O contexto ambiental tem tomado importância em todos os setores da sociedade, devido aos impactos causados pela atividade antrópica. Após a revolução industrial, seguida pela crescente elevação das taxas de urbanização, os efeitos têm-se multiplicado, em decorrência da grande demanda de recursos necessários para a sobrevivência, tais como a água, os alimentos, e ainda, do provimento dos insumos para a funcionalidade da sociedade, dentre estes, os combustíveis para a mobilidade, os materiais para a produção de bens e de infraestrutura.
Algumas características dos processos de transformação envolvendo os materiais e o meio
Dentro dos processos inerentes à engenharia da transformação, algumas características são inerentes, referentes ao contexto ambiental e da sustentabilidade.
O primeiro, é aquele que envolve o fluxo de materiais. Insumos entram no sistema, ou unidade de processamento, e saem produtos, e ainda possíveis resíduos.
Um outro fluxo presente na fabricação dos materiais é o da energia. Durante a transformação dos materiais, estes estão sujeitos à trocas energéticas com o meio externo, assim como os seus estados de organização interna estão sujeitos a variar, em diferentes níveis de ordem ou desordem. Incorporação de energia pode fica retida nestes por meio de ligações químicas, ou ainda, pela organização de componentes, a qual se dá pela produção de trabalho.
Alguns processos naturais podem ser espontâneos, ao passo que outros processos, não naturais, requerem intervenções mediante a incorporação de energia, vindas de fontes externas ao processo. Estas fontes passam a ser preocupantes conforme a sua natureza.
Um inventário sobre os fluxos de massas e de energia referente aos materiais
Um inventário de um material é um balanço sobre estes tipos de fluxos presentes na história do seu processamento, quantificando estas transferências, de modo a se poder inferir sobre decisões de projeto. A Figura 1 ilustra este fluxo conforme idealizações de Lippiati (2007) apresentados em John (2017).
Em termos da análise de um possível fluxo de materiais, pode-se fazer considerações sobre o modo de obtenção dos insumos, desde a extração, o transporte e o acondicionamento, e ainda o beneficiamento. Questões sobre a extração de insumos são normalmente levantadas, tais como, a renovabilidade destes insumos, os impactos causados pela extração, as distâncias de transportes até ao local de processamento, e a energia consumida para tal.
Quanto à saída dos materiais, se torna preocupante se, além dos produtos finais, está presente algum tipo de resíduo, e, qual é a reputação deste resíduo para o ambiente.
Sobre a energia requerida para o processamento, se questiona sobre qual é esta fonte de energia, se de fonte renovável ou não renovável, ou que tipo de emissões são feitas quando esta energia é transformada em uma forma útil.
O contexto da construção civil na demanda ambiental e as avaliações do setor
A indústria da construção civil se caracteriza por consumir um grande contingente energético, além de uma grande quantidade de água, e ainda, de promover muitas emissões para a atmosfera. Por exemplo, tem-se o caso de usinas termoelétricas, as quais consomem carvão mineral. A queima da madeira ou do carvão podem gerar emissões para a atmosfera. A quantidade de gás carbônico emitida para a atmosfera pode depender do tipo de combustível utilizado, sendo o impacto bem pequeno para o caso de combustíveis procedentes da biomassa, maiores para o uso de carvão vegetal, intermediários para os casos de gás e óleo, e maiores para o uso de carvão mineral.
Ainda, de acordo com John (2017), a indústria da construção civil se remarca pelo grande fator de escala. Segundo o autor, não existe um material que não cause impactos ambiental. Não obstante a isso, deve-se considerar o inventário de um material, para fins de melhorias, e este pode envolver uma complexidade de subprodutos, com diferentes potenciais de agressão.
John et al (2020) apresenta 10 princípios de uma avaliação de desempenho ambiental, a saber:
-Priorizar os impactos ambientais mais urgentes.
-Manter a perspectivado ciclo de vida (seja de um produto, seja de um serviço).
-Ser universal e adaptável quanto aos indicadores de desempenho.
-Permitir diferenciar empresas, dentro de diferentes variações.
-Viabilizar comparações setoriais.
-Privilegiar dados primários.
-Explicitar, quando houver incertezas em dados genéricos.
-Facilitar a compreensão dos resultados.
-Ser útil para os sistemas de gestão.
-Promover a melhoria contínua.
Princípios norteadores sobre impactos ambientais referentes à produção de concretos
Conforme Silva et al (2020), alguns dados foram levantados em um estudo particular referente a produção de concretos em centrais de concreto, durante os anos de 2016 e 2017, e que envolviam, particularmente: a composição dos produtos; o consumo das matérias primas; consumo de materiais auxiliares (em equipamentos, tais como lubrificantes); consumo de combustíveis; consumo de eletricidade; consumo de água; geração de resíduos sólidos; geração de efluentes; emissões atmosféricas; produção referente ao período avaliado.
Cabe considerar que, no referido estudo, se tomou em consideração a produção desde a obtenção dos insumos até a preparação do concreto. Etapas do trabalho podem ser diferenciadas quanto às contribuições aos possíveis impactos, tais como a da extração de agregados, da fabricação do cimento, e a preparação do concreto.
De modo geral, dentro de condições particulares, são selecionados os impactos que são os mais relevantes, sejam em termos globais, regionais ou locais. São identificados de modo geral os fatores de impacto pela emissão de gases visto que contribuem para o aquecimento global.
Conforme Silva et al (2020), no estudo apresentado foram elencados os seguintes;
-Potencial de aquecimento global (GWP), causado pela emissão de gases do efeito estufa, representado pelo CO2
-Potencial de oxidação fotoquímica (POCP), isto é, de formação de ozônio em níveis mais baixos da atmosfera, resultantes de reações químicas entre poluentes, com consequências sobre a saúde da população e sobre o ecossistema.
-Potencial de acidificação (AP), de onde provém a chuva ácida. Causada particularmente pela presença de SO2.
-Potencial de eutrofização (EP), de modo a intervir sobre o aumento da quantidade de nutrientes em corpos d'água, em particular o nitrogênio e o fósforo.
-Potencial da destruição da camada de ozônio (OPD), pela emissão de compostos halogenados, como os clorofluorocarbonos.
-Potencial de esgotamento de recursos abióticos fósseis (ADP-f), em particular da extração da matéria prima para combustíveis.
-Potencial de esgotamento de recursos abióticos não fósseis (ADP-e), em particular, do mundo mineral.
No caso da indústria da construção civil o caminho adotado tem sido pela mitigação dos efeitos.
Aspectos ambientais referentes à produção de cimentos, e a mitigação
Considerando o caso da indústria cimenteira, grandes quantidades de gás carbônico são lançadas para a atmosfera quando na produção do clínquer. Isto referindo-se ao caso do cimento Portland comum. Possan et all (2017) apontam para a produção de gás carbônico mediante a descarbonetação do calcáreo e pelas emissões durante queima, por combustíveis fósseis. Os autores apresentam ainda informações de que, no ciclo de vida do material, 5% das emissões são devidas ao transporte, e, dos 95% restantes, 50% são devidas a descarbonetação do calcáreo, e 50% devidas à queima para a formação do clínquer.
Algumas medidas têm sido tomadas para se mitigar o problema da grande emissão de gás carbônico durante a fabricação do cimento.
A primeira delas, conforme Visedo et all (2019), é para com o uso de cimentos especiais, ou sejam, aglomerantes compostos, onde o clínquer é moído juntamente com adições minerais, compondo os cimentos com escórias, com pozolanas, ou com fíler calcáreo, de tal modo que as quantidades de clínquer sejam menores para a produção de unidades de venda. Outras medidas são a substituição dos combustíveis fósseis pelo uso de biomassa, de caráter renovável, e ainda, pelo aperfeiçoamento do processo com a melhoria da eficácia dos fornos.
Quanto à possíveis efeitos inversos relativos às emissões de gás carbônico, devido a fabricação do cimento, estudos apresentados em Posan et all (2017) têm sidos feitos buscando informações sobre o potencial da captura do gás carbônico, mediante fixação deste pela carbonatação de constituintes alcalinos do concreto, sendo isto dependente das condições de acesso do gás carbônico ao interior da estrutura, da exposição das substâncias internas ao carbono, e do tempo. Considera-se que tais mecanismos têm implicações negativas pela diminuição da alcalinidade do concreto, são bastante lentos, e ocorrem com maior velocidade após a demolição da estrutura. Pades e Guimarães (2007), citados em Posan et all (2017), consideram que, em uma perspectiva de 100 anos, a captura de carbono pode se dar em 57% do carbono emitido devido a fabricação daquele concreto, quando ocorre a demolição da estrutura, e em caso de não demolição, a captação se dá em 24%.
A importância dos diferentes setores na cadeia produtiva do concreto
Além das etapas do ciclo de vida, cabem ainda ser consideradas as variações decorrentes dos diferentes fabricantes e fornecedores, de modo a se poder compreender e a mitigar os efeitos. No caso, é considerada a cadeia produtiva do concreto. No referido estudo, citado anteriormente, de Silva et al (2020), são tomados em consideração os inventários referentes à 6 fabricantes de cimento e 34 centrais de concreto. Foram tomados os dados referentes à produção de agregados, escórias de alto forno e argilas calcinadas, e calculados os impactos ambientais para a produção de concretos, em termos da avaliação do ciclo de vida. Observou-se uma grande diferença com relação aos fornecedores. Os resultados utilizados foram os resultados médios e o desvio padrão, e em caso de ser resultado único, o resultado. Considerou-se que os estudos poderiam ser de grande importância para a melhoria dos processos e a seleção de fornecedores.
Algumas contribuições relevantes foram notadas no estudo de Silva et al (2020):
Quando consideradas as classes de resistência dos concretos, observou-se a tendência de um aumento do impacto ambiental, dado em função do volume de concreto, por metro cúbico, como do aumento da classe de resistência. No entanto, advogam os autores, que: com o aumento da classes de resistência do concreto, se permite a diminuição da seção transversal da estrutura, a qual requer a mesma classe de resistência. neste sentido, considerou-se que o concreto de maior resistência implica em melhor eficiência ambiental.
Um outro aspecto relevante do estudo de Silva et al (2020), é que, para diferentes composições de cimento, a variabilidade dos resultados se superpuseram, dificultando-se concluir sobre uma composição que seja mais favorável do ponto de vista ambiental, como preconiza a literatura. Ainda, quando considerados os fabricantes, são observadas diferenças quanto aos potenciais de impacto, em função da dosagem para uma determinada classe de resistência, sobretudo em termos de gás carbônico.
Quanto á contribuições dos diversos processos envolvidos durante a cadeia de produção do concreto, a fabricação do cimento é a que apresenta a maior relevância, contribuindo para a formação do efeito estufa, fotoquímico, de acidificação e de eutrofização, pelas emissões de gás carbônico, óxido nítrico, monóxido de carbono e sulfetos. Consideram os autores que a emissão de gás carbônico é a mais relevante, três vezes maior do que os demais.
Com relação á confiabilidade dos dados, os da indústria cimenteira são mais precisos, tendo em vista os estudos mais acurados e as exigências e competitividade do setor. Não se deve negligenciar o da produção de agregados, tendo em vista os processos de extração, envolvendo até o uso de explosivos, e o transporte.
A importância de outros tipos de cimentos
Alguns tipos de cimentos têm sido pesquisados recentemente, dos quais as suas químicas passam por caminhos diferentes do clínquer. Dentre estes, os cimentos alcalinamente ativados, mediante a atuação de ativadores alcalinos e precursores à base de materiais sílicoaluminonosos tais como cinzas volantes, escórias de alto-forno, metacaulim e outros. Cincotto (2019) considera no atual momento um desafio no sentido de melhor caracterizá-los com fins aplicativos, tais como através de estudos de reologia no estado fresco, da consistência e da trabalhabilidade, de possíveis tendências para a tixotropia, do efeito dos aditivos e da durabilidade; ainda sobre a tecnologia do controle de sua qualidade.
Cincotto (2019) ressalta ainda sobre os possíveis impactos ambientais decorrentes dos ativadores alcalinos, e a segurança na obra nas aplicações práticas. Em termos da disseminação deste produto, considera-se a disponibilidade dos insumos, escória de alto-forno e cinzas volantes, visto que estas já são consumidas pela indústria tradicional do cimento.
Um breve comparação entre o setor cerâmico e o setor concreteiro
Em se tratando da indústria cerâmica. a Associação de Cerâmicas de Tatuí e Região (ACERTAR) apresentam os resultados de um estudo encomendado pela Associação Nacional da Indústria Cerâmica (ANICER0 à Quantis, do Canadá , para a obtenção de um inventário sobre o ciclo de vida dos materiais cerâmicos. De acordo com os resultados apresentados do estudo, quando comparados aos dos concretos, os ceramistas consideram, para um metro quadrado de parede, que: (i) a cerâmica necessita cerca de 65% menos água do que o bloco de concreto, e 84% menos do que uma parede de concreto; (ii) paredes feitas com material cerâmico implicam em 66% menos de impacto com relação à emissão de gases do efeito estufa; advogam ainda os ceramistas de que, a energia produzida na fabricação vem de materiais renováveis, tais como o cavaco de madeira e biomassa, descartadas de outros setores; (iii) os produtos cerâmicos consomem até 43% menos de recursos naturais do que os concretos.
Alguns princípios da engenharia verde aplicados aos materiais de construção
Considera-se, também, alguns conceitos importantes da engenharia verde. Estes dizem respeito ao desempenho e à vida útil do produto, dentro do chamado “ciclo de vida do produto”. Procura-se por produtos que requeiram menos manutenção e substituições.
A desativação de um produto não implica que este deixa que esteja isento de importância para o meio físico. Tendo em vista a grande demanda por novos produtos na sociedade, requisitando contínuas extrações ou a apropriação de insumos do meio físico, e tomando-se em consideração a energia e organização armazenadas nos produtos, o reuso ou a reciclagem dos materiais tem sido cada vez mais requisitados. Por isso, se justifica a utilização de materiais reciclados nas construções, desde que não contenham elementos tóxicos.
Se por um lado, a extração de insumos é um assunto que não pode ser visto à revelia, o descarte de inservíveis passa a ser de também de responsabilidade social e de gestores, com base na resolução CONAMA no 307 (2002).
Em acordo com John et al (2020), segundo a Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS), resíduo sólido é compreendido como sendo material, substância ou objeto, e ainda um bem descartado de atividade humana, sendo alvo de destinação final, ou obrigado a se proceder o destino. A princípio, este destino final pode ser feito a partir da disposição em aterros sanitários, mas pode também ser feita a sua reutilização, reciclagem, compostagem ou o aproveitamento energético. Segundo os autores, um rejeito é compreendido como resíduos que não apresentam possibilidade de recuperação técnica economicamente viável, e que, portanto, devem ser dispostos de forma ambientalmente adequada.
Mas por outro lado, para o caso do uso de materiais reciclados de construções tais como concretos e argamassas, deve-se considerar outros fatores relacionados, tais como o gasto de energia para a adequação e britagem, assim como, do maior consumo de cimento que eles requerem, conforme observado em John et al (2020), devido a porosidade destes, e que implicam em maior impacto ambiental devido ao maior consumo de cimento.
Ainda dentro dos princípios da engenharia verde, e do fluxo de materiais, uma coisa que é destacada é a interconectividade entre os fluxos, de modo que a saída de um subproduto dentro de um processo possa ser a entrada em um outro processo. Neste sentido, algo que era resíduo para um determinado fluxo se torna insumo, com potencial de agregação em outros processos. Como exemplos, têm-se os casos da cinza de casca de arroz, do bagaço de cana, que são utilizadas para a produção de energia pela queima da biomassa, e que se tornam materiais pozolânicos ou fíler para a fabricação de concretos ou argamassas.
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