1 José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III Emissões de CO2 Materiais de Construção III (TC-034) Ministério da Educação Universidade Federal do Paraná Setor de Tecnologia Departamento de Construção Civil Prof. José de Almendra Freitas Jr. [email protected]IMPACTO AMBIENTAL DOS MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO EMISSÕES DE CO 2 Versão 2017 Versão 2017 José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III Emissões de CO2 Efeito estufa: Concentrações de CO 2 na atmosfera e a temperatura na atmosfera http://commons.wikimedia.org/wiki/File:CO2-Temp.png José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III Emissões de CO2 Emissões mundiais de CO 2 por atividade humana, 1750-2004 7% www.treehugger.com/Global_Carbon_Emission_by_Type.png José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III Emissões de CO2 Efeito estufa: Protocolo de Quioto (1997) •Metas de reduções de emissões; •Por países; •Países em desenvolvimento ficaram de fora; •Por setores industriais; Acordo de Paris (2015) •Metas de reduções de emissões para todas as nações José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III Emissões de CO2 Os gases do efeito estufa (GEE): GEEs pelo Protocolo de Quioto: CO 2 (dióxido de carbono) CH 4 (Metano) N 2 O (Óxido nitroso) HFCs (Hidrofluorcarbonetos) PFCs (Perfluorcarbonetos) SF 6 (Hexafluoreto de enxofre). Vapor d’água causa efeito estufa, mas não é um GEE. José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção III Emissões de CO2 O CO 2 é o mais importante: Responsável por 55% das emissões Para se ter uma unidade comum com os demais GEE usa-se o CO 2 equivalente (CO 2 e) seguindo o Potencial de Aquecimento Global (GWP) de cada GEE (Global Warming Potential – GWP) Os gases do efeito estufa (GEE):
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Os gases do efeito estufa (GEE) - DCC · Vapor d’água causa efeito estufa, ... reduzir impactos ambientais gerados pela construção, ... • Reuso de componentes;
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José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção IIIEmissões de CO2
Materiais de Construção III
(TC-034)
Ministério da EducaçãoUniversidade Federal do ParanáSetor de TecnologiaDepartamento de Construção Civil
Vapor d’água causa efeito estufa, mas não é um GEE.
José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção IIIEmissões de CO2
O CO2 é o mais importante: Responsável por 55% das emissões
Para se ter uma unidade comum com os demais GEE usa-se o
CO2 equivalente (CO2e)
seguindo o Potencial de Aquecimento Global (GWP) de cada GEE
(Global Warming Potential – GWP)
Os gases do efeito estufa (GEE):
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José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção IIIEmissões de CO2
Gás Símbolo GWPDióxido de carbono CO2 1Metano CH4 21Óxido nitroso N2O 310
Hidrofluorcarbonetos
HFC -23 11.700HFC -125 2.800
HFC -134a 1.300HFC – 143a 3.800HFC – 152a 140
Perfluorcarbonetos PFC CF4 6.500C2F6 9.200
Hexafluoreto de enxofre SF6 23.900 (2/C
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Os gases do efeito estufa (GEE):
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Emissões de GEE pela Construção Civil:
Construção civil responsável por:• 40% do consumo de energia e • 40 % das emissões de CO2 do mundo.
(Ferraz, M., Ciência Hoje 01/2008)
Fases das emissões de CO2 por uma construção:• Durante a obra;• Durante a utilização da edificação.
Sistemas internacionais de classificação de edificações priorizam a etapa de utilização
durante a vida útil.
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Acordo de Paris – IPCCIntergovernmental Panel on Climate Change
Desacelerar o crescimento das emissões de GEE para enfrentar as mudanças climáticas e manter a temperatura média global abaixo de 2°C acima dos
níveis pré-industriais.
Desafio 2030 para a comunidade da construção e da arquitetura global.
Emissões de GEE pela Construção Civil:
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Desafio 2030 - objetivos:
Todos os novos edifícios, desenvolvimentos e grandes reformas devem ser projetados para atender a um padrão de desempenho de consumo de energia fóssil, emissões de GEE, consumo de energia de 70% abaixo
da média regional para esse tipo de construção.
Emissões de GEE pela Construção Civil:
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THE 2030 CHALLENGEAll new buildings, developments, and major renovations shall be carbon-
neutral by 2030
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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.
Impacto Ambiental da Construção Civil:
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NBR 15.575/2013
Seis partes:1. Requisitos gerais;2. Sistemas estruturais;3. Sistemas de pisos internos;4. Vedações verticais internas e externas;5. Sistemas de coberturas6. Sistemas hidrossanitários.
Válida a partir de julho/2013
Edificações Habitacionais -Desempenho
Iniciativas para melhorar a gestão de carbono nas obras:
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Sustentabilidade priorizando:• Durabilidade da edificação;• Manutenibilidade;• Melhor aproveitamento da água; • Desempenho térmico; • Desempenho acústico; • Desempenho lumínico.
NBR 15.575/2013Edificações Habitacionais -
Desempenho
Iniciativas para melhorar a gestão de carbono nas obras:
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Recomendações Européias de VUP para edifícios (VUP)
CategoriaDescrição
Vida útil de projeto (VUP) para a categoria
Exemplos
1 Temporária Por acordo e até 10 anosAbrigos não-permanentes e edifícios
de exposição temporários
2 Vida curta Período mínimo de 10 anosEdifícios educacionais temporários,
lojas de varejo, escritórios (renovação interna)
3 Vida média Período mínimo de 30 anosEdifícios industriais, renovação de
edifícios habitacionais
4 Vida normal Período mínimo de 60 anosEscolas e hospitais novos; edifícios habitacionais novos; renovação de alta qualidade de edifícios públicos
5 Vida longa Período mínimo de 120 anosEdifícios públicos e outros edifícios de
alta qualidade
Edificações Habitacionais - Desempenho
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Prazos de vida útil de projeto (VUP)
(Anexo C, Tabela C.5, NBR 15575-1)
Sistema VUP anos
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
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CERTIFICAÇÃO 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.
Iniciativas para melhorar a gestão de carbono nas obras:
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41 cidades da América do norte adotaram alguma forma de requisitos de
certificação LEED na construção ou grandes obras de renovação de
instalações municipais.
Algumas exigem um mínimo de uma classificação LEED Prata.
Iniciativas para melhorar a gestão de carbono nas obras:
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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....
Iniciativas para melhorar a gestão de carbono nas obras:
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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%).
Iniciativas para melhorar a gestão de carbono nas obras:
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LEEDProject ChecklistInnovation & Design Process 5 PointsInnovation in Design 1 to 4 PointsLEED™ Accredited Professional 1 Point
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Argamassas de Cal :
Argamassas com cal, cimento e areia para a revestimentos (emboço) de alvenarias e
concretos em paredes e tetos.
MaterialFE
(kgCO2e/kg)Fonte:
CP II-Z 0,702 CBCS (2014)CH II 0,911 Costa (2012)Areia 0,0024 Ruuska (2013)Transporte 75 km 0,0225 Costa (2012)Mistura em betoneira 0,003 CBCS (2014)
Fatores de Emissões FE:
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Argamassas de Cal :
Emissões (kgCO2e/m3)Traço CP II Z CH II Areia Transporte Mistura FE1:1:6 108,5 113,2 3,5 43,2 5,8 274,11:3:7,5 77,3 241,0 3,1 43,0 5,7 370,11:2:9 71,7 148,7 3,4 43,2 5,8 272,8
Absorções (kgCO2/m3)Traço CP II Z CH II Total 92%1:1:6 37,8 29,5 67,3 61,9 1:3:7,5 27,8 65,0 92,8 85,4 1:2:9 25,6 39,7 65,3 60,1
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AÇO:
Reservas – Minério de Ferro:• Muito amplas;• Duração ........
Consumo de Energia:• 60% do custo - coque metalúrgico
CO2 – Efeito estufa:
• Queima de Combustíveis -
� P/ 1 kg de aço emite 0,6 a 2,6 kgCO2e
� Média mundial: 1,7 kgCO2e/kg de açoInternational Iron and Steel Institute - www.worldsteel.org
(Sandberg, H. et al.,, 2001)
Fatores de Emissões FE:
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AÇO:
Siderúrgicas que Siderúrgicas que utilizam minério e utilizam minério e
AltoAlto--forno forno
Siderúrgicas que Siderúrgicas que utilizam sucata e utilizam sucata e
forno elétrico. forno elétrico.
1,7 Média mundial
Alto-forno e elétrico
(Adaptado de Sandberg, H. et al., Scandinavian Journal of Metalurgy, 2001)
0,56 GERDAU
Emissões de CO2: José de A. Freitas Jr. | Materiais de Construção IIIEmissões de CO2
AÇO:
2Fe2O3 + 3C 4Fe + 3CO2
Emissões de CO2no alto-forno:
Produção
1000 kg 591 kg161 kg1430 kg
Calcinação de CaCO3 até 800 Kg CO2
Produção de coque e outros processos até +- 400 Kg CO2
Emissões de CO2:
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PRODUÇÃO DO AÇO:
CO2 – Efeito estufa:
• Utilização de cástinas como fundente
Com as cástinas é possível se utilizar minério com pH baixosem corroer o revestimento do forno, sem as cástinas não éviável o aproveitamento destes minérios.
� Sem utilização de cástinas - 1,2 kgCO2e/kg
� Utilizando cástinas – até 2,6 kgCO2e/kg
Observação:
• A utilização de cástinas no Alto Forno gera ESCÓRIA� 1 kg de ferro gusa gera 0,3 kg de Escória; (www.inda.org.br)
� Escória -> adição ao cimento substituindo clínquer.
Fatores de Emissões FE:
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VERGALHÕES DE AÇO:
AçoACV
“berço-ao-portão da indústria”
FEkgCO2e/kg
VergalhõesEmissões 1,6Incluída a reciclagem 1,2Benefício da reciclagem -0,4
FONTE: WSA (2011).
Fatores de Emissões FE:
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MATERIAIS CERÂMICOS:
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.
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TIJOLOS CERÂMICOS:
Tijolos ou blocos vazadosFE
(kgCO2e /m2)
Fonte: Soares e Pereira (2004)Empresa A(35,76 blocos por m2 ou 93,69 kg/m2) 41,88
Empresa B(32,18 blocos por m2 ou 97,67 kg/m2) 21,41
Média 31,65
Fatores de Emissões FE:
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Vidros:
CO2 – Efeito estufa:
• Produção - Combustíveis: Gás,...
• Produção emite 0,490 kgCO2e/kg de vidro
• Chapa Vidro 4 mm - 5,1 kg CO2e/m2
Vidro 6 mm - 7,6 kg CO2e/m2
Temperado 8 mm - 11 kg CO2e/m2
Observação: Vidros planos não são recicláveis.
(Alm
eida
, M.;
2007
)
Fatores de Emissões FE:
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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
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ALUMÍNIO:
www.abal.org.br
Diagrama de uma célula de redução
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 AlEnergia elétrica 15,0 MWhcc/t AlCriolita 8,0 kg/tFluoreto de alumínio 19,7 kg/tCoque de petróleo 0,384 kg/kg AlPiche 0,117 kg/kg AlÓleo combustível 44,2 kg/t
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ALUMÍNIO:
CO2 – Efeito estufa:• Muito variável em função da origem da energia elétrica.
• Hidroelétrica;
� 6,5 kgCO2e/kg de alumínio
•Termoelétrica a carvão;
� 12 kgCO2e/kg de alumínio
Observações:• O alumínio tem alto índice de reciclagem;
� Brasil recicla 90% do alumínio produzido anualmente;� A reciclagem poupa 95% da energia.� Benefícios da reciclagem:1,49 kgCO2e/kg
Warmer Bulletim - World Resource Foundation
Fatores de Emissões FE:
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Madeira e derivados:
Celulose44,4% Carbono
Lignina66,6% Carbono
C9H10O2, C10H12O3, C11H14O4
(C6H10O5)n
São depósitos de carbonoCrescimento das árvores retira CO2 da
atmosfera.
40 a 45% da massa da madeira é carbono
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Uso provisório (formas,tapumes), emissões na degradação, o carbono combina-se com
(quantidades quase iguais de CO2 emitidas e removidas);
• Álcool;• Biodiesel.
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COMBUSTÍVEIS:
• 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
Fatores de Emissões FE:
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ENERGIA ELÉTRICA:
(Ali Nazari,Jay G Sanjayan. Handbook of Low Carbon Concrete, 2017)
kgCO2/MJ kgCO2/kWh
Austrália 0,02294 0,00637 Bélgica 0,00775 0,00215 Brasil 0,00186 0,00052
China 0,02176 0,00604 França 0,00148 0,00041 Alemanha 0,01253 0,00348 Hong Kong 0,01655 0,00460 Índia 0,02165 0,00601 Indonésia 0,01911 0,00531 Itália 0,01460 0,00406 Japão 0,01261 0,00350
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.
Even Construtora e Incorporadora S.A - Gestão de Carbono Even,2012
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