. Portanto, a matéria-prima que é transformada em produto, fatalmente será transformada em resíduo ao final de sua vida útil, o que indica que em longo prazo haverão mais resíduos do que bens de consumo. Porém, na época da revolução industrial a sociedade não se deu conta de que esses resíduos poderiam gerar impactos negativos no meio ambiente, afinal o fator ambiental estava longe de estar contido no conceito de desenvolvimento. Somente no final do século XX, segundo Bursztyn (2001), surgiu a concepção de desenvolvimento sustentável. Esse modelo de progresso visa à preservação ambiental, de modo a consumir moderadamente os recursos para suprir a demanda atual e não comprometer o planeta. Segundo Braga et al. (2005), o novo sistema tem como base as premissas de dependência do suprimento externo contínuo de energia, proveniente do Sol; uso racional da energia e da matéria com ênfase na conservação, em contraposição ao desperdício; promoção da reciclagem e do reuso dos materiais; controle da poluição, gerando menos resíduos para serem absorvidos pelo ambiente; e controle do crescimento populacional em níveis aceitáveis, com perspectivas de estabilização da população. Ao se perceber que continuando a exploração irracional o capital ambiental se esgotará rapidamente, pois se exige mais do planeta que sua capacidade de renovação,

11 11 surgiu à preocupação em reverter a situação através de inovações tecnológicas compatíveis com as atuais necessidades e que ao mesmo tempo superassem a insustentabilidade do sistema. Desse modo, várias ferramentas de gestão ambiental foram desenvolvidas, dentre as quais se encontra a Análise do Ciclo de Vida (ACV) que contribui para a detecção de impactos ambientais associados aos produtos ao longo de seu ciclo de vida, abrangendo desde a etapa de extração da matéria-prima até o descarte após o uso do produto. Segundo Lee et al. (1994), a ACV surgiu em resposta à preocupação com a contínua degradação do meio ambiente. 1.1 Objetivos Objetivo geral Este estudo tem como objetivos gerais mapear e quantificar os impactos ambientais associados ao ciclo de vida parcial do concreto usinado utilizado para fabricação de pilares e vigas na região de Curitiba-Paraná, compreendendo as fases desde a obtenção da matéria-prima até o transporte para utilização do produto. Portanto, essa pesquisa inclui extração e transporte de pedra britada, areia natural e areia artificial, extração e transporte de matéria-prima para produção de cimento, manufatura e transporte de cimento Portland Objetivos específicos Os objetivos específicos desta pesquisa são identificar o traço de concreto usinado mais utilizado na construção de estruturas de edificações na

12 12 cidade de Curitiba-Paraná, identificar as principais emissões do sistema e a unidade de processo mais impactante do ponto de vista ambiental desse traço de concreto usinado, a categoria de impacto mais afetada, propor soluções para os problema detectados e produzir inventários elementares de areia natural e artificial, pedra britada e cimento Portland. 1.2 Justificativa Atualmente a sociedade vive em meio a uma crise ambiental que, segundo Braga et al. (2005), é causada pelo desequilíbrio entre população, recursos naturais e poluição. A população mundial vem crescendo com uma taxa que se aproxima de 1,13% ao ano e devido a, entre outros fatores, esse crescimento populacional a demanda de obras de infra-estrutura aumentou. Consequentemente, aumentou a demanda por concreto, visto que é o material mais utilizado no setor da construção civil (MEHTA et al., 2008). Além disso, esse setor faz uso intenso de recursos naturais e gera muitos resíduos, colaborando com a insustentabilidade do desenvolvimento. No Brasil, por exemplo, de acordo com John et al. (2000), utiliza-se aproximadamente 220 milhões de toneladas por ano de agregados naturais somente para a produção de concreto e argamassa. Quanto ao final da vida útil das construções, Caristo (2003) mostra que, aproximadamente 70% do total de resíduos sólidos urbanos produzidos em uma cidade, de grande ou médio porte, são provenientes de entulho de construção. Observa-se claramente a necessidade de modelos que possam contribuir para a minimização dos danos ambientais gerados pela indústria da construção civil, porém sofre-se uma carência de conhecimento sobre o desempenho ambiental dos materiais de construção. Uma análise detalhada dos materiais utilizados na construção propicia uma visão ampla das variáveis envolvidas nos processos de extração, fabricação, utilização e descarte dos produtos e possibilita a diminuição dos impactos ambientais desse setor.

13 13 Desse modo, torna-se necessário utilizar uma metodologia adequada para mapear e quantificar os aspectos e impactos associados a cada produto, pois conhecendo os indicadores de cada estágio do ciclo de vida é possível traçar metas e estratégias mais eficientes para reduzi-los. Ao comparar dois produtos de mesma função, com a ajuda do inventário da ACV, verifica-se qual o produto de melhor desempenho ambiental. Se esse desempenho for desconhecido, é possível que, ao invés de minimizar a interferência negativa do produto na natureza, seja gerado outro dano ambiental. Por exemplo, o dono de um restaurante, onde são usados guardanapos descartáveis, preocupado com o grande volume de resíduos gerados pelo uso desse produto, decide trocar para guardanapos de pano. Porém, ele não sabe se esse tipo de guardanapo tem melhor desempenho ambiental, afinal ele terá de ser lavado e para isso será consumido água, energia e sabão. O desconhecimento das conseqüências ambientais do uso de cada um dos tipos de guardanapo causará uma mudança de problema e não uma solução efetiva. A ACV é uma ferramenta básica na busca pela construção sustentável, visto que as decisões tomadas a partir da análise de inventário do ciclo de vida ajudam a indicar o quanto uma obra é sustentável (ASCE, 2004).

14 14 2 REVISÃO DA LITERATURA 2.1 Análise do Ciclo de Vida Nas últimas décadas a preocupação com os impactos ambientais gerados pelo consumo de bens e serviços tem estimulado o desenvolvimento de novas tecnologias para a compreensão, controle e/ou redução desses danos ambientais. De acordo com Olsen et al. (2001), a análise do ciclo de vida é um método iterativo de avaliação do impacto ambiental completo de um produto, desde sua extração até seu descarte. Todo produto gera impactos ambientais, independente de sua composição. Esses impactos estão associados a cada um dos estágios de um ciclo de vida, inclusive as etapas posteriores ao descarte, pois cada fase interfere de alguma maneira no equilíbrio ambiental. Segundo Tan et al. (21--?), a Society of Environmental Toxicology and Chemistry (SETAC) definiu um modelo genérico de ciclo de vida de um produto, representado na Figura 1. As etapas que compõem esse modelo são: Aquisição da matéria-prima: considera a extração e a energia liberada no processo; Processamento e manufatura: engloba as atividades necessárias para transformar matéria-prima em produto, inclusive o consumo de energia; Distribuição e transporte: diz respeito à remessa de produtos destinada aos consumidores; Uso, reuso e manutenção: contempla a utilização do produto durante sua vida útil;

15 15 Reciclagem: a fase quando o produto deixa de ter a função pela qual foi criado e o material é reaproveitado; Gerenciamento de resíduo: monitoramento de quando o produto não é mais utilizado e volta para o meio ambiente na forma de resíduo. Figura 1 Modelo genérico de ciclo de vida de um produto. De acordo com Tan et al. (21--?), a análise do ciclo de vida tem como foco analisar todo o ciclo de vida de um produto, apesar disso, é possível avaliá-lo por partes. Quando se analisa esse ciclo por completo pode-se dizer que o produto foi avaliado do berço ao túmulo. Quando a análise é feita de forma parcial ela pode ser feita de três maneiras: do berço a um ponto qualquer, de um ponto qualquer até o túmulo ou de um ponto qualquer a outro. Através desse estudo do ciclo de vida torna-se possível identificar e quantificar o consumo de recursos, inclusive energia, bem como a poluição gerada no ar, na água e no solo. Baseado nesses dados é possível avaliar as contribuições nos impactos ambientais com o uso desses recursos e os diversos danos causados pela poluição gerada nesse processo.

16 16 Chehebe (2004) indica que essa ferramenta pode ser utilizada pelos governos, empresas privadas, consultores ambientais, entre outros segmentos da indústria, pois a análise do ciclo de vida considera os aspectos ambientais e os impactos potenciais ao longo de toda a vida de um produto e essas informações obtidas por meio desse mapeamento trazem contribuições positivas tanto para reduzir impactos, quanto custos envolvidos Benefícios O método da Análise do Ciclo de Vida, segundo Chehebe (2004), pode ser utilizado para diversas finalidades. Com uma análise detalhada é possível identificar em qual fase um determinado produto causa maiores danos ao meio ambiente e onde foi o maior consumo de material e energia. Chehebe (2004) lista alguns dos benefícios trazidos pela aplicação dessa ferramenta: a identificação de oportunidades de melhoria dos aspectos ambientais considerando todo consumo do produto; a avaliação do desempenho ambiental; a contribuição em meio a uma escolha de indicadores ambientes de um projeto; o melhor entendimento dos aspectos ambientais relacionados à manufatura Histórico Segundo Sonnemann et al.(2004) não se sabe ao certo quando os estudos do ACV iniciaram-se, pois há vários escritores informando datas diferentes para linhas de pesquisa relacionadas ao assunto. Porém Tan et al. (21--?) e Joanello (2009) dizem que o primeiro estudo sobre o ciclo de vida foi realizado pelo Midwest Research Institute (MRI) na década de 60, custeado

17 17 pela empresa Coca-Cola, para comparar diferentes embalagens e determinar aquela com melhor desempenho ambiental. O modelo utilizado nessa pesquisa ficou conhecido como Resource and Environmental Profile Analysis (REPA). Posteriormente, no decorrer de um estudo para a Environmental Protection Agency (EPA) conduzido pela MRI, o método foi aperfeiçoado e é a base daquele adotado atualmente. A SETAC continuou a desenvolver os critérios e metodologia do ACV. Chehebe (1998) destaca que durante a década de 80, alguns ambientalistas discutiam a necessidade de uma visão holística para os problemas ambientais relacionados aos produtos, pois acreditavam que a etapa do processamento e manufatura não era a única responsável pela poluição, o ato de consumir agredia o meio em crescentes proporções. Na mesma década, a Comunidade Econômica Européia impôs às organizações na área de alimentos o gerenciamento do consumo de matérias-primas e de resíduos gerados na manufatura das embalagens. Essa atitude fez com que pesquisas voltassem a ser desenvolvidas para enriquecer a metodologia de análise dos impactos. Segundo Chehebe (1998), a chegada dessa ferramenta nas indústrias a princípio foi distorcida, pois as empresas estavam determinadas em se defender das acusações ambientais vindas de concorrentes. Apesar disso, algumas companhias já estavam incorporando a cultura da preocupação com o ecossistema em sua produção e posteriormente encontraram na ACV uma maneira mais completa para analisar o desempenho de seus produtos. Devido ao mau uso da ACV, no final do século XX, tornou-se necessário padronizar uma metodologia para sanar os exageros cometidos e não comprometer a imagem desse modo de avaliação. De acordo com Sonnemann et. al. (2004) no início dos anos 90 a SETAC publicou os primeiros códigos e práticas.

18 Fases da ACV Com a padronização da metodologia, a International Organization for Standardization (ISO) lançou a norma ISO definindo quatro fases para a avaliação: 1. Definição do objetivo e escopo; 2. Análise do inventário do ciclo de vida; 3. Avaliação de impactos; 4. Interpretação Definição do objetivo e escopo Na primeira fase definem-se os objetivos e a abrangência do estudo. De acordo com Lee et al. (1994), o primeiro desafio é definir início e fim do estudo, o que nem sempre é fácil. Segundo Chehebe (1998), na medida em que o trabalho vai avançando é possível reformular essa definição, inclusive no início recomenda-se menor atenção no estabelecimento do escopo, pois a própria pesquisa tornará necessária a reformulação. Segundo Chehebe (1998), a definição do objetivo e escopo é desdobrada da seguinte maneira: Objetivo: deve-se especificar a razão pela qual o estudo será realizado. É importante que isso seja feito de forma clara, pois o propósito do estudo serve como base para todas as etapas da análise; Escopo: refere-se ao estabelecimento da abrangência, considerações e unidade funcional do sistema. É necessário defini-lo com muito cuidado, pois há limitações de recursos financeiros e tempo, além de que detalhes com maior

19 19 profundidade adicionam complexidade ao estudo. Os dois aspectos mais importantes dessa subfase são: a unidade funcional, que é a unidade definida em função das características do produto, para mensurar o desempenho ambiental do mesmo. É usada para estabelecer uma comparação entre dois produtos de mesma função e para relacionar dados de entrada e saída; e a fronteira do sistema, que estabelece os processos elementares que serão abordados. Os critérios utilizados para essa delimitação estão diretamente relacionados ao grau de confiança dos resultados Análise do Inventário do Ciclo de Vida A análise do inventário do ciclo de vida é, segundo Sattler (2006), a etapa na qual se coletam os dados e indicam-se os impactos ambientais envolvidos no ciclo de vida do produto, processo ou atividade estudada. Para realizar essa etapa preparam-se questionários que representem o sistema de produto e que contenham descrições das unidades de processo, das categorias de impacto, do modelo adotado para avaliação do ciclo de vida e a unidade funcional. Posteriormente, são realizados cálculos de validação dos dados coletados, correlação dos dados aos processos elementares e correlação dos dados à unidade funcional e aos fluxos de referência, ou seja, relaciona-se os dados obtidos nessa etapa com os parâmetros estabelecidos na etapa anterior. Joanello (2009) cita que o ciclo de vida é representado por uma árvore de processos com fluxos de entrada e saída. Baseado nas informações contidas nessa árvore é possível montar a planilha de impactos potenciais.

20 Avaliação de Impactos do Ciclo de Vida Na terceira etapa da análise do ciclo de vida, segundo Chehebe (1998), os danos ambientais apontados na fase anterior serão classificados em categorias de impactos segundo o modelo de avaliação selecionado. Existem diferentes modelos de avaliação, alguns deles são: Escassez Ecológica: foi desenvolvido na Suíça, segundo SQBC (2010), é um método de estimativa do impacto ambiental e valores limites baseado nas normas suíças. Além disso, é um método mais geral, através do qual se obtém uma única medida de impacto; Problemas Ambientais: segundo Lippiatt (2002), esse método possui duas etapas, a etapa de caracterização dos fluxos que contribuem para impactos ambientais específicos e a segunda etapa de caracterização da contribuição potencial de cada fluxo. Atribui grau de relevância diferenciado para cada impacto; Eco-Indicador 99: tem foco nos danos causados. De acordo com Goedkoop (2001) é possível utilizar esse modelo de duas maneiras: como uma metodologia que transforma os dados de um inventário em pontuação e como um método para calcular um indicador-padrão para vários materiais e processos usados com frequência. Depois de agrupar os dados, é selecionado para cada classe um indicador de categoria e é calculado o resultado do indicador. Essa fase produz informações acerca dos aspectos ambientais relacionados às entradas e saídas do sistema de produto, que é o conjunto de processos elementares. Sonnemann et al. (2004) complementam que através dessa avaliação é possível entender melhor o desempenho ambiental do produto, pois para cada classe de impacto é possível calcular os indicadores de impactos

21 21 potenciais associados a cada estágio do ciclo de vida. Portanto é na avaliação de impactos do ciclo de vida que se associa de fato causa e efeito. A UNEP/SETAC (2009) destaca que é preciso associar com precisão as causas e os efeitos para obter um bom modelo Interpretação do Ciclo de Vida A interpretação do ciclo de vida é, de acordo com Curran (2006), a técnica para identificar, determinar, verificar e avaliar as informações resultantes do inventário do ciclo de vida e da avaliação do ciclo de vida. Esta é a última fase do processo de ACV. A norma ISO estabelece dois objetivos para esta etapa: Analisar os resultados, tirar conclusões, fornecer recomendações, explicar as limitações do estudo e relatar estes resultados; Apresentar os resultados, de acordo com o objetivo e escopo, de maneira transparente, compreensível, completa e consistente. SAIC (2006) comenta que no decorrer de uma ACV é necessário fazer estimativas, suposições e tomar decisões baseadas nessas hipóteses, portanto, é importante comunicá-las de forma clara nos resultados finais, pois, dessa maneira os prós e contras de cada alternativa, em uma comparação de inventários de um produto, tornam-se mais evidentes Análise do Ciclo de Vida aplicada à Construção Civil A indústria de um modo geral tem utilizado a ACV para tomar decisões importantes e no setor da construção civil ocorre o mesmo, pois o

22 22 processo construtivo gera impactos ambientais relevantes. Sattler (2006) cita as emissões atmosféricas, o consumo de recursos naturais, demandas energéticas e geração de resíduos sólidos e líquidos como as principais classes de impactos ambientais utilizados para avaliar esses expressivos danos. A técnica da ACV foi desenvolvida para analisar produtos com vida útil relativamente curta, porém a vida útil dos produtos contidos em uma edificação é de anos, décadas e até séculos. Portanto, segundo Sattler (2006), detecta-se a necessidade de adaptação da análise para um novo contexto estrutural e temporal. A indústria da construção, de acordo com Silva (2003) tem usado essa ferramenta direta e indiretamente, por exemplo, para avaliação de materiais de construção, rotulagem ambiental de produtos e certificação ambiental. A proposta para a construção civil utilizar a ACV é de criar um banco de dados com inventários elementares de diferentes produtos de mesma função ou não, utilizados nas edificações. Dessa forma, na concepção do projeto será possível escolher os materiais com melhor desempenho ambiental. Na construção civil há uma grande variedade de campos de aplicação da avaliação do ciclo de vida em edificações e elementos construtivos. Já foram realizados estudos com vários elementos construtivos, como por exemplo, janelas de PVC, janelas de alumínio, sistemas estruturais de madeira, aço e concreto, nesses o consumo de matéria-prima e energia é analisado juntamente com os impactos ambientais gerados na manufatura dos componentes, destaca Sattler (2006). Soares et al. (2002) desenvolveram um estudo dos principais estágios do ciclo de vida de tijolos, telhas e revestimentos cerâmicos. Concluíram que se necessita aperfeiçoar, por meio de inovações tecnológicas, o desempenho ambiental dos produtos em questão. Johnson (2006) fez uma comparação entre os aspectos ambientais relacionados ao aço e ao concreto, por serem materiais dominantes no mercado imobiliário norte americano. A conclusão do estudo foi que em algumas categorias de impacto o aço está mais bem posicionado que o concreto e em outras categorias ocorre o inverso. Cybis et

23 23 al. (2005) fizeram um estudo de caso aplicando o ACV em um condomínio horizontal de casas de alvenaria e concluíram que a execução de alvenaria contribui para a formação de vários impactos ambientais, tais como chuva ácida e efeito estufa. No Brasil ainda há poucos estudos sobre análise do ciclo de vida de modo geral. Lima et al. (2007) verificaram que, no âmbito da construção civil, a Universidade Federal de Santa Catarina e a Universidade Federal do Rio Grande do Sul conduziram o maior número de pesquisas relacionadas à técnica da ACV. Librelotto et al. (2008) listam alguns dos programas computacionais disponíveis para ajudar na avaliação do ACV (Tabela 1). Os programas são diferenciados pelos objetivos específicos. Tabela 1 Ferramentas computacionais utilizadas para ACV (adaptado de LIBRELOTTO & JALALI 2008). Programa SimaPro (Holanda) GaBi (Alemanha) Umberto (Alemanha) BEES 3.0 (EUA) ATHENA (Canadá) EcoQuantum (Holanda) EmVest (Reino Unido) LEED ( EUA) GBTool (Canadá) Ecoprofile (Noruega) Finalidade Aplicação Geral a estudos do ACV Apoio à tomada de decisões na seleção de materiais Apoio para tomada de decisões na concepção de edifícios. Suporte para avaliação de sistemas completos de edifícios. 2.2 SimaPro O SimaPro é um programa computacional que oferece recursos para realizar uma análise do ciclo de vida, seguindo as recomendações da série de normas ISO O programa surgiu em 1990 e atualmente é utilizado para realizar avaliação de produtos, processos e serviços por indústrias, consultorias e universidades em mais de sessenta (60) países.

24 24 Por meio do uso dessa ferramenta é possível coletar, analisar e monitorar o desempenho ambiental de produtos. Ele contém vários métodos de avaliação de ciclo de vida em sua estrutura de cálculo, além disso o programa possui opções de filtragem para todos os resultados, agrupa os resultados, traça gráficos e fluxogramas. A família SimaPro 7.2 possuí três versões: 1. SimaPro Compact: para resultados rápidos, é uma versão compacta com a funcionalidade de realizar um estudo completo de ACV; 2. SimaPro Analyst: para estudos detalhados de ACV, suporta modelagem parametrizada e possui recursos avançados de análise de cenário e de parâmetros; 3. SimaPro Developer: para criar ferramentas dedicadas à ACV. 2.3 Impactos Ambientais Entende-se como impacto ambiental, segundo Mota (2000), qualquer alteração significativa causada ao meio ambiente, tanto pela ação antrópica quanto por fenômenos naturais, ou seja, são mudanças que causam o desequilíbrio do ecossistema. Fenômenos como terremotos, enchentes, incêndios florestais, vulcões e tsunamis são exemplos de impactos de origens naturais. Os danos ambientais causados pela ação do homem são caracterizados por emissões de gases e resíduos para o ar, a terra e o solo. Os impactos podem ser positivos ou negativos, dependendo da conseqüência gerada. Um exemplo de impacto ambiental positivo é a reciclagem de papel, pois evita a retirada de matéria-prima da natureza, economiza água e energia, diminui o volume de papel em aterros, entre outros aspectos. A emissão atmosférica de dióxido de enxofre é um exemplo de impacto negativo, pois contribui para a formação de chuva ácida que ao

25 25 precipitar destrói vegetações, altera a composição química da água e do solo, danifica construções e atinge a cadeia alimentar. Nesse estudo abordam-se os impactos relacionados à exploração mineral e em cada um dos meios físicos: água, ar e solo Exploração Mineral Segundo Costa (1999), a atividade de exploração mineral é uma das atividades mais impactantes ao meio ambiente. A extração de areia e pedra pode causar desmatamento; destruição de fauna e flora; formação de cavas; alterações dos cursos de água; destruição do fundo dos rios; alteração do ph; aumento do teor de sólidos em suspensão; promover assoreamento; entre outros. Farias (2002) lista os principais impactos decorrentes de atividades de mineração realizadas em algumas regiões do Brasil e relacionadas na Tabela 2. Tabela 2 Principais impactos ambientais decorrentes da atividade de mineração em algumas regiões do Brasil (adaptado de FARIAS, 2002). Substância Mineral Estado Principais Problemas RJ Produção de areia em Itaguaí/Seropédica: contaminação do freático; comprometimento do uso da terra no futuro, devido à criação desordenada de áreas alagadas. Produção de areia no Vale do Paraíba: acarreta a Agregados para destruição da mata ciliar; turbidez; conflitos no uso e SP construção civil ocupação do solo; acidentes nas rodovias causados pelo transporte. Calcário RJ e SP MG e SP Produção de brita nas Regiões Metropolitanas do Rio de Janeiro e São Paulo, acarretando: vibração, ruído, emissão de material particulado, transporte, conflitos com uso e ocupação do solo. Mineração em áreas de cavernas com impactos no patrimônio espeleológico. Farias (2002) ainda comenta que devido aos problemas ambientais causados pela extração de areia, brita e argila, materiais de uso imediato na construção civil, e ao conflito desta atividade com outras maneiras de uso e ocupação do solo tem ocorrido uma sensível diminuição de jazidas disponíveis

26 26 para suprir a demanda das principais regiões metropolitanas brasileiras. Além disso, a proximidade das jazidas com as áreas habitadas causa impactos visuais, resultado da movimentação de rocha e solo, além do desconforto ambiental. No Brasil, ainda segundo Farias (2002), os principais problemas resultantes da mineração são distribuídos em quatro categorias: poluição da água, poluição do ar, poluição sonora e subsidência do terreno Meio aquático A água cobre 71% da superfície terrestre, mas apenas 2,6% de água estão disponíveis para o consumo humano. De acordo com Miller (2007), a água é um recurso renovável, é continuamente coletada, purificada, reciclada e distribuída no ciclo hidrológico. O despejo de resíduos não degradáveis, ou de degradação lenta, bem como outras interferências no sistema, sobrecarregam o corpo hídrico, exigindo mais do que sua própria capacidade de renovação. Braga et al. (2005) indicam que as principais fontes de poluição são: poluentes orgânicos biodegradáveis; matéria orgânica para decompositores; poluentes orgânicos recalcitrantes ou refratários; defensivos agrícolas, detergentes sintéticos, petróleo; nutrientes (nitrogênio e fósforo); metais solubilizados com potencial tóxico; organismos patogênicos e sólidos em suspensão. Mota (2000) lista alguns impactos que estas interferências podem ocasionar, tais como: prejuízos ao abastecimento humano, prejuízos a outros usos da água, agravamento dos problemas de falta de água potável, aumento do custo do tratamento de água, assoreamento dos mananciais e degradação da paisagem. Nos recursos hídricos a poluição pode interferir, segundo Vesilind et al. (1994), na quantidade de luz que penetra nos ecossistemas aquáticos, na temperatura, na concentração de oxigênio dissolvido (OD), no aumento de outras substâncias químicas, na concentração de nutrientes. O enriquecimento das águas com nutrientes é denominado eutrofização.

27 27 De acordo com Braga et al. (2005), a eutrofização é um processo natural de maturação do ecossistema. Um corpo hídrico eutrofizado contém altos índices de nutrientes que reduzem a penetração de luz, diminuem a concentração de OD e aumentam o número de algas. Esse processo resulta em um desequilíbrio ecológico, ilustrado na Figura 2, através do qual Braga et al. (2002) explicam as principais conseqüências da eutrofização; o lago fica dividido em duas camadas: a superior, onde há produção de oxigênio por algas e a inferior, onde o oxigênio é consumido por decompositores. A massa orgânica é tanta que falta oxigênio para os peixes, ocasionando a morte dessa espécie mais exigente. Haverá oxigênio disponível apenas em uma camada superficial delgada, dominada pelas algas e a camada inferior passa a ser anóxica. Com a falta de oxigênio a recirculação do fósforo é facilitada, passando a fosfato ferroso, Fe 3 (PO 4 ) 2, que é solúvel na água. As conseqüências do processo de eutrofização são divididas em duas categorias, segundo Braga et al. (2005): Impactos sobre o ecossistema e a qualidade da água; Impactos sobre a utilização dos recursos hídricos;

28 28 Figura 2- Desequilíbrio ecológico em lagos eutrofizados. (BRAGA et al., 2005) Meio Terrestre O solo demora séculos para se modificar naturalmente, conforme Mota (2000), mas para ser destruído pela ação do homem leva apenas alguns anos. As atividades desenvolvidas pela humanidade podem degradar o solo, ocasionando modificações físicas ou químicas. A poluição do solo pode eliminar organismos importantes para a região em questão, além de transformar áreas extensas em locais improdutivos.

29 29 Os resíduos sólidos geram grandes impactos ambientais. A norma brasileira NBR (ABNT, 2004) divide os resíduos em três classes: Resíduos Classe I ou Perigosos: aqueles que podem causar riscos à saúde pública; Resíduos Classe III ou Inertes: aqueles que não contêm nenhum componente solubilizado em concentração superior ao padrão; Resíduos Classe II ou Não Inertes: aqueles que não se enquadram em nenhuma das outras classes. Para cada uma das classes há uma definição de como manusear, acondicionar, coletar, transportar e dispor esses resíduos Meio Atmosférico A poluição atmosférica é caracterizada por concentrações altas de substâncias químicas que podem ocasionar impactos ambientais e na saúde dos seres humanos. A origem dessas contaminações pode ser natural ou antrópica. Segundo Miller (2007), as poluições naturais ocorrem devido a incêndios florestais, erupções vulcânicas, decomposição de matéria orgânica, entre outros, sendo fontes espalhadas, e, por isso, dificilmente atingem proporções nocivas. Os principais poluentes gerados pela ação do homem advêm da queima de combustíveis fósseis em veículos, usinas elétricas e indústrias. Essas emissões ocorrem de forma mais concentrada em centros urbanos, devido ao grande número de automóveis e indústrias. Segundo Branco (1995), a poluição atmosférica é um problema grave para a saúde humana. Com base nessa informação, foram realizados estudos toxicológicos a fim de conhecer os níveis de emissões que não fossem prejudiciais à saúde humana, tendo-se estabelecido os Padrões de Qualidade do Ar (PQAR). Para cada substância há um limite de emissão, pois os

30 30 contaminantes atingem a saúde de formas distintas. Na Tabela 3 são apresentadas algumas substâncias que são lançadas na atmosfera, suas principais origens e algumas conseqüências na saúde humana e no ecossistema. Tabela 3 Tipos, origens e efeitos de alguns poluentes do ar. (adapatado de MILLER, 2007; VESILIND & MORGAN, 2004) Substância Fórmula Origem Efeitos Monóxido de Carbono CO Produto da combustão incompleta. Tóxico; Destruição de hemoglobina; Nauséas; Ataque cardíaco. Dióxido de CO 2 Formado durante a Gás de efeito estufa Carbono combustão completa. Hidrocarbonetos C, H ou Indústrias e automóveis. Tóxicos. Dióxido de Nitrogênio Material Particulado Carbono preto: negro de fumo HC NO 2 Indústrias e automóveis. Principal componente na formação do smog fotoquímico. Agrava rinite crônica; aumenta a susceptibilidade de infecções respiratórias, gripes e resfriados. MP Indústrias, usinas elétricas, automóveis, agricultura, estradas não pavimentadas, construções. Danos ao pulmão; agrava asma e bronquite; Podem causar mutações, problemas reprodutivos e câncer. Reduz a visibilidade; pode danificar vegetação, solo e vida aquática. C Indústrias e automóveis. Irritações na pele e olhos; Problemas respiratórios. A atmosfera é composta por gases que absorvem parte dos raios infravermelhos oriundos do sol, radiação que se manifesta sob a forma de calor. Esses gases são chamados de gases de efeito estufa. Com o aumento da concentração deles, o ar acaba absorvendo mais calor e, consequentemente, a temperatura global se eleva. Mano et al. (2005) comentam que se os níveis de gases de efeito estufa estiverem altos por muito tempo, o planeta Terra se tornará muito quente para a manutenção da vida. Não se sabe exatamente os efeitos que esse superaquecimento poderá causar, mas as previsões indicam que os fenômenos climáticos serão mais intensos, os ecossistemas serão modificados devido à degradação da

31 31 natureza, haverá escassez de água e os níveis médios dos mares ficarão elevados. 2.4 Construção Civil e o Meio Ambiente A Construção Civil exerce impacto significativo sobre a eficiência ambiental, pois promove o desmatamento e utilização de terras produtivas para implantar suas obras, utiliza-se de toneladas de recursos naturais não renováveis como materiais de construção, geram-se grandes volumes de resíduos e emissões atmosféricas, prejudica a drenagem urbana devido à impermeabilização de grandes áreas, entre outros. Esse setor é responsável pela utilização de 15 a 50% dos recursos naturais do planeta, de acordo com John et al. (2000). O Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) publicou em 1990 a resolução número 010 que estabelece normas para o licenciamento ambiental de atividades de extração de areia, argila e cascalho, minerais utilizados na Construção Civil a fim de controlar de maneira mais eficiente esse tipo de atividade. Segundo Mano et al. (2005), os resíduos provenientes da construção civil são constituídos por aproximadamente: 50% concreto, 12% madeira, 10% cerâmica, 4% de painéis/divisórias, 3% de ferro/aço, 2% de plástico e os 19% restantes de outros materiais. A mediana de resíduos de construção calculada em uma pesquisa realizada por John et al. (2000) é de 510 kg.hab -1.ano -1, para uma cidade de porte médio. Uma pesquisa realizada pela ABRELPE (2009) mostra a quantidade de resíduo de construção demolida coletada no ano de 2009, dados apresentados na Tabela 4. A pesquisa abrange apenas a porção de resíduos coletados pelo serviço público, pois a maioria dos municípios envolvidos não divulga os dados da coleta provenientes de gestões privadas.

32 32 Tabela 4 Coleta de RCD nas Regiões e no Brasil (ABRELPE 2009). Região População Urbana RCD Coletado (t.dia -1 Índice (kg.habitante -1.dia - ) (hab) ) Norte ,297 Nordeste ,412 Centro- Oeste ,918 Sudeste ,632 Sul ,630 Brasil ,578 Sabendo dos impactos negativos resultantes das obras de engenharia, Costa (1999) afirma que para toda elaboração e análise de projetos de infra-estrutura ou edificação os impactos ambientais devem ser considerados. 2.5 Concreto O concreto de cimento Portland é o material estrutural mais importante e mais utilizado na construção civil. Segundo Mehta et al. (2008), há três razões principais: a capacidade de o concreto resistir à ação da água; a facilidade com que pode ser moldado em várias formas e tamanhos; e por ser o material com menor custo e mais facilmente disponível no canteiro de obra. Isaia (2007b) mostra que, nos Estados Unidos e Canadá acreditam que investir no estudo do concreto é muito importante para o desenvolvimento da sociedade, pois a aquisição de profundo conhecimento da estrutura do material garante alta competitividade. O autor ainda observa que a história atual tem demonstrado que realmente compensa desenvolver pesquisas nesta área, buscando utilizar o concreto para as mais variadas aplicações, com melhor desempenho, sem esquecer-se de usá-lo de maneira ambientalmente correta, contribuindo para a sustentabilidade. Segundo Mehta et al. (2008) o concreto de cimento portland é considerado um material compatível com o meio ambiente, comparado aos

33 33 outros materiais de construção, porém a indústria do concreto não atingiu o ponto ideal. O desenvolvimento sustentável da produção de concreto só será consolidada se, de acordo com Mehta et al. (2008), otimizar o uso dos recursos disponíveis. O autor cita o movimento Factor Ten Club que afirma que a eficiência do uso dos recursos naturais pode aumentar com o aumento da vida útil das estruturas, minimizando em 90 % o uso de energia e materiais. Mehta et al. (2008) apresenta uma previsão de consumo de concreto até 2050, mostrando que até lá a população mundial crescerá até aproximadamente 10 bilhões antes de se estabilizar e, por conseqüência, espera-se que o consumo de concreto seja de 16 bilhões de toneladas por ano. A Figura 3 mostra a relação entre crescimento populacional e consumo de concreto no decorrer dos anos. A linha tracejada representa a tendência do consumo de concreto, enquanto que a linha cheia representa a tendência de evolução da população. Figura 3 Previsão do crescimento populacional e demanda de concreto (Mehta et al. 2008). O concreto é, segundo Navy (2005), um material sintético, composto principalmente por cimento, água e agregados miúdos e graúdos. Segundo

34 34 Mehta et al. (2008), o concreto moderno possui um quarto componente, os aditivos/adições Cimento Portland Cimento Portland é um cimento artificial, obtido pela pulverização de clínquer constituído basicamente de silicatos hidráulicos de cálcio, sulfato de cálcio natural, com eventual adição de outras substâncias. O clínquer é um produto granuloso, composto por calcário e argila. Para a produção de uma tonelada de clínquer é necessário de a kg de matéria-prima. Segundo Bauer (2000), o cimento portland é composto, fundamentalmente, pela cal (CaO), a sílica (SiO 2 ), a alumina (Al 2 O 3 ), o óxido de ferro (Fe 2 O 3 ), e certa proporção de magnésia (MgO). Após a calcinação é adicionada uma pequena porcentagem de anidrido sulfúrico (SO 3 ) para retardar o tempo de pega do cimento e, em menores quantidades, de óxido de sódio (Na 2 O), de óxido de potássio (K 2 O), de óxido de titânio (TiO 2 ), de impurezas e outras substâncias de menor importância. As propriedades do cimento são relacionadas diretamente com as proporções de silicatos e aluminatos. Petrucci (1998) explica que, para a fabricação do cimento Portland, os materiais podem ser dosados por volume ou peso e as quantidades são calculadas de acordo com a composição química dos materiais componentes e do clínquer. De acordo com Bauer (2000), a fabricação do cimento Portland é composta por seis operações principais: Extração da matéria-prima; Britagem; Moedura e Mistura; Queima; Moedura do clínquer; Expedição.

35 35 A matéria-prima é obtida por exploração de pedreiras, escavação, ou por dragagem. Os materiais rochosos são submetidos a procedimentos para redução do diâmetro do grão a tamanhos convenientes. Posteriormente, são moídos antes de serem calcinados e este procedimento é, em geral, dividido em duas fases: uma preliminar e outra de acabamento. Bye (1999) comenta que o processo de produção do clínquer pode ser por via seca ou por via úmida e a escolha depende do teor de umidade dos materiais. A diferença entre os dois métodos está na fase inicial, antes do material entrar no forno. A Figura 4 ilustra o processo de fabricação do cimento tanto por via seca, quanto por via úmida. No processo de via seca as fases anteriores à entrada são: secagem, moagem preliminar e fina, dosagem e mistura íntima, ou seja, os materiais são primeiramente secados e então conduzidos aos moinhos e silos, onde serão reduzidos a grãos menores em mistura homogênea. A mistura é quimicamente controlada e quando está homogênea é armazenada até ser conduzida ao forno para a queima. Na via úmida, após a moagem preliminar, o material é misturado e recebe a quantidade de água necessária para formar uma pasta. Adiciona-se o calcário britado a essa pasta que, depois de misturada, será conduzida ao silo para redução em partículas menores e armazenamento até a queima. A partir do armazenamento, o

36 36 processo de produção passa a ter o mesmo caminho. A queima ocorre, de acordo com boletim técnico da ABCP (2002), em um forno giratório de grande comprimento, onde a temperatura interna é bastante elevada, sendo da ordem de 1.400ºC. Em conseqüência da exposição do material ao calor intenso a mistura sofre uma transformação química, originando o clínquer. Após sair do forno, o produto é resfriado bruscamente e é armazenado até o processo de moagem, no qual é encaminhado a moinhos de bolas e reduzido a pó. O cimento então é ensacado e distribuído.

37 37 Figura 4 Esquema de Fabricação do Cimento Portland (PETRUCCI 1998).

38 38 O cimento Portland pode ser classificado de acordo com sua composição química, seguindo as especificações estabelecidas pelo organismo nacional competente. Portanto, os cimentos produzidos ao redor do mundo não são iguais. Porém, não são todos os tipos de cimento que são disponibilizados no mercado, alguns são vendidos apenas por encomenda. A Tabela 6 mostra a nomenclatura dos cimentos comerciais e algumas de suas aplicações. A Tabela 5 apresenta algumas das classes de cimento existentes no Brasil e algumas exigências químicas na composição de cada uma das categorias. O resíduo insolúvel é a porção de componentes não-hidráulicos do cimento. A perda ao fogo indica início de hidratação e presença de carbonato de cálcio, CaCO 3. O óxido de magnésio é um componente com teor controlado por ser expansivo. O trióxido de enxofre é um indicador da quantidade de gesso contida no cimento. Tipo de Cimento Portland Tabela 5 Exigências Químicas (ABCP 2002). Resíduo insolúvel (%) 1,0 Perda ao fogo (%) 2,0 4,5 MgO (%) SO 3 (%) CO 2 (%) S (%) CP I 1,0-6,5 4,0 CP I - S 5,0 3,0 - CP II E 2,5 - CP II Z 16,0 6,5 6,5 4,0 5,0 - CP II - F 2,5 - CP III 1,5 4,5-4,0 3,0 1,0* CP IV** ** 4,5 6,5 4,0 3,0 - CP V - ARI 1,0 4,5 6,5 3,5 4,5*** 3,0 - * facultativo. ** A atividade pozolânica do cimento deve ser positiva e maior que 75%. O teor de material pozolânico deve ser determinado pelo ensaio insolúvel. *** O teor de SO 3 menor ou igual a 3,5% aplica-se quando C 3 A 8,0, e 4,5% quando C 3 A 8,0%.