José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Emissões
de CO2 da Educação
Ministério
Universidade Federal do Paraná
Setor de Tecnologia
Departamento de Construção Civil
Materiais de Construção III
(TC-034)
IMPACTO AMBIENTAL DOS
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO
EMISSÕES DE CO2
Prof. José de Almendra Freitas Jr.
[email protected]
Versão 2013
Emissões de CO2
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Efeito estufa:
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:CO2-Temp.png
Concentrações de CO2 na atmosfera e a
temperatura na atmosfera
Emissões de CO2
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
www.mongabay.com
Emissões mundiais de CO2 por país, 1990-2030
Emissões de CO2
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
7%
www.treehugger.com/Global_Carbon_Emission_by_Type.png
Emissões mundiais de CO2
por atividade humana, 1750-2004
Emissões de CO2
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Efeito estufa na atomosfera:
Concentrações de CO2 e outros gases
que geram efeito estufa:
Tendência mundial:
Protocolo de Quioto (1997)
•Metas de reduções de emissões;
•Redução para 87,5% dos níveis de emissão de 1990 até 2012;
•Por paises;
•Paises em desenvolvimento ficaram de fora;
•Por setores industriais;
•Produtores de aço, cerâmicas, cimento, ...
•Construção civil ?
Emissões de CO2
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Impacto Ambiental da Construção Civil:
Fases de geração de CO2 de uma construção:
• Durante a obra;
• Durante a utilização da edificação.
Construção civil responsável por:
• 40% do consumo de energia e
• 40 % das emissões de CO2 do mundo.
(Ferraz, M., Ciência Hoje 01/2008)
Sistemas internacionais de classificação de
edificações priorizam a etapa de utilização
durante a vida útil.
Emissões de CO2
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Impacto Ambiental da Construção Civil:
Construções Verdes:
União Européia
Construções = zero emissões de carbono até 2016
“Edificações verdes reduzem em 40% a emissão
de carbono na atmosfera”
Eficiência energética pode ser um bom negócio:
construções verdes são vendidas por 30% a mais.
(Huston Eubank, diretor de Sustentabilidade e Green Building - iLiv Tecnologies, )
Emissões de CO2
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Impacto Ambiental da Construção Civil:
Países desenvolvidos vêm buscando criar critérios para
reduzir impactos ambientais gerados pela construção,
através do conceito de “construção verde” (Green Building).
Construção Verde:
Considera principalmente a dimensão ambiental.
Construção Sustentável:
Considera dimensões ambiental, social e
econômicas.
Emissões de CO2
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
NBR 15.575/2013
Edificações Habitacionais Desempenho
Válida a partir de julho/2013
Seis partes:
1. Requisitos gerais;
2. Sistemas estruturais;
3. Sistemas de pisos internos;
4. Vedações verticais internas e externas;
5. Sistemas de coberturas
6. Sistemas hidrossanitários.
Emissões de CO2
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
NBR 15.575/2013
Edificações Habitacionais Desempenho
Sustentabilidade priorizando:
• Durabilidade da edificação;
• Manutenibilidade;
• Melhor aproveitamento da água;
• Desempenho térmico;
• Desempenho acústico;
• Desempenho lumínico.
Emissões de CO2
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Edificações Habitacionais - Desempenho
Recomendações Européias de VUP para edifícios (VUP)
Categoria
1
Descrição
Temporária
Vida útil de projeto (VUP)
para a categoria
Exemplos
Por acordo e até 10 anos
Abrigos não-permanentes e edifícios
de exposição temporários
2
Vida curta
Período mínimo de 10 anos
Edifícios educacionais temporários,
lojas de varejo, escritórios (renovação
interna)
3
Vida média
Período mínimo de 30 anos
Edifícios industriais, renovação de
edifícios habitacionais
4
Vida normal
Período mínimo de 60 anos
Escolas e hospitais novos; edifícios
habitacionais novos; renovação de
alta qualidade de edifícios públicos
5
Vida longa
Período mínimo de 120 anos
Edifícios públicos e outros edifícios de
alta qualidade
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Emissões de CO2
NBR 15.575/2013
Edificações Habitacionais - Desempenho
Prazos de vida útil de projeto (VUP)
VUP anos
Sistema
Mínimo
Intermediário
Superior
Estrutura
≥ 50
≥ 63
≥ 75
Pisos internos
≥ 13
≥ 17
≥ 20
Vedação vertical externa
≥ 40
≥ 50
≥ 60
Vedação vertical interna
≥ 20
≥ 25
≥ 30
Cobertura
≥ 20
≥ 25
≥ 30
Hidrossanitário
≥ 20
≥ 25
≥ 30
* Considerando periodicidade e processos de manutenção segundo a ABNT NBR 5674 e
especificados no respectivo Manual de Uso, Operação e Manutenção entregue ao usuário
elaborado em atendimento à ABNT NBR 14037.
(Anexo C, Tabela C.5, NBR 15575-1)
Emissões de CO2
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Sistemas de Classificação de obras conforme o
Impacto Ambiental :
LEED
(Leadership in Energy and Environmental Design)
destaca projetos de construção que demonstrem
comprometimento com os critérios de
sustentabilidade através da adoção de altos
padrões de performance.
Busca-se com a escolha de materiais preferenciais
para postergar uma nova interferência no meio
ambiente natural.
Emissões de CO2
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Sistemas de Classificação de obras conforme o
Impacto Ambiental :
Requisitos propostos pelo LEED para certificação
de uma “construção verde”:
• Reuso de edifícios;
• Uso de componentes reciclados;
• Reuso de componentes;
• Materiais locais;
• Materiais rapidamente renováveis
• Madeira certificada....
Emissões de CO2
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Sistemas de Classificação de obras conforme o
Impacto Ambiental :
Pontuações de avaliação do LEED para certificação de uma
“construção verde”:
Máximo de 69 pontos
• Locais sustentáveis – 14 pontos (20,1 %);
• Eficiência no uso da água – 5 pontos (7,3%);
• Energia & atmosfera – 17 pontos (24,6%);
• Materiais e recursos – 13 pontos (18,9%);
• Qualidade do ambiente interno - 15 pontos (21,9%);
• Inovações em projetos – 5 pontos (7,2%).
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Emissões de CO2
Sistemas de Classificação de obras conforme o
Impacto Ambiental :
LEED
Project Checklist
Innovation & Design Process
Innovation in Design
LEED™ Accredited Professional
5 Points
1 to 4 Points
1 Point
Project Totals (pre-certification estimates)
Certified:
26-32 points,
Silver:
33-38 points,
Gold:
39-51 points,
Platinum:
52-69 points
69 Points
Torre Hearst,
NY, 1º edifício
a obter o selo
Gold
Emissões de CO2
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Sistemas Construtivos e Arquitetônicos que
minimizam o Impacto Ambiental dos edifícios :
Fachadas que proporcionem maior eficiência
energética (térmica e de iluminação) nas edificações.
www.revistatechne.com.br
Emissões de CO2
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Sistemas Construtivos e Arquitetônicos que
minimizam o Impacto Ambiental dos edifícios :
Fachadas que proporcionem maior conforto e
eficiência energética nas edificações.
Qualquer coisa
+
ar condicionado
!!!!!!
(John,V)
Emissões de CO2
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Sistemas Construtivos e Arquitetônicos que
minimizam o Impacto Ambiental dos edifícios :
Fachadas que proporcionem maior conforto e
eficiência energética nas edificações.
Emissões de CO2
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Sistemas Construtivos e Arquitetônicos que
minimizam o Impacto Ambiental dos edifícios :
Materiais mais eficientes na geração de gases do
efeito estufa x MPa
BURJ DUBAI
BARKER HALL, Berkeley
CAD 80 MPa
5 Kg CO2/MPa
Concreto com Alto teor
de Cinzas Volantes HVFA
50 MPa – 56 dias
2,2 Kg CO2/MPa
Emissões de CO2
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Sistemas Construtivos e Arquitetônicos que
minimizam o Impacto Ambiental dos edifícios :
Vasos sanitários
eficientes sem
válvula de descarga
Válvulas sanitárias
com dupla descarga.
Limitadores de vazão
www.revistatechne.com.br
Melhor aproveitamento
da água
Emissões de CO2
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Sistemas Construtivos e Arquitetônicos que
minimizam o Impacto Ambiental dos edifícios :
www.revistatechne.com.br
Reuso de águas
Emissões de CO2
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Sistemas Construtivos e Arquitetônicos que
minimizam o Impacto Ambiental dos edifícios :
Uso da água da chuva
www.revistatechne.com.br
Aquecimento com
energia solar
Emissões de CO2
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Sistemas Construtivos e Arquitetônicos que
minimizam o Impacto Ambiental dos edifícios :
Iluminação com maior
eficiência energética
Lâmpada de LEDs
www.revistatechne.com.br
Melhor utilização da luz solar
Emissões de CO2
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Impacto Ambiental dos Materiais de Construção:
Seleção de materiais para a
Construção Sustentável:
“Seleção de produtos com intuito de obter, através
de um projeto, a redução dos impactos ambientais e
o aumento dos benefícios sociais dentro dos limites
da viabilidade econômica do empreendimento”
(John,V., CBCS - Conselho Brasileiro de Construção Sustentável, 2005)”.
Emissões de CO2
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Impacto Ambiental dos Materiais de Construção:
Seleção de materiais para a
Construção Sustentável:
Abrangência dos temas a para seleção de materiais é
grande e complexa.
Muitas dúvidas quando se tenta definir o mais
importante.
A seleção de materiais depende da situação de projeto,
um mesmo material pode ser adequado ou não
dependendo do contexto.
Emissões de CO2
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Impacto Ambiental dos Materiais de Construção:
Qual o ciclo de vida de um material?
Pode-se definir ciclo de vida como:
“Somatória das ‘cargas ambientais’ do material do
berço ao túmulo (extração, produção, uso e pós-uso)”.
A determinação das cargas ambientais exige grande
quantidade e variedade de dados, o que torna sua
realização difícil e custosa.
Emissões de CO2
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Gases do efeito “estufa”:
Dados contidos nos inventários de cargas ambientais:
•Emissão de óxido nitroso N2O;
•Emissão SOx;
•Emissão CO2;
•Emissão materiais particulados;
•Energia consumida ou incorporada para produção;
•Etc....
Emissões de gases do efeito estufa são expressas em
toneladas de CO2 equivalente tCO2e.
Os 6 gases: CO2, CO, NOX, N2O, CH4 e NMVOC,
possuem potenciais de poluição diferentes.
Emissões de CO2
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Critério de Seleção pela Energia Incorporada:
A escolha dos materiais e componentes é feita com
base na análise da energia consumida para a
produção do material.
Os melhores materiais são os que consomem
menos energia.
Listas de intensidades de energia consumidas (J/g)
p/ cada material, classificando-os em “bons” e
“ruins”.
Emissões de CO2
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Critério de Seleção pela Energia Incorporada:
Limitações do critério:
• Listas c/ médias e não dados específicos por indústria;
• Não faz análises dos quantitativos das alternativas;
• Considera só a energia despendida durante a produção;
• Não mede o impacto do material durante a vida útil da
construção;
• Valores e origem da energia variam conforme o local.
Emissões de CO2
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Ciclo de vida de um material:
Emissões de CO2
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Impacto Ambiental dos Materiais de Construção:
Geração de CO2 – Efeito estufa:
Não estão considerados aqui outros gases geradores do
efeito estufa além do CO2.
Origens do CO2 na produção dos materiais:
• Queima do combustível para produção;
• Decomposição química da matéria-prima p/ transformação;
• Combustível gasto para o transporte até a obra.
Emissões de CO2
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Geração de CO2 – Efeito estufa - Origem nos Materiais:
Metais – Principais Minérios são óxidos –
• Redução do minério para retirar o oxigênio
Ferro - Fe2O3 – Carbono do carvão;
2Fe2O3 + 3C → 4Fe + 3CO2
Alumínio – Al2O3 – Carbono vem de eletrodos;
Al2O3 + 3C → 2Al2 + 3CO2
Cal e cimento – Calcário é um carbonato – CaCO3
• Calor retira uma molécula de CO2;
CaCO3
+ calor → CaO + CO2
Emissões de CO2
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Molécula de CO2 – Efeito estufa
O=C=O
(Wikipedia)
Massa Molecular
44,0095 g/mol
Massas na molécula:
C - representa 27, 3%
O2 – representa 72,7%
Emissões de CO2
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
CO2 – Efeito estufa:
Dificuldades em se avaliar a quantidade de CO2 gerada:
• Variações nos tipos de combustíveis nas diversas plantas
industriais para um mesmo tipo de material de construção;
• Variação na eficiência dos processos industriais;
• Secagem de matérias-primas;
• Eficiência de fornos – contínuos, intermitentes, ....
• Origem da energia elétrica aplicada;
• Hidroelétrica
• Termoelétrica, .....
• Recuperação do CO2 dentro do ciclo de vida do material;
Emissões de CO2
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
CO2 – Efeito estufa:
Dificuldades em se avaliar a quantidade de CO2 gerada:
• Reciclagem dos materiais;
• Reciclagem como matéria-prima;
• Qualidade da matéria-prima reciclada?
• Outra finalidade;
• Ciclo de vida do material e da obra;
• Durabilidade;
• Custos e recursos de manutenção;
Emissões de CO2
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
CO2 – Efeito estufa:
Dificuldades em se avaliar a quantidade de CO2 gerada:
•Origem da lenha como combustível;
• Aproveitamento de aparas;
• Reflorestamento (Madeira certificada);
• Madeira ilegal.....
• Embalagem ......
• Transporte ......
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Emissões de CO2
Aglomerantes:
Geração de CO2:
(Aulas USP, PCC 2340)
CAL
Energia:
• Óleo combustível;
• Madeira;
• Bagaço de cana;
• Forno descontínuo:
2 kcal/g
• Forno contínuo:
0,9 kcal/g
ABPC
(Freitas, J. A..)
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Emissões de CO2
Aglomerantes:
CAL
Geração de CO2:
CO2 – Efeito estufa:
• Descarbonatação:
p/ uma tonelada de CaCO3
• 560 kg CaO
• 440 kg CO2 - Reabsorvido na recarbonatação
• Combustível:
1 tonelada de CaO gera
300 Kg de CO2 - Forno contínuo
640 kg de CO2 – Forno descontínuo
Umidade no calcário e no combustível afeta o consumo.
Baseado em:
Quirino, W. F. - IBAMA, 2002 e
Relatório CETESB, 2008
• Massa de CO2 = 80% da massa de CaO
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Emissões de CO2
Aglomerantes:
CAL
Geração de CO2:
CO2 – Efeito estufa:
• Aglomerante – hidróxido de cálcio Ca(OH)2:
p/ obter uma tonelada de Ca(OH)2
1351 kg
CaCO3 + calor
757 kg
243 kg
CaO + H2O
757 kg
594 kg
CaO + CO2
1000 kg
Ca(OH)2 + calor
Calcinação Combustível
CO2 Forno contínuo
594 kg + 395 kg = 990 kg CO2
CO2 Forno descontínuo
594 kg + 845 kg = 1439 kg CO2
Emissões de CO2
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Aglomerantes:
GESSO
Geração de CO2:
Consumo de Energia:
• O menor dentre os aglomerantes;
• Combustíveis:
• Lenha (principal);
• Óleo combustível.
CO2 – Efeito estufa :
• Queima de Combustíveis –
• 3,64 t de lenha por t de hemidrato
• 1 t lenha gera 1,45 t CO2
(Cunha A. B. et al, 2008)
(Relatório CETESB, 2008)
• Uma tonelada de gesso gera 400 Kg de CO2
• Desidratação parcial libera H2O.
Emissões de CO2
Aglomerantes:
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Geração de CO2:
CIMENTO PORTLAND (CP)
Consumo de Energia:
• 90% - Energia térmica gerada pelo combustível;
secagem e aquecimento das matérias primas;
calcinação no forno;
• 10% - Energia elétrica;
25% moagem das matérias-primas,
40 % moagem do clínquer,
20 % operações forno e resfriador.
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Emissões de CO2
Aglomerantes:
Geração de CO2:
CIMENTO PORTLAND (CP)
%
50%
50%
40%
40%
30%
20%
10%
5%
5%
Transporte de
Matérias-Primas
Eletricidade
0%
Descarbonatação
(Battelle 2002)
Combustão no Forno
de Clínquer
Fontes de Emissão de CO2
Emissões de CO2
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Aglomerantes:
Geração de CO2:
CO2 – Efeito estufa:
• Queima de Combustíveis - 0,65 a 0,9 kcal/g clínquer;
P/ 1 tonelada de clínquer gera +- 300 Kg de CO2
• Calcinação Calcário – MUITO CO2
(CaCO3+ calor -> CaO + CO2)
P/ 1 tonelada de clínquer gera +- 600 kg de CO2;
• CO2 Total +- : 900 kg/tonelada de clínquer;
M. Sumner et al., CONCRETO& Construções – n. 51, 2008
CIMENTO PORTLAND (CP)
• Indústria do cimento - > 5 a 7% emissões de CO2 mundiais.
Emissões de CO2
Aglomerantes:
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Geração de CO2:
CIMENTO PORTLAND (CP)
Adição de Resíduos ao cimento:
• Adições reduzem % de clínquer;
Minimizam emissões de CO2 por kg de cimento;
• Resíduos industriais que iriam para aterros;
Cinzas Volantes – CP IV – 40% Cinzas Volantes;
Escórias de alto forno – CP III – 70% Escória;
Filer Carbonático – CP II F – 10 % Filer.
Emissões de CO2
Aglomerantes:
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Impacto Ambiental:
CIMENTO PORTLAND (CP)
Adição de Resíduos ao cimento :
Adições minimizam fator de clínquer no cimento e
minimizam quantidade de CO2:
•Cinzas Volantes – resíduo de termoelétricas a carvão mineral;
•Escórias de alto forno – resíduo de siderurgia que usa
cástinas como fundente e redutor de pH.
Forte geradora de CO2 no alto forno;
•Filer Carbonático – resíduos da britagem de calcário com
baixo teor de CaCO3.
Emissões de CO2
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Aglomerantes:
CIMENTO PORTLAND (CP)
Geração de CO2:
Fator de clínquer:
Prazos
Protocolo de
Quioto
Adicionam
cinzas
volantes e
escórias
nas usinas
de
concreto!!!
Evolução global do fator de clínquer médio
M. Sumner et al., CONCRETO& Construções – n. 51, 2008
Fator de clínquer = peso clínquer / peso cimento
Emissões de CO2
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Aglomerantes:
Geração de CO2:
CIMENTO PORTLAND (CP)
Fator de clínquer:
Fator de clínquer = peso clínquer / peso cimento
% de Clínquer no Cimento
Fator Clínquer/Cimento
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
82,0%
1990
(Edivaldo Rabello, IBRACON 2009)
76,0%
2000
68,0%
71,0%
74,0%
73,0%
2005
2006
2007
2008
Emissões de CO2
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Aglomerantes:
Geração de CO2:
CIMENTO PORTLAND (CP)
Emissões de CO2 por tipo de cimento:
Tipo
Adição
CP II F
10 % Filer
820
CP II Z
24 % Pozolana + Filer
700
CP II E
40 % Escória + Filer
580
CP III
75 % Escória
290
CP IV
40 % Cinzas Volantes
530
CP V
5 % Filer
kg CO2/tonelada
860
Observação: Embalagens de papel geram quantidade
considerável de SOx, porém são recicláveis.
Emissões de CO2
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Geração de CO2:
Concretos :
Composição:
• Agregados artificiais;
• Agregados naturais (certificados ?);
• Cimento Portland;
• Água;
• Aditivos.
(Freitas Jr. J. A.)
Emissões de CO2
Concretos :
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Geração de CO2:
Emissões de CO2:
• Principalmente as relativas ao consumo de
cimento Portland;
• Variam com o tipo de Cimento, (quantidade de
adições);
• Agregados comuns (brita, areia) geram CO2
principalmente devido ao transporte.
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Emissões de CO2
Geração de CO2:
Concretos :
Kg de CO2 por m3 de Concreto
Central de concreto 1
Concretos: usando CP II Z
kg CO2 x m3 kg CO2 / MPa
Convencionais:
15 MPa - abat. 80 +- 10mm CP II Z
172
11,5
25 MPa - abat. 80 +- 10mm CP II Z
223
8,9
35 MPa - abat. 80 +- 10mm CP II Z
260
7,4
60 MPa - abat. 80 +- 10mm CP V RS
416
6,9
90 MPa - abat. 80 +- 10mm CP V RS
486
5,4
CAD: (também usa sílica ativa)
* Maior uso de aditivos plastificantes e superplastificantes minimizam os
consumos de cimento.
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Emissões de CO2
Concretos :
Geração de CO2:
Kg de CO2 por m3 de Concreto
Central de concreto 2
Concretos: usando CP IV
kg CO2 x m3
kg CO2 / MPa
15 MPa - abat. 80 +- 10mm CP IV RS
97
6,5
25 MPa - abat. 80 +- 10mm CP IV RS
133
5,3
35 MPa - abat. 80 +- 10mm CP IV RS
186
5,3
60 MPa - abat. 80 +- 10mm CP V RS
335
5,6
90 MPa - abat. 80 +- 10mm CP V RS
399
4,4
Convencionais:
CAD: (também usa sílica ativa)
* Maior uso de aditivos plastificantes e superplastificantes minimizam os
consumos de cimento.
Emissões de CO2
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Argamassa de Cal :
Geração de CO2:
CO2 – Efeito estufa:
Argamassa de areia com cal:
Para um metro cúbico de argamassa areia + cal:
• Consumo de 140 kg de Ca(OH2);
• Somente a cal hidratada gera de 140 a 200 kg CO2;
• 84 kg CO2 – absorvidos na recarbonatação.
Utilizada em geral misturada com cimento para a revestir
(emboço) alvenarias e concretos e regularizar paredes e
tetos.
Emissões de CO2
Argamassa de Cal :
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Geração de CO2:
CO2 – Efeito estufa:
Argamassa de areia + cal + Cimento Portland (CP):
• Uso interno CP II Z - 100 kg/m3 – 210 a 270 kg CO2 por m3
• Uso externo CP II Z - 150 kg/m3 – 235 a 295 kg CO2 por m3
• Destas argamassas 84 kg de CO2 por m3 é reabsorvido.
(Freitas Jr. J. A.)
Emissões de CO2
Argamassa de Cal :
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Geração de CO2:
CO2 – Efeito estufa:
Argamassa de areia + cal + Cimento Portland (CP):
• Espessura média de emboço - 2,5 cm:
• Uso interno – 5,25 a 6,75 kg CO2/m2
• Uso externo – 5,88 a 7,38 kg CO2/m2
(Freitas Jr. J. A.)
• 2,1 kg de CO2 por m2 é reabsorvido.
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Emissões de CO2
Geração de CO2:
AÇO:
Reservas – Minério de Ferro:
• Muito amplas;
• Duração ........
Consumo de Energia:
• 60% do custo - coque metalúrgico
CO2 – Efeito estufa:
• Queima de Combustíveis -
(Sandberg, H. et al.,, 2001)
P/ 1 tonelada de aço gera 0,6 a 2,6 ton. de CO2
Média mundial: 1,7 toneladas de CO2
International Iron and Steel Institute - www.worldsteel.org
Emissões de CO2
AÇO:
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Geração de CO2:
Siderúrgicas que
utilizam minério e
Alto-forno
1,7 Média
mundial
Alto-forno e elétrico
(Adaptado de Sandberg, H. et al., Scandinavian Journal of Metalurgy, 2001)
Siderúrgicas que
utilizam sucata e
forno elétrico.
0,56
GERDAU
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Emissões de CO2
AÇO:
Produção
Geração de CO2:
Geração de CO2
no alto-forno:
2Fe2O3 + 3C
1430 kg
161 kg
4Fe + 3CO2
1000 kg
591 kg
Calcinação de CaCO3 até 800 Kg CO2
Produção de coque e outros processos até +- 400 Kg CO2
Emissões de CO2
PRODUÇÃO DO AÇO:
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Geração de CO2:
CO2 – Efeito estufa:
• Utilização de cástinas como fundente
Com as cástinas é possível se utilizar minério com pH baixo
sem corroer o revestimento do forno, sem as cástinas não é
viável o aproveitamento destes minérios.
Sem utilização de cástinas - 1,2 toneladas de CO2
Utilizando cástinas – até 2,6 toneladas de CO2
Observação:
• A utilização de cástinas no Alto Forno gera ESCÓRIA
1 t de ferro gusa gera 0,3 toneladas de Escória;
(www.inda.org.br)
Escória -> adição ao cimento substituindo clinquer.
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Emissões de CO2
AÇO:
Produção
Geração de CO na aciaria
(conversor):
Transformação de ferro gusa
em aço
Fe2 + 2C + O2
Fe + 4%C = Ferro gusa
Fe + % <1,6 % C = Aço
Fe2 + 2CO
Geração de CO2:
Emissões de CO2
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
PRODUÇÃO DO AÇO:
Geração de CO2:
Aço produzido em formo elétrico - reciclado:
• Fundição de sucata em fornos elétricos;
• A energia elétrica é aplicada à sucata através de eletrodos
consumíveis de grafite (carbono!);
• Gera em média 600 kg de CO2 por tonelada de aço.
Emissões de CO2
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
MATERIAIS CERÂMICOS:
Geração de CO2:
Reservas – Argilas:
• Muito amplas;
• Duração ........
Consumo de Energia:
• Lenha, serragem, óleo diesel, gás ...
CO2 – Efeito estufa:
• Queima de Combustíveis Eficiência muito variável em função de:
Teor de umidade necessária p/ moldagem;
Eficiência do forno.
Emissões de CO2
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
TIJOLOS CERÂMICOS:
Geração de CO2:
CO2 – Efeito estufa:
• Produção de CO2/m2 de tijolos – 33 tijolos/m2
Parede 1/2 tijolo moldagem extrusão e forno simples:
42 kg CO2/m2
Parede 1/2 tijolo moldagem extrusão e forno eficiente:
21 kg CO2/m2
(Soares, S. R. e Pereira, S. W; 2004.)
Emissões de CO2
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
REVESTIMENTOS CERÂMICOS:
Geração de CO2:
CO2 – Efeito estufa:
• Produção de CO2/m2 para revestimentos monoqueima:
Processo da Barbotina, moldagem por prensagem:
2,9 kg CO2/m2
(sem embalagem)
Moldagem por extrusão comum:
10 kg CO2/m2 (sem embalagem)
(Soares, S. R. e Pereira, S. W; 2004.)
Observação: Embalagens de papelão geram quantidade
considerável de SOx, porém são recicláveis. (Brasil 79%)
Emissões de CO2
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Vidros:
Geração de CO2:
CO2 – Efeito estufa:
• Produção gera 490 kg CO2/tonelada de vidro
• Chapa Vidro 4 mm
- 5,1 kg CO2/m2
Vidro 6 mm
- 7,6 kg CO2/m2
Temperado 8 mm - 11 kg CO2/m2
Observação: Vidros planos não são recicláveis.
(Almeida, M.; 2007)
• Produção - Combustíveis: Gás,...
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Emissões de CO2
Geração de CO2:
ALUMÍNIO:
Reservas – Bauxita:
• Muito amplas;
• Duração ........
Consumo de Energia:
• Grande quantidade de energia elétrica;
• Para produzir 1 tonelada de alumínio:
15 (MW/h) energia elétrica = 1,7 t petróleo
• Sob baixa tensão a alumina se decompõe em oxigênio,
que combina c/ carvão do anodo, desprendendo-se
sob a forma de gás, e em alumínio líquido.
Warmer Bulletim - World Resource Foundation
Emissões de CO2
ALUMÍNIO:
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Geração de CO2:
5 t de bauxita = 2 t de alumina = 1 t de alumínio
Processo de Redução.
Insumos / produção de alumínio primário (2003)
Alumina
1.919 kg/t Al
Energia elétrica
15,0 MWhcc/t Al
Criolita
8,0 kg/t
Fluoreto de alumínio
19,7 kg/t
Coque de petróleo
0,384 kg/kg Al
Piche
0,117 kg/kg Al
Óleo combustível
44,2 kg/t
Diagrama de uma
célula de redução
www.abal.org.br
Emissões de CO2
ALUMÍNIO:
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Geração de CO2:
CO2 – Efeito estufa:
• Muito variável em função da origem da energia elétrica.
• Hidroelétrica;
6,5 toneladas de CO2/tonelada de alumínio
•Termoelétrica a carvão;
12 toneladas de CO2/tonelada de alumínio
Warmer Bulletim - World Resource Foundation
Observações:
• O alumínio tem alto índice de reciclagem;
Brasil recicla 90% do alumínio produzido anualmente;
A reciclagem poupa 95% da energia.
Emissões de CO2
MADEIRA:
Origem:
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Geração de CO2:
• Reflorestamento (Madeira certificada);
• Origem legal – manejo de florestas nativas......;
• Madeira ilegal.....
CO2 – Efeito estufa:
• Produção de CO2/m2: Zero de CO2; (Fixador de CO2)
• Somente:
Combustível usado no transporte;
Energia de beneficiamento ??
• Madeira - Material de limitado reuso e de difícil
reciclagem.
Emissões de CO2
MADEIRA:
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Geração de CO2:
Construção: 84% da madeira
(Vanderley M. John, IBRACON, 2009)
Emissões de CO2
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
COMBUSTÍVEIS:
Geração de CO2:
Origem e geração de CO2 – Efeito estufa :
• Petróleo:
• Gasolina- 1 litro gera 2,3 kg de CO2;
• Óleo Diesel - 1 litro gera 2,6 kg de CO2;
• Gás natural – 1 m3 gera 1,9 kg de CO2;
Biocombustíveis (renováveis):
• Ciclo fechado
(quantidades iguais de CO2 emitidas e removidas);
• Álcool;
• Biodiesel.
Emissões de CO2
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
COMBUSTÍVEIS:
Geração de CO2:
Origem e geração de CO2 – Efeito estufa :
• Fretes em caminhões:
Consumo Óleo Diesel - 1 litro por km;
Carga – 25.000 kg
1.000 kg → 0,04 litros/km → 0,104 kg.CO2/km
O LEED prioriza materiais
“locais” = distâncias até
800 km
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Emissões de CO2
SUSTENTABILIDADE DA INDÚSTRIA DO CONCRETO
Um mapa para cortar as emissões de carbono da indústria
do cimento para o nível de 1990 nos próximos 20 anos
Ferramenta 1
CONSUMIR MENOS CONCRETO
Nas novas estruturas
Ferramenta 2
Ferramenta 3
CONSUMIR MENOS CIMENTO
CONSUMIR MENOS CLINQUER
Nas misturas de concreto
Na fabricação de cimentos
Ferramenta 1 + Ferramenta 2
30% de redução no consumo de cimento
Ferramenta 1 + Ferramenta 2 + Ferramenta 3
Fonte: Mehta, P.K.; ACI Concrete International, Fevereiro/2009
40 a 50 % de redução
no consumo de clinquer
Emissões de CO2
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
SUSTENTABILIDADE DA INDÚSTRIA DO CONCRETO
FERRAMENTAS PARA CONSUMIR MENOS CONCRETO:
45% do concreto no mundo é consumido em prédios
novos, 15% em projetos de infra-estrutura e 40% para
reparos e renovação do ambiente construído;
Reduzir o impacto ambiental com Arquitetura inovativa;
Reduzir a espessura das fundações e as dimensões de
colunas, cortinas e vigas através de projetos estruturais mais
inteligentes;
Uso de concretos de concretos altamente duráveis para a
construção de novas estruturas e para o reparo de estruturas
antigas
Mehta, P.K.; IBRACON, 2009
Emissões de CO2
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
SUSTENTABILIDADE DA INDÚSTRIA DO CONCRETO
CONSUMINDO MENOS CIMENTO NAS MISTURAS DE
CONCRETO:
Para fundações e estacas, considerar as resistências aos
56 ou 91 dias, ao invés de aos 28 dias, resulta em redução
significativa do consumo de cimento.
Para melhorar a trabalhabilidade do concreto fresco, ao
invés de utilizar mais cimento e água, utilizar plastificantes
químicos e adições minerais;
Reduzir o volume de pasta de cimento através da utilização
de tamanhos e curva granulométrica ideais para os
agregados.
Mehta, P.K.; IBRACON, 2009
Emissões de CO2
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
SUSTENTABILIDADE DA INDÚSTRIA DO CONCRETO
CONSUMINDO MENOS CLIQUER NOS CIMENTOS:
50 A 70% do cimento Portland pode ser substituído por
materiais complementares como
cinzas volantes;
escória de alto-forno;
pozolanas naturais;
sílica ativa;
cinzas de cascas de arroz;
Estas substituições geram dramáticas melhoras na
durabilidade do concreto.
A mistura pode ser feita diretamente na fábrica de cimento,
ou na produção do concreto.
Mehta, P.K.; IBRACON, 2009
Emissões de CO2
Concretos :
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Impacto Ambiental:
Composição:
• Agregados artificiais
• Agregados naturais (certificados ??);
• Cimento Portland;
• Água;
• Aditivos.
Emissões de CO2
Concretos :
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Impacto Ambiental:
LEED
Cinco formas com que o Concreto ajuda a
construir verde:
1. Concreto cria ambientes sustentáveis;
2. Concreto melhora a performance de energia;
3. Concreto contém materiais reciclados;
4. Concreto é manufaturado localmente;
5. Concreto edifica estruturas duráveis.
Emissões de CO2
Concretos :
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Impacto Ambiental:
Como deixar um concreto mais verde ?
• Minimizando o consumo de cimento;
Aditivos polifuncionais e superplastificantes;
Concretos especiais CCR, HVFA conc. c/ alto teor de cinzas;
• Minimizando o fator de clínquer;
Adições de Pozolanas, Escória e Filer carbonático;
• Otimizando a aplicação de concreto em obras;
Concretos com maiores fck em pilares (menor volume);
Concreto rodado em obra ~ 20 kg CO2/MPa
CAD ~ 5 kg CO2/MPa
Concreto de pós reativos ~ 1 kg CO2/MPa
• Produzindo concretos mais duráveis (menos permeáveis).
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Emissões de CO2
Concretos : Consumo de energia e geração de CO2:
Energia usada na produção de Cimento Portland:
Energia
(MJ/Kg cimento)
%
Extração da matéria prima
0,044
0,90%
Transporte da matéria prima
0,089
1,82%
Britagem e moagem
0,386
7,91%
Clinquerização no forno
4,041
82,79%
Moagem do cimento
0,188
3,85%
Transporte do cimento
0,133
2,72%
Total
4,881
(Struble, L.; Godfrey, J.; 2007)
Etapa da Produção
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Emissões de CO2
Concretos :
Consumo de energia e geração de CO2:
Energia usada na produção de Concreto:
Constituinte
Energia
(MJ/Kg cimento)
%
Agregado graúdo
0,028
3,14%
Agregado miúdo
0,028
3,14%
Cimento Portland
0,735
82,31%
0
0,00%
0,102
11,42%
Água
Produção e mistura
Total
0,893
(Struble, L.; Godfrey, J.; 2007)
Emissões de CO2
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III
Referências bibliográficas:
NBR 15.575/2013 Edifícações Habitacionais - Desempenho.
Metha, P. K.; Concrete Technology for Suatainable Development – Na Overview of Essential Pinciples, CAN MET/ACI,
1999. www.ecosmartconcrete.com
Metha, P. K.; Reducing the Environmental Impact of Concrete, Concrete International, October/2001.
Mehta, P. K.; High-Performance, High-volume fly ash concrete for sustainable development, International Workshop on
Sustainable Development and Concrete Tecnology, 2007.
Kemenes, A.; Estimativa das emissões de gases de efeito estufa (CO2 e CH4) pela hidrelétrica de Balbina, Amazônia
Central; Tese Doutorado INPA/UFAM , 01/12/2006.
Soares, S. R. e Pereira, S. W.; Inventário da produção de pisos e tijolos cerâmicos no contexto da análise do ciclo de
vida, UFSC, AMBIENTE CONSTRUÍDO, 04/2004.
Martin, N.; Worrell E. e Price L.; Energy Efficiency and Carbon Dioxide Emissions Reduction Opportunities in the U.S.
Cement Industry, Ernest Orlando Lawrence – Berkeley National Laboratory, september 1999.
Almeida, M.; Estratégia de Reducão de Emissões de Gases de Efeito de Estufa em Pequenas e Médias Empresas,
Seminário Protocolo de Quioto, Centro Tecnológico da Cerâmica e do Vidro, novembro de 2007.
Struble, L.; Godfrey, J.; How Sustainable is concrete?, International Workshop on Sustainable Development and
Concrete Tecnology, 2007.
M. Sumner; G. Gianetti e H. Benini; A Indústria do Cimento e Seu Papel na Redução das Emissões de CO2, Grace
Construction Products, Revista CONCRETO& Construções – n. 51, jul. ago. e set. /2008
Quirino, Wladir Ferreira; Utilização Energética de Resíduos Vegetais, LPF/ IBAMA, 2002
CETESB; Relatório do Inventário Estadual de Fontes Fixas de Emissões de CO2 – Fontes Industriais – Combustíveis –
Fósseis; CETESB, 2008
Sandberg, H.; Lagneborg, R.; Lindblad, B.; Axelsson, H.; Bentell, L.; CO2 emissions of Swedish steel industry,
Scandinavian Journal of Metalurgy, 10/2001.
Zordan, S. E.; A utilização de entulho como agregado na confecção de concreto, Dissertação de mestrado, UNICAMP,
1997.