AVALIAÇÃO DO CICLO DE VIDA DE CONCRETOS CONTENDO AGREGADOS RECICLADOS DE DIFERENTES ORIGENS
Elisa Silva Belisário
Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de pós-graduação em Engenharia Civil, COPPE, da Universidade Federal do Rio de Janeiro, como parte dos requisitos necessários à obtenção do título de Mestre em Engenharia Civil.
Orientadores: Romildo Dias Toledo Filho
Anna Karin Elisabeth Bernstand Saraiva Schott
Rio de Janeiro
Agosto de 2020 AVALIAÇÃO DO CICLO DE VIDA DE CONCRETOS CONTENDO AGREGADOS RECICLADO DE DIFERENTES ORIGENS
Elisa Silva Belisário
DISSERTAÇÃO SUBMETIDA AO CORPO DOCENTE DO INSTITUTO ALBERTO LUIZ COIMBRA DE PÓS-GRADUAÇAÕ E PESQUISA DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE MESTRE EM CIÊNCIAS EM ENGENHARIA CIVIL.
Orientadores: Romildo Dias Toledo Filho
Anna Karin Elisabeth Bernstand Saraiva Schott
Aprovada por: Prof. Romildo Dias Toledo Filho
Profª. Anna Karin Elisabeth Bernstad Saraiva Schott
Dr. Paulo Roberto Lopes Lima
Dr. Oscar Aurelio Mendoza Reales
Drª. Mayara Amario
RIO DE JANEIRO, RJ – BRASIL
AGOSTO DE 2020
Belisário, Elisa Silva
Avaliação do Ciclo de Vida de Concretos Contendo Agregados Reciclados de Diferentes Origens/ Elisa Silva
Belisário – Rio de Janeiro: UFRJ/COPPE, 2020. XXI. 144 p.: il.; 29,7 cm. Orientador: Romildo Dias Toledo Filho e Anna Karin Elisabeth Bernstad Saraiva
Schott
Dissertação (mestrado) – UFRJ/ COPPE/ Programa de Engenharia Civil, 2020.
Referências Bibliográficas: p. 115-124. 1. ACV. 2. RCD. 3. Concreto. II. Toledo Filho,
Romildo Dias et al.. II. Universidade Federal do Rio de Janeiro, COPPE, Programa de Engenharia Civil. III. Título
iii
AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente à Deus. Seja qual for a sua forma e sua essência acredito que as circunstâncias e as energias contribuíram para que, no final, tudo desse certo.
Depois de mais de três anos, esta etapa finalmente chega ao seu fim. Foram dois anos inteiros apenas cursando as disciplinas, depois a idealização de um tema, que logo em seguida foi substituído por outro completamente diferente. Qualificação, pedidos de prorrogação, inclusão de novos grupos de estudo, inclusão de orientador, pedido de banca perdido na secretaria... enfim, foram muitos momentos de estresse, mas que foram amenizadas ou compartilhadas com pessoas muito queridas, que me incentivaram e que acreditaram no meu potencial.
Agradeço primeiramente à minha mãe, Sandra, mulher forte e determinada, em quem eu me espelho, e que sempre lutou para que eu e meu irmãos tivéssemos a melhor educação possível. Mãe, eu sei e tenho certeza de que você também sabe o quanto é difícil não poder ter você por perto. Eu só quero que essa pandemia acabe logo com a menor quantidade de mortos possíveis, para que eu possa, enfim, te abraçar. Aqui quero lhe ser grata por sempre ter priorizado a minha educação e a dos meus irmãos. Obrigada por confiar em nós e nos amar incondicionalmente. Eu te amo muito e dedico este trabalho, assim como todas as minhas conquistas a você.
Agradeço aos meus irmãos Pedro e Thiago que sempre serviram de exemplo de esforço e dedicação. Por ser a irmã mais nova, eu sempre me espelhei muito em vocês. Você, Thiago, com a organização e o foco sempre muito bem definidos, e você, Pedro com persistência e a dedicação em meio a tantas outras atividades. Amo vocês e estou com muitas saudades!
Aos meus amados e levados sobrinhos e afilhados, Catarina e Francisco, que mesmo morando longe, me trazem alegria, leveza e amor em cada foto e em cada vídeo. Vocês trouxeram alegria ao meu coração de uma maneira inexplicável e fazem com que eu busque ser melhor, por vocês, a cada dia. Agradeço também à minha cunhada, Patrícia, que confiou em mim para ser madrinha dos seus filhos. Cunhada, você é uma mulher incrível e cheia de talentos, nunca duvide disso. Muito obrigada por sempre desejar o meu sucesso.
iv
Agradeço ao meu companheiro, Gabriel, por, literalmente, estar ao meu lado, sempre me esperando acordado durante a noite, independente da hora, enquanto eu estava editando algum gráfico, lendo algum artigo, ou revisando o texto do trabalho. Talvez você não saiba, mas foi a sua presença física que me incentivava muitas vezes a continuar, nem que fosse só por mais alguns minutos a seguir com as minhas atividades noturnas. Obriga pela paciência, pela compreensão, pelos lanchinhos, por ser meu psicólogo e por estar ao meu lado, todos os dias. Te amo!
Agradeço ao meu chefe, Paulo Pfeifer, por sempre ter me incentivado a fazer o mestrado, e acreditar que a qualificação e o estudo são as bases para nos tornamos profissionais melhores. Admiro a forma como você gerencia a nossa equipe e está sempre disposto a se auto desafiar e aprender. Vejo em você muito do líder que desejo ser um dia. Obrigada!
Agradeço ao meu outro chefe, Bruno Vieira, por sempre me por para cima, mostrar o quanto eu sou capaz, por saber lidar com a minha falta de paciência para algumas coisas, hahaha e principalmente por demonstrar tanta confiança em mim.
Agradeço aos meus colegas de trabalho, com quem compartilho ou compartilhei inúmeras manhãs: Bruna, Daffne, Manon, Bruno, Aldair, Mariana, Gustavo e Daniel, por diversas vezes terem me ouvido reclamar sobre o mestrado, por terem me desejado boa sorte antes das provas e por me cobrirem nos dias em que precisei sair mais cedo ou chegar mais tarde no escritório por conta de alguma aula, reunião com orientador ou apresentação de trabalho.
Agradeço à minha grande amiga, Paula, por sempre se mostrar interessada sobre o andamento do mestrado, por me lembrar de fazer a inscrição em disciplinas, hahaha, e por me incentivar a terminar a dissertação quando eu mais me senti desmotivada ou cansada. Obrigada pela companhia até mais tarde no escritório, em muitos dias foi o me incentivou a aproveitar o ambiente do escritório para me dedicar a dissertação, mesmo que algumas poucas horinhas antes de ir para casa.
Agradeço ao meu grande amigo, Júlio, que apesar de ter feito apenas uma matéria comigo, sempre me ajudou emotiva e psicologicamente, me ouviu e, principalmente, compartilhou sentimentos de angústias, frustações e alívios comigo. Quando me sentia mal, ou achava que não teria condições de terminar, foi nas conversas com você que percebia que ainda era possível. Obrigada por ser meu amigo e por acreditar no meu potencial. Eu acredito muito em você e estou orgulhosa de saber que concluímos esta etapa.
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Agradeço ao Lucas, que com sua bagagem me ajudou muito com as dúvidas na utilização do programa SimaPro, com as licenças de utilização e com as dicas e artigos compartilhados. Agradeço também aos demais alunos e funcionários do NUMATS, em especial à Anne, Bruno, Nathalia e Luzidelle.
Agradeço ao meu orientador, Romildo, por me atender nos horários mais impróprios, me ajudar a contornar os prazos exigidos pelo programa, me cobrar resultados, pelas reuniões durante a quarentena e me incentivar a terminar este trabalho. Obrigada.
Agradeço a minha coorientadora Anna, que apesar de ter participado deste trabalho na fase final, contribuiu imensamente com a análise dos resultados que serão apresentados. Mesmo estando em outro país e com outro fuso horário, sempre foi muito solícita e respondia os meus e-mails em períodos curtos. Muito obrigada, Anna.
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Resumo da Dissertação apresentada à COPPE/UFRJ como parte dos requisitos necessários para a obtenção do grau de Mestre em Ciências (M. Sc.)
AVALIAÇÃO DO CICLO DE VIDA DE CONCRETOS CONTENDO AGREGADOS RECICLADOS DE DIFERENTES ORIGENS
Elisa Silva Belisário
Agosto/2020
Orientador: Romildo Dias Toledo Filho
Anna Karin Elisabeth Bernstand Saraiva Schott
Programa: Engenharia Civil
A crescente geração de resíduos de construção e demolição (RCD) e a sua disposição inadequada levam a problemas estéticos, ambientais e de saúde pública. Dessa forma, alternativas como a reutilização de RCD na forma de agregados reciclados vem sendo estudados. Este trabalho utilizou a metodologia da avaliação do ciclo de vida (ACV) para avaliar o desempenho ambiental de concretos com diferentes frações de agregados reciclados de concreto (ARC) de diferentes origens, levando em consideração a resistência mecânica e durabilidade. Os resultados mostram que a utilização de ARC evita impactos relacionados principalmente à depleção de recursos abióticos, no entanto, não há ganhos no potencial de mudanças climáticas. Tendo em vista que a dosagem utilizada permitiu que as misturas atingissem a resistência mecânica esperada, os indicadores de eficiência estrutural mostraram que a utilização dos ARC é viável do ponto de vista ambiental. No entanto a argamassa/pasta aderida aos ARC influencia diretamente a durabilidade das misturas, principalmente quando utilizado ARC miúdo em concretos de alto desempenho. Dessa forma, a utilização de ARC miúdo com teor de pasta aderida de até 30% e absorção total de até 6% é recomendada apenas em concretos expostos a condições não agressivas. Para ARC graúdos os resultados indicaram que a sua utilização em frações de 60% é mais vantajosa que em quantidades menores.
vii
Abstract of Dissertation presented to COPPE/UFRJ as a partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Science (M.Sc.)
LIFE CYCLE ASSESSMENT OF CONCRETE CONTAINING RECYCLED AGGREGATES FROM DIFFERENT ORIGINS
Elisa Silva Belisário
August/2020
Advisor: Romildo Dias Toledo Filho
Anna Karin Elisabeth Bernstand Saraiva Schott
Department: Civil Engineering
The growing generation of construction and demolition waste (CDW) creates aesthetic, environmental and public health problems. Thus, alternatives such as the reuse of CDW in the form of recycled aggregates have been studied. This work used the methodology of life cycle assessment (LCA) to evaluate the environmental performance of concretes with different fractions of recycled concrete aggregates (RCA) from different origins, taking into account the mechanical strengths and durability. The results show that the use of RCA avoids impacts related mainly to the abiotic depletion potentials, however, the global warming potential is not significantly altered. Considering that the mixture composition allowed the concretes to reach the expected mechanical strength, the structural efficiency impact indicators showed that the use of RCA is environmentally viable. However, the mortar / paste adhered to the RCA, directly influences the durability of the mixes, especially when using fine ARC in high performance concrete. Thus, the use of fine RCA with a paste adhered of up to 30% and total absorption of up to 6% is recommended only in concretes exposed to non-aggressive conditions. For coarse RCA, the results indicated that its use in fractions of 60% is more advantageous than in smaller quantities.
viii
SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS ...... xiv
LISTA DE TABELAS ...... xvii
LISTA DE ABREVIATURAS ...... xix
1 INTRODUÇÃO ...... 1
1.1 Motivação ...... 1
1.2 Objetivo...... 2
1.3 Estrutura da Dissertação ...... 3
2 COMPONENTES DO CONCRETO E SEUS IMPACTOS AMBIENTAIS .... 5
2.1 Cimento Portland ...... 5
2.1.1 Composição e Processo de Fabricação ...... 6
2.1.2 Tipos de Cimento ...... 7
2.2 Água ...... 9
2.3 Agregados ...... 10
2.3.1 Areias ...... 11
2.3.1.1 Processo Produtivo ...... 11
2.3.1.2 Disponibilidade ...... 12
2.3.2 Britas ...... 13
2.3.2.1 Processo produtivo ...... 13
2.3.2.2 Produtores ...... 14
2.3.2.3 Disponibilidade ...... 15
2.4 Aditivos ...... 16
3 RESÍDUOS DE CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO – RCD ...... 18
3.1 Definição, Geração e Impacto...... 18
3.2 Classificação ...... 20
ix
3.3 Normas ...... 21
3.3.1 Resolução CONAMA N° 307 ...... 21
3.3.2 Normalização Brasileira ...... 22
3.3.3 Normalização Internacional ...... 23
3.4 Composição...... 24
3.5 Locais de disposição ...... 27
3.6 Pontos de Coleta ...... 28
3.7 Beneficiamento ...... 28
3.7.1 Etapas do Beneficiamento ...... 28
3.7.1.1 Cominuição ...... 29
3.7.1.2 Separação por tamanho ...... 30
3.7.1.3 Concentração ...... 30
3.7.2 Usinas de Beneficiamento ...... 30
3.8 Principais Características dos Agregados Reciclados...... 33
3.8.1 Argamassa / Pasta aderida ...... 33
3.9 Propriedades do Concreto com ARC ...... 35
3.9.1 Resistencia mecânica ...... 35
3.9.2 Durabilidade ...... 36
4 AVALIAÇÃO DO CICLO DE VIDA ...... 39
4.1 Aspectos Gerais ...... 39
4.2 Metodologia de ACV ...... 39
4.2.1 Objetivo e escopo ...... 40
4.2.2 Análise de Inventário ...... 41
4.2.3 Avaliação de impactos ...... 42
4.2.4 Interpretação do Ciclo de Vida ...... 44
4.3 Avaliação do Ciclo de Vida de Concretos com Agregados Reciclados ...... 44
x
4.3.1 Carga Ambiental dos Materiais Constituintes do Concreto ...... 44
4.3.2 Influência da Distância de Transporte ...... 45
4.3.3 Utilização de Agregados Reciclados em Concretos ...... 47
5 METODOLOGIA ...... 53
5.1 Definição de Objetivo e Escopo ...... 53
5.2 Descrição dos Concretos Avaliados...... 54
5.3 Software SimaPro ...... 59
5.4 Inventário de Ciclo de Vida – ICV ...... 60
5.4.1 Descrição dos Materiais e seus Processos ...... 60
5.4.1.1 Cimento Portland ...... 60
5.4.1.2 Superplastificante ...... 61
5.4.1.3 Brita Natural ...... 62
5.4.1.4 Areia Natural ...... 62
5.4.1.5 Agregados reciclados ...... 63
5.4.2 Impactos evitados ...... 66
5.4.3 Produção do Concreto ...... 66
5.4.4 Dados de Entrada SimaPro ...... 67
5.5 Avaliação do Impacto do Ciclo de Vida ...... 69
5.5.1 Categorias de Impacto Consideradas ...... 69
5.5.2 Indicador de Impacto de Eficiência Estrutural ...... 70
5.5.3 Indicador de Impacto de Durabilidade ...... 70
5.5.3.1 Modelo de Previsão de Vida Útil ...... 70
5.5.3.2 Estrutura com 50 anos de tempo de vida ...... 73
5.5.4 Unidade Funcional e Fluxo de referência ...... 74
6 RESULTADOS E DISCUSSÕES ...... 75
6.1 Avaliação de Impacto Ambiental dos Materiais Constituintes ...... 75
xi
6.2 Avaliação de Impacto do Ciclo de Vida dos Concretos por m³ ...... 77
6.2.1 Concretos com agregados miúdos reciclados – Grupo 1 ...... 78
6.2.2 Concretos com agregados graúdos reciclados – Grupo 2 ...... 79
6.2.3 Concretos com agregados graúdos reciclados – Grupo 3 ...... 81
6.3 Indicador de Impacto de Eficiência Estrutural...... 82
6.3.1 Concretos com agregados miúdos reciclados – Grupo 1 ...... 82
6.3.2 Concretos com agregados graúdos reciclados – Grupo 2 ...... 84
6.3.3 Concretos com agregados graúdos reciclados – Grupo 3 ...... 87
6.4 Indicador de Impacto de Durabilidade ...... 88
6.4.1 Concretos com agregados miúdos reciclados – Grupo 1 ...... 88
6.4.2 Concretos com agregados graúdos reciclados – Grupo 2 ...... 91
6.4.3 Concretos com agregados graúdos reciclados – Grupo 3 ...... 93
6.5 Avaliação de Impacto de Ciclo de Vida Normalizada pela UF ...... 96
6.5.1 Concretos com agregados miúdos reciclados – Grupo 1 ...... 96
6.5.1.1 Influência da distância de transporte...... 98
6.5.2 Concretos com agregados graúdos reciclados – Grupo 2 ...... 104
6.5.2.1 Influência da distância de transporte...... 106
7 CONCLUSÕES ...... 112
7.1 Sugestões para trabalhos futuros ...... 113
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...... 115
APÊNDICE A – IMPACTOS EVITADOS ...... 125
APÊNDICE B – ANÁLISE DO CICLO DE VIDA DE 1m³ DE CONCRETO .... 128
APÊNDICE C - ANÁLISE DO CICLO DE VIDA DOS CONCRETOS NORMALIZADOS PELO DESEMPENHO MECÂNICO ...... 140
APÊNDICE D - AVALIAÇÃO DE IMPACTO DO CICLO DE VIDA DOS CONCRETOS NORMALIZADOS PELA DURABILIDADE ...... 142
xii
APÊNDICE E - AVALIAÇÃO DE IMPACTO DO CICLO DE VIDA DOS CONCRETOS NORMALIZADOS PELA UNIDADE FUNCIONAL ...... 144
xiii
LISTA DE FIGURAS
Figura 2-1: Constituintes do concreto ...... 5
Figura 2-2: Produção Nacional de Cimento por regiões (SINC, 2017) ...... 7
Figura 2-3: Emissão de CO2 eq de diferentes tipos de cimento comercializados pela Votorantim (EDP, 2016) ...... 9
Figura 2-4: Cavas de mineração em Piranema, Seropédica-Itaguaí (SILVEIRA, 2013) 12
Figura 2-5: Usinas de britagem instaladas por Unidade da Federação (DNPM, 2018) . 14
Figura 2-6: Mapa de localização dos produtores de brita no estado do Rio de Janeiro (DNPM, 2018) ...... 14
Figura 3-1: RCD coletado por região durante o ano de 2016 (baseado em ABRELPE, 2017) ...... 19
Figura 3-2: Composição de resíduos de uma Central de Tratamento em Petrolina (ARAUJO et al., 2019) ...... 26
Figura 3-3: Levantamento de usinas de reciclagem de RCD no Brasil ao longo dos anos (MIRANDA et al., 2016) ...... 31
Figura 3-4: Capacidade nominal de produção x Produção média mensal das Usinas de Beneficiamento no Brasil (adaptado de MIRANDA et al., 2016) ...... 32
Figura 3-5: Classificação dos ARC graúdos (RANGEL et al., 2019) ...... 34
Figura 3-6: Classificação dos ARC miúdos (RANGEL et al., 2019) ...... 34
Figura 4-1: Estrutura da avaliação do ciclo de vida (ABNT NBR ISO 14040:2009) .... 40
Figura 4-2: Sistema de produto e seus componentes (ABNT NBR ISO 14044:2009) .. 40
Figura 4-3: Exemplo de fator de caracterização (SILVA, 2015) ...... 43
Figura 4-4: Abordagem midpoint e endpoint (ROSSI, 2013) ...... 43
Figura 5-1: Fronteira do sistema de produto estudado...... 54
Figura 5-2: Nomenclatura das misturas estudadas ...... 56
Figura 5-3: Misturas com ARC miúdo estudadas por ANDRADE (2018) – Grupo 1 ... 57
xiv
Figura 5-4: Misturas com ARC graúdo estudadas por AMARIO (2015) – Grupo 2 ..... 57
Figura 5-5: Misturas com ARC graúdo estudadas por RANGEL (2019) – Grupo 3 ..... 58
Figura 5-6: Declaração Ambiental utilizada para superplastificante (EFCA, 2015) ...... 62
Figura 5-7: Proporções de cada classe granulométrica para os resíduos (RANGEL, 2019) ...... 63
Figura 5-8: Diagrama do processo de beneficiamento da Usina considerada (COELHO e DE BRITO, 2013) ...... 64
Figura 5-9: Estrutura considerada para análise de vida útil de 50 anos ...... 74
Figura 6-1: Impactos evitados normalizados pelos agregados naturais ...... 76
Figura 6-2: Exemplo de rede de processo produtivo modelado no SimaPro ...... 77
Figura 6-3: Impactos do ciclo de vida de 1 m³ dos concretos com ARC miúdo, normalizados pela referência (100% areia natural) ...... 78
Figura 6-4: Impactos do ciclo de vida de 1m³ dos concretos com ARC graúdo, normalizados pela referência (100% brita natural) ...... 80
Figura 6-5: Impactos do ciclo de vida de 1m³ dos concretos com ARC graúdos (grupo 3), normalizados pela referência (100% brita natural) ...... 81
Figura 6-6: Figura 6-7: Indicador de impacto de eficiência estrutural dos concretos com ARC miúdo, normalizados pela referência (100% areia natural) ...... 83
Figura 6-8: Indicador de impacto de eficiência estrutural dos concretos com brita reciclada, normalizados pela referência (100% brita natural) ...... 85
Figura 6-9: Indicador de impacto de eficiência estrutural de concretos com brita reciclada (grupo 3), normalizados pela referência (100% brita natural)...... 87
Figura 6-10: Indicador de impacto de durabilidade dos concretos com areia reciclado, normalizados pela referência (100% areia natural) ...... 89
Figura 6-11: Indicador de impacto de durabilidade dos concretos com brita reciclada, normalizados pela mistura com 20% de ARC ...... 92
Figura 6-12: Indicador de impacto de durabilidade dos concretos com brita reciclada após degradação de 300 ciclos de gelo-degelo, normalizadas pela referência (100% brita natural) ...... 95
xv
Figura 6-13: Indicador de impacto de durabilidade dos concretos com brita reciclada, após degradação de 50 ciclos de molhagem e secagem, normalizadas pela referência (100% brita natural) ...... 95
Figura 6-14: Impacto do ciclo de vida para a UF dos concretos, normalizados pela referência (100% areia natural) ...... 98
Figura 6-16: Influência da distância de transporte da areia nos impactos gerados ...... 101
Figura 6-17: Influência da distância de transporte da brita nos impactos gerados ...... 103
Figura 6-17: Impacto do ciclo de vida para UF de concretos, normalizados pela mistura com 20% de ARC ...... 104
Figura 6-22: Influência da distância de transporte da brita nos impactos gerados ...... 109
Figura 6-23: Influência da distância de transporte da areia nos impactos gerados ...... 111
xvi
LISTA DE TABELAS
Tabela 2-1: Principais componentes do cimento Portland (NEVILLE, 2011) ...... 6
Tabela 2-2: Teores máximos de substâncias para água de amassamento (ABNT NBR 15900:2009) ...... 9
Tabela 2-3: Dados das usinas localizadas no município do Rio de Janeiro (DNPM, 2018) ...... 15
Tabela 3-1: Requisitos para agregado reciclado destinado ao preparo de concreto sem função estrutural (ABNT NBR 15116:2004) ...... 23
Tabela 3-2: Normas Brasileiras relacionadas a agregados reciclados ...... 23
Tabela 3-3: Composição dos resíduos (LYRA et al., 2013) ...... 25
Tabela 3-4: Composição e classificação do RCD no município de Pelotas-RS (TESSARO et al., 2012) ...... 26
Tabela 3-5: Composição dos RCC em diversas cidades brasileiras (IPEA, 2012) ...... 27
Tabela 3-6: Classificação generalizada proposta para ARC graúdos (RANGEL et al., 2019) ...... 35
Tabela 3-7: Classificação generalizada proposta para ARC miúdos (RANGEL et al., 2019) ...... 35
Tabela 5-1: Características dos ARC...... 55
Tabela 5-2: Dosagem das misturas com ARC miúdo – Grupo 1 ...... 58
Tabela 5-3: Dosagem das misturas com ARC graúdo (AMARIO, 2015) – Grupo 2 ..... 59
Tabela 5-4: Dosagem das misturas com ARC graúdo (RANGEL, 2019) – Grupo 3 ..... 59
Tabela 5-5: Distâncias entre as fábricas e a Cidade do Rio de Janeiro ...... 61
Tabela 5-6: Consumo de energia dos equipamentos da Usina de Beneficiamento proposta por COELHO e DE BRITO (2013) ...... 65
Tabela 5-7: Energia demandada para a produção de diferentes frações de resíduos ..... 65
Tabela 5-8: Etapas consideradas para cálculo dos impactos evitados ...... 66
xvii
Tabela 5-9: Consumo de energia em central de concretagem (MARCEAU et al., 2007) ...... 67
Tabela 5-10: Dados de entrada dos materiais no SimaPro ...... 68
Tabela 5-11: Distância de transporte dos materiais ...... 68
Tabela 5-12: Descrição das categorias de impacto consideradas ...... 69
Tabela 5-13: Classificação da penetração de íons cloreto pela carga total passante ASTM (2012) ...... 72
Tabela 6-1: Desempenho mecânico dos concretos com ARC miúdo (ANDRADE, 2018) ...... 83
Tabela 6-2: Desempenho mecânico dos concretos com ARC graúdo (AMARIO, 2015) ...... 85
Tabela 6-3: Desempenho mecânico das misturas estudadas por RANGEL (2019) ...... 87
Tabela 6-4: Parâmetros de durabilidade dos concretos com agregado miúdo reciclado (ANDRADE, 2018) ...... 88
Tabela 6-5: Parâmetros de durabilidade dos concretos moldados por AMARIO (2015) ...... 91
Tabela 6-6: Degradação da resistência à compressão por congelamento-descongelamento (RANGEL, 2019) ...... 94
Tabela 6-7: Degradação de resistência à compressão por secagem-molhagem (RANGEL, 2019) ...... 94
Tabela 6-8: Parâmetros considerados para UF dos concretos com ARC miúdo ...... 97
Tabela 6-9: Parâmetros considerados para UF dos concretos com ARC graúdo ...... 104
xviii
LISTA DE ABREVIATURAS
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas
ABRELPE Associação Brasileira de Empresas de Limpeza Pública e Resíduos Especiais
ACV Avaliação do ciclo de vida
ADP Abiotic depletion potential
ADP-ff Abiotic depletion potential (fossil fuels)
AICV Avaliação de Impactos de Ciclo de Vida
AP Acidification potential
ARC Agregados de resíduos de concreto
ARM Agregado de resíduo misto
ASTM American Society for Testing and Materials
ATT Áreas de Transbordo e Triagem
BSCJ Bulletin of the Chemical Society of Japan
ºC Grau Celsius
C0 Concentração inicial de cloretos na superfície do concreto
C25 Concreto convencional de 25 MPa
C30 Concreto convencional de 30 MPa
C35 Concreto convencional de 35 MPa
C45 Concreto convencional de 45 MPa
C60 Concreto de alto desempenho de 60 MPa
C65 Concreto de alto desempenho de 65 MPa
CFC-11 Clorofluorcarbono
CML Center of Environmental Science of Leiden University
CONAMA Conselho Nacional do Meio Ambiente
xix
CP-V Cimento Portland de Alta Resistência Inicial
Cs Concentração superficial de cloretos
Cx Concentração de cloretos na profundidade x
D Agregado de demolição
Dap Coeficiente de difusão aparente
EFCA European Federation of Concrete Admixture Associations
EP Eutrophication potential
Erf Função erro de Gauss
GEE Gases do efeito estufa
GJ Gigajoules
GWP Global warming potential
ICV Avaliação de Inventário de Ciclo de Vida
INEA Instituto Estadual do Ambiente
IPEA Instituto de Pesquisa Econômica Aplicada
LAB Agregado de laboratório
MEC Modelo de Empacotamento Compressível
NBR Norma Brasileira Reguladora
NTC New Technology Consulting
ODP Ozone depletion potential
PNRS Política Nacional de Resíduos Sólidos
POCP Photochemical ozone creation potential
Q(60v-6h) Carga total passante nas condições de ensaio da ASTM C1202
RCC Resíduo da Construção Civil
RCD Resíduo de Construção e Demolição
RSU Resíduos sólidos urbanos
RILEM The International Union of Testing and Research Laboratories for
xx
Materials
SindusCon Sindicato da Indústria da Construção Civil
SNIC Sindicato Nacional da Indústria do Cimento
SP Superplastificante t tonelada
UF Unidade Funcional x Profundidade
WMO World Meteorological Organization
xxi
CAPÍTULO 1
1 INTRODUÇÃO
1.1 Motivação
A construção civil possui um papel importante no desenvolvimento da economia de um país, contribuindo para a geração de emprego e renda. Através dela é produzida infraestrutura econômica por meio da instalação de portos, ferrovias, rodovias, sistemas de irrigação, energia, dentre outros, facilitando o desenvolvimento de outras atividades econômicas (TEIXEIRA e DE CARVALHO, 2005). Entretanto, ao mesmo tempo em que o desenvolvimento industrial gera um aumento na demanda de obras, provoca também um aumento do consumo dos recursos naturais e energia. A elevada produção de concreto é responsável por diversos impactos ao meio ambiente, como emissão de gases do efeito estufa, extração de matérias primas requeridas nos materiais de construção e elevada demanda energética, necessária durante todas as etapas de produção. Além dos impactos gerados nas etapas de produção dos materiais, existem ainda aqueles gerados após a vida útil da estrutura, como a destinação irregular e inapropriada de resíduos ao longo de rios, estradas e terrenos baldios, que podem contribuir para problemas de drenagem das vias e proliferação de doenças. Os resíduos de construção e demolição (RCD) representaram aproximadamente 57 % da massa de resíduos sólidos urbanos em 2016. Estima-se que no Brasil tenham sido produzidos 41,5 milhões de toneladas de resíduos na construção civil durante o ano de 2016 (ABRELPE, 2017). Estima-se que a massa de RCD gerados nos Municípios é igual ou maior que a massa dos resíduos domiciliares (JOHN & AGOPYAN, 2000). A disposição final destes materiais requer áreas muito grandes e específicas para este tipo de resíduo, o que é considerado raro nas proximidades dos centros urbanos onde eles são gerados. Além disso, a sua geração em excesso aumenta a chance de deposição em locais inapropriados, podendo causar interferências no trânsito e na circulação de pedestres, assim como obstrução dos dispositivos de drenagem, contribuindo para eventos de inundação. Nos casos de resíduos perigoso como tintas, solventes e óleos, que necessitam de tratamentos especiais antes da sua disposição final, pode ocorrer a contaminação de solos e lençóis freáticos.
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A compreensão e a consequência destes impactos ao meio ambiente e ao homem trazem à tona a preocupação com o desenvolvimento sustentável que deve estar incorporado às atividades da Engenharia Civil, possibilitando o crescimento e desenvolvimento econômico com um baixo impacto ambiental. Neste sentido, o emprego de agregados reciclados de resíduos de construção surge como uma alternativa capaz de minimizar potenciais impactos na produção de concreto, os quais podem ser mensurados a partir da análise do ciclo de vida (ACV). Neste caso, a ACV exerce a função de ferramenta de gestão ambiental, analisando e comparando alternativas potencialmente ecológicas. A partir desta metodologia é possível extrair indicadores ambientais objetivos com a compilação de entradas, saídas e impactos ambientais potenciais das etapas que compõem o ciclo de vida de um determinado produto, resultando em um diagnóstico abrangente da viabilidade ambiental das alternativas estudadas, auxiliando na tomada de decisão. Apesar da normalização brasileira não permitir o emprego do agregado reciclado em concretos com fins estruturais, países desenvolvidos têm criado normas e regulamentações de reciclagem e utilização dos RCD, viabilizando sua utilização. A ACV para estes concretos complementa esses estudos, uma vez que é capaz de mensurar o ganho ambiental associado à utilização do RCD em concretos. Os estudos atuais de ciclo de vida de concretos contendo agregados reciclados indicam que a utilização deste material é benéfica do ponto de vista da manutenção dos recursos naturais, no entanto não são percebidas alterações na emissão de CO2 eq. Além disso, poucos estudos consideram as características de durabilidade do concreto com agregado reciclado ao realizar a ACV. Tendo em vista a influência da pasta/argamassa aderida presente nos agregados reciclados nas propriedades de durabilidade do concreto final, existe uma lacuna nos estudos de ACV com relação à influência dos agregados reciclados na durabilidade dos concretos ao longo da fase de uso da estrutura.
1.2 Objetivo
Esta pesquisa tem como objetivo avaliar o impacto ambiental de concretos que utilizam frações de agregados miúdos e graúdos reciclados de concreto em substituição aos agregados naturais, a partir da metodologia de análise do ciclo de vida. Para isso serão
2 considerados os impactos gerados com o processo de produção dos concretos, assim como os impactos evitados decorrentes da não disposição final dos resíduos de construção e demolição em aterros sanitários, tendo em vista a sua utilização como agregados reciclados nos concretos. Os objetivos específicos deste trabalho consistem em:
i. Mensurar o potencial de impacto ambiental evitado através da utilização dos RCD de diferentes origens em concretos de classe de resistência convencional e de alto desempenho;
ii. Analisar a influência da unidade funcional frente aos indicadores ambientais;
iii. Analisar a viabilidade ambiental da utilização de concretos com agregados reciclados, levando em consideração parâmetros de resistência mecânica e de durabilidade.
1.3 Estrutura da Dissertação
Este trabalho segue dividido em sete capítulos, organizados da seguinte maneira: No capítulo 1 é apresentada uma breve introdução sobre o tema, com o objetivo de contextualizar o trabalho, apresentando a motivação e os objetivos propostos para a pesquisa. No capítulo 2 consta uma pequena revisão bibliográfica a respeito dos constituintes do concreto. O capítulo 3 trata dos resíduos de construção e demolição. São apresentados a sua definição, impactos e geração, assim como sua classificação, composição e seu processo de beneficiamento. Além disso são apresentadas algumas propriedades de concretos moldados com agregados reciclados. O capítulo 4 apresenta a metodologia da Avaliação do Ciclo de Vida e aborda estudos anteriores de ACV em concretos com agregados reciclados. No capítulo 5 são apresentadas as características dos concretos avaliados e seus componentes, bem como a definição das etapas da ACV para o estudo em questão. O capítulo 6 apresenta os resultados obtidos para os impactos ambientais dos materiais constituintes do concreto, individualmente, assim como sua contribuição quando considerado 1 m³ de concreto. São ainda apresentados os resultados para os
3 indicadores de impacto de eficiência estrutural, durabilidade e, por fim, para unidade funcional proposta. O capítulo 7 apresenta as conclusões do trabalho e propostas para trabalhos futuros.
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CAPÍTULO 2
2 COMPONENTES DO CONCRETO E SEUS IMPACTOS AMBIENTAIS
O concreto é o resultado da mistura de cimento, água, agregados graúdos e agregados miúdos, podendo ou não conter aditivos minerais e químicos (vide Figura 2-1). Suas propriedades são desenvolvidas a partir do endurecimento da pasta de cimento (ABNT NBR 12655:2015).
Figura 2-1: Constituintes do concreto
O ciclo de vida do concreto gera impactos decorrentes (i) do consumo de recursos naturais renováveis e não renováveis, (ii) das emissões, que podem acarretar aquecimento global, acidificação, formação de oxidantes e destruição da camada de ozônio e (iii) da liberação de substâncias tóxicas, originando ecotoxicidade e toxicidade humana (ESTANQUEIRO, 2012). Para uma melhor compreensão dos impactos ambientais do concreto, a seguir serão abordados seus componentes individualmente.
2.1 Cimento Portland
O cimento é um pó fino que possui propriedades aglomerantes, ou seja, ele endurece sob a ação da água e, após endurecido, mesmo em contato com a água, não se decompõe mais (ABCP, 2002).
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2.1.1 Composição e Processo de Fabricação
O cimento Portland é composto essencialmente de silicatos de cálcio, e uma pequena quantidade de uma ou mais formas de sulfato de cálcio. Os quatro principais constituintes do cimento estão indicados na Tabela 2-1.
Tabela 2-1: Principais componentes do cimento Portland (NEVILLE, 2011)
Nome do composto Composição Abreviação
Silicato tricálcio 3CaO.SiO2 C3S
Silicato dicálcio 2CaO.SiO2 C2S
Aluminato tricálcio 3CaO.Al2O3 C3A
Ferroaluminato tetracálcio 4CaO.Al2O3. Fe2O3 C4AF
O ciclo de produção do cimento Portland se inicia com o desmonte da rocha calcária, feita com o auxílio de explosivos. O calcário (CaCO3) é calcinado e como resultado produz cal (CaO) e como subproduto o CO2. Depois de produzida, a cal reage com a sílica (SiO2), alumina (Al2O3) e o óxido de ferro (Fe2O3) formando o clínquer, um produto nodular intermediário, que é moído com uma porção de gesso para fabricação do cimento Portland (SNIC, 2010).
Em escala mundial, aproximadamente 90% das emissões de CO2 oriundas da fabricação de cimento ocorrem durante a produção de clínquer, seja na calcinação/descarbonatação da matéria-prima, seja com a queima de combustíveis no interior do forno. A parcela restante resulta do transporte de matérias-primas e das emissões pelo consumo de energia elétrica na fábrica (SNIC, 2010). Os dados do Sindicato Nacional da Indústria do Cimento (SNIC, 2017) indicam que em 2017 foram produzidos, ao total, 54.003.893 toneladas de cimento, enquanto o consumo chegou a 53.703.188 toneladas, distribuídas conforme Figura 2-2 abaixo.
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Consumo Aparente de cimento por regiões Produção Nacional de cimento por regiões
9.415.253 Sul 8.713.420
23.389.298 Sudeste 25.384.010
4.945.391 Centro-Oeste 5.777.317
12.408.776 Noedeste 11.491.440
3.544.470 Norte 2.637.706
0 5.000.000 10.000.000 15.000.000 20.000.000 25.000.000 30.000.000
Figura 2-2: Produção Nacional de Cimento por regiões (SINC, 2017)
2.1.2 Tipos de Cimento
A partir do conhecimento das taxas relativas de reatividade e produtos de hidratação dos compostos individuais, é possível projetar cimentos com características especiais, como alta resistência inicial, baixo ou moderado calor de hidratação e alta ou moderada resistência a sulfato (MEHTA e MONTEIRO, 2008). Durante a etapa de moagem do cimento outras matérias primas como gesso, escória de alto forno, materiais pozolânicos e carbonáticos podem ser misturados ao clínquer, dando origem a outros tipos de cimento. O gesso, por controlar o tempo de pega, encontra-se presente na composição de todos os tipos de cimento. As escórias de alto forno, obtidas na indústria siderúrgica durante a produção do ferro gusa, possuem a propriedade de ligante hidráulico, ou seja, reagem quando em presença de água, desenvolvendo características aglomerantes semelhantes à do clínquer. Os materiais pozolânicos consistem em rochas vulcânicas ou matérias orgânicas fossilizadas encontradas na natureza. Este material, assim como as escórias, apresenta propriedade de ligante hidráulico quando em partículas muito finas. Já os materiais carbonáticos são rochas moídas que possuem carbonato de cálcio em sua constituição. Quando presente no cimento são denominados de fíler calcário. Este material, quando adicionado aos concretos e argamassas, as tornam mais trabalháveis. O aproveitamento de subprodutos de outras atividades e matérias-primas alternativas, além de diversificar as aplicações e características específicas do cimento, propicia a redução das emissões de CO2, tanto pela diminuição da produção de clínquer 7 quanto pela redução do uso de combustíveis fósseis (SNIC, 2020). Segundo KUSUMA et al. (2015), a produção de 1 tonelada de cimento requer 7.500 MJ de energia, enquanto a mesma quantidade de escória requer de 700 a 1.000 MJ, e cinza volante, 150 a 400 MJ de energia. Segundo o SNIC, o uso de energias renováveis está cada vez mais presente na produção do cimento. Tal fato se deve ao coprocessamento de resíduos, como pneus, óleos usados, plásticos e tintas e/ou uso de biomassa (moinha de carvão vegetal, casca de arroz, bagaço de cana etc.) emitirem uma menor quantidade de CO2 que os combustíveis tradicionalmente utilizados. Esse processo, além de dar uma destinação ambientalmente adequada a rejeitos de outras atividades, permite reduzir o uso de combustíveis tradicionais não-renováveis, como o coque de petróleo, o óleo combustível e o carvão mineral. A Votorantim possui declarações ambientais para três tipos de cimento de seu portfólio, quais sejam (i) CP II E 40 – Cimento Portland composto com escória de alto forno, adequado para concretos de alto desempenho, com alta resistência inicial e final; (ii) CP III-40 RS – Cimento Portland resistente a sulfatos, adequado para ambientes agressivos, especialmente ataques de sulfatos e aplicações que requerem alta resistência final; e (iii) CP V-ARI – Cimento Portland com alta resistência inicial, projetado para indústrias e grupos pré-fabricados e adequado para situações onde há necessidade de deformações rápidas (EDP, 2016). Os dados da declaração ambiental se referem à produção de 1m³ de cimento e considera as etapas de extração das matérias primas, transporte até a fábrica e transporte interno, assim como o processamento. A Figura 2-3 compara as emissões de CO2 eq dos três tipos de concreto.
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Figura 2-3: Emissão de CO2 eq de diferentes tipos de cimento comercializados pela Votorantim (EDP, 2016)
2.2 Água
A água é um constituinte fundamental do concreto, pois é responsável pela reação de hidratação do cimento. A quantidade de água tem interferência direta sob as reações da mistura, influenciando resultados como resistência, durabilidade e trabalhabilidade. Quando em excesso, parte da água não reage com cimento, gerando poros no concreto quando endurecido e, consequentemente, reduzindo sua resistência e durabilidade. A durabilidade do concreto também pode ser influenciada pela qualidade da água de mistura. Contaminações na água de amassamento do concreto por substâncias como açúcares, fosfatos, nitratos, chumbo e zinco podem alterar os tempos de pega e resistências do concreto (ABNT NBR 15.900:2009). Dessa forma a água de amassamento de concreto deve respeitar os seguintes limites indicados na Tabela 2-2:
Tabela 2-2: Teores máximos de substâncias para água de amassamento (ABNT NBR 15900:2009)
Substância Teor máximo em mg/L Açúcares 100 Fosfato 100 Nitrato 500 Chumbo 100 Zinco 100
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Com relação ao teor máximo de cloreto, este varia conforme o tipo de concreto. Para concreto simples, sem armadura, a norma prevê um limite de 4.500 mg/L, enquanto para concreto armado o limite cai para 1.000 mg/L. Segundo a ABNT NBR 15900:2009, a água potável pode ser utilizada sem restrição na dosagem dos concretos.
2.3 Agregados
O agregado é um material relativamente barato e originalmente era visto como um componente inerte disperso por toda a pasta de cimento. No entanto a economia não é a única razão para o seu uso. O agregado confere consideráveis vantagens técnicas ao concreto, que tem maior estabilidade de volume e maior durabilidade do que a pasta de cimento hidratada sozinha (NEVILLE, 2011). Com a crescente conscientização do papel desempenhado pelos agregados na determinação de propriedades importantes do concreto, a visão tradicional do agregado como um inerte vem sendo questionada (MEHTA e MONTEIRO, 2008; NEVILLE, 2011). A porosidade, tamanho, absorção de umidade, forma e textura da superfície, força de esmagamento, módulo de elasticidade e o tipo de substâncias nocivas presentes são consideradas características significativas para a fabricação do concreto, e derivam da composição mineralógica da rocha mãe. Os agregados podem ser classificados quanto ao tamanho de seus fragmentos em miúdos ou graúdos. Os agregados miúdos são aqueles que passam pela peneira 4,8 mm e ficam retidos na peneira 0,075 mm. Já os agregados graúdos são aqueles que passam pela peneira de 152 mm e ficam retidos na peneira de 4,8 mm. Quanto à origem podem ser classificados como naturais ou artificiais. A utilização dos agregados no concreto faz com que estes sejam o insumo mais consumido no mundo. Segundo ROSSI (2013), cerca de 90% dos agregados utilizados na construção civil são do tipo mineral natural, como por exemplo, a brita, o cascalho e a areia. Segundo o levantamento realizado pela ANEPAC (2018), em 2017 foram consumidos 497 milhões de toneladas de agregados no Brasil. Deste total, estima-se que 294 milhões de toneladas sejam de areia e 203 milhões de toneladas de brita.
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2.3.1 Areias
2.3.1.1 Processo Produtivo
A areia utilizada como agregado miúdo pode ser obtida nos leitos dos rios ou em planícies aluviais. A lavra pode ocorrer por desmonte hidráulico, escarificação ou dragagem, dependendo do tipo de depósito mineral existente. Segundo LUZ e ALMEIDA (2012), a atividade de extração de areia em Seropédica e Itaguaí, no estado do Rio de Janeiro, usa o método de lavra em cava inundada. A extração em leitos de rio é feita através de dragas com bombas de sucção instaladas sobre barcaças ou flutuadores. A areia bombeada fica depositada na draga e a água retorna ao rio junto com os sedimentos finos. Após o carregamento, o barco transporta a areia até a margem. Uma outra draga, localizada na margem, bombeia a areia em formato de polpa até as peneiras, onde é retirado o material mais grosso. Em seguida, a areia é despejada no pátio de armazenamento para secagem ao ar livre. Essa etapa conta apenas com o auxílio de pá carregadeira, que revira o material. Depois de seco, o material é transportado por caminhões até o local de comercialização (SOUZA, 2012). Segundo QUARESMA (2009) os dentre os impactos ambientais da extração de areia constam geração de efluentes com particulados nos rios, cavas inundadas com alteração do nível freático, alteração paisagística, desmatamento, emissão de particulados atmosféricos provenientes do tráfego de caminhões fora de estrada e ruído das máquinas. LUZ e ALMEIDA (2012) afirmam que extração de areia em cavas inundadas deixa um passivo ambiental que normalmente não é recuperado. Segundo os autores, esta atividade traz a destruição da camada de solo vegetal, criando cavas de grandes dimensões (até 300 m de comprimento, 50 m de largura e 5 m de profundidade), além de alterações significativas na paisagem. A distância média de transporte considerada por SOUZA (2012) em seu estudo de ACV de areia é de 70km. A usina estudada pela autora destina a areia a distâncias que variam de 40 km a 100km do local de extração. Com relação aos impactos gerados, o estudo de SOUZA (2012) identificou que as etapas de extração e beneficiamento são as mais críticas, seguida da etapa de transporte.
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2.3.1.2 Disponibilidade
Segundo o Sumário Mineral de 2017 (ANM, 2019), como a areia natural advém de processos intempéricos, seguidos ou não de outros processos do ciclo das rochas, como erosão, transporte e deposição, que se estabelecem de maneira constante, em todo o planeta, as suas reservas são consideradas abundantes. No entanto a escassez pode vir a ocorrer local ou regionalmente quando a demanda pelo material é muito alta, o que acontece tipicamente em grandes aglomerados urbanos, como regiões metropolitanas. A região metropolitana de São Paulo é um exemplo de escassez, no qual a areia é proveniente de regiões vizinhas, com custos de transporte crescentes. Segundo o Sumário Mineral de 2017 (ANM, 2019), todas as unidades da federação do Brasil são produtoras de areia. Além disso, os mercados são essencialmente regionais. Como o produto possui um baixo valor unitário, os preços do frete são significativos no valor final do produto. Sendo assim, as empresas instaladas próximas a áreas urbanas apresentam forte diferencial competitivo, atingindo grandes capacidades instaladas. No Estado do Rio de Janeiro, os principais municípios produtores de areia são Cabo Frio, Seropédica e Itaguaí. A produção no Polígono de Piranema, formado pelos municípios de Seropédica e Itaguaí, atende a 80% da demanda da Região Metropolitana do Rio de Janeiro e contabiliza cerca de 80 minas a céu aberto (QUARESMA, 2009; TUBBS et al., 2011). A Figura 2-4 ilustra as cavas de mineração de areia na região de Seropédica e Itaguaí.
Figura 2-4: Cavas de mineração em Piranema, Seropédica-Itaguaí (SILVEIRA, 2013)
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Segundo TUBBS et al., 2011, este fator se deu graças às condições geológicas da Bacia de Sepetiba, a expansão da construção civil no estado a partir da década de 60 e sua proximidade com a cidade do Rio de Janeiro.
2.3.2 Britas
2.3.2.1 Processo produtivo
A brita pode ser proveniente de diversos tipos de rocha e é obtida através do processo de desmonte por explosivos e britagem. A sua produção consiste nas etapas de extração, beneficiamento, armazenagem e transporte. Inicialmente é realizada a retirada do solo e demais materiais que compõem o estéril. Em seguida é realizado o desmonte por explosivo. O material desmontado é transportado por pás carregadeiras ou escavadeiras até caminhões que levam o material até as usinas de beneficiamento, onde são realizadas britagens, a fim de reduzir a dimensão dos blocos, e peneiramento para segregação em faixas granulométricas. Por fim, o material é armazenado para posteriormente ser destinado aos centros consumidores por transporte rodoviário. A atividade de mineração pode interferir na qualidade da água, do ar e na potencialidade do solo. Segundo FERREIRA et al. (2006), a extração da brita feita por meio do desmonte por explosivos gera poeira, materiais particulados e gases como CO2 e N. Segundo SILVA (2005), a emissão de material particulado para a atmosfera ocorre devido a circulação de máquinas sobre um substrato normalmente formado por terra, rochas ou brita corrida; com a operação de beneficiamento e classificação da rocha (britagem/rebritagem/peneiramento), e ação dos ventos sobre pilhas de estocagem do material britado e pilhas de estéril). O autor cita, ainda, impactos relacionados às alterações decorrentes da ação das intempéries sobre o substrato desnudo, alteração paisagística e geração de efluentes líquidos. O transporte é a etapa considerada crítica e varia entre 1/3 a 2/3 do custo final do produto. Segundo DNPM (2009), há uma indução à formação de micromercados regionalizados de brita, os quais estão separados por um raio de até 150km.
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2.3.2.2 Produtores
O Cadastro Nacional de Produtores de Brita, feito por DNPM (2018), indica um total de 996 usinas de britagem com registro de produção instaladas no Brasil, com uma concentração nas regiões Sul e Sudeste e, também, acompanhando os principais centros urbanos e as vias de escoamento (estradas). Tal fato reforça a premissa de que a viabilidade econômica de centros produtores (mina e usina) depende da logística de distribuição e da proximidade do centro consumidor. A Figura 2-5 mostra a distribuição dos centros produtores de brita nos estados brasileiros, já a Figura 2-6 indica a localização daqueles situados no estado do Rio de Janeiro.
Figura 2-5: Usinas de britagem instaladas por Unidade da Federação (DNPM, 2018)
Figura 2-6: Mapa de localização dos produtores de brita no estado do Rio de Janeiro (DNPM, 2018) 14
Segundo o Cadastro Nacional, no município do Rio de Janeiro existem seis Usinas, com portes de produção variando de pequeno a grande, conforme Tabela 2-3.
Tabela 2-3: Dados das usinas localizadas no município do Rio de Janeiro (DNPM, 2018)
Usina Produtor Rocha Porte Planta de Inhaúma Lafarge Brasil S. A Gnaise Média Recreio Ibrata Mineração Ltda Gnaise Grande Usina Bangu Pedreira Bangu Ltda Gnaise Pequena Britagem Tamoio Mineração S. A Gnaise Grande Emassa Mineração S/A Emassa Mineração S. A Gnaise Média Exata Pedreira Anhanguera S/A – Empresa de Mineração Gnaise Média
2.3.2.3 Disponibilidade
Segundo DNPM (2009) as areias e britas empregadas na construção civil são abundantes na natureza. Entretanto, fatores exógenos à geologia influenciam a relação entre o quantitativo de reservas existentes e aquelas realmente disponíveis para uso. Primeiramente há uma restrição de ordem econômica para o aproveitamento das jazidas, referente ao baixo valor unitário dos agregados para construção. O que torna necessário reduzir ao máximo possível a distância entre o lugar de extração e o mercado consumidor. Considera-se que, para a maior parte das regiões, as jazidas localizadas fora de um raio de 100 km do mercado consumidor, não são viáveis economicamente. Quanto à disponibilidade local, na Bacia sedimentar do Paraná, por exemplo, as rochas para britagem são difíceis de serem encontradas, criando-se a necessidade de transportar a brita por distâncias superiores a 100 km. No Acre as reservas existentes não possuem boa qualidade e a brita utilizada na construção civil é proveniente de jazidas localizadas no estado vizinho de Rondônia. DNPM (2009) cita, ainda, restrições ambientais. Na Região Metropolitana do Rio de Janeiro, nos locais acima da cota de 100 metros, é proibida a extração de rocha, restringindo tanto o nível de produção quanto à vida útil das pedreiras em operação. Dessa forma, os estudos sobre disponibilidade de reservas de minerais de agregados deve considerar o planejamento local existente, assim como as restrições legais.
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2.4 Aditivos
Segundo a ABNT NBR 11172:1990, adições consistem em produtos de origem mineral adicionados aos cimentos, argamassas e concretos, com a finalidade de alterar suas características, enquanto aditivos se referem a produtos químicos adicionados em pequenos teores às argamassas e concretos, com a finalidade de alterar suas características no estado fresco e/ou endurecido. CORDEIRO (2006) utiliza o termo “aditivo mineral” para denominar os produtos de origem mineral, como pozolanas e materiais cimentícios, como constituinte do concreto. Quando estes materiais são incorporados ao clínquer são denominados “adição mineral”. Os aditivos químicos são geralmente utilizados no concreto para melhorar a sua trabalhabilidade, acelerar ou retardar o tempo de pega, controlar o desenvolvimento da resistência e aumentar a durabilidade da ação contra congelamento, rachadura térmica, expansão de agregados alcalinos, ataque de sulfato e corrosão do reforço. Os aditivos aceleradores são utilizados para acelerar o desenvolvimento inicial de resistência do concreto. São normalmente utilizados quando o concreto é colocado em baixas temperaturas, na fabricação de concreto pré-moldado ou em reparos urgentes. Além disso permite o acabamento antecipado da superfície do concreto e a colocação da estrutura em serviço mais cedo. Aditivos retardadores são úteis em concretagens em locais com clima quente, quando o tempo de ajuste normal é encurtado pela temperatura mais alta e na prevenção da formação de juntas frias. Em geral, eles prolongam o tempo durante o qual o concreto pode ser transportado, colocado e compactado. Os aditivos redutores de água reduzem o teor de água da mistura, geralmente em 5 ou 10 por cento. A utilização deste aditivo permite uma redução na relação água/cimento, mantendo a trabalhabilidade desejada, ou, ainda, melhorando a trabalhabilidade em uma dada relação água/cimento. Segundo NEVILLE (2011), concretos com aditivos redutores de água geralmente exibem baixa segregação e boa fluidez. Aditivos minerais são geralmente adicionados ao concreto em grandes quantidades. Além da redução de custos e melhoria da trabalhabilidade do concreto fresco, eles podem melhorar a resistência do concreto à fissuração térmica, expansão de agregados alcalinos e ataque de sulfato. Materiais pozolânicos naturais e subprodutos
16 industriais, tais como cinzas e escórias, são aditivos minerais comumente usados. Devido aos inúmeros benefícios associados ao seu uso, eles também são conhecidos como materiais suplementares de cimentação. Segundo MEHTA e MONTEIRO (2008), a utilização desse tipo de aditivo provoca um efeito físico no comportamento reológico do concreto fresco imediato, mas pode levar meses para que os efeitos químicos se manifestem. A norma ABNT NBR 12653:2014 define material pozolânico como um material silicoso ou silicoaluminoso que, por si só, possui pouca ou nenhuma atividade aglomerante, mas que, quando finamente dividido e na presença de água, reage com o hidróxido de cálcio (CH) à temperatura ambiente para formar compostos de silicato de cálcio hidratado (C-S-H). A utilização desse material proporciona um concreto mais resistente, uma vez que o C-S-H possui uma contribuição mais significativa que o CH. Dentre os materiais pozolânicos utilizados na substituição parcial do cimento, podem ser citadas as cinzas volantes, escórias de alto-forno, sílica ativa, cinza da casca de arroz e bagaço da cana de açúcar.
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CAPÍTULO 3
3 RESÍDUOS DE CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO – RCD
3.1 Definição, Geração e Impacto
Segundo a Resolução CONAMA n° 307 de 5 de julho de 2002, os resíduos da Construção Civil podem ser definidos como resíduos provenientes de construções, reformas, reparos e demolições de obras de construção civil, assim como resíduos resultantes da preparação e da escavação de terrenos, tais como: tijolos, blocos cerâmicos, concreto em geral, argamassa, gesso, telhas, vidros, tubulações, etc. O material granular proveniente do beneficiamento desses resíduos de construção constitui o agregado reciclado. Este material apresenta características técnicas para a aplicação em obras de edificação, infraestrutura, aterros sanitários ou outras obras de engenharia. A Associação Brasileira de Empresas de Limpeza Pública e Resíduos Especiais (ABRELPE) publica anualmente, desde 2003, o “Panorama dos Resíduos Sólidos no Brasil”. Este documento permite acompanhar a evolução da geração, coleta e disposição dos resíduos urbanos provenientes de serviços de saúde e de construção e demolição. Durante o ano de 2016 a geração de resíduos sólidos urbanos (RSU) atingiu a marca de 78,3 milhões de toneladas, o equivalente a 214.405 toneladas de resíduos por dia. Ainda segundo o levantamento realizado pela ABRELPE (2017), ao longo do ano de 2016, mais de três mil municípios no Brasil deram uma destinação inadequada ao RSU gerado. Dentre o total de RSU coletado, cerca de 45 milhões de toneladas, ou 57 %, são provenientes de resíduos de construção e demolição (RCD). Somente na região Sudeste do Brasil foram coletados mais de 23 milhões de toneladas de RCD, conforme distribuição apresentada na Figura 3-1 a seguir.
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Coleta de RCD por região (t)
Sul Norte 13% 4% Nordeste 20%
Centro Oeste 11%
Sudeste 52%
Figura 3-1: RCD coletado por região durante o ano de 2016 (baseado em ABRELPE, 2017)
Segundo o levantamento realizado pelo Sindicato da Indústria da Construção Civil do Estado de São Paulo (SindusCon-SP, 2012) a geração dos resíduos de construção é espalhada e proveniente, na sua maior parcela, do pequeno gerador. Segundo o Sindicato, cerca de 70% do resíduo gerado é resultante de reformas, pequenas obras e obras de demolição. Este material, em muitos casos, é coletado pelos serviços de limpeza urbana. Os 30 % restantes são provenientes da construção formal. Frente a estes valores pode-se considerar que a utilização desses resíduos configura uma alternativa à redução da quantidade de RCD descartado inadequadamente, podendo evitar impactos como enchentes, perda da infraestrutura de drenagem por entupimento de galerias e proliferação de vetores. A Lei Federal 12.305, em vigor desde 2010, instituiu a Política Nacional de Resíduos Sólidos - PNRS, a qual propõe uma prática de consumo sustentável e um conjunto de instrumentos que permitem aumentar a reciclagem e reutilização dos resíduos sólidos, assim como dar uma destinação adequada à parcela que não pode ser reciclada ou reutilizada. Esta política também atribui a responsabilidade de descarte dos resíduos aos seus respectivos geradores, fabricantes, importadores, distribuidores, comerciantes e cidadão, de forma compartilhada.
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3.2 Classificação
A ABNT NBR 15114:2004 e ABNT NBR 15116:2004 seguem a classificação apresentada na Resolução CONAMA 307/2002 para os resíduos da Construção Civil, conforme resumido a seguir:
• Classe A: resíduos reutilizáveis ou recicláveis como agregados, tais como:
a) Construção, demolição, reformas e reparos de pavimentação e de outras obras de infraestrutura, inclusive solos provenientes de terraplanagem;
b) Construção, demolição, reformas e reparos de edificações: componentes cerâmicos (tijolos, blocos, telhas, placas de revestimento etc.), argamassa e concreto;
c) Processo de fabricação e/ou demolição de peças pré-moldadas em concreto (blocos, tubos, meio-fio etc.) produzidas nos canteiros de obras;
• Classe B: resíduos recicláveis para outras destinações, tais como: plásticos, papel/papelão, metais, vidros, madeiras e outros;
• Classe C: resíduos para os quais não foram desenvolvidas tecnologias ou aplicações economicamente viáveis que permitam a sua reciclagem/recuperação, tais como os produtos oriundos do gesso;
• Classe D: resíduos perigosos oriundos do processo de construção, tais como tintas, solventes, óleos e outros, ou aqueles contaminados ou prejudiciais à saúde oriundos de demolições, reformas e reparos de clínicas radiológicas, instalações industriais e outros, bem como telhas e demais objetos e materiais que contenham amianto ou outros produtos nocivos à saúde.
Ainda segundo a ABNT NBR 15116:2004 os resíduos sólidos de construção de Classe A são classificados como agregados de resíduo de concreto (ARC) e agregado de resíduo misto (ARM) de modo que:
• Agregado de resíduo de concreto (ARC): possui em sua composição, no mínimo, 90% em massa de fragmentos à base de cimento Portland e rochas;
• Agregado de resíduo misto (ARM): possui em sua composição menos de 90% em massa de fragmentos à base de cimento Portland e rochas.
O RILEM 121-DRG (1994) classifica os agregados reciclados em três categorias:
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• Tipo I: Agregados originados de resíduos de alvenaria;
• Tipo II: Agregados originados de resíduos de concreto;
• Tipo III: Agregados provenientes da mistura de, no mínimo, 80% de agregado natural com agregado reciclado do Tipo I (máximo de 10%) ou Tipo II.
3.3 Normas
3.3.1 Resolução CONAMA N° 307
A Resolução CONAMA n° 307 de 5 de julho de 2002 estabelece diretrizes, critérios e procedimentos para a gestão dos resíduos da Construção Civil, disciplinando as ações necessárias de forma a minimizar os impactos ambientais. Vale salientar que os resíduos da construção civil não podem ser dispostos em aterros de resíduos domiciliares, em áreas de “bota fora”, em encostas, corpos d`água, lotes vagos e em áreas protegidas por Lei, devendo ser destinados ou reutilizados das seguintes formas:
a) Classe A: devem ser reutilizados ou reciclados na forma de agregados, ou encaminhados a áreas de aterro de resíduos da construção civil, sendo dispostos de modo a permitir a sua utilização ou reciclagem futura;
b) Classe B: devem ser reutilizados, reciclados ou encaminhados a áreas de armazenamento temporário, sendo dispostos de modo a permitir a sua utilização ou reciclagem futura;
c) Classe C: devem ser armazenados, transportados e destinados em conformidade com as normas técnicas específicas;
d) Classe D: devem ser armazenados, transportados, reutilizados e destinados em conformidade com as normas técnicas específicas.
A Resolução estabelece que os Municípios e o Distrito Federal deverão elaborar um Plano Integrado de Gerenciamento de Resíduos da Construção Civil, o qual deve conter cadastramento de áreas públicas ou privadas, aptas para recebimento, triagem e armazenamento temporário de pequenos volumes, em conformidade com o porte da área urbana municipal, possibilitando a destinação posterior dos resíduos oriundos de pequenos geradores às áreas de beneficiamento.
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O Gerenciamento de Resíduos da Construção Civil contempla as seguintes etapas:
a) Caracterização: nesta etapa o gerador deverá identificar e quantificar os resíduos;
b) Triagem: deverá ser realizada, preferencialmente, pelo gerador na origem, ou ser realizada nas áreas de destinação licenciadas para essa finalidade, respeitadas as classes de resíduos estabelecidas na Resolução;
c) Acondicionamento: o gerador deve garantir o confinamento dos resíduos após a geração até a etapa de transporte, assegurando em todos os casos em que seja possível, as condições de reutilização e de reciclagem;
d) Transporte: deverá ser realizado em conformidade com as etapas anteriores e de acordo com as normas técnicas vigentes para o transporte de resíduos;
e) Destinação: deverá ser prevista conforme apresentado anteriormente.
3.3.2 Normalização Brasileira
A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) possui seis normas publicadas que abordam os agregados reciclados, das quais apenas a ABNT NBR 15116:2004 aborda a utilização do material. Segundo a norma, os agregados reciclados podem ser utilizados em concreto sem função estrutural, substituindo parcial ou até mesmo totalmente os agregados convencionais, desde que estes sejam proveniente de resíduos de classe A, e atendam aos requisitos apresentados na Tabela 3-1. Nos casos em que a composição granulométrica do agregado reciclado não atender aos requisitos da norma, pode ser utilizada a adição de agregados naturais como forma de correção.
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Tabela 3-1: Requisitos para agregado reciclado destinado ao preparo de concreto sem função estrutural (ABNT NBR 15116:2004) Agregado Reciclado Classe A Propriedades ARC ARM Graúdo Miúdo Graúdo Miúdo Teor de fragmentos à base de cimento e rochas (%) ≥90 - <90 - Absorção de água (%) ≤ 7 ≤ 12 ≤ 12 ≤ 17 Cloretos 1 Contaminantes - Sulfatos 1 teores máximos em 1 relação à massa do Materiais não minerais 2 agregado reciclado Torrões de argila 2 (%) Teor total máximo de contaminantes 3 Teor de material passante na malha 75 µm (%) ≤10% ≤ 15% ≤ 10% ≤ 20%
1) Para os efeitos desta Norma, são exemplos de materiais não minerais: madeira, plástico, betume, materiais carbonizados, vidros e vidrados cerâmicos.
As demais normas brasileiras relacionadas à agregados reciclados são listadas na Tabela 3-2 abaixo.
Tabela 3-2: Normas Brasileiras relacionadas a agregados reciclados
Norma Título ABNT NBR 10004:2004 Resíduos sólidos (classificação)
Resíduos da Construção Civil e resíduos volumosos - áreas de ABNT NBR 15112:2004 transbordo e triagem- Diretrizes para projetos, implantação e operação.
Resíduos da Construção Civil e resíduos inertes - aterros - Diretrizes ABNT NBR 15113:2004 para projetos, implantação e operação.
Resíduos da Construção Civil - áreas para reciclagem - Diretrizes para ABNT NBR 15114:2004 projetos, implantação e operação.
Agregados reciclados de Resíduos da Construção Civil - execução de ABNT NBR 15115:2004 camada de pavimentação - Procedimentos.
Agregados reciclados de Resíduos da Construção Civil - utilização em ABNT NBR 15116:2004 pavimentação e preparo de concreto sem função estrutural – Requisitos
3.3.3 Normalização Internacional
Países como Japão, Holanda, Alemanha e Itália possuem normas, propostas ou especificações que permitem a utilização de agregados reciclados em concretos com função estrutural.
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No Japão, a BSCJ (1977) prevê a utilização de agregados graúdos reciclados de concreto na confecção de concretos com até 30 MPa para utilização em fundações. Segundo a normalização holandesa NEN 6720 (1986), é permitida a utilização de até 20% de agregado graúdo reciclado de concreto em substituição aos agregados naturais. Caso os agregados sejam reciclados de alvenaria, o máximo permitido é 10%. Na Alemanha, o teor máximo de agregados reciclados nos concretos varia conforme a classe de resistência do concreto e do diâmetro dos agregados reciclados. Concretos com classe de resistências de 25 MPa e 30 MPa podem receber agregados graúdos e miúdos com diâmetro maior que 2 mm em frações até 35%. Já para classes de 30 MPa e 37 MPa são permitidos agregados graúdos e miúdos em frações de até 25% (DAfStb, 1998). Na Itália, a NTC (2008) permite a utilização de 100% de agregado graúdo reciclado de resíduos de demolição em concretos com função estrutural de até 10 MPa. Para concretos com 25 MPa é permitida a utilização de até 60% de agregado reciclado de concreto ou concreto armado. Para concretos com resistência entre 25 e 37 MPa, o percentual de agregado graúdo reciclado de concreto é de até 30%. Por fim, para concretos com função estrutural, com até 55 MPa de resistência, o agregado graúdo reciclado deve ser proveniente de concreto de alta resistência e ser utilizado em frações de até 15%. A norma americana ACI E1-07 permite a utilização tanto de agregados graúdos quanto de agregados miúdos reciclados, entretanto a utilização do agregado miúdo deve ser limitada de 10 a 20%, enquanto para agregado graúdo podem ser utilizados 100% de material reciclado.
VEIRIAN et al. (2018) afirmam que vários pesquisadores recomendam 30% como o limite máximo para o uso de agregados graúdos reciclados de concreto em substituição aos naturais. No entanto, os autores ressaltam que esse limite pode ser mais alto, chegando até mesmo a 100%, se a metodologia de dosagem e a condição de umidade da ARC forem tratados adequadamente.
3.4 Composição
Os RCDs possuem em sua composição diferentes materiais, como concreto, tijolo, argamassa, madeira, solo, dentre outros. O percentual de cada um desses materiais varia
24 de acordo com a sua origem (construção, demolição), tipo de construção e técnicas utilizadas. TAVARES (2007) citado por IPEA (2012) estima que 59% dos resíduos sejam provenientes de obras de reforma, ampliações e demolições, enquanto 41% sejam gerados em edificações e residências novas. JOHN e AGOPYAN (1998) afirmam que as possibilidades de reciclagem dos RCD variam de acordo com a sua composição. Segundo os autores, quase a totalidade dos resíduos cerâmicos pode ser beneficiada como agregado, sendo sua aplicação definida conforme sua composição específica. Já as frações compostas predominantemente de concretos estruturais e de rochas naturais podem ser recicladas como agregados para a produção de concretos estruturais. Frações provenientes de argamassas, cerâmica vermelha e revestimento, por possuírem fases mais porosas e de menor resistência mecânica, tem sua aplicação limitada à concretos de menor resistência, como blocos de concreto, contra pisos, camadas drenantes etc. LYRA et al. (2013) estudaram o agregado reciclado gerado a partir de resíduos da obra de reforma do prédio de Pesquisas Aquáticas da Universidade Federal do Espírito Santo. As amostras foram separadas em 5 categorias, quais sejam (i) argamassa, podendo ser de cal, cimento ou argila, (ii) cerâmica vermelha ou branca, não polida, (iii) cerâmica polida, (iv) concreto e (v) rocha. A categoria predominante foi a de argamassa, seguido de concreto, cerâmica, rocha e cerâmica polida, conforme mostra a Tabela 3-3 a seguir.
Tabela 3-3: Composição dos resíduos (LYRA et al., 2013) Material % Argamassa 54,33 Concreto 21,48 Cerâmica Vermelha ou Branca, não polida 16,69 Rocha 6,8 Cerâmica Polida 0,68 Total 100%
O resíduo coletado numa Central de Tratamento de Resíduos localizada em Petrolina – PE foi classificado por ARAÚJO et al. (2019) em concretos e argamassas, materiais cerâmicos, rochas, gesso e outros materiais. Conforme pode ser observado na Figura 3-2, houve uma predominância de resíduos provenientes de concretos e argamassas. 25
Figura 3-2: Composição de resíduos de uma Central de Tratamento em Petrolina (ARAUJO et al., 2019)
TESSARO et al. (2012), realizaram o diagnóstico qualitativo e quantitativo da produção de RCD no município de Pelotas-RS. Foram caracterizados resíduos provenientes de diferentes origens, dispostos no aterro controlado do município. O resultado mostrou que 88% do RCD gerado pertence à Classe A (vide Tabela 3-4), ou seja, é composto de argamassas, concretos, material cerâmico e solo natural, reutilizáveis ou recicláveis na forma de agregado.
Tabela 3-4: Composição e classificação do RCD no município de Pelotas-RS (TESSARO et al., 2012) Material % Classe % por classe Argamassa e concreto 32 Material cerâmico 31 A 88 Solo natural 25 Madeira 4 Metal 2,5 Plástico/PVC 2,2 Papel/Papelão 0,3 B 11 Vidro 1 Gesso 1 Matéria orgânica 1 Total 100 - 100
IPEA (2012) reuniu trabalhos que apresentam a composição dos resíduos de construção civil em diversas cidades brasileiras, conforme Tabela 3-5.
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Tabela 3-5: Composição dos RCC em diversas cidades brasileiras (IPEA, 2012) Concreto / Solo Origem Cerâmica Rochas Ferro Gesso Outros Argamassa (areia) São Paulo 33 32 30 - - - 5 Ribeirão Preto 59 - 23 18 - - - Salvador 53 22 14 5 - - 6 Florianópolis 37 15 12 - - - 36 Passo Fundo 15 20 38 - - - 23 Recife 44 23 19 3 - - 11 Rio de Janeiro 51,2 - 13,7 29,2 1,2 1,7 3
3.5 Locais de disposição
O RCD Classe A, quando não reciclado deve ter sua disposição final feita exclusivamente em aterro de inertes, local no qual são empregadas técnicas de engenharia visando a adequada disposição dos materiais segregados, ocupando o menor volume possível, de forma a possibilitar o uso futuro tanto da área de disposição quanto dos próprios RCDs, sem causar danos à saúde pública e ao meio ambiente. O estudo realizado por SILVA et al. (2016) indica que os locais de disposição irregular geralmente se encontram próximos às áreas licenciadas. Segundo os autores, os aterros licenciados possuem um rigor restritivo quanto ao recebimento de outros materiais misturado aos RCD de Classe A, o que pode, de certa forma, explicar a proximidade das disposições irregulares dos locais licenciados, pois quando o transportador não consegue descarregar os resíduos nos aterros legalizados, tende a abandonar a carga junto às suas imediações. Os resíduos depositados nestas áreas irregulares compreendem tanto os RCDs (classes A, B, C e D), quanto os resíduos sólidos urbanos, ou seja, pode-se inferir que grande parte da disposição irregular de RCDs em áreas próximas aos locais licenciados está correlacionada com a não segregação dos resíduos na origem, na própria geração das atividades da construção civil (SILVA et al., 2016). O Diagnóstico do Manejo de Resíduos Sólidos Urbanos realizado para o ano de 2018 (SNS, 2019) indica que, no Brasil, existem apenas 66 aterros inertes para RCD, dos quais 41 estão localizados na região sudeste, 16 na região sul, 5 na região centro-oeste, 3, no nordeste e apenas 1 na região norte.
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3.6 Pontos de Coleta
A ABNT NBR 15112:2004 regulamenta os pontos de entrega de pequenos volumes de resíduos de construção, como os Ecopontos, e Áreas de Transbordo e Triagem (ATT). Os Ecopontos consistem em locais públicos habilitados a receber resíduos da construção civil e resíduos volumosos. O local está limitado pela ABNT NBR 15112:2004 a receber 1 m³ da totalidade de resíduos gerados e entregues pelos municípios. A entrega pode ser feita por pequenas transportadoras. Estes locais também podem receber resíduos volumosos e inservíveis, normalmente recolhidos na operação bota-fora, assim como materiais recicláveis gerados por consumidores domiciliares, os quais podem ser depositados nos contêineres de coleta seletiva.
A ATT foi criada pela resolução CONAMA nº 307 e regulamentada pela ABNT NBR 15112:2004, com o objetivo de, em conjunto com o Aterro de Inertes e a Usina de Reciclagem de RCD, atender as necessidades do município na gestão e correta destinação dos resíduos da construção civil e demolição. As ATTs desempenham uma função extremamente trivial no processo de gestão dos resíduos, pois, antes de tudo, fazem a triagem do material e, na maioria das vezes, complementam o trabalho da usina de reciclagem de RCD e do aterro de inertes. Segundo o Diagnóstico do Manejo de Resíduos Sólidos (SNS, 2019), em 2018 havia 51 ATTs cadastradas no Brasil, predominantemente localizadas nas regiões sul e sudeste.
3.7 Beneficiamento
3.7.1 Etapas do Beneficiamento
O processo de beneficiamento dos resíduos de construção ocorre nas chamadas Usinas, e compreende, de modo geral, as etapas de cominuição, separação por tamanho e concentração.
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3.7.1.1 Cominuição
A cominuição consiste nas operações de redução de tamanho das partículas do RCD por meio de processos de britagem ou moagem, dependendo da granulometria do material (GONÇALVES, 2011). TENÓRIO (2007) esclarece que os britadores são utilizados quando se deseja obter grãos maiores, os quais serão utilizados como agregados graúdos. Já o processo de moagem é capaz de gerar grãos mais finos, que podem ser utilizados como agregados miúdos. Dependendo da granulometria desejada e do tipo de equipamento utilizado, é comum submeter o RCD a um segundo processo de fragmentação. Esta etapa consome uma grande quantidade de energia e peças de desgaste, o que acarreta um custo elevado ao processo (GONÇALVES, 2011). A realização de britagem secundária proporciona uma redução adicional do teor de argamassa aderida, que se traduz em um agregado menos poroso, capaz de produzir concreto com menos permeabilidade (SILVA et al., 2015). Segundo AMARIO (2015), os equipamentos mais utilizados nesta etapa são o britador de mandíbula e o britador de impacto. O britador de mandíbula rompe a partícula por esmagamento, comprimindo o resíduo entre uma superfície fixa e outra móvel (GONÇALVES, 2011). Por não reduzirem muito o tamanho dos grãos, normalmente são utilizados como britadores primários (DE LIMA, 1999). Segundo DE LIMA (1999) este equipamento gera grãos lamelares, apresenta dificuldades em britar peças armadas e provoca a emissão de ruídos altos. Entretanto possuem um baixo custo de manutenção. O britador de impacto muitas vezes é o único a ser utilizado (TENÓRIO, 2007). A britagem ocorre em uma câmera de impacto, através do choque com martelos maciços fixados a um rotor e pelo choque com placas fixas (DE LIMA, 1999). Segundo GONÇALVES (2011) e TENÓRIO (2007), este equipamento fornece uma melhor distribuição granulométrica do agregado reciclado. TENÓRIO (2007), GONÇALVES (2011), DE LIMA (1999) e AMARIO (2015) indicam, ainda, outros equipamentos que podem ser utilizados na etapa de cominuição, como britador cônico, moinho de martelos, moinho argamasseira e britador de rolos.
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3.7.1.2 Separação por tamanho
Após a cominuição, o material é separado de acordo com sua granulometria. Segundo TENÓRIO (2007) e AMARIO (2015), o processo mais utilizado nas usinas de beneficiamento para esta etapa é o peneiramento, o qual pode ser realizado a seco ou a úmido, e busca separar os agregados em graúdos (D ≥ 4,75 mm) e miúdo (D < 4,75 mm). A separação do material através do peneirador mecânico, geralmente por via seca, faz com que os grãos maiores apresentem uma camada fina aderida. Dessa forma, o peneiramento a úmido apresenta uma separação mais eficiente dessas frações (AMARIO, 2015).
3.7.1.3 Concentração
A etapa de concentração tem como objetivo separar o material em classes que possuam o mesmo atributo, removendo contaminantes que tendem a se concentrar nas frações finas e que não são apropriadas à reciclagem dos agregados, como papéis, plásticos, espumas, madeiras, além de substâncias químicas (TENÓRIO, 2007; AMARIO, 2015). Esta classificação pode ser feita por análise visual, catação, magnetismo, concentração gravítica, por meio denso e flotação. Segundo AMARIO (2015) o principal equipamento utilizado nesta etapa é o jigue, capaz de separar os materiais de acordo com sua densidade, através de fluxos de agitação de água.
3.7.2 Usinas de Beneficiamento
As Usinas de reciclagem devem ser instaladas nos meios urbanos ou o mais próximo possível destes, de forma a propiciar uma proximidade tanto dos locais onde ocorre a geração dos resíduos, quanto de onde os agregados reciclados vão ser aplicados, a fim de reduzir os custos e impactos do transporte (ESTANQUEIRO, 2012). Em 2002 havia apenas 16 usinas de beneficiamento instaladas e a média de crescimento anual era de 3 usinas por ano. Segundo MIRANDA et al. (2016), após a resolução CONAMA nº 307, a taxa de crescimento anual das usinas de beneficiamento triplicou, passando de 3 para 9 até o ano de 2008. Entre 2008 e 2013 a taxa foi de 10,6 novas usinas por ano, vide Figura 3-3.
30
110 100 Instaladas no ano 90 Acumuladas totais 80 Móveis 70 Móveis acumuladas Públicas 60 Públicas acumuladas 50 Privadas Privadas acumuladas 40 30 20 10 0 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011 2013 2015 Figura 3-3: Levantamento de usinas de reciclagem de RCD no Brasil ao longo dos anos (MIRANDA et al., 2016)
Cerca de 80% das Usinas no Brasil são privadas. Apesar de a Usina pública representar uma economia nos gastos relacionados à limpeza urbana e obtenção de agregados, apresentam dificuldades de gerenciamento e burocracia (MIRANDA et al., 2016). Com relação à capacidade produtiva de agregados reciclados das usinas brasileiras, a pesquisa realizada por MIRANDA et al., (2016) indica um valor médio entre 5.000 e 10.000 m³/mês, o que significa dizer que são utilizados britadores com capacidade de produção entre 25 e 50 m³/h. Entretanto a produção do agregado reciclado encontra- se bem abaixo da capacidade máxima de produção, conforme pode ser visualizado na Figura 3-4.
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35% Capacidade Nominal mensal 30% Produção média mensal 25%
20%
15%
10%
5%
0% Até 1.000 Entre 1.000 e Entre 3.000 e Entre 5.000 e Entre 10.000 e Acima de 3.000 5.000 10.000 20.000 20.000
Figura 3-4: Capacidade nominal de produção x Produção média mensal das Usinas de Beneficiamento no Brasil (adaptado de MIRANDA et al., 2016)
Segundo MIRANDA et al. (2016), as usinas fixas ainda são a maioria no Brasil, entretanto percebeu-se um crescimento da quantidade de usinas móveis desde 2013. As Usinas móveis possuem a vantagem de poder se deslocar para o local da obra, ampliando o mercado para a esfera nacional e, caso operem em campo, necessitam de uma baixa quantidade de mão de obra, o que aumenta sua viabilidade técnica. Segundo COELHO e DE BRITO (2013), o processo de beneficiamento das usinas de reciclagem envolve, praticamente, apenas consumo de energia. Sabe-se que durante o beneficiamento também há impactos relacionados à ruídos e geração de poeira, entretanto, estes são minimizados por regulamentos nacionais e municipais de operação das indústrias. O estudo realizado por LÓPEZ et al. (2016), indica que uma usina fixa localizada em La Belonga (Espanha) possui um consumo de energia elétrica de 10,59MJ/t o que corresponde a 2,94 kWh/t. Já o estudo realizado por COELHO e DE BRITO (2013), uma usina com grau de mecanização e automação capaz de separar o RCD recebido em materiais de diferentes frações consume aproximadamente 3,74 kWh para cada tonelada de RCD.
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3.8 Principais Características dos Agregados Reciclados
3.8.1 Argamassa / Pasta aderida
De maneira geral, o principal aspecto a ser considerado nos agregados reciclados é a sua quantidade de pasta ou argamassa aderida, proveniente do concreto de origem. A argamassa aderida é encontrada em agregados graúdos reciclados de concreto, enquanto a pasta aderida pode ser encontrada em grãos de areia reciclada. As principais propriedades dos ARCs estão diretamente relacionadas ao teor e às características da argamassa/pasta aderida, que conferem ao agregado uma maior porosidade e, consequentemente uma menor massa específica. A qualidade do agregado reciclado pode ser afetada por fatores como o tamanho, tipo e procedimentos de beneficiamento utilizados. Além disso possui uma influência significativa no desempenho do concreto resultante (SILVA et al.,2015). AMARIO (2019) constatou em suas análises que a massa específica é uma propriedade inversamente proporcional ao teor de argamassa aderida, enquanto a absorção é diretamente afetada pelo teor de argamassa presente nos grãos. Estudos indicam que o teor de argamassa aderido aos agregados reciclados variam entre 20% e 46,5%. A absorção dos agregados reciclados grossos pode variar de 0,5% a 14,75%, enquanto dos agregados miúdos varia entre 8% e 13%, já para os agregados naturais a absorção varia de 0,4% a 4,7%. Para a massa específica, a literatura indica valores entre 1.191 kg/m³ e 2.700 kg/m³ para os agregados reciclados, e 2.400 kg/m³ a 2.890 kg/m³ para os naturais (VERIAN et al., 2018). Segundo SILVA et al. (2014) os agregados reciclados graúdos apresentam uma absorção menor que os agregados miúdos. Segundo os autores a elevada quantidade de pasta de cimento triturada que se acumula na fração fina aumenta a absorção de água deste material. Após analisar as correlações entre o teor de argamassa/pasta aderida e as propriedades de massa específica e absorção total dos ARCs, RANGEL et al. (2019) apresentaram, através das Figura 3-5 e Figura 3-6, uma clara relação que pode ser identificada entre esses dois parâmetros, para controle de qualidade de ARCs graúdos e miúdos, respectivamente.
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Figura 3-5: Classificação dos ARC graúdos (RANGEL et al., 2019)
Figura 3-6: Classificação dos ARC miúdos (RANGEL et al., 2019)
A classificação proposta segue nas Tabela 3-6 e Tabela 3-7, e permite determinar o teor de argamassa/pasta aderida, através dos ensaios de massa específica e absorção total de água, independentemente da origem do resíduo e da classe granulométrica.
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Tabela 3-6: Classificação generalizada proposta para ARC graúdos (RANGEL et al., 2019)
Classe Classificação generalizada proposta ARCs graúdos caracterizados por valores de absorção variando entre 0% e 3% Classe A apresentam teor de argamassa aderida inferior a 10% (esta classe inclui também agregados naturais) ARCs graúdos caracterizados por valores de absorção variando entre 3% e 6% Classe B apresentam teor de argamassa aderida entre 10% e 35% ARCs graúdos caracterizados por valores de absorção variando entre 6% e 9% Classe C apresentam teor de argamassa aderida entre 35% e 55% ARCs graúdos caracterizados por valores de absorção acima de 9% apresentam Classe D teor de argamassa aderida acima de 55%
Tabela 3-7: Classificação generalizada proposta para ARC miúdos (RANGEL et al., 2019)
Classe Classificação generalizada proposta ARCs graúdos caracterizados por valores de absorção variando entre 0% e 3% Classe A apresentam teor de argamassa aderida inferior a 10% (esta classe inclui também agregados naturais) ARCs graúdos caracterizados por valores de absorção variando entre 3% e 6% Classe B apresentam teor de argamassa aderida entre 10% e 30% ARCs graúdos caracterizados por valores de absorção variando entre Classe C 6% e 9% apresentam teor de argamassa aderida entre 30% e 45% ARCs graúdos caracterizados por valores de absorção acima de 9% apresentam Classe D teor de argamassa aderida acima de 45%
3.9 Propriedades do Concreto com ARC
3.9.1 Resistencia mecânica
Estudos apontam que a resistência à compressão dos concretos tende a diminuir à medida que a quantidade de ARC aumenta. Segundo KRÜGER et al. (2017), o agregado graúdo reciclado exerce maior influência sobre a resistência à compressão que o agregado miúdo reciclado. Tal fato está condizente com o estudo realizado por CABRAL (2007), 35 no qual a utilização de 50% de ARC graúdo reduziu a resistência à compressão de concretos em 14% enquanto a utilização de ARC miúdo na mesma fração reduziu a resistência à compressão em 3%. Quando utilizados 100% de ARC a redução da resistência à compressão foi de 28% para a fração graúda e 7% para a fração miúda. DESSUY et al. (2017) analisaram o comportamento de concretos com ARC graúdo e o miúdo em percentuais que variaram entre 10% a 60%. Na utilização do agregado graúdo, embora a resistência à compressão do concreto de referência tenha sido superior a todas as substituições analisadas, com exceção aos 56 dias, onde o concreto com 10% de agregado reciclado se mostrou pouco superior, os autores concluíram que os resultados foram satisfatórios em todas as percentagens, demonstrando resultados próximos à referência, incluindo substituições com grande percentagem. Após reunir resultados de 23 estudos que avaliaram as propriedades mecânicas de concretos com ARC, RANGEL (2019) afirma que é possível produzir concretos reciclados com taxas de substituição de até 100%, desde classes de resistência de 25MPa até aproximadamente 80MPa. A autora ressalta que quando utilizada frações de substituição menores, de até 30%, o concreto reciclado apresenta resistência à compressão mais próxima do concreto de referência. A revisão da literatura realizada por VERIAN et al. (2019) indica que a taxa de desenvolvimento de resistência à compressão de concretos com ARC é maior que a de concretos tradicionais, especialmente em idades posteriores (por exemplo, 28 dias). Isso se deve ao remanescente de cimento velho não hidratado aderido aos ARCs que reagem com a água e aumentam a taxa de desenvolvimento de resistência à compressão.
3.9.2 Durabilidade
O conceito de durabilidade pode ser definido como a capacidade da estrutura em resistir à ação de processos de deterioração, como intempéries, ataque químico, e abrasão. Em outras palavras, pode-se dizer que o fim da vida útil de um material ocorre quando suas propriedades se deterioram a ponto que sua utilização deixa de ser segura. Sabe-se que existe uma relação entre durabilidade e porosidade do concreto. Agentes externos potencialmente causadores da corrosão de armaduras como o gás carbônico e os íons cloreto podem penetrar no concreto com maior ou menor facilidade em função da morfologia, dimensões e quantidade de poros existentes no concreto. (SATO e AGOPYAN, 2000).
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Segundo MARINKOVIC et al., (2010), os agregados reciclados não devem ser utilizados em concretos de alta resistência situados em ambientes com condições agressivas. No entanto a sua utilização é tecnicamente viável em concretos com função estrutural com classes de resistência baixa a média, e ambientes não agressivos, seco ou permanentemente úmido. A revisão bibliográfica feita por SILVA et al. (2015) indica que o concreto com ARC tende a apresentar maior penetração de íons cloreto do que um concreto com agregado natural. Segundo os autores, quanto maior o teor de utilização do agregado reciclado, maior é a penetração dos íons cloreto. Os ARCs miúdos possuem um efeito maior que os agregados graúdos, isso é justificado pela maior permeabilidade do agregado fino em comparação com o grosso. TROIAN (2010) avaliou a influência de agregados reciclados de concreto na durabilidade de concretos, frente a penetração de íons cloreto. Os ARC utilizados foram provenientes de concretos de resistência de 18 MPa, 37 MPa e 50 MPa. Os agregados naturais foram substituídos em teores de 25%, 50%, 75% e 100%. Os resultados mostraram que, concretos com ARC de 18 MPa com pré molhagem de 50% e maior percentual de substituição, apresentaram uma carga total passante maior no ensaio de penetração acelerada de íons cloreto. Para valores de pré molhagem acima de 50% o teor de substituição do agregado convencional pelo reciclado passou a não influenciar o resultado. O resultado da carga total passante dos concretos produzidos com ARC de 18 MPa apresentaram um aumento médio de 90% quando comparado à referência. Para concretos confeccionados com ARC de 37 MPa e 50 MPa o aumento foi de 62% e 52%, respectivamente. Ou seja, quanto maior a classe de resistência do concreto de origem, menor foi a influência dos ARCs na carga passante de íons cloreto. Além de agentes externos, o clima também contribui para a degradação das estruturas de concreto. Quando expostos às condições externas o concreto passa por ciclos de molhagem e secagem devido às chuvas. A secagem remove a água dos poros da estrutura, dando origem à retração e micro fissuração do concreto. Segundo WU et al. (2017), a posterior molhagem não garante que as modificações geradas pela secagem sejam revertidas. Para os concretos de classe C35 e C60 estudados por RANGEL (2019), a utilização de ARC resulta em queda da resistência à compressão, após 25 e 50 ciclos de molhagem-secagem, em comparação à concretos convencionais. O estudo realizado por 37
DIAGNE et al. (2015) para concretos com agregados reciclados de concreto e de cerâmica, submetidos a 0, 5 e 10 ciclos de molhagem-secagem, apontam que a resistência a abrasão do concreto reduz com o aumento do número de ciclos de degradação e com o aumento do percentual de agregado reciclados utilizados. Em áreas de clima frio, as estruturas de concreto sofrem deterioração devido a processos de congelamento e descongelamentos. Segundo LI et al. (2019), a água presente dentro do concreto, ao congelar, pode dar origem a micro fissuras devido à força de expansão do gelo. Ao descongelar as micro fissuras geradas se fecham, no entanto, esse efeito repetitivo pode reduzir a resistência da estrutura. Estudos realizados por RANGEL (2019), ZHU et al (2019) e DIAGNE et al. (2015) indicam que a resistência ao congelamento do concreto reciclado é inferior à do concreto natural. Em seu estudo, RANGEL (2019) conclui que independentemente do tamanho e da origem do ARC, assim como da classe de resistência do concreto reciclado, quanto maior a porcentagem de volume de argamassa total (argamassa nova mais a argamassa aderida) na sua composição, maior o impacto que os ciclos de congelamento- descongelamento vão causar nas propriedades mecânicas e na massa do concreto.
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CAPÍTULO 4
4 AVALIAÇÃO DO CICLO DE VIDA
4.1 Aspectos Gerais
A crescente conscientização quanto à importância da proteção ambiental e os possíveis impactos associados aos produtos e serviços, tanto na sua fabricação quanto no consumo, tem aumentado o interesse no desenvolvimento de métodos, como a ACV, para melhor compreender e lidar com os impactos (ABNT NBR ISO 14044:2009). A Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) é regida pelas normas internacionais da série ISO de Gestão Ambiental. Esta ferramenta enfoca aspectos ambientais e os impactos ambientais potenciais ao longo do ciclo de vida de um produto, podendo compreender a aquisição de matérias-primas, processo produtivo, etapa de uso, tratamentos pós-uso, reciclagem e destinação final (ABNT NBR ISO 14040:2009). A depender do produto, os impactos mais significativos podem estar atrelados às etapas de produção, transporte, descarte ou uso. Dessa maneira, a utilização da ferramenta de ACV pode ser utilizada, por exemplo, para auxiliar na tomada de decisão de produtos ou serviços, levando-se em consideração fatores ambientais; identificar oportunidades de melhoria do desempenho ambiental em um ou diversos pontos do ciclo de vida de um produto ou serviço, assim como selecionar indicadores de desempenho ambiental relevantes. Outras aplicações remetem à gestão de impactos ambientais de produtos e serviços, análise da eficiência ambiental do processo de produção de um produto, marketing, dentre outros.
4.2 Metodologia de ACV
Ao todo, quatro etapas iterativas compõem a metodologia de ACV, conforme ilustra a Figura 4-1. As setas duplas indicam que as etapas podem ser reavaliadas ao longo da aplicação da ACV.
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Figura 4-1: Estrutura da avaliação do ciclo de vida (ABNT NBR ISO 14040:2009)
4.2.1 Objetivo e escopo
A fase de “definição de objetivo e escopo” é fundamental, uma vez que determina o motivo pelo qual a metodologia de ACV será utilizada, o sistema de produto e as categorias de dados a serem analisadas, ou seja, nesta fase são definidas a finalidade e a abrangência do estudo. O objetivo e o escopo devem ser claros e estar alinhado com a aplicação pretendida (ABNT NBR ISO 14044, 2009). O ciclo de vida de um dado produto é modelado por meio de um sistema de produto, composto por processos elementares. Os processos elementares são ligados uns aos outros por fluxos de produtos intermediários, a outros sistemas de produtos por fluxo de produtos, e ao meio ambiente por fluxos elementares, conforme a Figura 4-2.
Figura 4-2: Sistema de produto e seus componentes (ABNT NBR ISO 14044:2009) 40
Para o produto a ser estudado, deve-se definir as características e funções pretendidas, como por exemplo desempenho estrutural e/ou durabilidade. A unidade funcional (UF) define a quantificação das funções identificadas. Todas as análises subsequentes são feitas com base na mesma unidade funcional. De maneira geral, a unidade funcional atua como a unidade de referência dentro do estudo. Essa referência é necessária para assegurar a compatibilidade dos resultados, assegurando que as comparações sejam feitas numa base comum. Após definida a unidade funcional, é feita a quantificação do produto necessário para cumprir a função desejada. Essa quantificação é denominada fluxo de referência, o qual é utilizado para calcular as entradas e saídas do sistema. A abrangência do estudo é delimitada pela fronteira, que reúne todos os processos e etapas que serão incluídas no estudo de ACV. De maneira geral, as fronteiras usualmente utilizadas são: • Do berço ao berço: são avaliadas todas as etapas do ciclo de vida de um produto, incluindo o seu retorno como matéria prima para produção de novos produtos; • Do berço ao túmulo: são avaliadas todas as etapas do ciclo de vida, desde a obtenção das matérias-primas até o fim de sua vida útil; • Do berço ao portão: são avaliadas as etapas de obtenção das matérias primas e do processo produtivo do produto. As etapas de uso e destinação final do produto são omitidas; • Do portão ao portão: são avaliadas apenas as etapas do processo produtivo que ocorrem na unidade produtiva.
4.2.2 Análise de Inventário
Durante a Análise de Inventário do Ciclo de Vida (ICV) é realizado a coleta de dados e procedimentos de cálculo para compilação e quantificação de todas as variáveis envolvidas no ciclo de vida do sistema a ser estudado. Esses dados podem estar associados às entradas de energia, entradas de matéria-prima, emissões para a atmosfera, para a água e para o solo, dentre outros. Os dados qualitativos e quantitativos devem ser coletados para cada unidade do processo incluída na fronteira e requerem conhecimento completo de cada processo elementar, a fim de que não haja duplicação ou ausência de algum dado.
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Em processos multifuncionais, quando uma mesma entrada ou saída é compartilhada por dois sistemas de produtos, deve ser feito o procedimento de alocação, dividindo-se os valores de entradas e saídas entre os produtos a partir de algum critério, como por exemplo uma relação física. A norma recomenda que, quando possível, o processo de alocação deve ser evitado. Os dados para cada processo elementar dentro da fronteira podem ser obtidos através de coleta junto aos locais de produção (dados primários), da literatura ou de base de dados específicas (dados secundários). Os procedimentos de coleta variam de acordo com o escopo e da unidade de processo (ABNT NBR ISO 14044:2009). A qualidade dos dados influencia diretamente a confiabilidade e a interpretação dos resultados. Dificuldades com relação à acessibilidade ou disponibilidade dos dados pertinentes, pode influenciar na exatidão dos estudos. Além disso, condições locais podem não ser adequadamente representadas pelas condições globais ou regionais disponíveis em bancos de dados internacionais (ABNT NBR ISO 14040, 2009). Esta fase permite uma melhor compreensão dos dados do estudo, uma vez que consiste na coleta e análise de dados de entrada e saída, no entanto a ICV isoladamente não pode ser a base para a obtenção de conclusões sobre os impactos ambientais (ABNT NBR ISO 14044, 2009). A modelagem do sistema pode ser atribucional ou consequencial, com ou sem alocação do sistema. O modelo atribucional é utilizado quando se busca conhecer o impacto ambiental de um produto ou serviço associados as etapas do ciclo de vida do produto, ou quando se deseja comparar impactos de dois produtos com a mesma unidade funcional. Já a modelagem consequencial é utilizada quando se deseja investigar as consequências ambientais da adoção de processos ou produtos alternativos.
4.2.3 Avaliação de impactos
Na Avaliação do Impacto do Ciclo de Vida (AICV) os dados de entrada e saída definidos na etapa anterior são correlacionados às categorias de impacto, a fim de se avaliar a significância dos impactos ambientais potenciais. O nível de detalhamento, assim como a escolha dos impactos avaliados e a metodologia, depende do objetivo e do escopo do estudo. As categorias de impacto são classes que refletem questões ambientais relevantes, podendo estar relacionadas (i) ao uso de recursos, (ii) à saúde humana e (iii) às
42 consequências ecológicas. Dentre as categorias de impacto existentes pode-se citar mudanças climáticas, acidificação e depleção da camada de ozônio. Algumas emissões podem estar associadas a mais de uma categoria de impacto. Cada categoria é representada por um indicador de categoria. As emissões contribuem com diferentes intensidades de impacto, dessa forma, as emissões classificadas em uma dada categoria são ponderadas por meio do fator de caracterização, resultando em um valor numérico para o indicador, conforme exemplo da Figura 4-3.
Figura 4-3: Exemplo de fator de caracterização (SILVA, 2015)
Diferentes métodos de avaliação de impacto foram desenvolvidos para atender especificações locais. De maneira geral essas metodologias são classificadas como midpoint (modelos clássicos) e endpoint (modelo de danos). Os modelos clássicos traduzem os impactos ambientais em fenômenos reais, como aquecimento global, acidificação, depleção da camada de ozônio, eutrofização e toxicidade humana (HOSSAIN et al., 2016). Os modelos orientados a danos consideram uma relação causa- efeito e são caracterizados por impactos associados à saúde humana, recursos naturais e danos à qualidade dos ecossistemas, conforme Figura 4-4.
Figura 4-4: Abordagem midpoint e endpoint (ROSSI, 2013) 43
4.2.4 Interpretação do Ciclo de Vida
Na interpretação da ACV são avaliados resultados obtidos na análise de inventário e avaliação de impactos segundo o objetivo e escopo definidos inicialmente, de forma a gerar conclusões e recomendações. Deve-se observar que, devido às diferenças de localização geográfica, sistema de gerenciamento de resíduos, qualidade dos dados, matriz energética, cenários de final de vida útil, processos, assim como limites do sistema, não é possível uma comparação direta entre diferentes estudos de ACV (HOSSAIN et al., 2016). Segundo a ABNT NBR ISO 14040 (2009), a comparação de resultados de diferentes estudos de ACV só se faz possível se as suposições e o contexto dos estudos forem correspondentes.
4.3 Avaliação do Ciclo de Vida de Concretos com Agregados Reciclados
4.3.1 Carga Ambiental dos Materiais Constituintes do Concreto
Os impactos ambientais do concreto são provenientes principalmente do cimento.
A emissão de CO2 é intrínseca ao processo produtivo do material, tanto durante a transformação química da matéria-prima em cimento, quanto durante a queima de combustíveis utilizados para possibilitar essa transformação. Estima-se que a produção de 1 kg de cimento libera, em média, 1 kg de CO2 eq na atmosfera. Analisando-se os materiais constituintes do concreto de forma independente, os impactos gerados pelos aditivos também chamam a atenção, entretanto, quando considerado o percentual desse material no concreto frente ao cimento, os impactos do cimento se mostram mais expressivos (SILVA, 2015; DE PAULA, 2016). Segundo SJUNNESSON (2005), os superplastificantes possuem uma contribuição que varia entre aproximadamente 0,4% e 10,4% do impacto ambiental total do concreto, sendo o valor mínimo para o potencial de aquecimento global e o máximo para o potencial de criação fotoquímica de ozônio. Segundo SERRES et al. (2015), a adição de superplastificante em concretos com agregados reciclados aumenta o potencial de impacto de acidificação da mistura. Segundo os autores, durante a síntese do superplastificante, substâncias com alto potencial de acidificação atmosférica, como NOx e SOx são liberadas no ar.
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Com relação aos agregados naturais, o desmonte das rochas para a extração da brita gera impactos como emissão de partículas, ruídos e vibrações. Segundo FERREIRA et al. (2006) a poeira ou material particulado em suspensão é gerado tanto durante o desmonte da rocha, quanto nas atividades de cominuição e classificação dos fragmentos rochosos. Esta poeira é nociva à saúde humana, podendo causar danos ao sistema respiratório. Em seu estudo de ACV de brita, ROSSI (2013) conclui que os maiores impactos desse material correspondem às categorias de toxicidade humana, acidificação, eutrofização e aquecimento global, sendo as etapas críticas, em ordem decrescente, extração, transporte do beneficiamento aos caminhões e disposição final em aterro de inertes. Segundo a autora, as emissões provenientes dessas etapas críticas correspondem àquelas de maior consumo de combustíveis. Com relação à areia, a extração das várzeas pode gerar assoreamentos, instabilidade de taludes e encostas, e modificação dos regimes hídricos, principalmente de águas subterrâneas. A ACV de areia realizada por SOUZA (2012) indica que as etapas mais impactantes correspondem à extração, devido ao uso de dragas e motores movidos a diesel, que lançam gases na atmosfera; beneficiamento, devido ao bombeamento da areia desde a margem até as peneiras, seguida do transporte. Segundo MARINKOVIC et al. (2010), a contribuição dos agregados em si no impacto total gerado no processo de produção do concreto é muito pequena frente a contribuição do cimento e do transporte. No entanto, o estudo feito por PASSUELO et al. (2019) indicou que para a depleção da camada de ozônio, o processo mais impactante é a extração da brita, a qual representa 52%. Esta contribuição se deve à emissão de compostos halogenados ao ar durante a produção do material. A contribuição do processo de produção do cimento é de 38%, e também está relacionada a emissões atmosféricas de compostos halogenados.
4.3.2 Influência da Distância de Transporte
Além dos impactos individuais atrelados à produção dos materiais constituintes, existem ainda os impactos ocasionados pelo transporte desses materiais até a central de concretagem. Segundo MARINKOVIC et al. (2010), o transporte possui uma contribuição significativa no potencial de impactos, no entanto, depende da distância e do tipo de
45 veículo utilizado. Nesse sentido, as dimensões continentais do Brasil, associadas à demanda e oferta de materiais, podem ocasionar altas distâncias de transporte. DE LARRARD e COLINA (2019) indicam que uma das dificuldades na comparação de resultados de ACV entre diferentes autores consiste nas distâncias limites de transporte. Segundo os autores, nos cenários em que são necessárias longas distâncias de entrega para os agregados naturais, a utilização de ARC pode vir a reduzir os impactos, desde que as usinas de beneficiamento se encontrem perto das centrais de concretagem. Segundo SERRES et al., (2015) o transporte de resíduos para o local de reciclagem ou para o aterro sanitário está alocado ao processo de geração de resíduos, e, portanto, apenas o trajeto entre a usina de reciclagem e a central de concretagem está alocado ao processo de produção do concreto reciclado. KNOERI et al. (2013) analisaram o efeito de distâncias adicionais de transporte de caminhões para aplicações de concreto reciclado em comparação à concretos tradicionais. Quando considerada uma distância adicional de 100 km, o potencial de mudanças climáticas do concreto reciclado foi superior ao concreto convencional. Além disso, foi percebido que os impactos de depleção de recursos abióticos aumentou significativamente, enquanto os resultados de mudanças climáticas foi menos sensível ao transporte adicional. MARINKOVIC et al. (2010) analisaram a influência da distância de transporte dos agregados reciclados. Os autores aumentaram a distância de transporte rodoviário dos agregados reciclados, inicialmente considerada como 15 km, para 100 km, de modo que esta seja correspondente à distância considerada para os agregados naturais, os quais são transportados em veículo hidroviário. Como resultado, houve um aumento de 11% no potencial de mudanças climáticas, 21% no potencial de eutrofização, 14% no potencial de acidificação e 37% no potencial de formação de foto-oxidantes. O resultado encontrado pelos autores é consequência não apenas da maior distância de transporte de agregados reciclados, mas também do fato de que o modal hidroviário adotado para o agregado natural é menos impactante que o modal rodoviário. Para as condições adotadas no estudo, MARINKOVIC et al. (2010) concluíram que a distância limite de transporte do agregado natural varia entre 50 km e 170 km, dependendo da categoria de impacto. Para distâncias maiores, os impactos ambientais do concreto reciclado são equivalentes ao concreto tradicional. HOSSAIN et al. (2016) realizaram uma análise de sensibilidade da distância de transporte de resíduos nos impactos ambientais totais da produção de concretos 46 tradicionais e reciclados. Os resultados indicaram que uma variação de 10% da distância de transporte dos resíduos para a planta de produção de agregados reciclados, altera em até 6% os impactos ambientais totais. SILVA (2015) considerou distâncias e veículos de transporte para uma realidade brasileira. Segundo a autora cerca de 65% do total de CO2 eq resultante dos agregados naturais está atribuída ao transporte do material até a central de concretagem. Para o cimento, o transporte corresponde a apenas 8% do total de emissão de CO2 eq.
CALDAS e SPOSTO (2017) estudaram as emissões de CO2 eq de blocos estruturais cerâmicos e de concreto, a partir do levantamento das emissões na indústria e no transporte, considerando as distâncias médias das fábricas até 26 capitais brasileiras. Os resultados mostraram que as fábricas localizadas nas capitais da Região Norte, quando comparadas às fábricas da Região Sudeste, superam a taxa de emissão de CO2 eq, gerado na etapa de transporte, em 63% para blocos de concreto e 48% para blocos cerâmicos. Como o Brasil é um país com faixas territoriais extensas e diferentes graus de desenvolvimento tecnológico, existe uma variação da disponibilidade de diferentes materiais para cada uma dessas regiões. Segundo ZHANG et al. (2019), como a distância de transporte do agregado é incerta, é aconselhável realizar uma análise da incerteza para tornar os resultados da ACV mais científicos e racionais.
4.3.3 Utilização de Agregados Reciclados em Concretos
A ACV de concretos com agregados reciclados, apesar de estar pautada em uma mesma metodologia, pode ser aplicada de várias maneiras, tendo em vista as definições de fronteira, unidade funcional, inventário do ciclo de vida, método de avaliação de impacto, banco de dados, dentre outros. Tal fato dificulta a comparação de resultados de estudos de diferentes autores. Segundo a revisão bibliográfica realizada por DE LARRARD e COLINA (2019), a maioria dos autores realizam ACV “do berço ao portão”, com métodos de avaliação de impacto CML e UF de 1 metro cúbico. No entanto, segundo o entendimento de ZHANG et al, (2019) a utilização do volume como unidade funcional é inadequada, uma vez que o aumento da fração de agregado reciclado na mesma proporção água-cimento leva a uma diminuição na resistência à compressão do concreto, geralmente de até 10% menor que a do concreto com agregado natural. Além disso, o aumento da resistência à compressão
47 do concreto levará a uma diminuição da quantidade de concreto necessária para construir um dado elemento estrutural. Portanto, uma comparação direta do impacto ambiental entre 1 m³ de concreto tradicional e concreto com agregado reciclado não corresponde a uma análise equilibrada e precisa. Dessa maneira, é comum estudos que utilizam uma UF moderadamente complexa, na qual são combinados duas variáveis (volume e resistência). Para manter a resistência entre os concretos equivalente, pode-se adicionar cimento ou diminuir a relação água- cimento do concreto reciclado e, em seguida, comparar o impacto ambiental com base no volume unitário de concreto. De maneira alternativa, é possível analisar o impacto ambiental por resistência, com base no mesmo volume, geralmente 1 m³ (ZHANG et al., 2019). SERRES et al. (2015), utilizaram este conceito de UF, na qual foi adotado 1m³ de concreto com uma classe de resistência mínima (C35/45) e compararam a produção de concretos convencionais com concretos com 100% de brita reciclada, e concretos com 100% de areia e brita recicladas. Os autores destacam que a mesma resistência à compressão não necessariamente garante a mesma durabilidade, no entanto, presumiram a vida útil de 100 anos para todos os concretos. A utilização de agregados reciclados reduziu significativamente, na ordem de 50%, o potencial de depleção de recursos abióticos e depleção da camada de ozônio do concreto tradicional, no entanto apresentou um aumento de cerca de 30% para a categoria de acidificação. MARINKOVIC et al. (2010) utilizaram a UF de 1m³ de concreto com classe de resistência C25/30, para comparar concretos com agregados naturais e concretos com 100% de ARCs graúdos. Foram considerados os processos de produção e transporte dos agregados e do cimento, produção do concreto e transporte do concreto da planta de concretagem até o local da construção. Os autores consideraram um percentual de reciclagem de 60% dos resíduos de demolição como agregados graúdos, sendo os demais 40% destinados à aterros. A principal diferença neste estudo quanto à realidade brasileira consiste no tipo de transporte adotado. Como o estudo realizado por MARINKOVIC et al. (2010) busca apresentar uma realidade da Sérvia, o transporte modelado para os agregados naturais consiste no modal hidroviário. Para as categorias de impacto de mudanças climáticas, eutrofização, acidificação e formação de foto-oxidantes, os concretos apresentaram resultados muito próximos, sendo o potencial de impacto do concreto com ARC ligeiramente maior (até 4%). No 48 entanto, o benefício da reciclagem em termos de minimização de resíduos e consumo de recursos minerais naturais foi obtido, chegando a reduções de cerca de 60%. O estudo feito por KNOERI et al. (2013), considerou a utilização de agregados reciclados em concretos magros, assim como concretos destinados a áreas internas, com classe de resistência C25/30 e concretos para ambientes externos com classes C30/35. Foi adotada a fronteira “do berço ao portão”, estando incluído o processo de demolição da estrutura para geração do RCD, e os impactos evitados da disposição final dos resíduos (transporte e descarte em aterros), bem como os impactos evitados relacionados à recuperação de sucata de ferro obtida na usina de reciclagem. Os resultados encontrados foram favoráveis à utilização de agregados reciclados em concretos, possibilitando a redução de cerca de 30% dos impactos ambientais à saúde humana, qualidade do ecossistema e consumo de recursos naturais. No que se refere ao potencial de mudanças climáticas, os autores encontraram resultados similares entre o concreto reciclado e o tradicional, os quais foram justificados pelo aumento do teor de cimento quando utilizados agregados reciclados. Segundo os autores, quando se limita o incremento do teor de cimento ao valor máximo de 10% em relação ao concreto tradicional, os impactos de aquecimento global são comparáveis entre os dois tipos de concreto. KNOERI et al. (2013) alegam que estudos anteriores, nos quais a utilização de agregados reciclados não resultaram em benefícios significativos, pode estar atrelado às diferentes práticas de construção entre os países, e a não inclusão de impactos evitados pelos autores. LÓPEZ et al. (2016) analisaram o ciclo de vida de concreto com 50% de areia reciclada aplicado a lancis. Não foram consideradas possíveis diferenças nas propriedades mecânicas e durabilidade dos concretos. O estudo se concentrou na comparação do processo produtivo de agregados naturais e agregados reciclados beneficiados em usinas moveis e fixas. Foi adotada a metodologia CML e unidade funcional corresponde a 1m³. Segundo os resultados obtidos, os concretos produzidos com 50% de ARC advindos de usina fixa apresentaram consumo de energia cerca de 5% superior ao concreto tradicional. Para o cenário de usina móvel, o consumo de energia aumentou de forma significativa, na ordem de 185%. Por ser móvel, foi considerado que a usina deslocou seus equipamentos até o local de geração de resíduos. Dessa forma, o consumo e as emissões dos veículos penalizaram a avaliação do ciclo de vida global, uma vez que os maquinários são grandes e pesados. 49
HOSSAIN et al. (2016) compararam os impactos ambientais associados à produção de agregados a partir de RCD e agregados naturais visando sua utilização na construção de estradas como materiais de sub-base e em produtos de concreto de qualidade inferior. A unidade funcional considerada foi 1 tonelada de agregado e a metodologia adotada foi Impact 2002+. O estudo visou retratar a realidade em Hong Kong, onde o RCD é armazenado temporariamente em "bancos de abastecimento", até que sejam transportados em modal hidroviário (cerca de 200 km) para a China para descarte. Os agregados naturais também são obtidos na China, tendo sido considerado a distância de 128 km, percorridos em barcas. Tendo em vista esse contexto, os agregados miúdos reciclados apresentaram redução de cerca de 40% dos danos respiratórios e redução de 20% a 25% do potencial de acidificação e extração mineral em comparação a areia natural. Para a brita reciclada, a redução do impacto em comparação à brita natural foi de 38%, 30%, 66% e 57% para a saúde humana, qualidade do ecossistema, mudanças climáticas e consumo de recursos, respectivamente. MEDINA (2018) realizou uma ACV comparativa entre concretos com agregados naturais e concretos com agregados graúdos reciclados de peças pré-fabricadas de concreto. Tendo em vista que (i) os resultados de resistência à compressão dos concretos com 100% de ARC pré-saturados apresentaram resultados superiores à referência, e (ii) a unidade funcional adotada considerou 1m³ de concreto com 28 MPa de resistência, MEDINA (2018) criou uma mistura “ótima” com 100% de ARC e 16% a menos de cimento, a qual apresentou resistência à compressão de 27,1 MPa. Devido a redução da quantidade de cimento, a mistura “ótima” apresentou uma redução de 16,7% do potencial de mudanças climáticas, 17,4% do potencial de acidificação e 18,2% do potencial de eutrofização. A mistura com 100% de ARC e mesma quantidade de cimento que a mistura de controle apresentou uma redução de 9% do potencial de eutrofização. Para as categorias de mudança climática e acidificação as reduções foram pouco significativas, sendo 1,2% e 2,2% respectivamente. Para o potencial de formação de foto-oxidantes esta mistura apresentou valor 20% superior à mistura de referência. Segundo a revisão bibliográfica de ZHANG et al. (2019), alguns pesquisadores argumentam que a ACV feita para uma unidade funcional que associa volume e resistência mecânica é limitada a um tipo de estrutura de concreto localizada em um
50 ambiente não agressivo. Caso contrário, não é correto excluir a fase de uso devido a possíveis diferenças no desempenho da durabilidade de dois tipos de concreto. Supondo que um concreto “A” tenha menor impacto ambiental durante o processo de produção, no entanto o concreto “B” é mais durável, ou seja, possui ações de reparo ou substituição menos recorrentes durante a vida útil, torna-se difícil a comparação do impacto ambiental do ciclo de vida com uma UF que associe apenas volume e resistência. Nesse sentido, VAN DEN HEEDE e DE BELIE (2012), ao estudarem ACV em concretos com alta concentração de cinzas volantes, sugeriram a incorporação do tempo de vida útil e resistência mecânica, a fim de se obter uma unidade funcional complexa incluindo o volume e dois parâmetros de desempenho, durabilidade e resistência. DE PAULA (2016) utilizou este conceito de UF ao utilizar a metodologia ACV para comparar o desempenho ambiental de concretos C25, C45 e C65 com diferentes frações de substituição dos agregados graúdos naturais por ARC. O autor não considerou uma mistura de referência. A modelagem foi realizada no SimaPro, considerando a fronteira do berço ao portão, metodologia de avaliação de impacto CML-IA e unidade funcional correspondente ao volume de concreto necessário para gerar 1MPa de resistência aos 28 dias e um ano de vida útil. O autor concluiu que para a unidade funcional, quanto maior a classe de resistência, menores foram os impactos ambientais, uma vez que concretos de maior resistência possuem uma estrutura de poros mais resistente ao ataque de íons cloreto, ou seja, o acréscimo dos impactos ambientais de concretos de maior resistência, é compensado pelo ganho em durabilidade e, consequentemente, menor necessidade de manutenção. A utilização de ARC em frações de 40% e 60% influenciou negativamente o desempenho ambiental de concretos C25 e C45 com 20% de brita reciclada. O autor ressalta que esta conclusão não leva em conta os potenciais benefícios da não destinação final dos RCD, assim como a não extração de matéria-prima, em função do reuso dos resíduos nos concretos. Analisando-se a literatura existente de ACV de concretos com agregados reciclados, foi possível perceber resultados tanto positivos quanto negativos ligados a essa prática, dependendo do contexto e das considerações de cada estudo. Verificou-se que a dosagem possui um papel relevante, uma vez que a variação na quantidade de cimento influencia diretamente os potenciais de impacto resultantes. 51
Além disso, deve-se levar em consideração a fonte, a quantidade e a distância de transporte dos agregados, pois são fatores que podem influenciar a carga ambiental do concreto com ARC, podendo vir a apresentar impactos semelhantes ou superiores aos gerados pelo concreto convencional. A análise da bibliografia também mostra que é raro utilizar uma unidade funcional complexa, incluindo tanto volume quanto resistência mecânica e durabilidade, o que limita a aplicação dos concretos estudados a ambientes não agressivos.
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CAPÍTULO 5
5 METODOLOGIA
Nas seções a seguir as etapas da metodologia de ACV serão definidas para a aplicação pretendida neste estudo. São ainda apresentadas os dados utilizados na modelagem de ciclo de vida do produto estudado.
5.1 Definição de Objetivo e Escopo
Neste estudo, a ACV foi aplicada com o objetivo de comparar o potencial de impacto ambiental do concreto tradicional com concretos moldados com diferentes taxas de substituição de agregado natural por agregado reciclado de concreto (ARC), miúdos e graúdos, separadamente. Em ambos os casos foi considerada a influência do ARC nas propriedades de resistência e durabilidade das misturas. O público-alvo deste estudo consiste na comunidade acadêmica, empresas do setor de agregados, dentre outros interessados no tema. O sistema de produto estudado foi a produção de concreto, tendo sido considerados os processos de obtenção das matérias primas, o seu transporte até a central de concretagem e o processo de mistura dos materiais na central de concretagem. Para os RCDs foram considerados tanto os impactos positivos provenientes da sua utilização como ARCs nos concretos, quanto os impactos evitados com a não disposição do material em aterros sanitários. A alternativa de disposição irregular do RCD em leitos de rios e encostas não foi considerada. Os processos que se encontram dentro da fronteira do sistema analisado seguem na Figura 5-1. As linhas tracejadas internas indicam os processos evitados com a utilização do RCD como ARC, quais sejam, transporte entre o local de geração do RCD e o aterro sanitário, e a disposição final dos resíduos no aterro.
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Figura 5-1: Fronteira do sistema de produto estudado.
5.2 Descrição dos Concretos Avaliados
Os concretos avaliados neste estudo consistem originalmente em objeto de pesquisa dos seguintes autores:
• ANDRADE (2018): Concretos de classes de resistência C30 e C60 com substituição de areia natural por areia reciclada de concreto em teores de 0, 25% e 50%. Ao longo deste estudo, estes concretos também foram denominados de “Grupo 1”; • AMARIO (2015): Concretos de classes de resistência C25, C45 e C65 com substituição de brita 0 natural por brita 0 reciclada de concreto, em teores de substituição variando entre 9% e 60%. Ao longo deste estudo, estes concretos também foram denominados de “Grupo 2”; • RANGEL (2019): Concretos de classe de resistência C35 e C60 com 50% de brita natural (brita 1) e 50% de brita reciclada de concreto (brita 0). Ao longo deste estudo, estes concretos também foram denominados de “Grupo 3”.
Como resultado do estudo de compensação de água, as dosagens feitas para concretos com ARC graúdos adicionaram 50% da água de absorção do agregado à mistura. Já para os concretos moldados com agregados miúdos foi considerado um percentual de 80%.
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Os ARCs utilizados pelas autoras possuem diferentes origens, sendo provenientes tanto de um processo de beneficiamento feito em laboratório, quanto de uma usina de reciclagem de resíduos externa. Os ARCs foram identificados conforme descrito abaixo:
• Areia LAB e Brita LAB: Material produzido no Laboratório de Estruturas e Materiais Professor Lobo Carneiro (LabEST), da COPPE/UFRJ, oriundo da demolição de corpos de prova e vigas de concreto desenvolvidos no laboratório.
• Areia D e Brita D: Material proveniente da reciclagem de resíduos de concreto de demolição fornecidos pela usina de reciclagem Foccus, localizada no estado de São Paulo. Por ser uma mistura de vários resíduos de concreto, este material não possui especificação ou dados técnicos.
Dentre os concretos moldados por ANDRADE (2018) consta uma mistura na qual se utilizou o resíduo LAB sem retirada dos finos, ou seja, foi considerada a fração menor que 4,75 mm que não poderia ser considerada areia por possuir grãos menores que 0,150 mm. Este resíduo, proveniente do material LAB, foi denominado como LAB_F. Conforme será demonstrado a seguir, este tipo de agregado foi utilizado apenas no concreto de classe C30, com teor de substituição de 25%. A Tabela 5-1 apresenta as características dos ARCs e sua classificação segundo a proposta de RANGEL et al. (2019). Para a brita LAB utilizada por AMARIO (2015) o teor de argamassa aderida foi estimado pela absorção total com o auxílio da Figura 3-5, uma vez que não foi realizado ensaio específico para a sua determinação.
Tabela 5-1: Características dos ARC
Massa Pasta ou Absorção Referência específica Argamassa Classificação ARC Total (%) (kg/m³) aderida (%) Areia LAB 2.430 4,4 32,8 Classe B ANDRADE Areia LAB_F 2.430 4,4 32,8 Classe B (2018) Areia D 2.450 6,9 24,4 Classe C AMARIO Entre 35% e Brita LAB 2.571 7,31 Classe C (2015) 55% Brita LAB 2.178 7,3 44,3 Classe C RANGEL (2019) Brita D 2.168 7,6 46,2 Classe C
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Nota-se que as areias LAB e LAB_F possuem um percentual de 32,8% de pasta aderida, enquanto a areia D, 24,4%. No entanto, o percentual de absorção encontrado para a areia D foi de 6,9%, valor superior ao da areia LAB (4,4%). Dessa forma, ANDRADE (2018) concluiu que, como as areias possuem origem distintas, isto pode indicar que o resíduo que originou o agregado D é mais poroso e, provavelmente, derivou-se de um lote de concreto de qualidade inferior em termos de resistência à compressão, já que com menor porcentagem de pasta aderida, este agregado possui maior absorção que a areia LAB. A nomenclatura utilizada para as misturas está dividida em 4 partes, fazendo referência à classe de resistência do concreto, percentual de substituição do agregado natural pelo reciclado, tipo de agregado reciclado utilizado e sua origem, conforme figura a seguir.
Figura 5-2: Nomenclatura das misturas estudadas
Para os casos das misturas de controle, isto é, sem agregados reciclados, o campo “YY” é equivalente a “100” e os campos “Z” e “WW” foram agrupados, podendo ser “AN”, fazendo referência à areia natural, ou “BN”, para brita natural. O universo das misturas estudadas por ANDRADE (2018), AMARIO (2015) e RANGEL (2019) segue apresentado nas Figura 5-3, Figura 5-4 e Figura 5-5 respectivamente.
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Figura 5-3: Misturas com ARC miúdo estudadas por ANDRADE (2018) – Grupo 1
Figura 5-4: Misturas com ARC graúdo estudadas por AMARIO (2015) – Grupo 2
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Figura 5-5: Misturas com ARC graúdo estudadas por RANGEL (2019) – Grupo 3
A dosagem dos concretos adaptou o Modelo de Empacotamento Compressível de partículas (MEC) para que se levasse em consideração as diferentes capacidades de absorção de água dos diferentes agregados reciclados utilizados. Para a aplicação do MEC, as autoras utilizaram o software Betonlab Pro 3 que permite a inserção de dados relativos as propriedades dos componentes do concreto e a partir destes dados, otimiza os traços de acordo com o que o usuário deseja obter. As Tabela 5-2 a Tabela 5-4 apresentam as dosagens para os três grupos de misturas estudadas.
Tabela 5-2: Dosagem das misturas com ARC miúdo – Grupo 1 Cimento Areia Areia Brita 0 Água SP ARC Misturas Portland Natural RCD (kg/m³) (kg/m³) (kg/m³) (%) (kg/m³) (kg/m³) (kg/m³) C30-100-AN 329,3 906,8 0,0 843,5 219,1 1,25 0 C30-25-A-LAB_F 324,4 691,5 203,6 842,5 222,7 1,05 25 C30-25-A-LAB 324,5 696,4 197,3 842,1 223,3 1,24 25 C30-25-A-D 318,5 705,8 201,1 853,5 220,6 1,21 25 C30-50-A-LAB 312,3 490,2 312,3 846,9 223,4 1,19 50 C30-50-A-D 329,6 488,0 397,2 843,1 235,6 1,25 50 C60-100-AN 533,0 843,1 0,0 784,3 197,5 1,69 0 C60-25-A-LAB 521,6 645,5 182,9 780,6 208,2 1,58 25 C60-25-A-D 519,7 651,8 185,7 788,2 207,1 1,65 25 C60-50-A-LAB 525,0 452,7 366,5 782 ,0 207,5 1,67 50 C60-50-A-D 535,0 455,5 370,7 786,9 207,9 1,70 50
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Tabela 5-3: Dosagem das misturas com ARC graúdo (AMARIO, 2015) – Grupo 2
Cimento Brita 0 Areia Brita Lab Água SP ARC Mistura Portland Natural (kg/m³) (kg/m³) (kg/m³) (kg/m³) (%) (kg/m³) (kg/m³) C25-100-BN 267,2 842,0 1005,2 0,0 185,1 1,07 0 C25-20-B-LAB 266,4 844,4 803,0 195,6 188,7 2,70 20 C25-39-B-LAB 267,2 842,5 609,7 381,7 193,2 2,70 39 C25-60-B-LAB 277,8 831,5 395,4 577,8 203,9 2,80 60 C45-100-BN 391,3 795,0 949,1 0,0 183,9 1,45 0 C45-22-B-LAB 391,5 913,9 570,8 159,9 179,1 3,90 22 C45-40-B-LAB 385,2 917,3 496,8 318,3 184,0 3,90 40 C45-60-B-LAB 397,3 907,4 325,9 476,2 189,3 5,20 60 C65-100-BN 591,9 700,0 835,8 0,0 201,0 3,15 0 C65-09-B-LAB 537,3 913,9 610,6 56,4 184,7 5,40 9 C65-20-B-LAB 547,2 906,5 530,5 129,2 188,3 5,50 20 C65-40-B-LAB 548,9 906,1 397,7 258,3 189,4 5,50 40 C65-60-B-LAB 570,2 890,4 260,6 380,8 196,6 5,70 60
Tabela 5-4: Dosagem das misturas com ARC graúdo (RANGEL, 2019) – Grupo 3
Cimento Brita 1 Brita 0 Brita 0 Areia Água SP ARC Mistura Portland Natural Natural ARC (kg/m³) (kg/m³) (kg/m³) (%) (kg/m³) (kg/m³) (kg/m³) (kg/m³) C35-100-BN 325,0 868,0 452,0 457,0 0,0 212 1,86 0 C35-50-B-LAB 338,0 866,0 451,0 0,0 373,0 217 1,93 50 C35-50-B-D 345,0 866,0 451,0 0,0 371,0 214 1,97 50 C60-100-BN 448,0 860,0 448,0 452,0 0,0 150 19,2 0 C60-50-B-LAB 458,0 861,0 448,0 0,0 371,0 152 19,6 50 C60-50-B-D 464,0 860,0 448,0 0,0 369,0 145 19,9 50
5.3 Software SimaPro
Atualmente existem diversos softwares que auxiliam na ACV, com diferentes métodos de análise e bancos de dados de elementos comuns a vários ciclos de vida, como fontes de energia e tipos de transporte. Neste estudo foi utilizado o software SimaPro, desenvolvido pela empresa Pré Consultants e lançado em 1990. Segundo CAMPOLINA et al. (2015) o SimaPro é o software mais utilizado para análise ambiental dos produtos visando a tomada de decisão.
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Este software conta com uma ampla biblioteca de inventários denominada Ecoinvent, no qual constam entradas e saídas associados ao ciclo de vida de vários produtos e processos, assim como sistemas de energia, transporte e disposição de resíduos. Apesar de ser um banco de dados desenvolvido em conjunto por várias instituições suíças, o Ecoinvent disponibiliza conjunto de dados com cobertura geográfica para todo o mundo.
5.4 Inventário de Ciclo de Vida – ICV
A seguir são descritos os materiais constituintes dos concretos analisados, assim como dados dos processos produtivos, distância de transporte e veículos considerados.
5.4.1 Descrição dos Materiais e seus Processos
5.4.1.1 Cimento Portland
Todos os concretos analisados foram moldados com cimento de alta resistência inicial CPV-ARI. Entretanto os fornecedores e os lotes utilizados variaram para cada uma das autoras. O cimento utilizado por ANDRADE (2018) e RANGEL (2019) foram fornecidos pela LafargeHolcim. O Relatório Anual de 2013 do Sindicato Nacional da Indústria do cimento (SNIC) indica que o modal mais utilizado no transporte do cimento no Brasil é o rodoviário, correspondendo a 96% do total. Em seguida encontram-se os modais ferroviários, com 3% e rodo-fluvial, com 1%. Já a análise realizada por DNPM (2009) indica que o cimento é transportado a locais que distam até 300 km da fábrica, podendo chegar a 500 km em locais menos povoados. Tendo em vista que o transporte rodoviário representa de 10% a 20% do preço final do produto, o raio econômico de distribuição aceito é de 300 a 500 km para as regiões Sul e Sudeste e superiores a 1.000 km na região Norte do país. Neste estudo foi considerado que o transporte do cimento até a concreteira corresponde a uma distância total de 300 km, sendo realizado pelo modal rodoviário, em caminhões com capacidade superior a 32 toneladas.
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5.4.1.2 Superplastificante
O aditivo químico utilizado por ANDRADE (2018) e AMARIO (2015) foi o superplastificante Glenium 51, produzido pela empresa BASF. Já o aditivo superplastificante utilizado por RANGEL (2019) foi o MC Powerflow 1180, da empresa MC Bauchemie. A MC Bauchemie, no Brasil, está localizada no estado de São Paulo. Já as unidades da BASF estão localizadas nos estados de Pernambuco (Jaboatão dos Guararapes), Rio Grande do Sul (Sapucaia do Sul), Bahia (Camaçari) e São Paulo (Capital, Guaratinguetá, Indaiatuba, São Bernardo do Campo, Mauá, Santo Antônio da Posse, Paulínia e Jacareí). Entretanto não é possível afirmar em qual das fábricas o superplastificante Glenium 51 é fabricado. Dessa forma, optou-se por utilizar a distância média de transporte entre as unidades onde estão localizadas as empresas fornecedoras do superplastificante e o Rio de Janeiro, local onde o concreto foi produzido. Conforme indicado na Tabela 5-5, a distância adotada foi de 824 km.
Tabela 5-5: Distâncias entre as fábricas e a Cidade do Rio de Janeiro Trajeto Distância (km) Unidade Camaçari (BH) – Rio de Janeiro 1.616 Unidade Sapucaia do Sul (RS) – Rio de Janeiro 1.587 Unidade Jaboatão dos Guararapes (PE) – Rio de Janeiro 2.295 Unidade São Paulo (SP) – Rio de Janeiro 459 Unidade Guaratinguetá (SP) – Rio de Janeiro 258 Unidade Indaiatuba (SP) – Rio de Janeiro 530 Unidade São Bernardo do Campo (SP) – Rio de Janeiro 462 Unidade Mauá (SP) – Rio de Janeiro 451 Unidade Santo Antônio da Posse (SP) – Rio de Janeiro 528 Unidade Paulínia (SP) – Rio de Janeiro 523 Unidade Jacareí (SP) – Rio de Janeiro 354 Média 824
Considerou-se como veículo de transporte caminhões de capacidade de 7,5 a 16 toneladas, movido a diesel (SILVA, 2015 e DE PAULA, 2016). Os impactos ambientais gerados durante o processo de fabricação do material tiveram como base a informação constante na Declaração Ambiental da European
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Federation of Concrete Admixture Associations (EFCA, 2015), a qual segue as formulações indicadas na EN 15804. A Figura 5-6 indica os impactos gerados considerando as etapas de fornecimento de matéria prima, transporte e produção de 1 kg do material.
Figura 5-6: Declaração Ambiental utilizada para superplastificante (EFCA, 2015)
5.4.1.3 Brita Natural
A brita 0 (fração de 4,75 a 9,5 mm) utilizada pelas autoras, assim como a brita 1 (fração de 9,5 a 19 mm) utilizada por RANGEL (2019), possuem origem granítica, proveniente da Pedreira BritaBrás no Rio de Janeiro. O cadastro nacional de produtores de brita, feita pelo DNPM, indica seis usinas no município do Rio de Janeiro, localizadas nas zonas oeste e norte, dessa forma, optou- se por considerar uma distância média de 50 km entre a pedreira e a central de concretagem. Essa distância é a mesma utilizada por ROSSI (2013) em seu estudo de ACV de brita. Tendo em vista que essa distância pode aumentar dependendo da região, foi realizada uma análise de sensibilidade na qual foram consideradas percursos de 50 km, 70 km, 90 km, 120 km e 150 km. Para todos os casos, o veículo considerado consiste em caminhões com capacidade de 16 a 32 toneladas, movidos a diesel.
5.4.1.4 Areia Natural
O agregado miúdo natural utilizado pelas autoras consiste em uma areia quartzosa, proveniente do Rio Guandu, situado no Rio de Janeiro. Conforme mencionado anteriormente, a areia para construção civil no estado do Rio de Janeiro é proveniente, principalmente, dos municípios de Itaguaí e Seropédica. Dessa forma, está sendo considerada a distância média de 60 km. Assim como no caso
62 anterior, foi realizada uma análise de sensibilidade para as distâncias de transporte de 60 km, 80 km e 100 km. O veículo de transporte adotado consiste em caminhões com capacidade de 16 a 32 toneladas, movidos a diesel.
5.4.1.5 Agregados reciclados
Os agregados reciclados utilizados possuem duas origens, tendo sido um deles produzido no laboratório (LAB), e o outro fruto dos resíduos de demolição (D) da usina de reciclagem FOCCUS, localizada em Praia Grande, SP. RANGEL (2019) realizou o processamento de cerca de 13 toneladas de resíduos, sendo 6.756 kg de resíduo LAB e 6.610 kg de resíduo D. O material processado em laboratório foi submetido às etapas de britagem, peneiramento, homogeneização e secagem, sendo obtido, ao final, as percentagens indicadas na Figura 5-7.
Figura 5-7: Proporções de cada classe granulométrica para os resíduos (RANGEL, 2019)
Ressalta-se que esses valores estão diretamente relacionados ao equipamento utilizado, neste caso, o processamento se deu pelo britador de mandíbulas móvel QUEIXADA 200, no qual a abertura das mandíbulas foi ajustada para obtenção de um diâmetro nominal máximo de 19mm. Segundo RANGEL (2019), a diferença nos percentuais está relacionada com as diferentes composições e qualidade do concreto de origem. Mesmo mantendo constante
63 o procedimento de processamento, a quantidade produzida de frações graúdas e miúdas é alterada. Apesar do beneficiamento realizado em laboratório ter utilizado apenas as etapas de britagem, peneiramento, homogeneização e secagem, a modelagem do processamento do RCD neste estudo considerou uma usina de beneficiamento de nível 3, conforme a configuração proposta por COELHO e DE BRITO (2013), a qual implica em um grau de mecanização e automação capaz de separar o RCD recebido em materiais de diferentes frações, como agregados de concreto, agregados cerâmicos, ferro, material não ferroso, papel e cartão, plástico, madeira e gesso. O único rejeito dessa usina é o material contaminado com substâncias perigosas e lamas contendo partículas mistas ultrafinas. A Usina considerada possui uma capacidade de beneficiamento instalada de 350 toneladas por hora e opera 8 horas por dia em 300 dias do ano. O diagrama geral desta Usina é apresentado na Figura 5-8.
Figura 5-8: Diagrama do processo de beneficiamento da Usina considerada (COELHO e DE BRITO, 2013)
O consumo de energia previsto para a Usina estudada por COELHO e DE BRITO (2013) segue detalhado na Tabela 5-6.
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Tabela 5-6: Consumo de energia dos equipamentos da Usina de Beneficiamento proposta por COELHO e DE BRITO (2013) Equipamento kWh/equipamento Qtd equipam. kWh total Básculas 0,05 1 0,05 Escavadora 90 1 90 Alimentador vibratório 16,2 1 16,2 Eletroímã 6,5 1 6,5 Cabine separação manual 0,28 1 0,28 Britadeira 110 1 110 Mesa vibratória 1 18,5 1 18,5 Separado a ar 6,3 3 18,9 Gerador de corrente "Eddy" 16,4 1 16,4 Mesa vibratória 2 22,3 1 22,3 Separado a ar pulsante 127 6 762 Espirais 27 7 189 Correias transportadoras 5 m 5,4 2 10,8 Correias transportadoras 10 m 10,8 3 32,4 Correias transportadoras 15 m 16,3 1 16,3 TOTAL 473,03 1.309,63
Como pode ser visto, a Usina de Beneficiamento consome um total de 1.309,63 kWh durante o beneficiamento de 350 toneladas de RCD, ou seja, são consumidos aproximadamente 3,74 kWh para cada tonelada de RCD. Essa demanda de energia foi distribuída proporcionalmente entre as frações de materiais gerados, conforme os percentuais obtidos por RANGEL (2019) e segue apresentado na Tabela 5-7.
Tabela 5-7: Energia demandada para a produção de diferentes frações de resíduos
Energia gasta na produção (kWh/t) Origem resíduo > 19 mm B1 B0 Areia Finos Perdas Total Laboratório 0,19 1,30 0,44 1,61 0,15 0,05 3,74 Resíduo D 0,37 2,24 0,31 0,71 0,07 0,04 3,74
As etapas de transporte dos ARCs envolvem tanto a rota entre o local de geração dos resíduos até a Usina de Beneficiamento, assim como as rotas entre a Usina de Beneficiamento e a central de concretagem. Foi considerado que essas duas distâncias somadas correspondem a 30 km, conforme indicado por DE PAULA (2016).
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Para o caso em que o resíduo não é destinado a uma Usina de Beneficiamento, foi considerado o transporte entre o seu local de geração e o aterro sanitário. Considerando que todo o resíduo coletado nas cidades do Rio de Janeiro, Seropédica e Itaguaí são destinados ao aterro sanitário de Seropédica, foi considerada uma distância média de 70 km.
5.4.2 Impactos evitados
O cálculo dos impactos evitados com a utilização dos RCDs consistiu no saldo final entre (i) os impactos gerados com o processo de beneficiamento dos resíduos e as distâncias de transporte existentes entre o local de geração e a usina, (ii) os impactos evitados com a não utilização dos agregados naturais e seu transporte até a central de concretagem, e (iii) os impactos evitados com a não disposição e transporte dos resíduos até o aterro sanitário, resultando em um valor negativo. A Tabela 5-8 consolida as etapas consideradas no cálculo dos impactos evitados.
Tabela 5-8: Etapas consideradas para cálculo dos impactos evitados
Não utilização do agregado Utilização do resíduo Destinação imprópria natural Processo de beneficiamento Processamento matéria-prima Transporte entre local de geração e local de disposição Entrada positiva (+) Entrada negativa (-) Entrada negativa (-) Transporte entre usina de Transporte entre a pedreira e Disposição do material em aterro beneficiamento e central de central de concretagem sanitário concretagem Entrada positiva (+) Entrada negativa (-) Entrada negativa (-)
Segundo a Norma Operacional 27 do INEA (2015), o transporte dos resíduos localizados em caçambas estacionárias fica restrito a caminhões tipo poli guindastes. As caçambas estacionárias disponíveis no mercado possuem uma capacidade que varia de 5 a 10 toneladas.
5.4.3 Produção do Concreto
De acordo com o inventário do ciclo de vida elaborado por MARCEAU et al. (2007), a produção de concreto em uma central de concretagem consome 42,84 MJ, conforme detalhado na Tabela 5-9.
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Tabela 5-9: Consumo de energia em central de concretagem (MARCEAU et al., 2007)
Combustível e Consumo Consumo Forma de Consumo % eletricidade (kJ/m³) (kWh/m³)
Caminhões leves: empilhadeira, pick-up, etc. 6,73 1,87 15,7% Diesel (galão) Caldeira industrial (água quente e 10,09 2,80 23,6% aquecimento do edifício) Gás natural (pés Caldeira industrial (água quente e 11,21 3,11 26,2% cúbicos) aquecimento do edifício) Eletricidade (kWh) Em toda a central 14,81 4,11 34,6% Total 42,84 11,90 100,0%
O inventário feito por VAN DEN HEEDE e DE BELIE (2010) levou em consideração apenas o consumo de energia elétrica durante o processo de mistura, o qual soma 3,83 kWh/m³. Este valor está próximo aos 4,11 kWh/m³ levantado por MARCEAU et al. (2007), conforme indicado na Tabela 5-9. Seguindo a linha do inventário adotado por SILVA (2015) e DE PAULA (2016), optou-se por utilizar apenas o consumo de energia elétrica de 3,83 kWh/m³ referente à mistura do concreto, apresentado no trabalho de VAN DEN HEEDE e DE BELIE (2010), e a matriz elétrica brasileira disponível no banco de dados do Ecoinvent v3.02.
5.4.4 Dados de Entrada SimaPro
Os processos existentes dentro da fronteira estudada foram modelados a partir do sistema de Alocação no ponto de Substituição (APOS), disponível no banco de dados Ecoinvent 3. Este sistema de alocação é comum em ACV atribucional e pode ser encontrado em versões anteriores deste banco de dados com a nomenclatura “Default”. A matriz energética brasileira disponível no banco de dados do Ecoinvent corresponde ao ano de 2014 e considera a emissão de 250kg CO2 eq/MWh. Com o intuito de utilizar dados mais precisos, foi realizada uma adaptação desta matriz energética, ajustando a taxa de emissão de CO2 eq/MWh ao indicado no Balanço Energético Nacional de 2019, qual seja, 88 kg CO2 eq/MWh (EPE,2019). Os processos referentes aos processos produtivos dos materiais que compõem os concretos estudados são apresentados na Tabela 5-10.
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Tabela 5-10: Dados de entrada dos materiais no SimaPro Quantidade por m³ Material Processo SimaPro de concreto Cement, Portland {RoW}| production, adaptada com Cimento Portland matriz energética brasileira
Tabela 5-2, Gravel, crushed {RoW}| production, adaptada com Brita natural matriz energética brasileira Tabela 5-3 Sand {RoW}| gravel and quarry operation, adaptada Areia Natural e Tabela 5-4 com matriz energética brasileira
Superplastificante Declaração Ambiental
Tabela 5-2, Electricity, medium voltage {BR}| market for, adaptada Brita ARC com matriz energética brasileira Tabela 5-3 Electricity, medium voltage {BR}| market for, adaptada Areia ARC Tabela 5-4 e Tabela 5-7 com matriz energética brasileira
Electricity, medium voltage {BR}| market for adaptada Concreto (mistura) 3,83 kWh com matriz energética brasileira
As distâncias de transporte entre os locais de produção dos materiais constituinte/extração das matérias primas componentes do concreto e a central de concretagem, assim como do local de geração dos resíduos até o local final de disposição, seguem consolidados na Tabela 5-11.
Tabela 5-11: Distância de transporte dos materiais Distância Trajeto Processo (km) Cimento Portland – Central de Transport, freight, lorry >32 metric ton, 300 concretagem EURO4 {GLO}| market for Transport, freight, lorry 16-32 metric ton, Brita 0 - Central de concretagem 50 EURO4 {GLO}| market for Transport, freight, lorry 16-32 metric ton, Areia Natural - Central de concretagem 60 EURO4 {GLO}| market for Superplastificante - Central de Transport, freight, lorry 7,5-16 metric ton, 824 concretagem EURO4 {GLO}| market for Local de geração de resíduos – Usina de Transport, freight, lorry 16-32 metric ton, 30 beneficiamento - Central de concretagem EURO4 {GLO}| market for Local de geração de resíduos – Aterro Transport, freight, lorry 3.5-7.5 metric ton, 70 sanitário EURO4 {GLO}| market for
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5.5 Avaliação do Impacto do Ciclo de Vida
5.5.1 Categorias de Impacto Consideradas
Dentre as metodologias de avaliação de impacto disponíveis no software SimaPro 9.0, foi adotada a metodologia CML-IA e as 7 categorias de impacto ambiental recomendadas na EN 15804 listadas a seguir:
Tabela 5-12: Descrição das categorias de impacto consideradas
Indicador de Abrangência Abreviação Descrição Categoria categoria Geográfica Extração mineral em Depleção de razão do consumo de Antimônio (Sb) recursos ADP Global matérias-primas no equivalente/kg abióticos sistema de produto Extração de Depleção de combustíveis fósseis em recursos ADP-ff razão do consumo de Mega joule (MJ)/kg Global abióticos matérias-primas no fósseis sistema de produto. Potencial de mudança kg de dióxido de Mudanças GWP100 climática em um carbono (CO ) Global climáticas 2 horizonte de 100 anos equivalente/kg kg de Depleção do Potencial de depleção clorofluorcarbono ozônio ODP de ozônio dos diferentes Global (CFC-11) estratosférico gases equivalente/kg Formação de substâncias reativas Formação de (principalmente kg de etileno (C H ) Local a foto- POCP ozônio), que são 2 4 equivalente/kg continental oxidantes prejudiciais à saúde humana e aos ecossistemas Conversão da poluição do ar (dióxido de kg de dióxido de enxofre (SO ), amônia Local a Acidificação AP 2 enxofre (SO ) (NH3), e óxidos de 2 continental equivalente/kg nitrogênio (NOx) em substâncias ácidas) A níveis excessivos de nutrientes no ambiente kg de fosfato (PO -3) Local a Eutrofização EP causados pela emissão 4 equivalente/kg continental para o ar, a água e o solo.
69
5.5.2 Indicador de Impacto de Eficiência Estrutural
Neste trabalho buscou-se uma unidade funcional complexa, na qual são consideradas as propriedades de resistência mecânica e durabilidade. Inicialmente essas propriedades foram analisadas individualmente, dessa forma, para os três grupos de estudo, foi calculado o indicador de impacto de eficiência estrutural, o qual tem como referência a resistência mecânica de 1MPa. Este indicador de impacto foi calculado segundo a formulação a seguir:
퐼푚푝푎푐푡표 푝푎푟푎 1푚³ 퐼푛푑푖푐푎푑표푟 = Equação 5.1 푒푓𝑖푐𝑖ê푛푐𝑖푎 푒푠푡푟푢푡푢푟푎푙 푅푒푠𝑖푠푡ê푛푐𝑖푎 à 푐표푚푝푟푒푠푠ã표
5.5.3 Indicador de Impacto de Durabilidade
No que tange à durabilidade, os indicadores de impacto foram analisados de maneira diferente, dependendo do grupo de estudo ao qual as misturas pertencem. Para as misturas do Grupo 3, estudadas por RANGEL (2019), a durabilidade foi mensurada a partir da variação da resistência à compressão após a degradação de 300 ciclos de congelamento-descongelamento e 50 ciclos de molhagem-secagem, conforme formulação a seguir:
3 퐼푚푝푎푐푡표 푑푒 1푚 푥 푅푒푠𝑖푠푡.푐표푚푝푟푒푠푠ã표푠푒푚 푑푒푔푟푎푑푎çã표 퐼푛푑푖푐푎푑표푟 푑푢푟푎푏𝑖푙𝑖푑푎푑푒푐푖푐푙표푠 푑푒푔푟푎푑푎çã표 = Equação 5.2 푅푒푠𝑖푠푡.푐표푚푝푟푒푠푠ã표푝ó푠 푑푒푔푟푎푑푎çã표
Para as misturas estudadas por AMARIO (2015) e ANDRADE (2018), o indicador de durabilidade foi determinado a partir dos resultados do ensaio de penetração de íons cloreto. De posse dos dados de carga passante, resultantes do ensaio, foi realizada a previsão de vida útil das estruturas, conforme elucidado a seguir.
5.5.3.1 Modelo de Previsão de Vida Útil
Os estudos de penetração de íons cloretos em meios completa ou parcialmente saturados, usualmente baseiam-se na segunda lei de Fick, que segue reproduzida na Equação 5.3 abaixo.
70
푥 C(x, t) = 퐶푠. [1 − 푒푟푓 ( )] Equação 5.3 2√퐷. 푡
Essa formulação pode ser desmembrada nas duas equações apresentadas a seguir:
퐶 − 퐶 erf(푧) = 1 − 푥 0 Equação 5.4 퐶푠 − 퐶0
1 푥 2 x = 2. 푧. √퐷. 푡 ∴ 푡 = . ( ) Equação 5.5 퐷 2. 푧
Onde: C (x,t) = concentração de cloretos na profundidade x, a partir da superfície do concreto, em um dado tempo t, em %; Cs = Concentração de cloretos na superfície (admitida como constante), em %;
C0 = concentração inicial de cloretos, em %;
Cx = concentração de cloretos na profundidade x, em %; x = profundidade, em cm; D = coeficiente de difusão de cloretos, em cm²/ano; t = tempo, em anos; erf = função erro de Gauss.
Ao se utilizar este modelo para penetração de íons cloreto, assume-se que:
i. O concreto é um material homogêneo e isotrópico;
ii. A difusão é o único mecanismo de transporte atuante;
iii. Não há interação entre os cloretos e os componentes do concreto no momento da penetração;
iv. O meio de difusão considerado é infinito;
v. O coeficiente de difusão e a concentração de cloretos na superfície são constantes ao longo do tempo.
71
O ensaio de penetração acelerada de íons cloreto avalia o comportamento do concreto frente à penetração iônica. Neste ensaio, estabelecido pela ASTM C1.202, é medida a condutância elétrica de um corpo de prova cilíndrico com 100 mm de diâmetro e 50 mm de espessura. Durante um intervalo de tempo de 6 horas é aplicada uma diferença de potencial de 60V sob o corpo de prova. A Tabela 5-13 apresenta a classificação, dada pela norma ASTM C1.202, com base na capacidade de penetração de íons cloreto no corpo de prova.
Tabela 5-13: Classificação da penetração de íons cloreto pela carga total passante ASTM (2012) Cargo total passante (C) Penetração de íons cloreto > 4.000 Alta 2.000 – 4.000 Moderada 1.000 – 2.000 Baixa 100 – 1.000 Muito baixa < 100 Desprezível
Neste estudo, o coeficiente de difusão aparente (Dap) foi calculado a partir da fórmula empírica proposta por BERKE E HICKS (1992 apud ANDRADE e WHITING, 1996; MEDEIROS, 2008) a qual utiliza a carga total passante obtida no ensaio ASTM C1.202, conforme Equação 5.6 a seguir:
−8 0,84 퐷푎푝 = 0,0103 푥 10 푥 푄(60푉 − 6ℎ) Equação 5.6
Onde:
Dap = coeficiente de difusão aparente, em cm²/s;
Q(60V – 6h) = carga total passante nas condições de ensaio da ASTM C1.202, em coulomb (C).
Segundo essa modelagem, o tempo de vida (t) de cada mistura corresponde ao tempo necessário para que uma concentração crítica de íons cloreto (Cx) atinja uma profundidade (x) correspondente ao cobrimento da estrutura do concreto, ou seja, até a sua armadura. Essa consideração consiste em uma simplificação da realidade e resulta em
72 uma vida útil menor que a real, pois o tempo necessário para que o íon atinja o concreto é pequeno, no entanto tal fato não indica que a estrutura perdeu durabilidade, pois o processo de corrosão ainda irá acontecer. Para a aplicação da segunda lei de Fick, primeiramente foi calculado o valor da função erro de Gauss (erf (z)), conforme Equação 5.4. Para isso, foi considerado que a concentração inicial de cloreto (C0) é igual a zero (GULIKERS, 2001, MEDEIROS,
2008), e a concentração crítica (Cx) é igual a 0,4% em relação a massa de cimento, valor limite para despassivação citado por MEDEIROS (2008). Segundo NEVILLE e BROOKS (2013), concentrações de íons cloreto inferiores a 0,4% limitam o processo de corrosão. O cenário considerado para a concentração de cloretos superficial (Cs), corresponde a 0,9%, o qual foi citado por MEDEIROS (2008) como equivalente a um ambiente de névoa salina. Após definido o valor da função erro de Gauss, obteve-se “z” pela tabela da função erro. Por fim, foi aplicada a Equação 5.5 para determinar o tempo de vida útil (t) de uma estrutura com um determinado cobrimento, ou, de forma inversa, estimar o cobrimento mínimo (x) necessário para evitar a despassivação para um determinado tempo de vida.
5.5.3.2 Estrutura com 50 anos de tempo de vida
A fim de estabelecer um indicador de impacto de durabilidade para os concretos dos grupos de estudo 1 e 2, foi calculado o volume de concreto necessário para uma vida útil de 50 anos, tempo de vida útil de projeto recomendado para peças estruturais de concreto, segundo ABNT NBR 15575-1:2013. A análise foi feita para um pilar conforme o apresentado na Figura 5-9, o qual possui altura de 250 cm e distância entre os ferros de 30 cm. A fim de se avaliar a influência da durabilidade frente ao volume de concreto necessário para uma vida útil de 50 anos, o dimensionamento deste pilar não levou em consideração a classe de resistência dos concretos, ou seja, para todos os concretos do grupo de estudo 1 e 2 foi considerada a mesma altura e o mesmo espaçamento entre os ferros. O cobrimento, indicado pela letra “a”, foi calculado com base no modelo de previsão de vida útil para um cenário de névoa salina (Cs=0,9).
73
Figura 5-9: Estrutura considerada para análise de vida útil de 50 anos
A partir do cobrimento mínimo foi determinado o volume de concreto necessário para a estrutura, o qual foi utilizado para cálculo do indicador de impacto de durabilidade, conforme equação a seguir.
퐼푛푑푖푐푎푑표푟푑푢푟푎푏𝑖푙𝑖푑푎푑푒 = 퐼푚푝푎푐푡표 푝푎푟푎 1푚³ 푥 푣표푙푢푚푒 푑푒 푐표푛푐푟푒푡표50 푎푛표푠 Equação 5.7
5.5.4 Unidade Funcional e Fluxo de referência
A resistência, quando considerada isoladamente, não garante que a funcionalidade da estrutura se mantenha para o tempo o qual ela foi projetada. Nesse sentido, destaca-se que uma estrutura, ao requerer reparos e manutenção de forma mais frequente ao que foi projetado, perde eficiência. Dessa forma, a unidade funcional proposta permite que seja considerado o volume de concreto (m³) estritamente necessário para desenvolver uma resistência à compressão aos 28 dias de 1 MPa e 1 ano de vida útil. Essa formulação foi utilizada por SILVA (2015) e DE PAULA (2016). O fluxo de referência necessário para que cada concreto mantenha os parâmetros definidos na unidade funcional foi calculado conforme a fórmula abaixo:
1 푚3푑푒 푐표푛푐푟푒푡표 퐹푙푢푥표 푑푒 푅푒푓푒푟ê푛푐푖푎 = Equação 5.8 푅푒푠𝑖푠푡ê푛푐𝑖푎 푀푒푐â푛𝑖푐푎 ∙푇푒푚푝표 푑푒 푣𝑖푑푎 ú푡𝑖푙
74
CAPÍTULO 6
6 RESULTADOS E DISCUSSÕES
A seguir são apresentados os impactos de ciclo de vida de diferentes análises realizadas. Inicialmente foram avaliados os impactos dos materiais constituintes do concreto, a fim de mensurar os impactos evitados com a utilização do ARC, em seguida foi analisado o impacto gerado na produção de 1 m³ de concreto. Posteriormente, os resultados foram normalizados a fim de considerar individualmente a resistência mecânica e a durabilidade das misturas. Por fim, são apresentados os impactos ambientais para a unidade funcional proposta (m³/MPa.ano) e a influência da variação da distância de transporte dos agregados naturais frente aos resultados obtidos para a unidade funcional.
6.1 Avaliação de Impacto Ambiental dos Materiais Constituintes
Os potenciais de impacto gerados com produção de 1 kg de cada material e seu transporte até a central de concretagem segue disponível no Apêndice A. A Figura 6-1 a seguir indica, percentualmente, os impactos evitados quando utilizado 1kg de agregado reciclado, para tanto, os impactos gerados pelos ARCs graúdos foram normalizados pela brita natural, e os impactos dos ARCs miúdos, pela areia natural. Os resultados negativos obtidos para os ARCs indicam os impactos evitados resultantes da sua utilização. Os resultados mostram que a utilização de ARC é capaz de reduzir, pelo menos, 253% dos impactos gerados pelos agregados graúdos naturais e 356% dos agregados miúdos naturais, sendo mais significativo para as areias nas categorias de ADP, ADP-ff e ODP, nas quais o impacto evitado é de cerca de 430%. Para as demais categorias analisadas a redução do potencial de impacto varia entre 356% e 393%. Para as britas, as categorias mais beneficiadas com a utilização de ARC são ODP e ADP-ff, nas quais foram percebidas reduções de cerca de 450%. No entanto, diferentemente da areia, a categoria de ADP foi a que apresentou menor redução de impacto, cerca de 250%. Para as demais categorias os impactos evitados variaram entre 306% e 389%. Sabe-se que o maior benefício da utilização do material reciclado em concretos está relacionado a manutenção das reservas minerais (MARINKOVIC et al., 2010; KNOERI et al., 2013; HOSSAIN et al., 2016). Dessa forma, entende-se que a baixa
75 redução do potencial de impacto de ADP para a brita, em relação às demais categorias, pode estar relacionada à uma quantidade abundante de reservas considerada no banco de dados do Ecoinvent. Por outro lado, o alto benefício percebido para as areias indica que para este mineral o banco de dados considera uma reserva um pouco mais limitada. Conforme discutido anteriormente, sabe-se que localmente as reservas de minerais são finitas, o que pode fazer com que sejam necessárias elevadas distâncias de transporte (ANM, 2019; DNPM, 2009). Para a categoria ODP, a redução do potencial de impacto está relacionado à emissão de compostos halogenados durante as etapas de produção e transporte dos agregados naturais, os quais foram evitados.
Impactos Evitados 0%
-100%
-200%
-300%
-400%
-500% ADP ADP-ff GWP100 ODP POCP AP EP
Areia_D Areia_LAB Areia_LAB F Brita_D Brita_LAB
Figura 6-1: Impactos evitados normalizados pelos agregados naturais
Com relação ao tipo de resíduo (demolição ou laboratório), percebe-se uma variação de potencial de impactos inferior a 1%. Tal diferença já era esperada uma vez que é reflexo do tipo de modelagem feita, na qual a única diferença entre os agregados LAB e D é a energia necessária para sua geração. No Apêndice A são apresentados os impactos gerados pelos agregados naturais e reciclados, identificando a porção referente às etapas de processamento, transporte e impactos evitados.
76
6.2 Avaliação de Impacto do Ciclo de Vida dos Concretos por m³
Para a avaliação de impacto do ciclo de vida dos concretos por m³, foram incluídas no software SimaPro as dosagens dos concretos, já apresentadas na Tabela 5-2 a Tabela 5-4, os processos produtivos indicados na Tabela 5-10, assim como as distâncias de transportes, resumidas na Tabela 5-11. O diagrama de processo da Figura 6-2 exemplifica a modelagem realizada para as misturas estudadas.
Figura 6-2: Exemplo de rede de processo produtivo modelado no SimaPro 77
6.2.1 Concretos com agregados miúdos reciclados – Grupo 1
No Apêndice B é apresentada a contribuição de cada material na produção de 1 m³ de concreto, assim como os indicadores das categorias de impacto estudadas. Os resultados apresentados na Figura 6-3 foram normalizados pelo potencial de impacto da mistura de controle (100% de areia natural). Dessa forma, é possível visualizar o percentual de impacto a maior ou a menor com a utilização do ARC.
100%
80%
60%
40%
20%
0%
EP
EP
AP
AP
ADP
ODP
ADP
ODP
POCP
POCP
ADP-ff
ADP-ff
GWP100 GWP100
C30-100-AN C30-25-A-LAB C30-50-A-LAB C60-100-AN C60-25-A-D C60-50-A-D C30-25-A-LAB_F C30-25-A-D C30-50-A-D C60-25-A-LAB C60-50-A-LAB A B Figura 6-3: Impactos do ciclo de vida de 1 m³ dos concretos com ARC miúdo, normalizados pela referência (100% areia natural)
Considerando apenas a volumetria, os resultados indicam que a utilização tanto da areia LAB de classe B, quanto da areia D de classe C (classificação proposta por RANGEL et al. (2019)) é viável ambientalmente quando utilizadas em frações de 25% e 50% em concretos de classe C30 e C60. Percebem-se três faixas distintas de redução de impacto, sendo a mais significativa para as categorias ADP e ODP, na qual a redução do impacto gerado varia entre 14% e 44%. O concreto C35/45 estudado por SERRES et al. (2015), com 100% de areia, brita e finos reciclado, apresentou uma redução entre 30 e 47 % para estas categorias de impacto. Para as categorias ADP-ff, POCP, AP e EP foi percebida uma redução de impacto entre 7% e 29%. Por fim, para a categoria GWP100, a utilização de ARC reduziu em 5% o potencial de impacto do concreto C60 tradicional, (25 kg CO2 eq/m³), e até 12% o potencial de impacto do concreto C30 tradicional (40 kg de CO2 eq/m³). Nesta categoria,
78
SERRES et al. (2016) obtiveram reduções de 25% em concretos com agregados 100% reciclados. Comparando as duas classes de resistência, percebe-se que a areia reciclada tem uma maior influência percentual nos concretos C30. Tal fato está atribuído ao teor de cimento utilizado nas misturas. Como nos concretos C60 a quantidade de cimento foi cerca de 8% maior, a contribuição percentual dos agregados reciclados foi menor, reduzindo o percentual de impactos evitados total. Devido a quantidade de ARC utilizada e o potencial de impacto evitado a ele associado, os concretos com 50% de ARC apresentaram potenciais de impacto inferior aos concretos com 25% de ARC. Com relação à origem do ARC, não foram percebidas diferenças significativas. Como esta análise não considera as características de resistência ou durabilidade, os impactos foram calculados levando-se em consideração apenas a energia necessária para o processamento e as distâncias de transporte, os quais são próximas para todas as areias recicladas consideradas.
6.2.2 Concretos com agregados graúdos reciclados – Grupo 2
O potencial de impacto gerado pelos concretos, assim como a contribuição de cada material no impacto total, segue apresentada no Apêndice B. Neste grupo de estudo todos os concretos possuem como agregado reciclado a brita LAB de Classe C (teor de pasta aderida de até 55%). A Figura 6-4 apresenta os indicadores normalizados pela mistura de referência (100% de brita natural), o que permite visualizar o percentual de impacto evitado com a utilização do ARC. A análise conjunta das categorias de impacto indicam que, quando considerada a análise apenas volumétrica, a utilização de brita LAB classe C em teores de até 60% é viável ambientalmente para concretos com classes de resistência de 25MPa, 45MPa e 65MPa, uma vez que os impactos são inferiores ao concreto tradicional. Para a classe de resistência C65, foi considerada uma mistura a mais que para as outras classes, a qual considera a utilização de 9% de brita reciclada. De maneira geral, essa mistura apresentou potenciais de impacto próximos à mistura com 20% de brita LAB.
79
Da mesma forma que no grupo de estudo anterior, percebe-se a tendência de que quanto maior o percentual de utilização de ARC, maior o potencial de impacto evitado. No entanto, quanto maior a classe de resistência do concreto, menor é redução percentual do impacto gerada pela utilização do ARC, o que pode ser justificado pelo teor de cimento na mistura frente a quantidade de agregado reciclado.
100%
80%
60%
40%
20%
0%
EP
EP
EP
AP
AP
AP
ADP
ADP
ADP
ODP
ODP
ODP
POCP
POCP
POCP
ADP-ff
ADP-ff
ADP-ff
GWP100
GWP100 GWP100 C25-100-BN C25-20-B-LAB C45-100-BN C45-22-B-LAB C65-100-BN C65-09-B-LAB C65-20-B-LAB C65-40-B-LAB C25-39-B-LAB C25-60-B-LAB C45-40-B-LAB C45-60-B-LAB C65-60-B-LAB A B C Figura 6-4: Impactos do ciclo de vida de 1m³ dos concretos com ARC graúdo, normalizados pela referência (100% brita natural)
A categoria ADP é a que apresenta maior benefício com a utilização de ARC, com redução de impacto chegando a cerca de 90% para o concreto C25-60-B-LAB. Quando utilizado ARC em frações de 40% a redução do impacto variou entre 35% e 60%. Já para 20% de brita LAB, foi possível reduzir entre 20% e 30% o impacto gerado, dependendo da classe de resistência do concreto. MARINKOVIC et al. (2010) ao utilizar 100% de agregado graúdo reciclado em concretos com resistência a compressão entre 33 e 48 MPa obteve reduções de cerca de 50% na depleção dos recursos naturais. SERRES et al. (2016), em concretos C35/45 com 100% de brita reciclada obteve uma redução de 27%. A categoria ODP também apresentou reduções significativas com a utilização de ARC, variando entre 19% e 55% nos concretos C25, 13% a 36% nos concretos C45 e 10% a 24% nos concretos C65. Reduções próximas, de cerca de 30%, foram obtidos por SERRES et al. (2016) em concretos C35/45 com 100% de brita reciclada . Já o potencial de mudanças climáticas apresentou as menores reduções, as quais variam de 4% a 9%.
80
Observou-se comportamentos similares nas categorias ADP-ff, POCP, AP e EP. Nos concretos C25 o impacto reduziu entre 8% e 36%, dependendo do teor de ARC utilizado. Nos concretos C45 a redução percebida foi de 5% a 18%, e para os concretos C65, 7% a 15%. MARINKOVIC et al. (2010), com a utilização de 100% de agregado reciclado obteve um aumento de até 3% nas categorias EP, AP e POCP.
6.2.3 Concretos com agregados graúdos reciclados – Grupo 3
No Apêndice B é apresentada a contribuição de cada material na produção de 1 m³ de concreto, assim como o potencial de impacto das categorias estudadas. Na Figura 6-5 os resultados foram normalizados pelo potencial de impacto da mistura de controle (100% de brita natural). Dessa forma, é possível visualizar o percentual de impacto a maior ou a menor com a utilização do ARC.
100% 100%
80% 80%
60% 60%
40% 40%
20% 20%
0% 0%
EP
AP
EP
AP
ADP
ODP
ADP
ODP
POCP
POCP
ADP-ff
ADP-ff
GWP100 GWP100 C35-100-BN C35-50-B-D C35-50-B-LAB* C35-100-BN C35-50-B-D C35-50-B-LAB* A B Figura 6-5: Impactos do ciclo de vida de 1m³ dos concretos com ARC graúdos (grupo 3), normalizados pela referência (100% brita natural)
Os resultados mostram que, quando considerado apenas o volume de concreto, a utilização tanto da brita LAB de classe C, quanto da brita D de classe C, em concretos com classe de resistência de 35 MPa e 60 MPa é ambientalmente viável, uma vez que propicia impactos menores àqueles gerados por concretos com agregados naturais. Conforme já verificado nos demais grupos de estudo, a utilização do ARC se mostrou mais eficiente nos concretos com classe de resistência menor, o que está
81 diretamente relacionado ao teor e a contribuição percentual do agregado frente ao cimento. Como a modelagem adotada para os ARC considerou apenas a energia elétrica gasta no processamento do material, a origem do ARC (brita D ou brita LAB) não apresentou variações significativas no impacto total (diferenças inferiores a 2%). Neste grupo de estudo, o teor de ARC utilizado foi constante e equivalente a 50%. Tal substituição não apresentou influência no potencial de mudanças climáticas, de modo que todas as misturas apresentaram resultados considerados equivalentes. Na categoria ADP, a utilização da brita ARC reduziu em 56% e 44% o impacto gerado pelos concretos C35 e C60, respectivamente. Na categoria de ODP também foram percebidas reduções de impacto significativas, sendo 30% para concretos C35 e 25% nos concretos de alto desempenho. Para as demais categorias, ADP-ff, POCP, AP e EP, a utilização do ARC permitiu uma redução de cerca de 15% nos concretos C35 e 10% nos concretos C60.
6.3 Indicador de Impacto de Eficiência Estrutural
6.3.1 Concretos com agregados miúdos reciclados – Grupo 1
A Tabela 6-1 apresenta os resultados de desempenho mecânico obtidos por ANDRADE (2018) para os concretos em estudo. No geral, as misturas apresentaram resultados próximos para cada classe de resistência, o que indica que, mesmo com a utilização de ARC, os concretos são capazes de atingir valores de resistência equivalentes ao concreto tradicional. Os indicadores de impacto de eficiência estrutural obtidos para este grupo de estudo seguem disponíveis no Apêndice C. Os resultados apresentados na Figura 6-7 foram normalizados pela mistura de controle (100% de areia natural). Dessa forma, é possível visualizar o percentual de impacto a maior ou a menor com a utilização do ARC. Tendo em vista que a dosagem científica adotada por ANDRADE (2018) permitiu que os concretos com ARC obtivessem resistência mecânica equivalente à mistura de controle (redução de até 8%), quando considerada a eficiência estrutural, a utilização de areia LAB (classe B) e de areia D (classe C) são viáveis ambientalmente, quando em frações de 25% e 50%, em concretos de classe C30 e C60.
82
Tabela 6-1: Desempenho mecânico dos concretos com ARC miúdo (ANDRADE, 2018)
Classe Mistura Resistência à Δ em relação à compressão (MPa) referência (%) C30 C30-100-NA 30,49 (±4,76) C30-25-A-LAB_F 31,34 (±3,19) 2,8%
C30-25-A-LAB 31,96 (±3,30) 4,8%
C30-25-A-D 32,09 (±6,12) 5,2%
C30-50-A-LAB 31,48 (±2,62) 3,2%
C30-50-A-D 28,07 (±2,51) -7,9%
C60 C60-100-NA 60,40 (±2,46) C60-25-A-LAB 61,24 (±4,81) 1,4%
C30-25-A-D 58,83 (±2,59) -2,6%
C60-50-A-LAB 60,23 (±3,44) -0,3%
C60-50-A-D 58,84 (±4,26) -2,6%
100%
80%
60%
40%
20%
0%
EP
AP EP
AP
ADP
ODP
ADP
ODP
POCP
POCP
ADP-ff
ADP-ff
GWP100 GWP100
C30-100-AN C30-25-A-LAB C30-50-A-LAB C60-100-AN C60-25-A-D C60-50-A-D C30-25-A-LAB_F C30-25-A-D C30-50-A-D C60-25-A-LAB C60-50-A-LAB A B Figura 6-6: Figura 6-7: Indicador de impacto de eficiência estrutural dos concretos com ARC miúdo, normalizados pela referência (100% areia natural)
Para as misturas com 25% de ARC não foram percebidas variações significativas quanto à origem do material. Tal fato se deve à proximidade dos valores de resistência à compressão obtidos e ao tipo de modelagem feita para o processo dos materiais. No entanto, quando comparado as misturas com 50% de ARC em concretos com classe C30, nota-se que a mistura C30-50-A-D possui potencial de impacto de até 14% superior ao C30-50-A-LAB. Tal diferença deve-se ao fato de a mistura com areia LAB
83 ter apresentado um incremento de 3,2% de resistência mecânica em relação à referência, enquanto o concreto com areia D apresentou uma queda de 7,9%, vide Tabela 6-1. Para os concretos de classe C60 com 50% de ARC, as diferenças no potencial de impacto quando utilizado areia D e areia LAB foram de 4%, valor considerado dentro das incertezas do estudo. Em todas as categorias de impacto, a mistura que apresentou melhor desempenho ambiental consiste na que utilizou 50% de areia LAB. Tal fato deve-se à maior quantidade de impactos evitados devido a utilização de uma fração maior de ARC e à manutenção de uma resistência mecânica equivalente à referência. As categorias ADP, ADP-ff e ODP, são as mais beneficiadas com a utilização de ARC. Nos concretos C60 foram percebidas reduções de até 32% da emissão de Sb eq, 25% na emissão de CFC-11 eq e 17% no consumo de combustíveis fósseis. Para os concretos C30 o potencial de depleção da camada de ozônio e de depleção de recursos abióticos apresentou redução de 22% a 42%, já o consumo de combustíveis fósseis foi reduzido entre 17% e 32%. Para o potencial de mudanças climáticas, a utilização de 50% de areia LAB reduziu em 6% a emissão de CO2 eq do concreto C60 e 15% no concreto C30. As categorias POCP, AP e EP apresentaram resultados próximos entre si, no qual o uso de 25% de ARC diminuiu cerca de 14% o potencial de impacto de concretos C30, e 5% para C60. Já a fração de 50% de ARC reduziu cerca de 10% do potencial de impacto nos concretos C60, e de 8% a 24% nos concretos C30.
6.3.2 Concretos com agregados graúdos reciclados – Grupo 2
A Tabela 6-2 apresenta os resultados de desempenho mecânico obtidos por AMARIO (2015) para os concretos em estudo. Como não foram moldados concretos de referência, a variação percentual de resistência foi calculada com base na resistência à compressão esperada para cada classe, ou seja, 25 MPa, 45 MPa e 65 MPa. Os indicadores de impacto de eficiência estrutural obtidos para as misturas deste grupo de estudo seguem disponíveis no Apêndice C. Os resultados apresentados na Figura 6-8 foram normalizados pelo potencial de impacto da mistura de controle (100% de brita natural). Dessa forma, é possível visualizar o percentual de impacto evitado com a utilização do ARC.
84
Tabela 6-2: Desempenho mecânico dos concretos com ARC graúdo (AMARIO, 2015)
Classe Misturas Resistência à Δ resistência à compressão (MPa) compressão (%) C25 C25-20-B-LAB 25,43 (±4,03) 1,7% C25-39-B-LAB 25,23 (±6,09) 0,9% C25-60-B-LAB 23,45 (±3,46) -6,2% C45 C45-22-B-LAB 45,98 (±2,50) 2,2% C45-40-B-LAB 45,78 (±6,25) 1,7% C45-60-B-LAB 46,9 (±4,55) 4,2% C65 C65-09-B-LAB 68,08 (±0,49) 4,7% C65-20-B-LAB 63,88 (±4,86) -1,7% C65-40-B-LAB 62,53 (±1,37) -3,8% C65-60-B-LAB 62,35 (±1,48) -4,1%
Tendo em vista que a dosagem científica adotada por AMARIO (2015) permitiu que os concretos com ARC obtivessem a resistência mecânica esperada (diferenças de até 6%), quando considerada a eficiência estrutural, a utilização de brita LAB (classe C) é viável ambientalmente, quando em frações de até 60% em concretos de classe C25, C45 e C65.
100%
80%
60%
40%
20%
0%
EP EP
EP
AP AP
AP
ADP ADP
ADP
ODP ODP
ODP
POCP POCP
POCP
ADP-ff ADP-ff
ADP-ff
GWP100 GWP100 GWP100
C25-100-BN C25-20-B-LAB C45-100-BN C45-22-B-LAB C65-100-BN C65-09-B-LAB C25-39-B-LAB C25-60-B-LAB C45-40-B-LAB C45-60-B-LAB C65-20-B-LAB C65-40-B-LAB C65-60-B-LAB A B C Figura 6-8: Indicador de impacto de eficiência estrutural dos concretos com brita reciclada, normalizados pela referência (100% brita natural)
85
Para os concretos C25 percebe-se que os resultados do concreto C25-60-B-LAB e C25-39-B-LAB são equivalentes para as categorias POCP, AP e EP. Para estas mesmas categorias, a análise volumétrica havia indicado uma diferença de potencial de impacto de 6% a 9%. Entende-se que a redução dessa diferença se deve a menor resistência mecânica da mistura com 60% de ARC em relação à mistura com 39% de ARC. Da mesma maneira, para a categoria GWP100 os resultados indicam um potencial de impacto ligeiramente maior (6%) para a mistura C25-60-B-LAB em comparação à C25-39-B-LAB, enquanto na análise anterior as misturas haviam apresentado resultados equivalentes. Para as demais categorias de impacto, ADP, ADP-ff e ODP, nas quais o benefício do ARC é mais perceptível, a vantagem da utilização de agregados reciclados em maiores quantidades se mantém, e as reduções de impacto variam entre 30% e 88% para 20% de ARC, 25% e 60% para 40% de ARC e 10% a 30% para 20% de ARC. Para os concretos C45, quanto maior a substituição do agregado natural pelo reciclado, menor foi o impacto final, o que pode ser explicado pelo fato de o potencial de impacto evitado total ser maior quando utilizado ARC em frações maiores e a obtenção de resistências mecânicas conforme esperado. Para as categorias ADP-ff, POCP, AP e EP a utilização de 22%, 40% e 60% de
ARC reduziu de 30% a 40% o potencial de impacto. Com relação a emissão de CO2 eq, o incremento na quantidade de ARC não gerou modificações significativas, sendo a redução de impacto percebida nas três misturas de aproximadamente 25%. Para as categorias de ADP e ODP foi percebido uma maior vantagem da utilização de brita LAB em maiores quantidades, na qual o potencial de impacto foi reduzido entre 40% e 80%. Para a classe C65, os concretos apresentaram resultados considerados equivalentes para as categorias EP, AP, POCP e ADP-ff, com diferenças inferiores a 5%, nas quais a redução de impacto foi de cerca de 30%. Para as categorias de ADP e ODP a mistura com 60% de ARC apresentou resultados melhores que as demais misturas, com redução de impacto de 70% e 47%, respectivamente. Com relação às mudanças climáticas, a utilização de 9% de ARC diminuiu em 30% a emissão de CO2 eq, enquanto para as demais misturas a redução do impacto foi de cerca de 23%.
86
6.3.3 Concretos com agregados graúdos reciclados – Grupo 3
A Tabela 6-3 a seguir apresenta os resultados de desempenho mecânico obtidos por RANGEL (2019) para os concretos em estudo.
Tabela 6-3: Desempenho mecânico das misturas estudadas por RANGEL (2019)
Resistência à Δ em relação à Classe Misturas compressão (MPa) referência (%) C35 C35-100-BN 34,20 (±0,82) C35-50-B-LAB 35,70 (±0,28) 4,4% C35-50-B-D 34,40 (±0,76) 0,6% C60 C60-100-BN 60,10 (±0,90) C60-50-B-LAB 60,50 (±0,66) 0,7% C60-50-B-D 62,60 (±0,63) 4,2%
Os indicadores de impacto de eficiência estrutural seguem disponíveis no Apêndice C. O resultado apresentado na Figura 6-9 foi normalizado pela mistura de controle (100% de brita natural). Dessa forma, é possível visualizar o percentual de impacto evitado com a utilização do ARC.
100%
80%
60%
40%
20%
0%
EP
AP
EP
AP
ADP
ODP
ADP
ODP
POCP
POCP
ADP-ff
ADP-ff
GWP100 GWP100
C35-100-BN C35-50-B-D C35-50-B-LAB* C60-100-BN C60-50-B-D C60-50-B-LAB* A B Figura 6-9: Indicador de impacto de eficiência estrutural de concretos com brita reciclada (grupo 3), normalizados pela referência (100% brita natural)
Tendo em vista que a dosagem adotada por RANGEL (2019) permitiu que os concretos com ARC obtivessem resistência mecânica equivalente à mistura de controle (variações inferiores a 5%), quando considerada a eficiência estrutural, a utilização de
87
50% de brita LAB (classe C) e de areia D (classe C) são viáveis do ponto de vista ambiental, em concretos de classe C35 e C60. Não foram percebidas diferenças significativas com relação à origem dos agregados reciclados, de forma que os resultados para brita LAB e brita D foram considerados equivalentes (inferiores a 5%). A categoria de impacto com a maior vantagem ambiental na utilização de brita ARC é a depleção de recursos abióticos, na qual o potencial de impacto foi reduzido em 58% para C35 e 45% para C60. A depleção da camada de ozônio também apresentou grandes vantagens com a utilização de ARC, na qual o potencial de impacto foi reduzido em cerca de 32% para C35 e 26% para concretos de alto desempenho. Para as categorias ADP-ff, POCP, AP e EP a redução do potencial de impacto variou entre 10% e 24%. No que se refere ao potencial de mudanças climáticas, a utilização do material reciclado reduziu em até 8% à emissão de CO2 eq.
6.4 Indicador de Impacto de Durabilidade
6.4.1 Concretos com agregados miúdos reciclados – Grupo 1
A Tabela 6-4 resume os parâmetros de durabilidade para os concretos com areia reciclada. Percebe-se que quanto maior o percentual de substituição, maior o percentual de pasta aderida na mistura e maior a absorção do concreto.
Tabela 6-4: Parâmetros de durabilidade dos concretos com agregado miúdo reciclado (ANDRADE, 2018)
Volume de concreto para Pasta aderida + Absorção Carga passante Concreto tempo de vida de 50 anos Pasta efetiva (%) total (%) ensaio (C) (m³) C30-100-AN 30,7% 2,9% 5142 0,95 C30-25-A LAB_F 33,3% 4,7% 6171 1,03 C30-25-A-LAB 33,4% 5,9% 6308 1,04 C30-25-A-D 31,8% 6,0% 6809 1,07 C30-50-A-LAB 35,1% 6,3% 7128 1,10 C30-50-A-D 35,6% 7,3% 8344 1,18 C60-100-AN 35,4% 2,4% 1828 0,64 C60-25-A-LAB 38,1% 3,2% 2696 0,73 C60-50-A-LAB 40,1% 3,5% 2968 0,76 C60-25-A-D 36,9% 3,7% 3425 0,80 C60-50-A-D 38,4% 4,2% 3971 0,85
88
Os indicadores de impacto de durabilidade, calculados para uma estrutura de concreto com 50 anos de tempo de vida, seguem disponíveis no Apêndice D. Os resultados apresentados na Figura 6-10 foram normalizados pela mistura de controle (100% de areia natural), a fim de visualizar o percentual de impacto a maior ou a menor com a utilização do ARC. Os resultados indicam que para ambas as classes de resistência, C30 e C60, todas as misturas apresentaram queda do desempenho ambiental em comparação com a análise feita para 1m³ de concreto, o que se justifica pela maior quantidade de concreto necessário para manter um tempo de vida de 50 anos.
140% 120% 100% 80% 60% 40% 20%
0%
EP EP
AP AP
ADP ADP
ODP ODP
POCP POCP
ADP-ff ADP-ff
GWP100 GWP100
C30-100-AN C30-25-A-LAB C30-50-A-LAB C60-100-AN C60-25-A-D C60-50-A-D C30-25-A-LAB_F C30-25-A-D C30-50-A-D C60-25-A-LAB C60-50-A-LAB A B Figura 6-10: Indicador de impacto de durabilidade dos concretos com areia reciclado, normalizados pela referência (100% areia natural)
Ao se analisar as categorias de impacto conjuntamente, percebe-se que o uso de areia LAB e LAB_F (classe B) em frações de 25% e 50%, em concretos C30, se mostra viável ambientalmente, quando requerida uma vida útil elevada, uma vez que estes concretos reciclados possuem potencial de impacto equivalente (diferenças de até 5%) ou inferior à referência. No entanto, os concretos com areia D classe C, apesar de apresentarem resultados equivalentes à referência nas categorias ADP-ff, POCP, AP e EP, apresentam um maior potencial de impacto de mudanças climáticas, o que inviabiliza a sua utilização do ponto de vista ambiental, quando requerido tempo de vida útil elevado. Para os concretos de alto desempenho, quando considerada uma vida útil de 50 anos, o uso da areia LAB (classe B), assim como da areia D (classe C), não é viável
89 ambientalmente, uma vez que os impactos gerados são superiores à referência em todas as categorias de impacto, com exceção à ODP e ADP, onde os resultados são equivalentes ou pouco inferiores à referência. De maneira geral, os concretos com areia D apresentaram um potencial de impacto superior aos concretos moldados com areia LAB, chegando a 15% quando utilizada frações de 50% de ARC em concretos C60. Apesar de a areia D ter um percentual menor de pasta aderida que a areia LAB, sua absorção é maior. Tal fato é um indício de que o concreto de origem da areia D possui propriedades inferiores aquele que deu origem à areia LAB. Dessa forma, essas duas propriedades devem ser analisadas de forma conjunta. A elevada absorção da areia D fez com que o concreto se tornasse mais poroso e, portanto, mais suscetível ao ataque de íons cloreto. Dessa forma, para manter o tempo de vida útil requerido, a estrutura precisou de um volume de concreto maior, o que gerou maiores impactos ambientais. Para a categoria GWP100, em específico, todas as misturas apresentaram potenciais de mudança climáticas superior à referência. No entanto os valores encontrados para concretos C30 com areia LAB e areia LAB_F são considerados equivalentes à mistura de controle. Já para concretos C60, a areia LAB resultou em uma emissão de CO2 eq cerca de 10% superior ao concreto de referência. Quando utilizado areia D, o potencial de impacto foi aproximadamente 25% superior ao tradicional na classe C60 e até 15% superior na classe C30. Com relação às misturas C30 produzidas com areia D, de maneira geral, a utilização de 25% de ARC se mostrou mais eficiente, uma vez que, sendo a absorção da areia D cerca de 55% superior a areia LAB, a perda de durabilidade com a utilização de maiores quantidades de areia reciclada ultrapassou o seu potencial de impactos evitados. Para as categorias ADP, ADP-ff e ODP todos os concretos C30 apresentaram potenciais de impacto inferior ao de referência, independente da origem e do percentual de ARC adotado. Já para as categorias POCP, AP e EP os resultados foram considerados equivalentes ou ligeiramente inferiores à referência. Já para os concretos de alto desempenho a utilização de areia D elevou em cerca de 20% o potencial de formação de foto-oxidantes, acidificação e eutrofização. Com relação ao consumo de recursos naturais, combustíveis fósseis e depleção da camada de ozônio, os impactos gerados foram de até 5%, 13% e 9% superior à referência.
90
Para concretos C60 com areia LAB os impactos foram pouco menores. Nas categorias de ADP-ff e ODP o potencial de impacto é equivalente ou pouco inferior (até 10%) à referência. Com relação à POCP, AP e EP, os impactos foram cerca de 7% maiores que o concreto tradicional. Por fim, a categoria de consumo de recursos naturais foram observadas reduções de 5% para 25% de areia LAB e 19% para 50% de areia LAB.
6.4.2 Concretos com agregados graúdos reciclados – Grupo 2
Para os concretos moldados por AMARIO (2015) não foi realizado o ensaio para determinação da argamassa aderida aos grãos dos ARC, no entanto, os valores de absorção total de água auxiliam na compreensão da influência do material reciclado na porosidade do concreto. A Tabela 6-5 resume os parâmetros de durabilidade das misturas
Tabela 6-5: Parâmetros de durabilidade dos concretos moldados por AMARIO (2015)
Absorção Carga Volume de concreto para Classe Misturas total (%) passante (c) tempo de vida de 50 anos (m³) C25 C25-20-B-LAB 2,2 8805 1,21 C25-39-B-LAB 1,86 9900 1,28 C25-60-B-LAB 2,58 9625 1,26 C45 C45-22-B-LAB 1,37 5846 1,00 C45-40-B-LAB 1,35 7086 1,09 C45-60-B-LAB 1,20 6440 1,05 C65 C65-09-B-LAB 0,60 4632 0,91 C65-20-B-LAB 0,56 5047 0,94 C65-40-B-LAB 0,59 4669 0,91 C65-60-B-LAB 0,58 4319 0,88
Por ser menos porosa que a pasta aderida aos grãos de areia reciclada, a argamassa aderida à brita reciclada apresentou uma influência menor neste grupo de estudo quando comparado ao anterior. Não foi percebida influência significativa na absorção total dos concretos. Nota-se que quanto maior a classe de resistência, menor o volume de concreto requerido para se manter a mesma vida útil. Tal fato pode ser explicado devido a estrutura de poros mais densa nas classes de resistência maiores, o que dificulta a penetração de agentes agressivos. Os indicadores de impacto de durabilidade deste grupo seguem disponíveis no Apêndice D. Os resultados apresentados na Figura 6-11 foram normalizados pela mistura
91 com menor percentual de brita reciclada. Dessa forma, é possível visualizar qual a fração de utilização de ARC gera os menores impactos ambientais.
100%
80%
60%
40%
20%
0%
EP
AP
EP
EP
AP
AP
ADP
ODP
ADP
ADP
ODP
ODP
POCP
POCP
POCP
ADP-ff
ADP-ff
ADP-ff
GWP100
GWP100 GWP100
C25-20-B-LAB C25-39-B-LAB C45-22-B-LAB C45-40-B-LAB C65-09-B-LAB C65-20-B-LAB C25-60-B-LAB C45-60-B-LAB C65-40-B-LAB C65-60-B-LAB A B C Figura 6-11: Indicador de impacto de durabilidade dos concretos com brita reciclada, normalizados pela mistura com 20%, 22% e 09% de ARC
Para as três classes de resistência analisadas, os resultados mostram que, quando necessário um tempo de vida de 50 anos, a utilização de 60% de brita LAB classe C é mais vantajosa ambientalmente que a utilização do ARC em frações menores. Quando considerada a classe de resistência, percebe-se que a utilização da brita reciclada apresenta maior influência percentual em concretos de classe de resistência menor. Como em classes de resistência mais elevadas o teor de cimento no concreto aumenta, a influência do agregado reciclado no impacto total gerado diminui. Para a categoria de mudanças climáticas todas as misturas, dentro da sua classe de resistência correspondente, apresentaram potencial de impacto equivalente. Entende-se que esta categoria é influenciada preponderantemente pelo cimento e que o pequeno ganho ambiental gerado com a utilização de ARC foi anulado com a perda de durabilidade, o que fez com que todas as misturas apresentassem resultados equivalentes. Com relação aos concretos de classe C25, nota-se que a utilização de 60% e 39% de brita LAB reduz em 25% e 10% o consumo de recursos fósseis e cerca de 80%e 40% o consumo de recursos naturais gerado pelo concreto com 20% de ARC, respectivamente. Para a categoria de ODP a redução do potencial de impacto foi de 42% e 18%.
92
Nas categorias de formação de foto-oxidantes, acidificação e eutrofização, o concreto C25-60-B-LAB gerou cerca de 14% menos impacto que o concreto C25-20-B- LAB. Já para a mistura com 39% de ARC, a redução de impacto em comparação ao concreto C25-20-B-LAB foi de cerca de 5%. Para a classe C45, o concreto com 60% de brita reduziu cerca de 50% o consumo de recursos naturais, 10% o consumo de recursos fósseis, 22% a emissão de CFC-11 eq e 5% o potencial de formação de foto oxidantes, acidificação e eutrofização, quando comparado à mistura C45-22-B-LAB. A mistura C45-40-B-LAB apresentou potenciais de impacto equivalentes à mistura C45-22-B-LAB nas categorias ADP-ff, GWP100, POCP, AP e EP. Nos concretos de alta resistência, a mistura com C65-09-B-LAB se mostrou equivalente à C65-20-B-LAB. Quando comparado ao concreto C65-09-B-LAB, a mistura C65-60-B-LAB apresentou reduções de 40% no consumo de recursos naturais, 11% no consumo de recursos fósseis, 18% no potencial de depleção da camada de ozônio, 8% no potencial de formação de foto-oxidantes e 6% nos potenciais de acidificação e eutrofização. Para o potencial de mudanças climáticas, a redução observada foi de 1%. Já a comparação entre as misturas C65-09-B-LAB e C65-40-B-LAB demostra que a utilização de 40% de brita LAB gera 25% menos consumo de recursos naturais, 6% menos consumo de recursos fósseis, 11% menos depleção da camada de ozônio, 5% menos formação de foto-oxidantes e 3% menos potencial de acidificação e eutrofização. Para a categoria de mudanças climáticas o potencial de impacto das misturas é o mesmo.
6.4.3 Concretos com agregados graúdos reciclados – Grupo 3
Para este grupo de estudo foram considerados dois parâmetros de durabilidade, (i) resistência à compressão após 300 ciclos de degradação de congelamento- descongelamento; e (ii) resistência a compressão após 50 ciclos de degradação de molhagem-secagem. A queda na resistência à compressão após a degradação das misturas foi comparada com a resistência à compressão de amostras de mesma idade que não foram submetidas aos ciclos de gelo/degelo e molhagem/secagem. As Tabela 6-6 e Tabela 6-7 resumem os parâmetros de durabilidade dos concretos.
93
Tabela 6-6: Degradação da resistência à compressão por congelamento- descongelamento (RANGEL, 2019)
300 ciclos Queda após Argamassa Absorção Referência 300 Mistura fc, ref 300 ciclos aderida + efetiva total ciclos fc, ref (MPa) (MPa) (%) C35-100-BN 65,5% 3,0% 39,9 33,8 -15,3 C35-50-B-LAB 74,9% 3,6% 43,3 35,5 -18,0 C35-50-B-D 75,1% 3,7% 42,1 33,6 -20,2 C60-100-BN 65,5% 1,1% 68,2 60,1 -11,9 C60-50-B-LAB 74,8% 1,7% 67,9 57,8 -14,9 C60-50-B-D 74,6% 1,6% 67,1 57,6 -14,2
Tabela 6-7: Degradação de resistência à compressão por secagem-molhagem (RANGEL, 2019)
Argamassa Referência 50 Absorção 50 ciclos fc, Queda após Mistura aderida + ciclos fc, ref total ref (MPa) 50 ciclos efetiva (MPa) C35-100-BN 65,5% 3,0% 39,9 34,1 -14,5 C35-50-B-LAB 74,9% 3,6% 43,4 35,9 -17,1 C35-50-B-D 75,1% 3,7% 42,1 34,3 -18,5 C60-100-BN 65,5% 1,1% 68,2 61,6 -9,7 C60-50-B-LAB 74,8% 1,7% 67,9 59,7 -12,1 C60-50-B-D 74,6% 1,6% 67,1 59,4 -11,5
Percebe-se que, tanto o teor de argamassa total, quanto a absorção total dos concretos com brita LAB e brita D possuem valores próximos, no entanto, superior ao do concreto natural. Além disso os resultados indicam uma queda da resistência à compressão superior para os concretos com ARC em comparação às referências, após os 300 ciclos de congelamento-descongelamento. Para as misturas de classe convencional a queda na resistência é um pouco superior para o concreto com brita D. Já para os concretos de alto desempenho, a queda na resistência do concreto com brita LAB foi ligeiramente superior ao concreto com brita D. Essa mesma tendência foi percebida na resistência à compressão após 50 ciclos de secagem-molhagem. Os indicadores de impacto de durabilidade, calculados para os ciclos de degradação, estão disponíveis no Apêndice D. As Figura 6-12 e Figura 6-13 apresentam o potencial de impacto normalizados pela mistura de referência (100% brita natural).
94
100% 80% 60% 40% 20%
0%
EP EP
AP AP
ADP ADP
ODP ODP
POCP POCP
ADP-ff ADP-ff
GWP100 GWP100
C35-100-BN C35-50-B-D C35-50-B-LAB* C60-100-BN C60-50-B-D C60-50-B-LAB* A B Figura 6-12: Indicador de impacto de durabilidade dos concretos com brita reciclada após degradação de 300 ciclos de gelo-degelo, normalizadas pela referência (100% brita natural)
100% 80% 60% 40% 20%
0%
EP
AP
EP
AP
ADP
ODP
ADP
ODP
POCP
POCP
ADP-ff
ADP-ff
GWP100 GWP100 C35-100-BN C35-50-B-D C35-50-B-LAB* C60-100-BN C60-50-B-D C60-50-B-LAB* A B Figura 6-13: Indicador de impacto de durabilidade dos concretos com brita reciclada, após degradação de 50 ciclos de molhagem e secagem, normalizadas pela referência (100% brita natural)
De maneira geral, percebe-se que a utilização de brita LAB classe C e brita D classe C são viáveis para ambientes com ambos os tipos de degradação, uma vez que propiciaram potenciais de impacto inferiores ou correspondentes à referência. Apesar de expostos a degradação distintas, os resultados obtidos após os 50 ciclos de molhagem-secagem são equivalentes aqueles obtidos após 300 ciclos de gelo-degelo (diferenças de até 3%). Apesar de pequena, a influência percentual dos ARC é maior em concretos C35 do que em concretos C65. Para os outros grupos de estudo essa distinção é mais
95 expressiva. Tal fato pode estar atrelado ao parâmetro considerado para durabilidade ser diferente dos demais. Não foram percebidas diferenças expressivas nos concretos com relação à origem do resíduo. O que pode estar atrelado ao fato de os concretos possuírem teores de argamassa aderidas e absorção total muito próximos. Dentre as faixas de potencial de impacto dos concretos de classe C35, percebem- se reduções de 7% a 17% nas categorias ADP-ff, POCP, AP e EP. Para consumo de recursos naturais e depleção da camada de ozônio, as reduções foram de 55% e 27%, respectivamente. Nos concretos de classe C60, a redução de impacto nas categorias ADP-ff, POCP, AP e EP variou entre 4% e 11%. Já com relação ao consumo de recursos naturais e depleção da camada de ozônio, as reduções percebidas são 43% e 22%, respectivamente. O potencial de mudanças climáticas não apresentou redução de impacto com a utilização de brita reciclada, e os resultados obtidos são considerados equivalentes aos gerados pelas misturas de referência.
6.5 Avaliação de Impacto de Ciclo de Vida Normalizada pela UF
A unidade funcional (UF) considerada neste estudo é o volume total de concreto (m³) necessário para gerar uma resistência à compressão aos 28 dias de 1 MPa e um ano de vida útil. Dessa forma, foram considerados os resultados obtidos no ensaio de resistência à compressão aos 28 dias e o tempo de vida útil estimado de uma estrutura com 5 cm de cobrimento, exposta a condições brandas de íons cloreto (Cs = 0,9%) equivalentes a um ambiente de névoa salina. Devido aos diferentes tipos de ensaios realizados pelas autoras, esta análise foi realizada apenas para os grupos de estudo 1 e 2.
6.5.1 Concretos com agregados miúdos reciclados – Grupo 1
A Tabela 6-8 reúne os parâmetros de resistência, tempo de vida e fluxo de referência dos concretos com areia reciclada. Nota-se que quanto maior a classe de resistência, maior o tempo de vida útil. Tal fato pode ser explicado devido a estrutura de poros mais densa nas classes de resistência maiores, o que dificulta a penetração de agentes agressivos.
96
Tabela 6-8: Parâmetros considerados para UF dos concretos com ARC miúdo
Fluxo de Resistência à Tempo de vida Δ Δ Tempo referência Concretos compressão cobrimento de 5cm Resistência de vida (m³ (MPa) (anos) /MPa.ano) C30-100-AN 30,49 5,02 6,53E-03 C30-25-A- 31,34 2,8% 4,31 -14,1% 7,40E-03 C30-LAB_F25-A-LAB 31,96 4,8% 4,23 -15,7% 7,40E-03 C30-25-A-D 32,09 5,2% 3,97 -20,9% 7,85E-03 C30-50-A-LAB 31,48 3,2% 3,82 -23,9% 8,32E-03 C30-50-A-D 28,07 -7,9% 3,35 -33,3% 1,07E-02 C60-100-AN 60,4 11,98 1,38E-03 C60-25-A-LAB 61,24 1,4% 8,64 -27,9% 1,89E-03 C60-50-A-LAB 60,23 -0,3% 7,97 -33,5% 2,08E-03 C60-25-A-D 58,83 -2,6% 7,07 -41,0% 2,40E-03 C6-50-A-D 58,84 -2,6% 6,24 -47,9% 2,72E-03
No entanto os resultados indicam a perda de vida útil dos concretos quando utilizada areia reciclada em substituição à areia natural. De fato, os resultados do ensaio de penetração de íons cloreto (vide Tabela 6-4) realizado por ANDRADE (2018) indicam que, com uma maior absorção, há o aumento da carga passante pelos concretos reciclados que, devido à porosidade aberta, são capazes de absorver uma maior quantidade de solução iônica, reduzindo sua durabilidade. Os indicadores de impacto para a UF estão disponíveis no Apêndice E. Na Figura 6-14 o potencial de impacto foi normalizado pela mistura de referência (100% de areia natural), a fim de se visualizar o percentual de impacto a maior ou a menor com a utilização do ARC. Os resultados indicam que, quando requerido conjuntamente eficiência estrutural e a durabilidade, o uso de areia LAB (classe B) e areia D (classe C) não são viáveis ambientalmente em concretos de classe C30 e C60, uma vez que geram potenciais de impacto superior ao do concreto tradicional. Para as duas classes de resistência, o concreto com 50% de areia D foi o que apresentou maiores potenciais de impactos. Tal fato já era esperado, uma vez que, os ensaios de absorção total e penetração de íons cloreto mostraram que quanto maior a quantidade de agregados reciclados contidos no concreto e quanto maior sua absorção, maior é a porosidade do concreto. Para os concretos de alto desempenho, a utilização de areia D aumentou em pelo menos 36% o potencial de impacto dos concretos.
97
Comparando-se as classes de resistência, percebe-se que os efeitos negativos da utilização das areias recicladas foram maiores na classe C60 em comparação à C30. Os concretos C30 com areia LAB, por exemplo, apresentaram resultados equivalentes ou inferiores à referência em todas as categorias, com exceção de mudanças climáticas. No entanto, a utilização de areia LAB em concretos de alto desempenho elevou os potenciais de impacto dessas mesmas categorias em valores que variam entre 3% e 35%. Por fim, destacam-se as categorias ADP e GWP100, as quais apresentaram menor e maior potencial de impacto, respectivamente. Tal observação foi percebida em todas as análises realizadas e entende-se que, para a categoria ADP tal fato está diretamente relacionado à manutenção das reservas naturais. Para a categoria GWP100, a análise volumétrica já havia indicado uma baixa participação dos agregados no potencial de impacto total dos concretos. Para a situação atual esta condição foi agravada com a perda de durabilidade gerada com a inserção do agregado reciclado.
180% 160% 140% 120% 100% 80% 60% 40% 20%
0%
EP
EP
AP
AP
ADP
ADP
ODP
ODP
POCP
POCP
ADP-ff
ADP-ff
GWP100 GWP100
C30-100-AN C30-25-A-LAB C30-50-A-LAB C60-100-AN C60-25-A-D C60-50-A-D C30-25-A-LAB_F C30-25-A-D C30-50-A-D C60-25-A-LAB C60-50-A-LAB A B Figura 6-14: Impacto do ciclo de vida para a UF dos concretos, normalizados pela referência (100% areia natural)
6.5.1.1 Influência da distância de transporte
Tendo em vista que a distância de transporte dos agregados naturais pode variar consideravelmente, dependendo da região, foi realizado um estudo de sensibilidade no qual se buscou apurar a variação no potencial de impacto final para a unidade funcional
98 proposta. Para a areia foram consideradas as distâncias de transporte de 60 km, 80 km e 100 km. Já para as britas, 50 km, 70 km, 90 km, 120 km e 150 km. A Figura 6-15 a seguir mostra a influência da distância de transporte da areia para cada categoria de impacto estudada, normalizado pela mistura de referência. Apesar de terem sido computadas diferenças pequenas, de até 4%, percebe-se que há uma tendência de que quanto maior a distância de transporte da areia, menor é o potencial de impacto final da mistura, o que comprova que a utilização de ARC se torna mais vantajosa a medida em que há necessidade de se buscar recursos naturais em locais mais distantes. Com relação à variação da distância da brita natural (vide Figura 6-16), percebe- se que, como este componente não está sendo substituído, quanto menor a distância de transporte, menor é o impacto total gerado pelo concreto. Como a variação da distância de transporte foi maior para a brita, a alteração deste parâmetro gerou variações pouco superior à da areia, de até 6% no potencial total de impacto das misturas.
99
ADP GWP100 160% 200% 140% 120% 150% 100% 80% 100% 60% 40% 50% 20% 0% 0%
60 km 80 km 100 km 60 km 80 km 100 km
(a) (c)
ADP-ff ODP 200% 160% 140% 150% 120% 100% 100% 80% 60% 50% 40% 20% 0% 0%
60 km 80 km 100 km 60 km 80 km 100 km
(b) (d)
100
POCP EP 200% 200% 150% 150% 100% 100% 50% 50% 0% 0%
60 km 80 km 100 km 60 km 80 km 100 km
(e) (g)
AP 200% 150% 100% 50% 0%
60 km 80 km 100 km
(f)
Figura 6-15: Influência da distância de transporte da areia nos impactos gerados
101
ADP GWP100 160% 200% 140% 120% 150% 100% 100% 80% 60% 50% 40% 20% 0% 0%
50 km 70 km 90 km 120 km 150 km 50 km 70 km 90 km 120 km 150 km
(c) (a) ODP ADP-ff 200% 200% 150% 150% 100% 100% 50% 50% 0% 0%
50 km 70 km 90 km 120 km 150 km 50 km 70 km 90 km 120 km 150 km
(d) (b)
102
POCP EP 200% 200% 150% 150% 100% 100% 50% 50% 0% 0%
50 km 70 km 90 km 120 km 150 km 50 km 70 km 90 km 120 km 150 km
(e) (g)
AP 200% 150% 100% 50% 0%
50 km 70 km 90 km 120 km 150 km
(f)
Figura 6-16: Influência da distância de transporte da brita nos impactos gerados
103
6.5.2 Concretos com agregados graúdos reciclados – Grupo 2
A Tabela 6-9 reúne os parâmetros de resistência, tempo de vida e fluxo de referência dos concretos com brita reciclada.
Tabela 6-9: Parâmetros considerados para UF dos concretos com ARC graúdo
Resistência à Tempo de vida Fluxo de Δ Δ Tempo Mistura compressão cobrimento de 5cm referência Resistência de vida (MPa) (anos) (m³/MPa.ano) C25-20-B-LAB 25,23 3,2 1,24E-02 C25-39-B-LAB 25,43 0,8% 2,9 -9,4% 1,36E-02 C25-60-B-LAB 23,45 -7,1% 2,97 -7,2% 1,44E-02 C45-22-B-LAB 45,78 4,51 4,84E-03 C45-40-B-LAB 45,98 0,4% 3,84 -14,9% 5,66E-03 C45-60-B-LAB 46,9 2,4% 4,16 -7,8% 5,13E-03 C65-09-B-LAB 68,08 5,48 2,68E-03 C65-20-B-LAB 63,88 -6,2% 5,1 -6,9% 3,07E-03 C65-40-B-LAB 62,53 -8,2% 5,45 -0,5% 2,93E-03 C65-60-B-LAB 62,35 -8,4% 5,82 6,2% 2,76E-03
Os indicadores de impacto para a UF estão disponíveis no Apêndice D. Na Figura 6-17 o potencial de impacto das misturas foi normalizado pela mistura de referência (concreto com menor quantidade de brita reciclada). Dessa forma, é possível visualizar qual a fração de ARC é mais vantajosa.
120%
100%
80%
60%
40%
20%
0%
EP
AP
EP
AP
EP
AP
ADP
ODP
ADP
ODP
ADP
ODP
POCP
POCP
POCP
ADP-ff
ADP-ff
ADP-ff
GWP100
GWP100 GWP100 C25-20-B-LAB C25-39-B-LAB C45-22-B-LAB C45-40-B-LAB C65-09-B-LAB C65-20-B-LAB C65-40-B-LAB C65-60-B-LAB C25-60-B-LAB C45-60-B-LAB A B C Figura 6-17: Impacto do ciclo de vida para UF de concretos, normalizados pela mistura com 20%, 22% e 09% de ARC 104
De maneira geral, os resultados indicam que, quando requerido conjuntamente eficiência estrutural e a durabilidade, a utilização de 60% de brita LAB classe C apresenta desempenho ambiental melhor que a utilização de ARC em frações menores. Para a categoria de mudanças climáticas existe uma tendência diferente das demais, qual seja, quanto maior o percentual de agregado reciclado, maior o potencial de emissão de CO2 eq. Os concretos com 39% e 60% de brita LAB apresentam potencial de impacto superior ao concreto C25-20-B-LAB em 5% e 10%, respectivamente. Essas três misturas possuem em sua composição um percentual de cimento muito próximo (12,6% para C25-20-B-LAB, 12,7% para C25-39-B-LAB e 13,3% para C25-60- B-LAB). Como para a categoria de mudanças climáticas a utilização de ARC em frações que variam entre 20% e 60% não resulta em variações significativas de impacto entre as misturas (vide análise volumétrica), pequenas variações na resistência mecânica e no tempo de vida útil da mistura foram suficientes para elevar o potencial de impacto final das misturas C25-39-B-LAB e C25-60-B-LAB em comparação à C25-20-B-LAB. Nota-se que o tempo de vida da mistura com 39% de ARC foi reduzida em cerca de 10% em comparação com a mistura C25-20-B-LAB, anulando o ganho ambiental proveniente do material reciclado. Para a mistura C25-60-B-LAB, além da perda de 7% do tempo de vida, a mistura também possui uma resistência a compressão cerca de 7% inferior ao concreto C25-20-B-LAB, o que justifica o incremento do impacto final. Para as demais categorias os resultados apresentam uma tendência inversa, ou seja, o concreto com 60% de brita LAB possui menor potencial de impacto que o concreto com 39% de ARC, e este, menor que o do concreto com 20% de ARC. Neste caso, percebe-se que, devida a pequena variação na resistência mecânica (redução de até 8%) e no tempo de vida útil dos concretos com 40% e 60% (redução de até 9%), os impactos evitados com a utilização de maiores frações de ARC foram suficientes para compensar a redução da resistência mecânica e da durabilidade. A utilização de 60% de brita reciclada implica em um consumo de recursos naturais e fósseis 16% e 82% inferior que a mistura C25-20-B-LAB. Para a categoria de depleção da camada de ozônio a redução do potencial de impacto é de 35%. Para as categorias POCP, AP e EP a influência da brita LAB é mais reduzida, no entanto ainda resulta em impactos de 2% a 9% inferiores aqueles gerados pela mistura C25-20-B-LAB. A comparação entre as misturas com 39% e 20% de brita reciclada mostra que ambas possuem potenciais de eutrofização, acidificação e formação de foto-oxidantes equivalentes. Para a categoria de ADP-ff, a mistura C25-39-B-LAB reduz em 7% o 105 potencial de impacto gerado pela mistura com 20% de brita reciclada. Essa diferença é mais perceptível nas categorias de depleção da camada de ozônio e depleção de recursos naturais, nas quais o potencial de impacto do concreto C25-39-B-LAB é cerca de 15% e 36% inferior ao concreto C25-20-B-LAB. Dentre os concretos com classe C45, percebe-se que a mistura C45-60-B-LAB é a que apresenta melhor desempenho ambiental, apresentando potencial de mudanças climáticas equivalente ao gerado pela mistura com 20% de ARC, além de reduzir em 50% o consumo de recursos naturais e 20% a depleção da camada de ozônio. Para as demais categorias, ADP-ff, POCP, AP e EP, o ganho ambiental variou de 4% a 9%. Dentre as frações de substituição de agregado natural por agregado reciclado, aquela com 40% foi a que apresentou maior potencial de impacto em todas as categorias, com exceção da ADP. Tal fato é reflexo da perda de 14,9% do tempo de vida da estrutura, valor superior à redução de vida útil apresentada pela mistura C45-60-B-LAB (7,8%) Dentre os concretos C65, o C65-20-B-LAB apresentou os maiores potenciais de impacto na maioria das categorias analisadas. Os resultados do ensaio de penetração de íons cloreto mostram que esta mistura é mais suscetível ao ataque do que os demais concretos de mesma classe de resistência. Nota-se que a utilização de 9% de brita reciclada é menos impactante que a utilização de 20%. Tal fato pode indicar que um melhor empacotamento da mistura pode ter proporcionado a obtenção de uma resistência maior e uma porosidade menor, o que melhorou o seu desempenho ambiental. Quando se aumenta o teor de substituição para 60% percebe-se um potencial de impacto equivalente ao concreto com 9% de ARC para categorias ADP-ff, POCP, AP e EP. Os impactos evitados atrelados à utilização de frações maiores de ARC, juntamente com o ganho de vida útil de 6,2%, foram capazes de contrabalancear o aumento dos impactos gerados pela redução de 8,4% da resistência mecânica da mistura. O uso de 40% de agregado reciclado gerou um potencial de impacto intermediário entre a utilização de 20% e 60% de ARC, e superior ao da fração de 9% de ARC.
6.5.2.1 Influência da distância de transporte
Tendo em vista a possibilidade de variação da distância de transporte dos agregados naturais, dependendo da região, foi realizado um estudo de sensibilidade no qual se buscou apurar a variação no potencial de impacto final para a UF.
106
Para a areia foram consideradas as distâncias de transporte que variam de 60 km, a 100 km. Já para as britas, de 50 km a 150 km. A Figura 6-18 a seguir mostra a influência da distância de transporte do material, normalizado pela mistura de referência. Quanto maior a distância de transporte da brita, menor é o potencial de impacto final da mistura, o que comprova que a utilização de ARC se torna mais vantajosa a medida em que há necessidade de se buscar recursos naturais em locais mais distantes. As categorias mais influenciadas são ODP, com variações de 12%, seguida de ADP-ff, com 10%. Para as demais a influência da distância de transporte variou entre 4% e 6%. Com relação à variação da distância da areia natural, vide Figura 6-19, quanto menor a distância de transporte, menor é o impacto total gerado pelo concreto (até 4%). Tal fato se mostra coerente, uma vez que este componente não está sendo substituído neste grupo de estudo
107
ADP GWP100 120% 140% 100% 120% 80% 100% 80% 60% 60% 40% 40% 20% 20% 0% 0%
50 km 70 km 90 km 120 km 150 km 50 km 70 km 90 km 120 km 150 km
(a) (c)
ADP-ff ODP 120% 120% 100% 100% 80% 80% 60% 60% 40% 40% 20% 20% 0% 0%
50 km 70 km 90 km 120 km 150 km 50 km 70 km 90 km 120 km 150 km
(b) (d)
108
POCP EP 120% 120% 100% 100% 80% 80% 60% 60% 40% 40% 20% 20% 0% 0%
50 km 70 km 90 km 120 km 150 km 50 km 70 km 90 km 120 km 150 km
(e) (g)
AP 120% 100% 80% 60% 40% 20% 0%
50 km 70 km 90 km 120 km 150 km
(f)
Figura 6-18: Influência da distância de transporte da brita nos impactos gerados
109
ADP GWP100 120% 140% 100% 120% 80% 100% 80% 60% 60% 40% 40% 20% 20% 0% 0%
60 km 80 km 100 km 60 km 80 km 100 km
(a) (c)
ADP-ff ODP 120% 120% 100% 100% 80% 80% 60% 60% 40% 40% 20% 20% 0% 0%
60 km 80 km 100 km 60 km 80 km 100 km
(b) (d)
110
POCP EP 120% 120% 100% 115% 80% 110% 105% 60% 100% 40% 95% 20% 90% 0% 85%
60 km 80 km 100 km 60 km 80 km 100 km
(e) (g)
AP 120% 115% 110% 105% 100% 95% 90% 85%
60 km 80 km 100 km
(f)
Figura 6-19: Influência da distância de transporte da areia nos impactos gerados
111
CAPÍTULO 7
7 CONCLUSÕES
A ACV foi realizada para três grupos de estudos: (i) concretos com areias recicladas de resíduos de demolição (areia D) e resíduos de laboratório (areia LAB e areia LAB_F); (ii) concretos com britas recicladas em laboratório (brita LAB); e (iii) concretos com britas recicladas de resíduos de demolição (brita D) e resíduos de laboratório (brita LAB). Da análise do ciclo de vida de 1kg dos materiais constituintes conclui-se que o cimento é o componente com o maior potencial de impacto no concreto e que quanto maior a classe de resistência do concreto, menor é a capacidade percentual de redução dos impactos com a utilização de agregados reciclados. Assim como em estudos anteriores, as análises mostraram que a utilização de agregados reciclado, tanto areia quanto brita, possuem como maior benefício a manutenção das reservas minerais. A análise inicial, feita para 1m³ de concreto permite concluir que a utilização de agregados reciclados, conforme permitido atualmente pela norma brasileira, ou seja, sem função estrutural, e em ambientes não agressivos é ambientalmente vantajoso, independentemente da classe de resistência do concreto e da origem do resíduo. A partir dos resultados do indicador de eficiência estrutural, conclui-se que, desde que realizada uma dosagem adequada e um estudo de compensação de água, a utilização dos agregados reciclados miúdos e graúdos é ambientalmente viável, desde que tenham o seu uso limitado a ambientes não agressivos, como ambientes internos. Quando considerada a característica da durabilidade, foi possível perceber diferenças significativas na origem dos ARC, uma vez que a argamassa/pasta aderida tornou os concretos mais porosos e susceptíveis a penetração de íons cloreto, o que fez necessário um volume de concreto maior para manter o tempo de vida útil requerido. Dessa forma, os concretos moldados com areia D apresentaram potenciais de impacto até 15% superior ao gerado pelos concretos com areia LAB. Quando considerada uma unidade funcional complexa, os resultados indicaram que a utilização de areia reciclada de classe B e C (pasta aderida de até 45%) em concretos de alto desempenho, expostos a ambientes agressivos, não é viável, uma vez que, independente da origem dos resíduos e do percentual de utilização de ARC, os
112 indicadores de impacto apresentaram valores até 90% superior ao gerado por concretos tradicionais de classe C60. De maneira geral, para a brita reciclada, a análise de ACV para a UF indica que em concretos com classe de resistência C25, C45 e C65 a utilização de frações elevadas, da ordem de 60% de brita reciclada Classe C, ou seja, com até 55% de argamassa aderida e 9% de absorção total, possui um desempenho ambiental melhor que frações de 20% e 40%. No entanto, não foi possível comparar o seu desempenho com o concreto tradicional. Para as misturas do grupo 3, apesar da utilização de brita reciclado ter reduzido a resistência a compressão do concreto após os ciclos de degradação de gelo/degelo e molhagem/secagem, conclui-se que a utilização de britas recicladas de classe C (argamassa aderida de até 55% e absorção total de até 9%) são viáveis ambientalmente tanto em concretos de classe convencional como em concretos de alto desempenho expostos a variações climáticas. Com relação à origem dos agregados reciclados, conclui-se que as características e percentuais de pasta/argamassa aderida influenciam o comportamento do concreto apenas quando considerada sua durabilidade. Quanto maior a absorção do agregado reciclado e maior a sua utilização no concreto, mais poroso e menos durável será o concreto, o que aumenta o seu impacto ambiental. A análise de sensibilidade feita para a distância de transporte dos agregados naturais mostrou que para a UF proposta, o incremento nas distâncias não implicam em alterações significativas dos resultados finais.
7.1 Sugestões para trabalhos futuros
Tendo em vista que grande parte das bases de dados disponíveis atualmente para estudos de análise de ciclo de vida fazem referência a uma realidade europeia, e que o cimento é o componente com maior representatividade frente aos impactos totais do concreto são sugeridos os seguintes temas de estudo para trabalhos futuros:
• Elaboração de pesquisas junto às usinas de beneficiamento do país, a fim de se obter informações sobre a capacidade produtiva e a energia necessária durante o processo de beneficiamento, para refinar as análises e se obter resultados mais realistas com relação aos potenciais de impacto gerados e evitados com a utilização de ARC.
113
• Estudo, de forma conjunta, da utilização de materiais cimentícios suplementares e ARC, a fim de se buscar reduções mais significativas dos potenciais de impacto no concreto. • Análise do potencial de reaproveitamento do RCD para ciclos extras de reciclagem, a fim de se estabelecer quantas vezes o concreto pode ser reciclado e suas consequências às exigências de durabilidade e resistência mecânica. • Utilização de diferentes modelos de previsão de vida útil das estruturas, a fim de simular a degradação dos concretos por outros agentes agressivos.
114
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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124
APÊNDICE A – IMPACTOS EVITADOS
Tabela A. 1: Potencial de impactos por kg de material produzido e transportado
ADP ADP-ff GWP100 ODP POCP AP EP Material -3 kg Sb eq MJ kg CO2 eq kg CFC-11 eq kg C2H4 eq kg SO2 eq kg PO4 eq Areia Natural 5,01E-08 1,79E-01 1,25E-02 2,14E-09 2,86E-06 5,54E-05 1,35E-05 Areia_D -2,21E-07 -7,75E-01 -4,92E-02 -9,18E-09 -1,02E-05 -2,11E-04 -5,02E-05 Areia_LAB -2,21E-07 -7,75E-01 -4,91E-02 -9,17E-09 -1,02E-05 -2,11E-04 -5,01E-05 Areia_LAB F -2,21E-07 -7,75E-01 -4,91E-02 -9,17E-09 -1,02E-05 -2,11E-04 -5,01E-05 Brita Natural 1,12E-07 1,73E-01 1,29E-02 1,96E-09 3,57E-06 6,00E-05 1,56E-05 Brita_D -2,82E-07 -7,70E-01 -4,96E-02 -9,01E-09 -1,09E-05 -2,16E-04 -5,23E-05 Brita_LAB -2,82E-07 -7,70E-01 -4,96E-02 -9,01E-09 -1,09E-05 -2,16E-04 -5,23E-05 Cimento 3,58E-07 3,51E+00 9,19E-01 2,70E-08 7,00E-05 1,81E-03 4,24E-04 SP Calibrado 1,79E-06 3,02E+01 1,95E+00 1,43E-08 3,24E-04 3,21E-03 1,10E-03
Figura A. 1: Depleção de recursos abióticos por kg de material
Figura A. 2: Depleção de recursos abióticos (ff) por kg de material
125
Figura A. 3: Mudanças climáticas por kg de material
Figura A. 4: Depleção da camada de ozônio por kg de material
Figura A. 5: Formação de foto oxidante por kg de material
126
Figura A. 6: Acidificação por kg de material
Figura A. 7: Eutrofização por kg de material
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APÊNDICE B – ANÁLISE DO CICLO DE VIDA DE 1m³ DE CONCRETO
Tabela B. 1: Potencial de impactos de 1m³ de concretos com ARC miúdos (Grupo 1)
ADP ADP-ff GWP100 ODP POCP AP EP Concreto -3 kg Sb eq MJ kg CO2 eq kg CFC-11 eq kg C2H4 eq kg SO2 eq kg PO4 eq C30-100-AN 2,60E-04 1,51E+03 3,28E+02 1,26E-05 2,92E-02 7,04E-01 1,68E-01 C30-25-A-LAB 2,04E-04 1,30E+03 3,11E+02 1,02E-05 2,63E-02 6,42E-01 1,53E-01 C30-50-A-LAB 1,46E-04 1,07E+03 2,88E+02 7,60E-06 2,28E-02 5,67E-01 1,35E-01 C30-25-A-LAB_F 2,02E-04 1,29E+03 3,11E+02 1,01E-05 2,61E-02 6,40E-01 1,52E-01 C30-25-A-D 2,03E-04 1,28E+03 3,06E+02 1,00E-05 2,59E-02 6,32E-01 1,50E-01 C30-50-A-D 1,52E-04 1,13E+03 3,04E+02 8,05E-06 2,40E-02 5,98E-01 1,42E-01 C60-100-AN 3,24E-04 2,22E+03 5,15E+02 1,78E-05 4,32E-02 1,07E+00 2,53E-01 C60-25-A-D 2,69E-04 1,99E+03 4,91E+02 1,54E-05 3,99E-02 9,93E-01 2,35E-01 C60-50-A-D 2,24E-04 1,87E+03 4,93E+02 1,37E-05 3,85E-02 9,71E-01 2,30E-01 C60-25-A-LAB 2,69E-04 2,00E+03 4,92E+02 1,54E-05 4,00E-02 9,96E-01 2,36E-01 C60-50-A-LAB 2,21E-04 1,83E+03 4,84E+02 1,34E-05 3,78E-02 9,54E-01 2,26E-01
128
C30-100-AN C30-25-A-LAB 100% 100% 80% 80% 60% 60% 40%
20% 3%
6% 6%
40% 7%
-
10%
- -
-
-
15%
18% -
0% - 20% -20% 0% -40% kg Sb eq MJ kg CO2 eq kg CFC-11 eq kg C2H4 eq kg SO2 eq kg PO4-3 eq kg Sb eq MJ kg CO2 eq kg CFC-11 eq kg C2H4 eq kg SO2 eq kg PO4-3 eq ADP ADP ADP-ff GWP100a ODP POCP AP EP ADP ADP ADP-ff GWP100a ODP POCP AP EP
Cimento Brita Natural 50 Areia Natural 60 SP Mistura Cimento Brita Natural 50 Areia Natural 60 Agregado ARC SP Mistura
(a) (c)
C30-25-A-D C30-25-A-LAB_F 100% 100% 80% 80% 60% 60% 40% 40%
20% 3%
20% 3%
6% 6%
7%
-
6% 6%
7%
-
- -
11%
-
- -
11%
-
-
16%
-
16%
18%
18%
- - 0% -
0% - -20% -20% -40% -40% kg Sb eq MJ kg CO2 eq kg CFC-11 eq kg C2H4 eq kg SO2 eq kg PO4-3 eq kg Sb eq MJ kg CO2 eq kg CFC-11 eq kg C2H4 eq kg SO2 eq kg PO4-3 eq ADP ADP ADP-ff GWP100a ODP POCP AP EP ADP ADP ADP-ff GWP100a ODP POCP AP EP
Cimento Brita Natural 50 Areia Natural 60 Agregado ARC SP Mistura Cimento Brita Natural 50 Areia Natural 60 Agregado ARC SP Mistura
(b) (d)
129
C30-50-A-D C60-100-AN 100% 100% 80% 50%
60%
6%
-
12% 12%
14% 40%
- - -
0% 21%
-
31%
- 37%
- 20% -50% 0% kg Sb eq MJ kg CO2 eq kg CFC-11 eq kg C2H4 eq kg SO2 eq kg PO4-3 eq kg Sb eq MJ kg CO2 eq kg CFC-11 eq kg C2H4 eq kg SO2 eq kg PO4-3 eq ADP ADP ADP-ff GWP100a ODP POCP AP EP ADP ADP ADP-ff GWP100a ODP POCP AP EP
Cimento Brita Natural 50 Areia Natural 60 Agregado ARC SP Mistura Cimento Brita Natural 50 Areia Natural 60 SP Mistura
(e) (g)
C30-50-A-LAB C60-25-A-D 100% 100% 80% 50% 60%
40%
6%
-
13% 13%
15%
- - -
0% 22% 20%
-
2%
4%
4%
5%
-
32%
7%
-
-
-
-
37% 10%
-
13%
- -
0% - -50% -20% kg Sb eq MJ kg CO2 eq kg CFC-11 eq kg C2H4 eq kg SO2 eq kg PO4-3 eq kg Sb eq MJ kg CO2 eq kg CFC-11 eq kg C2H4 eq kg SO2 eq kg PO4-3 eq ADP ADP ADP-ff GWP100a ODP POCP AP EP ADP ADP ADP-ff GWP100a ODP POCP AP EP
Cimento Brita Natural 50 Areia Natural 60 Agregado ARC SP Mistura Cimento Brita Natural 50 Areia Natural 60 Agregado ARC SP Mistura
(f) (h)
130
C60-25-A-LAB C60-50-A-LAB 100% 100% 80% 80% 60% 60% 40% 40%
20%
4%
7%
8%
-
9%
-
- -
20% 13%
-
2%
20%
4%
4% 4%
- 0%
7%
-
-
-
-
27%
10%
-
-
13% - 0% - -20% -20% -40% kg Sb eq MJ kg CO2 eq kg CFC-11 eq kg C2H4 eq kg SO2 eq kg PO4-3 eq kg Sb eq MJ kg CO2 eq kg CFC-11 eq kg C2H4 eq kg SO2 eq kg PO4-3 eq ADP ADP ADP-ff GWP100a ODP POCP AP EP ADP ADP ADP-ff GWP100a ODP POCP AP EP
Cimento Brita Natural 50 Areia Natural 60 Agregado ARC SP Mistura Cimento Brita Natural 50 Areia Natural 60 Agregado ARC SP Mistura
(i) (k)
C60-50-A-D
100% 80% 60% 40%
20%
4%
7%
7%
-
9%
-
- 13%
- -
0% 20%
-
27% - -20% -40% kg Sb eq MJ kg CO2 eq kg CFC-11 eq kg C2H4 eq kg SO2 eq kg PO4-3 eq ADP ADP ADP-ff GWP100a ODP POCP AP EP
Cimento Brita Natural 50 Areia Natural 60 Agregado ARC SP Mistura
(j)
Figura B. 1: Influência dos materiais constituintes nos impactos ambientais de 1m³ de concretos com ARC miúdos
131
Tabela B. 2: Potencial de impactos de 1m³ de concretos com ARC graúdo (Grupo 2)
ADP ADP-ff GWP100 ODP POCP AP EP Concreto -3 kg Sb eq MJ kg CO2 eq kg CFC-11 eq kg C2H4 eq kg SO2 eq kg PO4 eq C25-100-BN 2,53E-04 1,30E+03 2,72E+02 1,11E-05 2,52E-02 5,98E-01 1,43E-01 C25-20-B-LAB 1,78E-04 1,17E+03 2,62E+02 8,93E-06 2,29E-02 5,47E-01 1,31E-01 C25-39-B-LAB 1,04E-04 9,91E+02 2,51E+02 6,89E-06 2,02E-02 4,97E-01 1,18E-01 C25-60-B-LAB 2,78E-05 8,41E+02 2,49E+02 4,97E-06 1,80E-02 4,60E-01 1,09E-01 C45-100-BN 2,89E-04 1,73E+03 3,86E+02 1,42E-05 3,37E-02 8,17E-01 1,94E-01 C45-22-B-LAB 2,12E-04 1,64E+03 3,79E+02 1,23E-05 3,18E-02 7,75E-01 1,84E-01 C45-40-B-LAB 1,57E-04 1,48E+03 3,65E+02 1,06E-05 2,93E-02 7,25E-01 1,72E-01 C45-60-B-LAB 9,96E-05 1,41E+03 3,68E+02 9,18E-06 2,82E-02 7,06E-01 1,68E-01 C65-100-BN 3,47E-04 2,45E+03 5,71E+02 1,93E-05 4,76E-02 1,17E+00 2,78E-01 C65-09-B-LAB 3,01E-04 2,28E+03 5,22E+02 1,73E-05 4,37E-02 1,07E+00 2,54E-01 C65-20-B-LAB 2,75E-04 2,25E+03 5,26E+02 1,68E-05 4,33E-02 1,07E+00 2,53E-01 C65-40-B-LAB 2,24E-04 2,13E+03 5,20E+02 1,54E-05 4,16E-02 1,03E+00 2,45E-01 C65-60-B-LAB 1,81E-04 2,09E+03 5,32E+02 1,45E-05 4,13E-02 1,04E+00 2,45E-01
132
C25-100-BN C25-39-B-LAB 100% 100%
80% 50% 7%
60% -
14%
14%
17%
-
-
23%
- -
0% 33% -
40% 51% - 20% -50% 0% -100% kg Sb eq MJ kg CO2 eq kg CFC-11 eq kg C2H4 eq kg SO2 eq kg PO4-3 eq kg Sb eq MJ kg CO2 eq kg CFC-11 eq kg C2H4 eq kg SO2 eq kg PO4-3 eq ADP ADP-ff GWP100a ODP POCP AP EP ADP ADP ADP-ff GWP100a ODP POCP AP EP
Cimento Brita Natural 50 Areia Natural 60 SP Mistura Cimento Brita Natural 50 Areia Natural 60 Agregado ARC SP Mistura
(a) (c)
C25-20-B-LAB C25-60-B-LAB 100% 100% 80%
60% 50% 10%
40% -
21%
22%
26%
- -
0% - 35%
20% -
51%
4%
-
7%
7%
-
9%
-
-
- 11%
0% - 16%
- -50%
85%
24% - -20% - -40% -100% kg Sb eq MJ kg CO2 eq kg CFC-11 eq kg C2H4 eq kg SO2 eq kg PO4-3 eq kg Sb eq MJ kg CO2 eq kg CFC-11 eq kg C2H4 eq kg SO2 eq kg PO4-3 eq ADP ADP ADP-ff GWP100a ODP POCP AP EP ADP ADP ADP-ff GWP100a ODP POCP AP EP
Cimento Brita Natural 50 Areia Natural 60 Agregado ARC SP Mistura Cimento Brita Natural 50 Areia Natural 60 Agregado ARC SP Mistura
(b) (d)
133
C45-100-BN C45-40-B-LAB 100% 100% 80% 50%
60%
4%
9%
9%
-
11%
- -
40% 14%
- -
0% 21%
- 36%
20% - 0% -50% kg Sb eq MJ kg CO2 eq kg CFC-11 eq kg C2H4 eq kg SO2 eq kg PO4-3 eq kg Sb eq MJ kg CO2 eq kg CFC-11 eq kg C2H4 eq kg SO2 eq kg PO4-3 eq ADP ADP ADP-ff GWP100a ODP POCP AP EP ADP ADP ADP-ff GWP100a ODP POCP AP EP
Cimento Brita Natural 50 Areia Natural 60 SP Mistura Cimento Brita Natural 50 Areia Natural 60 Agregado ARC SP Mistura
(e) (g)
C45-22-B-LAB C45-60-B-LAB 100% 100% 80%
60% 50%
6%
-
13%
13%
16% -
40% -
21%
- -
0% 32% -
20% 2%
4%
4%
5%
-
7%
-
-
-
57%
10%
-
-
- 18% 0% - -50% -20% -40% -100% kg Sb eq MJ kg CO2 eq kg CFC-11 eq kg C2H4 eq kg SO2 eq kg PO4-3 eq kg Sb eq MJ kg CO2 eq kg CFC-11 eq kg C2H4 eq kg SO2 eq kg PO4-3 eq ADP ADP ADP-ff GWP100a ODP POCP AP EP ADP ADP ADP-ff GWP100a ODP POCP AP EP
Cimento Brita Natural 50 Areia Natural 60 Agregado ARC SP Mistura Cimento Brita Natural 50 Areia Natural 60 Agregado ARC SP Mistura
(f) (h)
134
C65-100-BN C65-20-B-LAB 100% 100% 80% 80% 60% 60% 40% 40%
20%
1%
3%
3%
3%
4%
-
-
6% -
-
-
- 12% 20% 0% - 0% -20% kg Sb eq MJ kg CO2 eq kg CFC-11 eq kg C2H4 eq kg SO2 eq kg PO4-3 eq kg Sb eq MJ kg CO2 eq kg CFC-11 eq kg C2H4 eq kg SO2 eq kg PO4-3 eq ADP ADP ADP-ff GWP100a ODP POCP AP EP ADP ADP ADP-ff GWP100a ODP POCP AP EP
Cimento Brita Natural 50 Areia Natural 60 SP Mistura Cimento Brita Natural 50 Areia Natural 60 Agregado ARC SP Mistura
(i) (k)
C65-09-B-LAB C65-40-B-LAB 100% 100% 80% 80% 60% 60% 40% 40%
20% 2%
5%
5%
6%
-
9%
-
-
- -
20% 13%
1%
-
1%
1%
1%
2%
3%
-
-
5% - -
- 0%
-
25% - 0% -20% - -20% -40% kg Sb eq MJ kg CO2 eq kg CFC-11 eq kg C2H4 eq kg SO2 eq kg PO4-3 eq kg Sb eq MJ kg CO2 eq kg CFC-11 eq kg C2H4 eq kg SO2 eq kg PO4-3 eq ADP ADP ADP-ff GWP100a ODP POCP AP EP ADP ADP ADP-ff GWP100a ODP POCP AP EP
Cimento Brita Natural 50 Areia Natural 60 Agregado ARC SP Mistura Cimento Brita Natural 50 Areia Natural 60 Agregado ARC SP Mistura
(j) (l)
135
C65-60-B-LAB 100%
50%
3%
7%
8%
-
9%
-
12%
-
-
- 19%
0% -
37% - -50% kg Sb eq MJ kg CO2 eq kg CFC-11 eq kg C2H4 eq kg SO2 eq kg PO4-3 eq ADP ADP ADP-ff GWP100a ODP POCP AP EP
Cimento Brita Natural 50 Areia Natural 60 Agregado ARC SP Mistura
(m)
Figura B. 2: Influência dos materiais constituintes nos impactos ambientais de 1m³ de concretos com ARC graúdos moldados por AMARIO (2015)
136
Tabela B. 3: Potencial de impactos de 1m³ de concretos com ARC miúdos (grupo 3)
ADP ADP-ff GWP100 ODP POCP AP EP Categoria kg Sb eq MJ kg CO2 eq kg CFC-11 eq kg C2H4 eq kg SO2 eq kg PO4-3 eq C35-100-BN 2,65E-04 1,52E+03 3,26E+02 1,25E-05 2,93E-02 7,00E-01 1,67E-01 C35-50-B-D 1,17E-04 1,23E+03 3,20E+02 8,82E-06 2,50E-02 6,29E-01 1,49E-01 C35-50-B-LAB 1,14E-04 1,20E+03 3,13E+02 8,61E-06 2,45E-02 6,16E-01 1,46E-01 C60-100-BN 3,39E-04 2,47E+03 4,72E+02 1,61E-05 4,34E-02 9,77E-01 2,38E-01 C60-50-B-D 1,91E-04 2,19E+03 4,64E+02 1,23E-05 3,91E-02 9,02E-01 2,19E-01 C60-50-B-LAB 1,88E-04 2,16E+03 4,58E+02 1,21E-05 3,86E-02 8,90E-01 2,16E-01
137
C35-100-BN C35-50-B-LAB 100% 100%
80% 50%
6%
12% 12%
60% -
14%
-
-
19%
- -
0% 28% -
40% 48% - 20% -50% 0% -100% kg Sb eq MJ kg CO2 eq kg CFC-11 eq kg C2H4 eq kg SO2 eq kg PO4-3 eq kg Sb eq MJ kg CO2 eq kg CFC-11 eq kg C2H4 eq kg SO2 eq kg PO4-3 eq ADP ADP ADP-ff GWP100a ODP POCP AP EP ADP ADP ADP-ff GWP100a ODP POCP AP EP
Cimento Brita Natural 50 Areia Natural 60 SP Mistura Cimento Brita Natural 50 Areia Natural 60 Agregado ARC SP Mistura
(a) (b)
C35-50-B-D C60-100-BN 100% 100%
50% 80%
5%
11% 12%
- 60%
14%
-
-
19%
- -
0% 27%
- 47%
- 40% -50% 20% -100% 0% kg Sb eq MJ kg CO2 eq kg CFC-11 eq kg C2H4 eq kg SO2 eq kg PO4-3 eq kg Sb eq MJ kg CO2 eq kg CFC-11 eq kg C2H4 eq kg SO2 eq kg PO4-3 eq ADP ADP ADP-ff GWP100a ODP POCP AP EP ADP ADP ADP-ff GWP100a ODP POCP AP EP
Cimento Brita Natural 50 Areia Natural 60 Agregado ARC SP Mistura Cimento Brita Natural 50 Areia Natural 60 SP Mistura
(c) (d)
138
C60-50-B-D C60-50-B-LAB 100% 100%
50% 50%
4%
4%
8% 8%
8% 8%
-
-
9%
9%
12%
12%
- -
- -
-
-
-
- 21%
0% 0% 22%
-
-
35%
36%
- -
-50% -50% kg Sb eq MJ kg CO2 eq kg CFC-11 eq kg C2H4 eq kg SO2 eq kg PO4-3 eq kg Sb eq MJ kg CO2 eq kg CFC-11 eq kg C2H4 eq kg SO2 eq kg PO4-3 eq ADP ADP ADP-ff GWP100a ODP POCP AP EP ADP ADP ADP-ff GWP100a ODP POCP AP EP
Cimento Brita Natural 50 Areia Natural 60 Agregado ARC SP Mistura Cimento Brita Natural 50 Areia Natural 60 Agregado ARC SP Mistura
(e) (f)
Figura B. 3: Influência dos materiais constituintes nos impactos ambientais de 1m³ de concretos com ARC graúdos moldados por RANGEL (2019)
139
APÊNDICE C - ANÁLISE DO CICLO DE VIDA DOS CONCRETOS NORMALIZADOS PELO DESEMPENHO MECÂNICO
Tabela C. 1: Potencial de impacto dos concretos com ARC miúdo, normalizados pela resistência mecânica (grupo 1)
ADP ADP-ff GWP100 ODP POCP AP EP Concreto -3 kg Sb eq MJ kg CO2 eq kg CFC-11 eq kg C2H4 eq kg SO2 eq kg PO4 eq C30-100-AN 8,54E-06 4,96E+01 1,08E+01 4,13E-07 9,59E-04 2,31E-02 5,49E-03 C30-25-A-LAB 6,40E-06 4,08E+01 9,74E+00 3,19E-07 8,22E-04 2,01E-02 4,78E-03 C30-50-A-LAB 4,64E-06 3,39E+01 9,14E+00 2,41E-07 7,25E-04 1,80E-02 4,28E-03 C30-25-A-LAB_F 6,46E-06 4,12E+01 9,91E+00 3,23E-07 8,34E-04 2,04E-02 4,85E-03 C30-25-A-D 6,33E-06 3,99E+01 9,53E+00 3,13E-07 8,07E-04 1,97E-02 4,68E-03 C30-50-A-D 5,41E-06 4,02E+01 1,08E+01 2,87E-07 8,55E-04 2,13E-02 5,06E-03 C60-100-AN 5,37E-06 3,67E+01 8,52E+00 2,95E-07 7,16E-04 1,77E-02 4,18E-03 C60-25-A-D 4,58E-06 3,38E+01 8,34E+00 2,61E-07 6,78E-04 1,69E-02 4,00E-03 C60-50-A-D 3,81E-06 3,17E+01 8,39E+00 2,32E-07 6,55E-04 1,65E-02 3,90E-03 C60-25-A-LAB 4,40E-06 3,26E+01 8,04E+00 2,52E-07 6,53E-04 1,63E-02 3,85E-03 C60-50-A-LAB 3,67E-06 3,04E+01 8,04E+00 2,23E-07 6,28E-04 1,58E-02 3,75E-03
Tabela C. 2: Potencial de impacto dos concretos com ARC graúdos, normalizados pela resistência mecânica (grupo 2)
ADP ADP-ff GWP100 ODP POCP AP EP Concreto -3 kg Sb eq MJ kg CO2 eq kg CFC-11 eq kg C2H4 eq kg SO2 eq kg PO4 eq C25-100-BN 1,01E-05 5,22E+01 1,09E+01 4,43E-07 1,01E-03 2,39E-02 5,70E-03 C25-20-B-LAB 7,04E-06 4,62E+01 1,04E+01 3,54E-07 9,06E-04 2,17E-02 5,18E-03 C25-39-B-LAB 4,08E-06 3,90E+01 9,88E+00 2,71E-07 7,94E-04 1,95E-02 4,65E-03 C25-60-B-LAB 1,18E-06 3,59E+01 1,06E+01 2,12E-07 7,69E-04 1,96E-02 4,65E-03 C45-100-BN 6,43E-06 3,85E+01 8,57E+00 3,16E-07 7,49E-04 1,82E-02 4,31E-03 C45-22-B-LAB 4,63E-06 3,58E+01 8,28E+00 2,70E-07 6,94E-04 1,69E-02 4,03E-03 C45-40-B-LAB 3,42E-06 3,23E+01 7,93E+00 2,31E-07 6,38E-04 1,58E-02 3,75E-03 C45-60-B-LAB 2,12E-06 3,01E+01 7,85E+00 1,96E-07 6,02E-04 1,51E-02 3,58E-03 C65-100-BN 5,33E-06 3,77E+01 8,78E+00 2,96E-07 7,33E-04 1,81E-02 4,28E-03 C65-09-B-LAB 4,42E-06 3,35E+01 7,66E+00 2,54E-07 6,42E-04 1,57E-02 3,73E-03 C65-20-B-LAB 4,30E-06 3,52E+01 8,24E+00 2,62E-07 6,79E-04 1,67E-02 3,96E-03 C65-40-B-LAB 3,58E-06 3,41E+01 8,31E+00 2,46E-07 6,65E-04 1,65E-02 3,92E-03 C65-60-B-LAB 2,91E-06 3,36E+01 8,53E+00 2,33E-07 6,62E-04 1,66E-02 3,94E-03
140
Tabela C. 3: Potencial de impacto dos concretos com ARC graúdos, normalizados pela resistência mecânica (grupo 3)
ADP ADP-ff GWP100 ODP POCP AP EP Categoria kg Sb eq MJ kg CO2 eq kg CFC-11 eq kg C2H4 eq kg SO2 eq kg PO4-3 eq C35-100-BN 7,76E-06 4,44E+01 9,53E+00 3,66E-07 8,55E-04 2,05E-02 4,88E-03 C35-50-B-D 3,39E-06 3,57E+01 9,30E+00 2,56E-07 7,27E-04 1,83E-02 4,33E-03 C35-50-B-LAB 3,18E-06 3,36E+01 8,78E+00 2,41E-07 6,86E-04 1,73E-02 4,08E-03 C60-100-BN 5,64E-06 4,11E+01 7,86E+00 2,67E-07 7,23E-04 1,63E-02 3,96E-03 C60-50-B-D 3,06E-06 3,49E+01 7,42E+00 1,96E-07 6,25E-04 1,44E-02 3,50E-03 C60-50-B-LAB 3,11E-06 3,56E+01 7,57E+00 2,00E-07 6,38E-04 1,47E-02 3,57E-03
141
APÊNDICE D - AVALIAÇÃO DE IMPACTO DO CICLO DE VIDA DOS CONCRETOS NORMALIZADOS PELA DURABILIDADE
Tabela D. 1: Potencial de impactos para 50 anos de vida útil dos concretos com ARC miúdo (grupo 1)
ADP ADP-ff GWP100 ODP POCP AP EP Concreto -3 kg Sb eq MJ kg CO2 eq kg CFC-11 eq kg C2H4 eq kg SO2 eq kg PO4 eq C30-100-AN 2,47E-04 1,43E+03 3,11E+02 1,19E-05 2,77E-02 6,67E-01 1,59E-01 C30-25-A-LAB 2,12E-04 1,35E+03 3,23E+02 1,06E-05 2,72E-02 6,65E-01 1,58E-01 C30-50-A-LAB 1,60E-04 1,17E+03 3,15E+02 8,32E-06 2,50E-02 6,21E-01 1,48E-01 C30-25-A-LAB_F 2,08E-04 1,32E+03 3,19E+02 1,04E-05 2,68E-02 6,57E-01 1,56E-01 C30-25-A-D 2,18E-04 1,37E+03 3,28E+02 1,08E-05 2,78E-02 6,77E-01 1,61E-01 C30-50-A-D 1,79E-04 1,33E+03 3,58E+02 9,49E-06 2,83E-02 7,05E-01 1,67E-01 C60-100-AN 2,06E-04 1,41E+03 3,27E+02 1,13E-05 2,75E-02 6,79E-01 1,61E-01 C60-25-A-D 2,16E-04 1,59E+03 3,93E+02 1,23E-05 3,19E-02 7,96E-01 1,88E-01 C60-50-A-D 1,90E-04 1,59E+03 4,19E+02 1,16E-05 3,27E-02 8,25E-01 1,95E-01 C60-25-A-LAB 1,97E-04 1,46E+03 3,60E+02 1,13E-05 2,92E-02 7,28E-01 1,72E-01 C60-50-A-LAB 1,67E-04 1,39E+03 3,67E+02 1,02E-05 2,87E-02 7,22E-01 1,71E-01
Tabela D. 2: Potencial de impactos para 50 anos de vida útil dos concretos com ARC graúdo (grupo 2)
ADP ADP-ff GWP100 ODP POCP AP EP Concreto -3 kg Sb eq MJ kg CO2 eq kg CFC-11 eq kg C2H4 eq kg SO2 eq kg PO4 eq C25-100-BN 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 C25-20-B-LAB 2,15E-04 1,41E+03 3,17E+02 1,08E-05 2,76E-02 6,62E-01 1,58E-01 C25-39-B-LAB 1,33E-04 1,27E+03 3,21E+02 8,82E-06 2,58E-02 6,36E-01 1,51E-01 C25-60-B-LAB 3,51E-05 1,06E+03 3,14E+02 6,27E-06 2,28E-02 5,81E-01 1,38E-01 C45-100-BN 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 C45-22-B-LAB 2,13E-04 1,64E+03 3,80E+02 1,24E-05 3,18E-02 7,76E-01 1,85E-01 C45-40-B-LAB 1,72E-04 1,62E+03 3,98E+02 1,16E-05 3,20E-02 7,92E-01 1,88E-01 C45-60-B-LAB 1,04E-04 1,48E+03 3,85E+02 9,60E-06 2,95E-02 7,39E-01 1,75E-01 C65-100-BN 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 C65-09-B-LAB 2,72E-04 2,07E+03 4,73E+02 1,57E-05 3,96E-02 9,68E-01 2,30E-01 C65-20-B-LAB 2,58E-04 2,11E+03 4,94E+02 1,57E-05 4,07E-02 1,00E+00 2,38E-01 C65-40-B-LAB 2,04E-04 1,94E+03 4,72E+02 1,40E-05 3,78E-02 9,39E-01 2,23E-01 C65-60-B-LAB 1,59E-04 1,84E+03 4,68E+02 1,28E-05 3,63E-02 9,12E-01 2,16E-01
142
Tabela D. 3: Potencial de impacto dos concretos com ARC graúdo após 300 ciclos de gelo degelo (grupo 3)
ADP ADP-ff GWP100 ODP POCP AP EP Concreto -3 kg Sb eq MJ kg CO2 eq kg CFC-11 eq kg C2H4 eq kg SO2 eq kg PO4 eq C35-100-BN 3,13E-04 1,79E+03 3,85E+02 1,48E-05 3,45E-02 8,27E-01 1,97E-01 C35-50-B-D 1,42E-04 1,50E+03 3,90E+02 1,08E-05 3,05E-02 7,67E-01 1,82E-01 C35-50-B-LAB 1,42E-04 1,50E+03 3,93E+02 1,08E-05 3,07E-02 7,72E-01 1,83E-01 C60-100-BN 3,85E-04 2,80E+03 5,36E+02 1,82E-05 4,93E-02 1,11E+00 2,70E-01 C60-50-B-D 2,25E-04 2,57E+03 5,46E+02 1,44E-05 4,60E-02 1,06E+00 2,57E-01 C60-50-B-LAB 2,19E-04 2,51E+03 5,34E+02 1,41E-05 4,50E-02 1,04E+00 2,52E-01
Tabela D. 4: Potencial de impacto dos concretos com ARC graúdos após 50 ciclos de molhagem e secagem (grupo 3)
ADP ADP-ff GWP100 ODP POCP AP EP Categoria kg Sb eq MJ kg CO2 eq kg CFC-11 eq kg C2H4 eq kg SO2 eq kg PO4-3 eq C35-100-BN 3,10E-04 1,78E+03 3,81E+02 1,47E-05 3,42E-02 8,19E-01 1,95E-01 C35-50-B-D 1,41E-04 1,48E+03 3,86E+02 1,06E-05 3,02E-02 7,59E-01 1,80E-01 C35-50-B-LAB 1,39E-04 1,47E+03 3,85E+02 1,06E-05 3,01E-02 7,56E-01 1,79E-01 C60-100-BN 3,75E-04 2,74E+03 5,23E+02 1,78E-05 4,81E-02 1,08E+00 2,63E-01 C60-50-B-D 2,18E-04 2,49E+03 5,28E+02 1,40E-05 4,45E-02 1,03E+00 2,49E-01 C60-50-B-LAB 2,13E-04 2,43E+03 5,18E+02 1,37E-05 4,36E-02 1,01E+00 2,44E-01
143
APÊNDICE E - AVALIAÇÃO DE IMPACTO DO CICLO DE VIDA DOS CONCRETOS NORMALIZADOS PELA UNIDADE FUNCIONAL
Tabela E. 1: Potencial de impactos para a UF dos concretos com ARC miúdos (grupo1)
ADP ADP-ff GWP100 ODP POCP AP EP Concreto -3 kg Sb eq MJ kg CO2 eq kg CFC-11 eq kg C2H4 eq kg SO2 eq kg PO4 eq C30-100-AN 1,70E-06 9,86E+00 2,14E+00 8,22E-08 1,91E-04 4,60E-03 1,09E-03 C30-25-A-LAB 1,51E-06 9,64E+00 2,30E+00 7,54E-08 1,94E-04 4,75E-03 1,13E-03 C30-50-A-LAB 1,22E-06 8,88E+00 2,39E+00 6,32E-08 1,90E-04 4,72E-03 1,12E-03 C30-25-A-LAB_F 1,50E-06 9,56E+00 2,30E+00 7,49E-08 1,94E-04 4,74E-03 1,13E-03 C30-25-A-D 1,60E-06 1,01E+01 2,40E+00 7,88E-08 2,03E-04 4,96E-03 1,18E-03 C30-50-A-D 1,62E-06 1,20E+01 3,23E+00 8,58E-08 2,56E-04 6,37E-03 1,51E-03 C60-100-AN 4,48E-07 3,06E+00 7,12E-01 2,47E-08 5,98E-05 1,48E-03 3,49E-04 C60-25-A-D 6,48E-07 4,79E+00 1,18E+00 3,70E-08 9,59E-05 2,39E-03 5,66E-04 C60-50-A-D 6,10E-07 5,09E+00 1,34E+00 3,72E-08 1,05E-04 2,64E-03 6,26E-04 C60-25-A-LAB 5,09E-07 3,77E+00 9,31E-01 2,92E-08 7,55E-05 1,88E-03 4,46E-04 C60-50-A-LAB 4,60E-07 3,82E+00 1,01E+00 2,80E-08 7,88E-05 1,99E-03 4,70E-04
Tabela E. 2: Potencial de impactos para a UF dos concretos com ARC graúdo (grupo2)
ADP ADP-ff GWP100 ODP POCP AP EP Concreto -3 kg Sb eq MJ kg CO2 eq kg CFC-11 eq kg C2H4 eq kg SO2 eq kg PO4 eq C25-100-BN 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 C25-20-B-LAB 2,20E-06 1,44E+01 3,25E+00 1,11E-07 2,83E-04 6,78E-03 1,62E-03 C25-39-B-LAB 1,41E-06 1,35E+01 3,41E+00 9,36E-08 2,74E-04 6,74E-03 1,61E-03 C25-60-B-LAB 3,99E-07 1,21E+01 3,57E+00 7,15E-08 2,59E-04 6,62E-03 1,57E-03 C45-100-BN 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 C45-22-B-LAB 1,03E-06 7,94E+00 1,84E+00 5,98E-08 1,54E-04 3,75E-03 8,93E-04 C45-40-B-LAB 8,91E-07 8,41E+00 2,07E+00 6,01E-08 1,66E-04 4,11E-03 9,76E-04 C45-60-B-LAB 5,11E-07 7,24E+00 1,89E+00 4,71E-08 1,45E-04 3,62E-03 8,60E-04 C65-100-BN 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 C65-09-B-LAB 8,06E-07 6,12E+00 1,40E+00 4,64E-08 1,17E-04 2,86E-03 6,80E-04 C65-20-B-LAB 8,43E-07 6,90E+00 1,61E+00 5,14E-08 1,33E-04 3,27E-03 7,76E-04 C65-40-B-LAB 6,57E-07 6,26E+00 1,53E+00 4,51E-08 1,22E-04 3,03E-03 7,19E-04 C65-60-B-LAB 5,00E-07 5,77E+00 1,47E+00 4,01E-08 1,14E-04 2,86E-03 6,77E-04
144