Desenvolvimento sustentável: o concreto em foco

Por razões óbvias e um tanto quanto problemáticas, o desenvolvimento de materiais e técnicas consideradas amigáveis ao ambiente tem sido o grande foco de uma variedade de pesquisas científicas, que visam contribuir para um desenvolvimento eficaz, tecnológico e sustentável da sociedade. Neste contexto, a engenharia se destaca não somente pelo volume de pesquisas realizadas, mas também pelos impactos ambientais, sociais e econômicos os quais está relacionada.

O setor da construção civil é reconhecidamente a atividade antrópica que mais consome recursos naturais e energéticos em todo o planeta, onde somente as atividades de habitação representam 50% do consumo total (considerando as atividades da indústria, transporte e habitação) (AZEVEDO et al., 2006). Com relação à produção de resíduos - segundo o Conselho Internacional da Construção (CIB) - a construção civil é responsável por uma parcela de até 30% dos resíduos sólidos, líquidos e gasosos provenientes de atividades antrópicas. Certamente, a correlação entre a construção civil e os impactos ambientais gerados é altamente preocupante.

Consumo Energético Mundial
Fonte: AZEVEDO et al., 2006

Neste sentido, os avanços da construção sustentável atuam na amenização dos impactos ambientais, contribuindo para a manutenção da harmonia entre o ambiente natural e construído, permitindo não somente avanços no âmbito da sustentabilidade, mas também avanços sociais e econômicos. Dentre as principais recomendações que visam diminuir o desperdício de materiais e a geração de resíduos na construção civil, destacam-se: planejamento adequado para a compra de materiais; armazenamento correto e seguro de insumos e; gerenciamento de resíduos eficiente. Além disso, o desenvolvimento e o aperfeiçoamento de materiais e métodos construtivos propiciam a diminuição dos impactos ambientais em toda a cadeia produtiva da construção civil.

Dessa forma, sendo o insumo mais consumido na construção civil e o segundo mais consumido no mundo, o concreto tem sido retratado como um dos grandes 'vilões' do aquecimento global, tendo em vista que o processo de produção do cimento gera grandes quantidades de dióxido de carbono, especialmente na etapa de queima do clínquer. Segundo Santoro e Kripka (2016), que analisaram as emissões de dióxido de carbono em todas as etapas da cadeia produtiva das matérias primas do concreto na região Norte do Rio Grande do Sul (agregado miúdo natural e de britagem; cimento Portland e agregado graúdo), as emissões de CO2 por m³ de concreto apresentaram os valores de 122,9 kgCO2/m³ (20 MPa) e 167,7 kgCO2/m³ (40 MPa), sendo que para o concreto com resistência característica de 20 MPa, 81,65% das emissões estão relacionadas à cadeia produtiva do cimento, e para o concreto com resistência característica de 40 MPa, a cadeia produtiva do cimento é responsável por 88,20 % das emissões. Por consequência, o concreto tem sido alvo de pesquisas relacionadas principalmente ao consumo de concreto pela construção civil, adição de componentes reciclados na mistura e modificação das propriedades do mesmo, visando adquirir uma material eficiente e sustentável.

Produção de Cimento e emissões de CO2 no Brasil 
Fonte: Segundo Inventário Brasileiro de Emissões e Remoções Antrópicas de Gases de Efeito Estufa - Produção de Cimento (BRASIL, 2010).

Produção de Cimento (mil ton)

Emissões Absolutas (mil ton)

Um dos maiores especialistas em concreto, o engenheiro indiano Kumar Mehta defende a cultura do reúso e racionalização dos materiais utilizados na fabricação do concreto. Segundo Mehta, deve -se consumir menos concreto no processo de confecção de estruturas, bem como menos cimento e pouco clínquer. Ainda de acordo com Mehta, cerca de 50 a 70%  da massa de clínquer presente no cimento Portland poderia ser substituída por materiais alternativos, tais como as cinzas volantes, pozolanas naturais e cinzas de casca de arroz, complementando o processo de confecção do concreto e consequentemente reduzindo as emissões de CO2. Em entrevista à revista Techne, o especialista afirma que as indústrias do cimento ainda relutam em se adaptar às mudanças na produção, e defende também o uso de materiais ecológicos em edifícios e não somente a redução do consumo energético em edificações através de melhorias dos sistemas de ventilação, iluminação e aquecimento, que não estão necessariamente ligadas ao consumo de concreto. Acesse o link da entrevista na íntegra clicando aqui.

Na pesquisa realizada por Fernandes & Amorim (2014), os autores trazem um panorama à respeito dos resíduos gerados pela construção civil, incluindo o concreto, pedras, tijolos, argamassas, cerâmicas, metais e madeiras, explicando também que a reciclagem de resíduos ainda é pouco difundida no Brasil, o que dificulta, por exemplo, a confecção de concretos fabricados com agregados reciclados, os quais não necessitam da exploração de novos recursos naturais e que por consequência são mais sustentáveis que o concreto convencional. Com relação ao concreto produzido com agregados reciclados, estes últimos devem passar por um processo de beneficiamento para que possam ser utilizados na confecção de concretos. Segundo Dosho (2007), quando se trata da utilização de concretos confeccionados com agregados reciclados, é necessário levar em consideração três aspectos: garantia de segurança e qualidade; diminuição do impacto ambiental e; aumento do custo efetivo da construção. O autor ainda destaca uma metodologia capaz de reduzir os custos com o beneficiamento de resíduos, bem como diminuir o impacto ambiental do processo. Para mais informações leia o trabalho completo citado nas referências no final deste artigo.

De cima para baixo: Usina de beneficiamento de resíduos sólidos da construção civil e amostras de agregado reciclado. 
Fonte: adaptado de NÓBREGA e MELO, 2009.

Ainda com relação ao concreto, a nanotecnologia tem sido retratada como um importante recurso para a construção civil, aliando alta performance e sustentabilidade. Segundo Sobolev e Gutiérrez (2005), quando as dimensões de um material são significativamente reduzidas (como é o caso da nanotecnologia) baseando-se em uma nanoescala, ocorrem diversas mudanças nas propriedades do material em si, incluindo a condutividade elétrica, absorção de luz, reatividade química e comportamento com relação à esforços mecânicos. Alguns materiais, como por exemplo, a nanosílica propiciam a melhoria da trabalhabilidade e resistência do concreto auto-adensável, o que contribui para a redução do consumo de cimento.

Outra inovação à respeito da indústria do concreto é o concreto biológico ou bioconcreto. Para a produção do bioconcreto é adicionado à mistura convencional bacilos encapsulados com lactato de cálcio, que são capazes de sobreviver em condições alcalinas (como é caso do concreto). A grande vantagem do bioconcreto é que as bactérias só ativam o seu mecanismo quando entram em contato com a água, quando da ocorrência de rachaduras no concreto. Dessa forma, ao degradarem o lactato de cálcio na presença de umidade, os bacilos combinam o cálcio com os íons de carbonato, formando calcário, material que preenche o vão das rachaduras. Evidentemente, o custo com materiais de manutenção é significativamente reduzido, podendo-se então dizer que o bioconcreto também pode ser considerado como um material construtivo sustentável.

Aspecto em corte do bioconcreto

Veja também o vídeo do bioconcreto produzido por cientistas holandeses:

É evidente que a construção sustentável possui um grande potencial de desenvolvimento, como observado nas últimas duas décadas. De 2014 para 2015 a projeção de crescimento da construção sustentável brasileira era de 5%, enquanto previa-se uma queda de 8% para a construção civil convencional no mesmo período. Atualmente, o Brasil é o 5° colocado no número de emissões de certificação de edificações verdes LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) [Liderança em Energia e Design Ambiental], o que sinaliza a importância da construção sustentável brasileira no cenário mundial. O 1° lugar é ocupado pelos EUA.

Referências

AZEVEDO, G. O. D. de; KIPERSTOK, A.; MORAES, L. R. S. Resíduos da construção civil em Salvador: os caminhos para uma gestão sustentável. Eng. Sanit. Ambient. v. 11 n. 1, Rio de Janeiro, mar. 2006.

BRASIL. Ministério da Ciência e Tecnologia. Segundo Inventário Brasileiro de Emissões e Remoções Antrópicas de Gases de Efeito Estufa: processos industriais, produtos minerais, produção de cimento. Brasília, DF, 2010.

DOSHO, Y. Development of a Sustainable Concrete Waste Recycling System - Application of Recycled Aggregate Concrete Produced by Aggregate Replacing Method. Journal of Advanced Concrete Techonology .Vol.5 n. 11. p 27-42, Japan, fev. 2007. 

FERNANDES, A.V.B., AMORIM, J.R.R. Concreto Sustentável Aplicado na Construção Civil. Cadernos de Graduação: Ciências Exatas e Tecnológicas. v. 2 n.1.p 79-104, Aracaju, mar.2014.

SANTORO, J. F.; KRIPKA, M. Determinação das emissões de dióxido de carbono das matérias primas do concreto produzido na região norte do Rio Grande do Sul. Ambiente Construído. v. 16, n. 2, p. 35-49, Porto Alegre, abr./jun. 2016.

SOBOLEV, K., GUTIÉRREZ, M.F. How Nanotechonology Can Change the Concrete World. American Ceramic Society Bulletin. v. 84, N. 10. p 14-18, out.2005. 

Ação Solidária 2016

O Centro Acadêmico Cezar Augusto Romano (CACAR), representante dos alunos do curso de Engenharia Civil da UTFPR, em parceria conosco, está promovendo o evento 'Ação Solidária 2016', que neste semestre consistirá na pintura interna do Centro de Educação Infantil (CMEI) Brilho do Sol, localizada no bairro do Tatuquara, em Curitiba!

Qualquer aluno pode se inscrever no evento. A ajuda de todos é sempre muito bem vinda! Mais informações sobre evento podem ser obtidas no link do evento no Facebook (clique aqui) e também na imagem desta postagem. Para realizar a sua inscrição, basta preencher o formulário disponível aqui.

Confirme sua presença no evento e venha distribuir solidariedade!

Como a impressão 3D pode ser útil na Construção Civil?

Há 30 anos surgia no mercado a primeira impressora capaz de confeccionar objetos de plástico de formas e tamanhos variados. Criada em 1984 pelo norte-americano Chuck Hall, a impressora 3D já era capaz de aliar a rapidez com a flexibilidade de produção, que são até hoje, as principais características que a tornam tão vantajosa e inovadora.

Com o início da comercialização, em meados da década de 90, era preciso desembolsar cerca de um milhão de dólares para adquirir uma impressora 3D. Atualmente, com a variabilidade de opções disponíveis no mercado e devido ao barateamento dos custos de produção e de impressão, as impressoras estão se tornando cada vez mais acessíveis, podendo ser utilizadas na criação de uma infinidade de objetos, incluindo biomateriais, brinquedos, protótipos, e surpreendentemente, casas e objetos em grande escala.  

Basicamente, com uma impressora 3D é possível confeccionar quase tudo. Os objetos geralmente são modelados a partir de um software, comandado pelo operador, que transmite as informações necessárias para a impressora. Nesse contexto, a imaginação é quase ilimitada. Tão ilimitada que, atualmente já é possível construir ambientes de tamanhos consideráveis, como casas e escritórios, utilizando-se impressoras 3D de grande escala, como é o caso da Contour Crafting (CC). 

De maneira similar a uma impressora 3D comum, a Contour Crafting realiza o processo de construção a partir de camadas, de baixo para cima. Nesse caso, a matéria prima da impressão pode ser compostos de cimento, concreto, fibra de plástico, gesso, entre outros, a depender do que será construído. O sistema de posicionamento robótico é controlado via computador, sendo possível realizar a inserção de armaduras de aço, acabamentos e posicionamento de peças pré-moldadas, como por exemplo, vigas, pilares e lajes. Além disso, as Countour Craftings possuem múltiplos reservatórios de matéria prima que podem ser acionados conforme a necessidade das mesmas, sem interrupção do fluxo da obra. Por exemplo, é possível alternar automaticamente entre o gesso para acabamentos, e cimento para a construção do sistema de vedação. 

Concepção do processo de construção de uma residência utilizando-se impressoras 3D de larga escala.

As principais vantagens de se utilizar impressoras 3D na construção civil são certamente o custo reduzido, rapidez e pouquíssima mão de obra. Além disso, algumas impressoras podem construir casas inteiras a partir de concreto com agregados reciclados, o que torna o processo construtivo mais sustentável. Para se ter uma ideia da eficiência de todo o processo, recentemente a empresa chinesa Xangai Winsun Projeto Co. Engenharia desenvolveu uma tecnologia capaz de 'imprimir' as estruturas necessárias para a fabricação de até 10 casas de 200 m² em menos de 24 horas, a um custo total de até R$ 25 mil cada unidade, incluindo acabamentos, mão de obra para a montagem e materiais elétricos e hidráulicos. Logicamente que, os custos de cada obra variam de local para local. 

As estruturas 'impressas' são pré-fabricadas e posteriormente transportadas ao local da obra. 

Ainda mais recente, foi inaugurado o primeiro escritório do mundo fabricado a partir de uma impressora 3D com 7 metros de altura e 36 metros de comprimento. O escritório, de 820 m² se localiza em Dubai, e foi construído em 17 dias, utilizando-se concreto, fibra de plástico, gesso e vidros reforçados. Foi necessário apenas um funcionário para operar a impressora e outros 18 trabalhadores, incluindo pedreiros e engenheiros. O custo total do empreendimento, incluindo gastos com materiais e mão de obra, foi de aproximadamente R$ 500 mil, o que equivale a metade do que seria gasto se fossem utilizados os métodos convencionais de construção. 

O primeiro escritório do mundo confeccionado a partir de uma impressora 3D de larga escala está localizado em Dubai.

Destacam-se ainda as vantagens arquitetônicas de empreendimentos construídos com impressoras 3D, as quais possibilitam a criação de elementos curvos e detalhes peculiares a um custo reduzido, que certamente influenciam consideravelmente no custo total da obra. 

É claro que, de maneira geral, a utilização de impressoras 3D face aos métodos construtivos tradicionais, ainda permanece um tanto quanto incipiente. No entanto, fica claro que esta nova tecnologia de construção possui grande potencial de desenvolvimento, podendo se revelar como um modelo de referência para futuros empreendimentos.