Reutilização de resíduos de construção e demolição para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis

Universidade do Minho Escola de Engenharia Ana Alexandra Almeida Fernandes Reutilização de resíduos de construção e demolição para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis Fevereiro de 2022 Universidade do Minho Escola de Engenharia Ana Alexandra Almeida Fernandes Reutilização de resíduos de construção e demolição para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis Dissertação de Mestrado Mestrado Integrado em Engenharia Civil Trabalho efetuado sob a orientação de Doutor Vítor Manuel Couto Fernandes Cunha Doutora Elisabete Rodrigues Teixeira Fevereiro de 2022 ii DIREITOS DE AUTOR E CONDIÇÕES DE UTILIZAÇÃO DO TRABALHO POR TERCEIROS Este é um trabalho académico que pode ser utilizado por terceiros desde que respeitadas as regras e boas práticas internacionalmente aceites, no que concerne aos direitos de autor e direitos conexos. Assim, o presente trabalho pode ser utilizado nos termos previstos na licença abaixo indicada. Caso o utilizador necessite de permissão para poder fazer um uso do trabalho em condições não previstas no licenciamento indicado, deverá contatar o autor, através do RepositóriUM da Universidade do Minho. Licença concedida aos utilizadores deste trabalho Atribuição-SemDerivações CC BY-ND https://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0/ iii Agradecimentos Com todo o esforço envolvido na realização desta tese, não podia deixar de agradecer àqueles que me ajudaram com todo o seu apoio, dedicação e paciência para que eu conseguisse realizar com sucesso todo este trabalho. Começando pela parte mais importante, quero agradecer aos meus pais por me terem proporcionado todas as condições ao estudo e conforto para a realização do mesmo. Por me terem dado tanto apoio nas alturas mais difíceis ao longo destes 5 anos de curso de mestrado integrado. Por meterem acalmado em tempos de maior desassossego e dado força para nunca desistir. Para sempre grata aos meus queridos pais. Agradecer ao Doutor Vítor Cunha por todo o empenho e dedicação ao meu trabalho, por toda a atenção dada, por todas as indicações, partilha de ideias e aconselhamento do melhor caminho a seguir. Agradecer à Doutora Elisabete Rodrigues por me ter conseguido ajudar a qualquer hora do dia, estar sempre pronta para me ajudar e tirar todas as minhas dúvidas, até aquelas que às vezes pareciam um bicho de sete cabeças e afinal não eram nada mais, nada menos, que umas “ simples contas de merceeiro ”, como a professora dizia. Obrigada por me ajudar em todos estes altos e baixos da qual foi feita esta caminhada para a realização da minha tese de mestrado. Queria igualmente agradecer à empresa dst – Domingos da Silva Teixeira S.A. pela bolsa de estudo atribuída, bem como pelo fornecimento dos materiais para a execução desta dissertação. Por último, agradecer a todos os técnicos de laboratório do Laboratório de Estruturas e do Laboratório de Materiais de Construção que sempre se prontificaram a ajudar-me, proporcionaram-me as melhoras condições e os melhores equipamentos para conseguir realizar toda a minha campanha experimental com sucesso. Um especial ao obrigado ao Sr. Gonçalves e ao Eng. Carlos. iv DECLARAÇÃO DE INTEGRIDADE Declaro ter atuado com integridade na elaboração do presente trabalho académico e confirmo que não recorri à prática de plágio nem a qualquer forma de utilização indevida ou falsificação de informações ou resultados em nenhuma das etapas conducente à sua elaboração. Mais declaro que conheço e que respeitei o Código de Conduta Ética da Universidade do Minho. Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis v Resumo A sustentabilidade da construção bem como a economia circular de materiais são temas que estão a ganhar relevo ao longo dos últimos anos. Cada vez mais as atividades de reconstrução, requalificação e reabilitação estão presentes no quotidiano. Nas diferentes atividades são geradas toneladas de resíduos, sendo o seu principal destino, os aterros sanitários. A deposição em aterro contribuiu para o aumento da poluição atmosférica, para o aumento das emissões de gases nocivos à saúde e para a contaminação dos solos e mares. Estando cientes desta realidade, surge a necessidade de criar materiais sustentáveis, em que a sua matéria-prima podem ser, por exemplo, resíduos de construção e demolição de obras de engenharia civil. No trabalho desenvolvido foi estudada a possibilidade da utilização de resíduos de serrim e gesso cartonado, resultantes do setor da construção, para a criação de um produto com propriedades térmicas, com vista à sua aplicação em edifícios. Foram estudadas várias composições diferentes, variando a quantidade de resíduos de serrim e gesso, avaliando-se as suas propriedades em termos de resistências mecânicas (compressão e flexão), bem como propriedades térmicas. Foi feita uma análise de ciclo de vida às composições desenvolvidas, com o objetivo de avaliar o impacto ambiental do produto e fazer uma comparação com os valores dos impactos ambientais obtidos para produtos de isolamento térmicos tradicionais. Palavras-Chave: Resíduo; Serrim; Gesso; Resistência; Térmica; LCA Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 6 Abstract Over the past years, the sustainability of construction, as well as the circular economy regarding materials are topics that are gaining prominence. More and more reconstruction, requalification and rehabilitation activities are present in everyday life. In the different commercial / industrial activities tons of waste are generated, being its main destination, landfills. Landfilling has contributed to the increase of atmospheric pollution, to the increase of gases emissions, which are harmful to health and to the contamination of the soil and seas. Being aware of this reality, the need to create sustainable materials arises, in which its raw material can be, for example, construction and demolition waste from civil engineering works. In this work, it was studied the possibility of using sawdust and plasterboard waste, resulting from the construction sector, to create a product with thermal properties, with a view to its application in buildings. Several different compositions were studied, varying the amount of sawdust and gypsum waste, and their properties in terms of mechanical strengths (compressive and flexural) as well as thermal properties were evaluated. A life cycle analysis was performed on the compositions developed, in order to evaluate the environmental impact of the product and make a comparison with the environmental impact values obtained for traditional thermal insulation products. Keywords: Waste; Sawdust; Gypsum; Strength; Thermal; LCA Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 7 ÍNDICE ÍNDICE DE FIGURAS ......................................................................................................................... 10 ÍNDICE DE QUADROS ....................................................................................................................... 12 1. INTRODUÇÃO ................................................................................................................... 14 1.1. ENQUADRAMENTO ........................................................................................................... 14 1.2. OBJETIVOS ....................................................................................................................... 15 1.3. ESTRUTURA DA DISSERTAÇÃO ......................................................................................... 15 2. Resíduos de Construção e Demolição ................................................................................ 17 2.1. Histórico da valorização dos RCD ...................................................................................... 17 2.2. Definição e classificação dos RCD ..................................................................................... 18 2.2.1. Classificação segundo a origem, o tipo de material e o destino final ....................... 18 2.3. Produção e tipologia de RCD ............................................................................................. 19 2.3.1. Produção de RCD ................................................................................................. 19 2.3.2. Tipologia dos resíduos ........................................................................................... 20 2.4. Métodos de demolição ...................................................................................................... 22 2.5. Toxicidade dos resíduos .................................................................................................... 24 2.5.1. Tintas, Vernizes e Materiais para Preservação de Madeiras .................................... 24 2.5.2. Materiais Plásticos e Colas Sintéticas .................................................................... 25 2.5.3. Materiais contendo amianto .................................................................................. 26 2.6. RCD que podem ser reaproveitados, reciclados e/ou reutilizados ...................................... 27 2.7. Enquadramento legal e normativo da gestão e valorização de RCD .................................... 29 2.7.1. Na Europa ............................................................................................................ 29 2.7.2. Em Portugal .......................................................................................................... 31 2.8. Aplicação de RCD ............................................................................................................. 36 2.8.1. Gestão de RCD ..................................................................................................... 37 2.8.1.1. Estados Unidos da América .............................................................................. 37 2.8.1.2. União Europeia ................................................................................................. 38 2.8.2. Valorização e aplicação de RCD ............................................................................. 38 Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 8 2.8.2.1. Blocos para construção..................................................................................... 39 2.8.2.2. Pavimentos rodoviários, obras rodoviárias e sistemas de drenagem ................... 39 2.8.2.3. Betão ............................................................................................................... 41 2.8.2.4. Design mobiliário .............................................................................................. 42 2.9. Desenvolvimento de produtos com base em resíduos de gesso e serrim ............................ 42 2.9.1. Gesso ................................................................................................................... 42 2.9.2. Serrim .................................................................................................................. 43 2.10. Análise do ciclo de vida ..................................................................................................... 45 3. Materiais e Métodos .......................................................................................................... 47 3.1. Materiais usados para a preparação das misturas ............................................................. 47 3.1.1. Serrim .................................................................................................................. 47 3.1.1.1. Distribuição granulométrica do serrim ............................................................... 49 3.1.1.2. Densidade do serrim ......................................................................................... 50 3.1.1.3. Análise Termogravimétrica - TGA ....................................................................... 51 3.1.2. Água ..................................................................................................................... 52 3.1.3. Gesso ................................................................................................................... 53 3.1.3.1. Distribuição granulométrica do gesso ................................................................ 55 3.1.3.2. Densidade do gesso .......................................................................................... 56 3.1.3.3. Análise Termogravimétrica - TGA ....................................................................... 57 3.1.4. Superplastificante ................................................................................................. 58 3.2. Métodos ........................................................................................................................... 59 3.2.1. Estudo preliminar .................................................................................................. 59 3.2.2. Compósitos de serrim e resíduos de gesso cartonado ............................................ 60 3.2.2.1. Trabalhabilidade ............................................................................................... 62 3.2.2.2. Ensaios mecânicos ........................................................................................... 63 3.2.2.2.1. Resistência à flexão ............................................................................................... 63 3.2.2.2.2. Resistência à compressão ..................................................................................... 65 3.2.2.3 Resistência térmica ............................................................................................... 66 3.3. Procedimentos de ensaio .................................................................................................. 69 3.3.1. Preparação dos compósitos .................................................................................. 70 Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 15 gesso cartonado resulta da aplicação em paredes divisórias e gera sempre resíduo em grandes quantidades. Por este motivo, neste trabalho vai ser estudado o desenvolvimento de um produto sustentável para através da utilização destes resíduos como matéria-prima, com vista à criação de materiais com propriedades de isolamento térmico que possam vir a ser usados na construção civil. 1.2. OBJETIVOS O objetivo principal deste trabalho é desenvolver um material compósito a partir dos resíduos de construção e demolição. É esperado um produto com propriedades térmicas e com resistências quer à compressão quer à flexão adequadas, com capacidade para ser aplicado em sistemas não estruturais, como por exemplo painéis divisórios ou acústicos. Em particular, pretende-se avaliar o comportamento de dois resíduos de construção e demolição, o gesso cartonado e o serrim, com vista a formar um material mais sustentável, dando valor à economia circular dos materiais. Assim, foram estabelecidos objetivos específicos para este trabalho: i) estudar o comportamento do serrim com a introdução do gesso, fazendo variar o tempo de cura, a quantidade e dimensão do serrim, utilizando o superplastificante para melhorar a trabalhabilidade das misturas; ii) avaliação da trabalhabilidade das misturas; e iii) avaliação das propriedades mecânicas e térmicas dos novos materiais; iv) análise do ciclo de vida dos materiais desenvolvidos. 1.3. ESTRUTURA DA DISSERTAÇÃO A presente dissertação está organizada em sete capítulos. Inicia-se por um capítulo introdutório onde é feito um enquadramento temático do tema em estudo, apresentado os objetivos a concretizar com a realização da dissertação e estrutura da mesma. No capítulo 2 é apresentada a revisão do estado da arte sobre o tópico em estudo, por forma a ter um maior conhecimento de todo o ciclo de vida dos RCD, desde a sua produção (tipos, composição, quantidades) até à deposição final. Sendo igualmente apresentado, a toxicidade de cada resíduo e quais destes podem ser reaproveitados e/ou reciclados. Seguindo-se, a apresentação do enquadramento legal e normativo ao nível Europeu e Nacional, e de possíveis aplicações no quotidiano. Por último, foi feito e apresentado um estudo de dois materiais, o gesso e o serrim para o desenvolvimento de produtos com base nestes resíduos, uma vez que vão ser estes dois materiais a serem utilizados. No capítulo 3 são apresentados todos os materiais utilizados e suas composições, os métodos e procedimentos utilizados na campanha experimental, quer ao nível da caraterização dos materiais e composição das misturas realizadas, quer ao nível da caraterização dos compósitos produzidos. Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 16 No capítulo 4 são apresentados os resultados dos ensaios realizados e sua análise. Seguindo-se o capítulo 5 onde é feita a análise do ciclo de vida do gesso e do serrim, em termos da avaliação dos impactos ambientais. Por último, nos capítulos 6 e 7 são apresentadas as conclusões do trabalho e as referências bibliográficas que fundamentaram este estudo. Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 17 2. Resíduos de Construção e Demolição O presente capítulo tem por objetivo realçar e discutir a problemática relativa à gestão dos resíduos de construção e demolição (RCD). A gestão dos resíduos tem ganho destaque no caminho para um desenvolvimento e progresso sustentável, de acordo com o conceito de economia circular. Neste capítulo vai ser apresentada a situação atual na produção de resíduos de construção e demolição, seguindo-se a definição e classificação dos mesmos, sua dimensão, bem como os métodos de demolição e a toxicidade destes materiais, tendo em conta o enquadramento legal quer ao nível Europeu, quer ao nível nacional. Posteriormente, irão ser discutidas algumas das suas potenciais aplicações de reciclagem e/ou reutilização na indústria da construção civil. 2.1. Histórico da valorização dos RCD A reciclagem de RCD tem início na Antiguidade [3], no entanto a sua grande produção e pouca utilização, hoje em dia, torna estes materiais um problema para a sustentabilidade do setor da construção civil. Alguns autores [1] afirmam que, a indústria da construção é capaz de gerar 20 a 30% de todos os resíduos depositados em aterros australianos. Outros afirmam, que dos resíduos depositados num típico aterro no Reino Unido, mais de 50%, podem ser resíduos de construção. Sabe-se também que, 26% da quantidade total de resíduos produzidos nos Países Baixos são resíduos de construção. Já nos EUA, 29% dos resíduos sólidos compreendem RCD. Outros estudos mostram que os resíduos de construção constituem 19% do total de resíduos depositados em aterros na Alemanha, assim como 13 a 15% do total de resíduos depositados em aterros em Helsínquia na Finlândia [1]. O conceito de desenvolvimento sustentável derivou da consolidação gradual dentro do quadro legislativo da União Europeia, na qual a construção e a habitação são consideradas as mais suscetíveis de cumprir os objetivos estabelecidos porque a geração de resíduos deste sector é desproporcionadamente elevada. A maior parte dos países pertencentes à União Europeia procura recursos que provém de projetos de construção. O maior fluxo de resíduos provém de construções intensivas, representando 82,7% de todos os resíduos produzidos por atividades económicas [4], e 48% do total de resíduos na Europa dos 15, UE-15. Uma vez que a taxa de construção e reabilitação na União Europeia, UE, vai aumentar progressivamente, um dos maiores desafios enfrentados pela recente Diretiva da UE sobre resíduos é tornar a população numa "sociedade de reciclagem" [5] . Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 18 2.2. Definição e classificação dos RCD A palavra “resíduo” , pelo “ The Waste Framework Directive 2008/98/EC ”, define-se como qualquer que seja a substância ou objeto em que o titular descarta ou tem intenção de reutilizar [6]. No que diz respeito aos RCD, os resíduos resultam como o próprio nome indica da construção, reabilitação e demolição de edifícios, pontes, estradas, entre outras estruturas e infraestruturas. Os materiais caraterísticos destas obras de engenharia são: asfalto, madeira, metal, gesso cartonado, solo, plásticos resultantes da embalagem dos materiais, assim como papel [2]. Compreendem também, solos e rochas que resultam dos movimentos de terras, desde que estes não contenham substâncias perigosas. Sabese que os RCD apresentam características específicas, uma vez que derivam de diferentes soluções, apresentam diferentes constituintes quantidades de material. A sua composição é variada, pois depende dos materiais e das técnicas de construção/inovação aplicadas, que são função da época a que pertencem. Constitui tudo o que é usado na indústria da construção, por exemplo: em betão; paredes; telhas e vinil. De acordo com a CDRA - Construction and Demolition Recycling Association , os detritos gerados em 2015, foram mais de 583 milhões de toneladas [7]. 2.2.1. Classificação segundo a origem, o tipo de material e o destino final Os resíduos de construção e demolição podem ser classificados de variadas formas, no entanto, para efeitos legais devem ser classificados em concordância com a lista Europeia de Resíduos (LER) [5]. Esta lista foi criada para homogeneizar e facilitar a identificação dos distintos resíduos. Nesta lista, os RCD pertencem ao Capítulo 17, e são classificados pelo código 170000, em que os últimos 4 dígitos variam de acordo com o tipo de RCD em questão [5]. Os resíduos, de acordo com a sua origem, podem ser classificados como [5]: i) Resíduos de construção – resíduos que provêm de obras novas de construção de edifícios e infraestruturas; ii) Resíduos de reparação – resíduos consequentes de obras de remodelação e reparação de edifícios e infraestruturas; iii) Resíduos de demolição – resíduos que provêm de obras de demolição de edifícios ou infraestruturas. Por sua vez, de acordo com o tipo de material que os constitui, os resíduos podem ser classificados como [5]: i) Resíduos inertes – terras, argamassas, tijolos, telhas, alvenaria, etc.; ii) Resíduos não perigosos – embalagens diversas, plásticos, madeiras, metais, vidros, etc.; iii) Resíduos perigosos – óleos usados, latas de tintas e solventes, amianto, entre outros. Por fim, os resíduos também podem ser classificados de acordo com o destino final que lhes conferido, designadamente podem ser classificados como [5]: i) Resíduos reutilizáveis – resíduos que podem ser reutilizados diretamente no local da obra ou noutras; ii) Resíduos recicláveis – resíduos que podem ser reciclados; iii) Resíduos não Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 19 recicláveis – resíduos que, devido às características ou por se encontrarem contaminados, não podem ser reciclados. 2.3. Produção e tipologia de RCD O processo de caraterização dos RCD é uma etapa importante, porque permite identificar e quantificar os resíduos de forma a otimizar o planeamento qualitativamente e quantitativamente na redução, reutilização, reciclagem até ao seu destino final [8]. 2.3.1. Produção de RCD O primeiro passo, na caraterização dos RCD, consiste na determinação da função inicial do material até chegar a resíduo. No Quadro 1 apresentam-se os resíduos produzidos durante várias fases da obra, assim como a proveniência [8]. Quadro 1 Tipo de resíduos produzidos em cada fase de uma obra de engenharia civil Fases de obra Tipos de resíduos possivelmente gerados Limpeza do terreno Solos Rochas, vegetação, Galhos Montagem do canteiro Blocos cerâmicos, betão (Areia; Brita) Madeiras Fundações Solos Rochas Superestrutura Betão (Areia; Brita) Madeira Sucata de ferro, formas plásticas Alvenaria Blocos cerâmicos, blocos de concreto, argamassa Papel, plástico Instalações hidro sanitárias Blocos cerâmicos Pvc Instalações elétricas Blocos cerâmicos Condutas, mangueira, fio de cobre Reboco interno/externo Argamassa Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 20 Quadro 1 (Continuação) Tipo de resíduos produzidos em cada fase de uma obra de engenharia civil Revestimentos Pisos e azulejos cerâmicos Piso laminado de madeira, papel, papelão, plástico Forro de gesso Placas de gesso cartonado Pinturas Tintas, seladoras, vernizes, texturas Coberturas Madeiras 2.3.2. Tipologia dos resíduos Nos resíduos resultantes de obras de engenharia civil, quer de construção quer de demolição, encontram-se um misto de materiais, por exemplo: betão, revestimentos e outros elementos de utilização reduzida [9]. A U.S. Environmental Protection Agency [10] e outros autores, expõem que em média 85% dos resíduos de construção e demolição são constituídos por betão, alvenaria e cerâmica, podendo conter também outros materiais como por exemplo madeira e gesso, sendo considerados como materiais heterogéneos que dependem da sua origem. A maioria dos resíduos provêm de materiais escavados, quando excluída esta fração. Se, num conjunto de resíduos de construção e demolição, os materiais escavados forem excluídos, então cerca de 300 milhões de toneladas de RCD foram gerados em estaleiros europeus [11]. Mália et al. [12] afirma que a composição dos RCD varia largamente consoante a tipologia de obra, por exemplo, na construção rodoviária são geradas grandes quantidades de materiais escavados, pelo que se não for possível proporcionar-lhes outro uso, resultarão em resíduos. Por outro lado, as demolições de estruturas de construção originarão resíduos cerâmicos, alvenarias madeiras, entre outros. A heterogeneidade da construção, tanto em materiais como técnicas construtivas, não permite a padronização de níveis de consumo fiáveis em materiais de construção ou até mesmo nas taxas de produção de resíduos per capita, por trabalho ou por área de piso. Na Figura 1 apresenta-se a quantidade de resíduos de construção e demolição produzidos na cidade de Dhaka, bem como a sua composição e contribuição [13]. Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 21 Figura 1 Quantidade de resíduos de construção e demolição produzidos na cidade de Dhaka Na Figura 2 é feita uma análise comparativa entre o Bangladesh e outros países desenvolvidos, observa-se que 3% dos RCD é composto por metais. Por outro lado, na China abrange cerca de 7%, já nos EUA apresenta um rácio inferior a 1%. Maioritariamente, os edifícios contemporâneos no Bangladesh são em betão armado e por isso utilizam principalmente aço. Aquando da demolição deste tipo de edifícios originam grandes quantidades de inertes como betão, argamassa, tijolo e blocos, contribuindo em cerca de 70-85% do peso total no Kuwait [13], na Noruega [14] e nos EUA [2]. Por outro lado, os resíduos cerâmicos são considerados como desperdício inerte e a percentagem destes para Espanha, Portugal e China será, respetivamente, 91%, 96% e 87% [12]. Estas variações de percentagem refletem a diversidade de materiais de construção e estruturas utilizadas nos diferentes países. 21 ochrane t al. [2] indicam, para os EUA, que a quantidade de betão ascende os 79,6%, cerca de 4 vezes mais à quantidade madeira, sendo que esta ronda os 20,4%. É visível na Figura 2, que em comparação com outros países, a maior fração de cerâmica é observada em Espanha. Sendo este fenómeno explicado pelo facto, os materiais tradicionais como a cerâmica serem muito utilizados aquando da construção de edifícios neste país [15]. A Noruega tem um clima frio, uma vez que, é situada no Norte da Europa, e tem uma ampla variedade de florestas, resultado disso, é a quantidade de madeira utilizada para a construção de habitações [16]. Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 22 Figura 2 Composição de RCD em vários países 2.4. Métodos de demolição A desconstrução ou demolição de um edifício, consiste no desmantelamento de forma cuidada destes, por forma a possibilitar a recuperação de materiais e elementos da construção, dando enfase à questão da reutilização e reciclagem dos materiais. O conceito de demolição surge devido à evolução do crescimento da demolição de edifícios e da preocupação com o meio ambiente. De maneira que, a demolição permitiu enfatizar o processo de valorização e reutilização dos materiais e elementos da construção, de outra forma seriam depositados e tratados como resíduos em locais, por vezes não permitidos a depósito destes [17]. As alternativas para demolição de uma edificação são várias, como é possível observar no Quadro 2. O processo de escolha do método que melhor se adequa deve ser analisado e valorizado segundo um conjunto de fatores, tais como condicionalismos locais, tipo de obra, volume a demolir, prazo de execução, segurança e preservação do ambiente, conforme apresentado no Quadro 2 [18]. Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 23 Quadro 2 Procedimentos de escolha para o melhor método de demolição Condicionalismos locais espaço disponível, edificações confinantes, acessibilidades, localização da obra e legislação vigente Tipo de obra estrutura da edificação, materiais utilizados na sua construção, zonas a demolir, morfologia e altura da edificação e necessidade de utilização de contenções periféricas Volume a demolir fator determinante para definição do equipamento a utilizar Prazo de execução Segurança avaliação dos riscos de acidente associados à natureza dos trabalhos de demolição Preservação do ambiente Após a análise dos fatores acima apresentados, pode ser designado qual o método de demolição mais viável (Quadro 3) [18]. Quadro 3 Tipos de demolição Tipos de demolição com ferramentas manuais com martelos hidráulicos e pneumáticos acoplados a escavadoras com tesouras, pinças e esmagadoras hidráulicas acopladas a escavadoras com aríete de impacto por tração ou empuxe por fratura provocada por equipamento mecânico ou cimento expansivo por corte e perfuração mecânicos com corte a água (hidro demolição) com utilização de lança térmica por explosão controlada Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 24 2.5. Toxicidade dos resíduos No início da história das construções, contruíam-se as estruturas, que serviam de base para habitação, com materiais naturais recolhidos diretamente da natureza. Com a evolução tecnológica das técnicas construtivas e dos materiais de construção, as estruturas contemporâneas são feitas utilizando um combinado de materiais produzidos através de múltiplas matérias-primas, os quais possibilitam a realização de grandes obras de engenharia. Para obras de grande dimensão, com características e propriedades especializadas, é evidente a necessidade da utilização de materiais que englobem elevadas quantidades de produtos químicos e metais pesados. Estes compósitos podem provocar infindos problemas de saúde, desde problemas cardíacos, digestivos, a distúrbios do sistema nervoso, podendo até mesmo provocar cancro dos pulmões [19]. Assim, é necessário avaliar as características de perigosidade dos resíduos (H1-H141), segundo os termos da Portaria nº 209/2004 de 3 de março, assim como o valor da concentração das substâncias perigosas [19]. Conforme o que se encontra definido no Decreto-Lei Nº 183/2009 de 10 de agosto, os resíduos são depositados em aterro conforme o disposto que institui o regime jurídico da deposição de resíduos em aterro. Este prevê três tipos de aterros distintos: um para resíduos inertes, outro para resíduos não perigosos e um terceiro para resíduos perigosos. A aceitação dos resíduos em cada um dos tipos de aterro referenciados, dependente da verificação de limites em termos do ensaio de lixiviação [19]. O conceito toxicidade abrange diversos tipos de materiais tais como: tintas, vernizes e materiais para preservação de madeiras; materiais plásticos e colas sintéticas; materiais com substâncias radioativas e materiais contendo amianto [19]. 2.5.1. Tintas, Vernizes e Materiais para Preservação de Madeiras As tintas e vernizes, bem como materiais para preservação de madeiras, encontram-se em exposição direta e diária, decorrente da presença no interior das habitações de materiais com algum grau de toxicidade [19]. Para além da libertação de compostos orgânicos voláteis (COV), sendo estes prejudiciais para a saúde e o meio ambiente, as tintas e vernizes podem conter ainda metais pesados com alto poder cancerígeno. No Quadro 4 é possível observar exemplos desses metais bem como a sua origem [19]. Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 31 2.7.2. Em Portugal Pela primeira vez em Portugal, e de forma legal, o Decreto-Lei n.º 488/85, de 25 de novembro, define a gestão de resíduos, instituindo a quantificação dos resíduos como parte fundamental para o plano de diminuição da produção de resíduos. Esta lei resulta da transposição da Diretiva n.º 75/442/CEE, de 15 de julho, para a norma portuguesa [27]. Com a norma promoveu-se, através de tratamentos tecnológicos de reciclagem, eliminação, proveito energético e proteção ambiental. Foi prevista assim, a primeira lista de constituintes tóxicos ou perigosos, em anexo do referido Decreto-Lei. Copulativamente a outras diretivas, atualmente verifica-se uma maior preocupação e consciência ambiental em Portugal. Assim sendo, criou-se um ponto de partida para a elaboração da gestão de resíduos. Todas as leis e regras a obedecer, culmina na Lei de Bases do AmbienteLei nº11/87, de 7 de abril [27]. Passados 10 anos, é anulado o Decreto-Lei n.º 488/85, de 25 de novembro, pelo Decreto-Lei n.º 310/95, de 20 de novembro, transpõe as Diretivas n.º 91/156/CEE, de 18 de março e 91/689/CEE, de 12 de dezembro. Esta alteração teve como objetivo adaptar e explicitar de forma mais clara a legislação existente, de acordo com as condições ambientais no momento e revisando o quadro normativo em vigor, de maneira a alcançar o desenvolvimento sustentável [27]. Após algum tempo, o Decreto-Lei n.º 310/95, de 20 de novembro, é substituído pelo DecretoLei n.º 239/97, de 9 de setembro. Esta substituição, teve como principal objetivo aperfeiçoar a legislação anterior, nomeadamente, em situações como autorização antecipada das intervenções de gestão de resíduos e esclarecer o licenciamento das atividades que envolviam operações semelhantes [27]. Entretanto, o Regime do Transporte de Resíduos em Território Nacional é instituído pela Portaria n.º 335/97, de 16 de maio, na qual circunscreve a norma do transporte de resíduos e esclarecem os modelos das Guias de Acompanhamento de Resíduos, GAR. No ano de 1997 é aceite o Plano Estratégico para os Resíduos Sólidos Urbanos (PERSU), onde os RCD são considerados como um dos nove fluxos de resíduos que constituem os Resíduos Sólidos Urbanos (RSU). Depois, em 2007, o Plano Estratégico para os RSU para o período de 2007 -2016 (PERSU II), é aceite pela Portaria n.º 187/2007, de 12 de fevereiro. Com o objetivo de definir as bases para a gestão de RSU, de acordo com o quadro legal e comunitário, retificando algumas debilidades indicadas no PERSU [27]. Seguidamente, o Plano Estratégico de Gestão dos Resíduos Industriais (PESGRI), é aprovado pelo Decreto-Lei nº 516/99, de 2 de dezembro. Onde são definidos os princípios estratégicos para a gestão de resíduos, ajustados a partir da Estratégia Comunitária de Gestão de Resíduos, sendo esta adotada pela Resolução do Conselho de Ministros da União Europeia, 24 de fevereiro de 1997 [27]. Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 32 Os RCD no PESGRI definem-se como resíduos industriais, elaborando um plano com as metas essenciais na gestão deste tipo de resíduos. O PESGRI tem como linha orientadora a hierarquização dos princípios da gestão de resíduos, isto é, a prevenção, reciclagem, valorização e a deposição como o seu destino final. Assim, foca-se a responsabilidade que cada utilizador têm no ciclo de vida de um material e na sua gestão, no entanto é o fabricante do produto que tem maior importância [27]. A meta mais importante para este plano é a redução da quantidade e perigosidade dos resíduos industriais, obtida a partir da prevenção. Passado algum tempo, sai a sugestão do Plano Nacional de Prevenção de Resíduos Industriais – PNAPRI. Vem a ser um instrumento para planeamento da Administração Pública e de todos os ativos económicos, com a finalidade de diminuir a perigosidade e quantidade dos resíduos industriais, através de restrições, medidas e tecnologias de prevenção ligadas a processos industriais [27]. Continuamente, o Decreto-Lei nº 3/2004, de 03 de janeiro, é divulgado e esclarece o regime jurídico do licenciamento da instalação e da exploração dos centros de recuperação integrados, valorização e eliminação de resíduos perigosos (CIRVER) [27]. Depois, a LERLista Europeia de Resíduos é transcrita pela Portaria n.º 209/2004, de 3 de março, apresenta os processos de eliminação e de valorização mais simples [27]. A norma portuguesa estabelece, através de um código de seis dígitos, a nova lista de resíduos. A norma separa os diferentes tipos de resíduos em 20 tipos de resíduos. Os dois primeiros dígitos do código dizem respeito ao número do capítulo. Mais precisamente no capítulo 17, constam o grupo dos “Resíduos de construção e demolição (incluindo solos escavados de locais contaminados)” , como é possível ver na Quadro 6. No entanto, certos resíduos que podem também ser encontrados em obra, estão presentes noutros capítulos da norma [27]. É importante realçar que, seja qual for o tipo de resíduo, podem estar presentes outros tipos de resíduos, como é o caso de mobílias, equipamentos de combate a incêndios, etc., tem de ser registados na auditoria de resíduos que é feita [27][28]. Passado algum tempo o Decreto-Lei n.º 239/97, de 9 de setembro é anulado pelo Decreto-Lei n.º 178/2006, de 5 de setembro. Este novo estabelece o novo regime jurídico no que concerne a gestão de resíduos. Transpõe para a legislação portuguesa a Diretiva n.º 2006/12/CE, de 5 de abril, e pela primeira vez no direito português, clarifica a definição de resíduo de construção e demolição. A nova diretiva tinha como objetivo instituir os princípios para a gestão de resíduos, promover a incorporação de novos instrumentos no quadro legal nacional e apresentar novos conceitos económicos e financeiros para a gestão de resíduos, como exemplo: o mercado organizado de resíduos de modo a ter uma procura e oferta de materiais de forma segura, rápida e eficaz [27]. No Regime Geral da Gestão de Resíduos (RGGR), que foi criado a partir do Decreto-Lei n.º 178/2006, de 5 de setembro, surge o Sistema Integrado de Registo Eletrónico de Resíduos - SIRER, previsto pelo Decreto-Lei e regulamentado pela Portaria n.º 1408/2006, de 18 de dezembro. Nesse Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 33 mesmo ano, são divulgadas especificações técnicas pelo LNECLaboratório Nacional de Engenharia Civil. Por exemplo, o guia de utilização para agregados reciclados grossos em betões de ligantes hidráulicos: E 471 – 2006; a guia de reciclagem para misturas betuminosas a quente em central: E 472 – 2006; o guia de utilização para agregados reciclados em camadas não ligadas de pavimentos: E 473 – 2006; e o guia de utilização para RCD em aterro e camada de leito de infraestruturas de transporte: E 474 – 2006 [27][29]. No ano seguinte, foi estabelecido o RJUE - Regime Jurídico da Urbanização e Edificação, através da Regra n.º 60/2007, de 4 de setembro, mencionando o Regime da Gestão de Resíduos de Construção e Demolição - RGRCD, por pota a extensão de artigos desta lei [27]. Seguidamente, pelo Decreto-Lei n.º 18/2008, de 18 de janeiro é criado o novo Código dos Contractos PúblicosCCP. Expõe com frequência, na gestão de resíduos, a relevância do PPGRCDPlano de Prevenção e Gestão de Resíduos de Construção e Demolição, em vários capítulos deste mesmo decreto. O Regime de Gestão de Resíduos de Construção e Demolição, que envolve a reutilização e prevenção, e operações como a recolha, o transporte, o armazenamento, a triagem, o tratamento, a valorização e a eliminação de RCD é instituído pelo DecretoLei n.º 46/2008, de 12 de março. Revela muita importância para a determinação de regras metódicas, associadas às condutas de gestão de resíduos de construção e demolição, de acordo com o artigo, já referenciado, 20.º do Decreto-Lei n.º 178/2006, de 5 de setembro. Assegura a aplicação de estratégias de gestão de RCD, referente à reciclagem, reutilização e redução de resíduos [27]. No ano de 2008, são feitos ajustes à Portaria n.º 335/97, de 16 de maio, aquando da homologação dos modelos das GARCDGuias de Acompanhamento dos RCD através da Portaria n.º 417/2008, de 11 de junho. Veio especificar as Guias a utilizar no transporte de RCD [27]. O regime de constituição, gestão e funcionamento do mercado organizado de resíduos, é, posteriormente, instituído pelo Decreto-Lei n.º 210/2009, de 3 de setembro. Resulta num decreto que tenta colmatar as carências da normalização, associadas ao acompanhamento e inspeção das atuações das entidades gestoras dos mercados de resíduos, tentando estabelecer uma via de ligação entre plataformas eletrónicas dos mercados organizados e a plataforma SIRAPA - Sistema Integrado de Registo da Agência Portuguesa do Ambiente, fazendo evoluir o Sistema Integrado de Registo Eletrónico de Resíduos, SIRER [27]. Num momento posterior, a Portaria nº 228/2010, de 22 de abril, dá a conhecer o logótipo do Mercado Organizado de Resíduos - MOR, que será utilizado por entidades gestoras das plataformas de negociação [27]. No ano de 2011, o Decreto-Lei nº 73/2011, de 17 de junho, muda o regime geral da gestão de resíduos e ultrapassa a Diretiva n.º 2008/98/CE, de 19 de novembro. A nova lei tem como objetivo tornar claro conceitos como: definições de resíduo; prevenção; reutilização; preparação para a reutilização; tratamento e reciclagem; e a diversidade entre conceitos de valorização e eliminação de Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 34 resíduos, tendo por base a diferença notável em termos de impacte ambiental, tendo também em linha de conta a posição hierárquica dos resíduos, como elemento fundamental da política de ambiente [27]. Esta decisão veio alterar os Decretos-Lei nº 178/2006, de 5 de setembro, e o nº 46/2008, de 12 de março [27]. O Quadro 7 apresenta as classificações estabelecidas dos resíduos e respetivos códigos. Quadro 7 LERTranscrição da norma europeia para a portuguesa Código Descrição 17 Resíduos de construção e demolição (incluindo solos escavados de locais contaminados): 17 01 Betão, tijolos, ladrilhos, telhas e materiais cerâmicos 17 01 01 Betão. 17 01 02 Tijolos. 17 01 03 Ladrilhos, telhas e materiais cerâmicos. 17 01 06 (*) Misturas ou frações separadas de betão, tijolos, ladrilhos, telhas e materiais cerâmicos contendo substâncias perigosas 17 01 07 Misturas de betão, tijolos, ladrilhos, telhas e materiais cerâmicos não abrangidas em 17 01 06. 17 02 Madeira, vidro e plástico: 17 02 01 Madeira. 17 02 02 Vidro. 17 02 03 Plástico. 17 02 04 (*) Vidro, plástico e madeira contendo ou contaminados com substâncias perigosas. 17 03 Misturas betuminosas, alcatrão e produtos de alcatrão: 17 03 01 (*) Misturas betuminosas contendo alcatrão. Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 35 Quadro 8 (Continuação) LERTranscrição da norma europeia para a portuguesa 17 03 02 Misturas betuminosas não abrangidas em 17 03 01. 17 03 03 (*) Alcatrão e produtos de alcatrão. 17 04 Metais (incluindo ligas): 17 04 01 Cobre, bronze e latão. 17 04 02 Alumínio 17 04 03 Chumbo. 17 04 04 Zinco. 17 04 05 Ferro e aço. 17 04 06 Estanho. 17 04 07 Mistura de metais. 17 04 09 (*) Resíduos metálicos contaminados com substâncias perigosas. 17 04 10 (*) Cabos contendo hidrocarbonetos, alcatrão ou outras substâncias perigosas. 17 04 11 Cabos não abrangidos em 17 04 10. 17 05 Solos (incluindo solos escavados de locais contaminados), rochas e lamas de dragagem: 17 05 03 (*) Solos e rochas contendo substâncias perigosas. 17 05 04 Solos e rochas não abrangidos em 17 05 03. 17 05 05 (*) Lamas de dragagem contendo substâncias perigosas. 17 05 06 Lamas de dragagem não abrangidas em 17 05 05. 17 05 06 Lamas de dragagem não abrangidas em 17 05 05. 17 05 07 (*) Balastros de linhas de caminho de ferro contendo substâncias perigosas. 17 05 08 Balastros de linhas de caminho de ferro não abrangidos em 17 05 07. 17 06 Materiais de isolamento e materiais de construção contendo amianto: 17 06 01 (*) Materiais de isolamento contendo amianto. 17 06 03 (*) Outros materiais de isolamento contendo ou constituídos por substâncias perigosas. 17 06 04 Materiais de isolamento não abrangidos em 17 06 01 e 17 06 03. 17 06 05 (*) Materiais de construção contendo amianto (ver nota 4). 17 08 Materiais de construção à base de gesso: 17 08 01 (*) Materiais de construção à base de gesso contaminados com substâncias perigosas. 17 08 02 Materiais de construção à base de gesso não abrangidos em 17 08 01. Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 36 Quadro 8 (Continuação) LERTranscrição da norma europeia para a portuguesa Código Descrição 17 06 04 Materiais de isolamento não abrangidos em 17 06 01 e 17 06 03. 17 06 05 (*) Materiais de construção contendo amianto (ver nota 4). 17 08 Materiais de construção à base de gesso: 17 08 01 (*) Materiais de construção à base de gesso contaminados com substâncias perigosas. 17 08 02 Materiais de construção à base de gesso não abrangidos em 17 08 01. 17 09 Outros resíduos de construção e demolição: 17 09 01 (*) Resíduos de construção e demolição contendo mercúrio. 17 09 02 (*) 17 09 02 (*) Resíduos de construção e demolição contendo PCB (por exemplo, vedantes com PCB, revestimentos de piso à base de resinas com PCB, envidraçados vedados contendo PCB, condensadores com PCB). 17 09 03 (*) Outros resíduos de construção e demolição (incluindo misturas de resíduos) contendo substâncias perigosas. 17 09 04 Mistura de resíduos de construção e demolição não abrangidos em 17 09 01, 17 09 02 e 17 09 03. 2.8. Aplicação de RCD Sendo o ramo da construção uma das indústrias mais antigas, desde os princípios da humanidade, a construção feita à mão, criava uma grande quantidade de resíduos minerais como subproduto. Desde então, dentro da gama dos resíduos de construção, surgiu uma grande quantidade de detritos modernos de construção e demolição. Estes resíduos incluem materiais, tais como tijolos, betão, gesso, cerâmica, vidro, asfalto, azulejos, gesso, madeira, metais, diferentes tipos de plástico, como referido anteriormente. Os RCD estão a ser produzidos em massa e, muitas vezes, com quantidades significativas de diferentes poluentes orgânicos e inorgânicos (materiais oleosos, metais pesados, etc.) [30]. Os RCD constituem uma grande parte da produção total de resíduos sólidos no mundo, e a maior parte é usada em enchimentos de terras. Investigação realizada na incorporação de resíduos em betões, Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 37 indicia claramente a possibilidade de tratar e reutilizar adequadamente tais resíduos como agregados em novos betões, em aplicações de nível inferior [31], e nomeadamente aplicações a nível estrutural [32][33]. Mais precisamente no capítulo 2.8.2. vão ser dados a conhecer alguns desses exemplos de aplicação dos resíduos de construção e demolição. 2.8.1. Gestão de RCD A gestão dos resíduos de construção e demolição é dirigida pelo regime geral de gestão dos resíduos, Decreto-Lei n.º 178/2006 [34], modificado pelo Decreto-Lei n.º 73/2011 [35], e pela especificidade do Decreto-Lei n.º 46/2008 [36]. O novo regime jurídico viabiliza à prevenção da produção e à perigosidade de RCD, assim como, a triagem destes de maneira a promover a reciclagem e outras técnicas de valorização, tanto na fase de projeto como em execução de obra, levando à diminuição significativa da deposição em aterro. É necessário certificar que para uma gestão apropriada dos RCD o projeto de execução de obras públicas é associado de um Plano de Prevenção e Gestão de Resíduos de Construção e Demolição, PPG. É de notar que, o Decreto-Lei n.º 73/2011 [35] afirma, sempre que tecnicamente viável, como obrigatório o uso de pelo menos 5% materiais reciclados na contratação de obras de construção e manutenção de infraestruturas no âmbito do Código dos Contratos Públicos, tendo em linha de conta a preservação dos recursos naturais e a promoção do valor dos resíduos. Consoante o instituído no Decreto-Lei n.º 46/2008 [36], e verificando-se a carência de normas portuguesas ou ate mesmo as europeias referentes à utilização de resíduos, a utilização da fração mineral de RCD em obras fica dependente do cumprimento das condições estabelecidas pelo Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC) nas suas especificações: E 471 [37]; E 472 [38]; E 473 [39] e E 474 [40]. Estas referemse à utilização de resíduos de construção e demolição como agregados grossos na fabrico de betão; mistura betuminosa recuperada em misturas betuminosas recicladas a quente; agregados para camadas não ligadas de camadas de sub-base e base de pavimentos rodoviários assim como material para aterro e camada de leito de infraestruturas de transporte, respetivamente [41]. 2.8.1.1. Estados Unidos da América Dos 2,7 mil milhões de toneladas de agregados atualmente utilizados nos EUA, os pavimentos representam 10-15%, enquanto outros trabalhos de construção e manutenção rodoviárias consomem mais 20 a 30%, e a maior parte dos agregados, cerca de 60 a 70%, são usados em betão estrutural. Os agregados reciclados nos EUA são produzidos por produtores de agregados naturais, empreiteiros e centros de reciclagem de detritos de agregados naturais, que têm uma quota de 50%, 36% e 14%, respetivamente. São dados incentivos para transporte de resíduos de betão e agregados transformados Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 38 de instalações de produção para promover o uso de agregados reciclados, embora uma grande parte da produção seja utilizada apenas para preenchimento ou base de construção [42]. 2.8.1.2. União Europeia Anualmente, estima-se que a produção de resíduos de construção e demolição na União Europeia é de 450 milhões de toneladas, sendo estes os resíduos que apresentam um maior fluxo, para além dos resíduos agrícolas. Mesmo que o solo e outros resíduos fossem excluídos, estima-se que 180 milhões de toneladas de RCD são produzidos anualmente. Considerando uma população de aproximadamente 370 milhões, a produção anual de resíduos per capita é de 480 kg. Embora não existam dados claros sobre a reciclagem para cada país da UE, um estudo, no final dos anos 90, calculou que em média, apenas 28% de todos os RCD foram reciclados [31]. A maioria dos países, membros da UE, estabeleceu metodologias para a reciclagem de 50% a 90% da sua produção de RCD, com o objetivo de substituir os recursos naturais tais como madeira, aço e materiais de pedreira. Tradicionalmente, os materiais reciclados são mais baratos do que os materiais naturais, e a reciclagem na Alemanha, Holanda e Dinamarca é menos dispendiosa do que eliminação do resíduo em si. O Reino Unido consumiu cerca de 330 milhões de toneladas de agregados em 1989, apenas 10% eram materiais reciclados. Somente para a Inglaterra, foi noticiado que em 2001, foram utilizadas 220 milhões toneladas de agregados, dos quais um quarto eram materiais reciclados [31]. Os resíduos de construção e demolição na Inglaterra e na Escócia compõem cerca de dois terços, sendo metade desse valor correspondente a agregados reciclados. Percebendo a importância dos RCD, o Departamento de Desenvolvimento Executivo da Escócia (SEDD) recolheu informações sobre o nível de utilização de agregados reciclados. Verificou-se que, o total estimado de quantidade de terras preenchidas por todos os locais era de sensivelmente 4173 kilo-toneladas, dos quais 44% eram resíduos mistos de construção e demolição, solo limpo (34%), solo contaminado (13%), e resíduos de construção e demolição contaminados e asfalto (9%). Destes, apenas 19% dos resíduos mistos de construção e demolição foram reutilizados e reciclados [31]. 2.8.2. Valorização e aplicação de RCD Os agregados de resíduos têm sido utilizados, com sucesso, como material de pavimento, nomeadamente como brita em camadas estruturais, assim como bases de pavimentos e sub-bases [43]– [46]. Uma vez que a composição do agregado pode variar significativamente dependendo dos seus materiais constituintes (por exemplo, betão de cimento, argamassa, cerâmica e pedras esmagadas), o processo de caracterização das propriedades físico-químicas e mecânicas deve ser realizado para aplicações dos pavimentos [47]. Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 39 2.8.2.1. Blocos para construção Criado por um engenheiro neozelandês, Peter Lewis, que faz parte da startup americana ByFusion , inventou o tijolo de plástico (Figura 4). Este veio apresentar uma alternativa sustentável ao tijolo tradicional, aproveitando os resíduos de plásticos dos oceanos de todo o planeta terra. Contudo, a criação deste tipo de material visava que o mesmo não voltasse a ser despejado de novo no meio ambiente. Daí a invenção do REPLAST , o qual é produzido a partir da aglomeração de restos plásticos em módulos de blocos, aparentando diversas formas e densidades, com base nas formas pretendidas para serem encaixados, não precisando assim de cola ou qualquer tipo de adesivos [48]. Figura 4Tijolo de plástico 2.8.2.2. Pavimentos rodoviários, obras rodoviárias e sistemas de drenagem Através da reciclagem dos resíduos de construção e demolição, pode-se obter tanto o agregado “miúdo” (areia reciclada) como o agregado “graúdo” (brita reciclada) para a fabricação de blocos de betão para pavimentos rodoviários [8] (Figura 5). Um estudo focou-se nesta aplicação, e avaliou a utilização de RCD como agregados, utilizando um traço de 1:2:3, cimento: areia reciclada: brita reciclada. Quando sujeitos a ensaios de compressão, os pavês atingiram uma resistência de compressão mínima de 14,5 MPa e máxima de 35 MPa. Mesmo assim, estes materiais podem ser aproveitados para o calcetamento dos espaços e estacionamentos com tráfego leve, sendo uma boa alternativa sustentável para minimizar a quantidade de RCD que é produzido na construção civil [8][49]. Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 40 Figura 5 - Pavês com agregados reciclados Diferentes autores têm utilizado agregados reciclados em múltiplas aplicações no âmbito da construção. Por exemplo, na Austrália, é costume misturar agregados reciclados de betão com pequenas quantidades de tijolos britados e solo, para a obtenção de um produto reciclado considerado adequado para uso em pavimentação [50]. Na Suécia agregados de betão reciclado são utilizados em diferentes camadas da estrutura de pavimentos, obtendo-se desenvolvimentos no módulo de resiliência segundo os diferentes períodos de cura, aumentando consecutivamente a sua resistência ao longo do tempo [51]. Segundo François & Jullien [52], o uso dos resíduos de construção e demolição em pavimentação depende das características de composição e das condições locais, que vão desde a: intensidade das cargas mecânicas incitadas pelo tráfego rodoviário, humidade, temperatura ambiente, reação a produtos que podem ser derramados sobre a superfície e penetram na estrutura. Petkovic et al. [53] afirma que todas as estruturas envolvidas numa obra rodoviária podem ser realizadas com materiais recicláveis, juntando assim o revestimento, a base, a sub-base, o reforço de subleito, as drenagens sub - superficiais, para controlo do nível freático (Figura 6). Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 47 3. Materiais e Métodos Neste capítulo é explicado todo o trabalho prático realizado para o desenvolvimento de materiais, para o sector da construção com incorporação de resíduos. Os resíduos foram selecionados a partir de uma listagem fornecida pelo grupo Domingos da Silva Teixeira, DST. Sendo esta a empresa que forneceu os resíduos para o estudo experimental. Foram formuladas 6 misturas compósitas distinguidas pela quantidade de gesso, serrim e superplastificante utilizados. Após o seu período de cura, as propriedades físicas e mecânicas das misturas foram caracterizadas. 3.1. Materiais usados para a preparação das misturas Toda a campanha experimental realizada, teve como material prático o serrim e o gesso. Estes dois materiais foram estudados de forma aprofundada com o objetivo de se conhecer qual o seu comportamento e quais as suas propriedades físicas e térmicas quando sujeitos a adversidades do exterior. Isso é conseguido através da caraterização física de cada um dos materiais, e um estudo preliminar com composições simples de serrim, água e superplastificante. 3.1.1. Serrim O serrim utilizado na campanha experimental, como já foi mencionado, foi fornecido pela empresa DSTDomingos da Silva Teixeira, SA, e resulta de processos de serragem de madeira. É constituído por partículas de vários tamanhos, desde pó até aparas, carateriza-se o resíduo como uma mistura relativamente heterogénea. Assim, foi determinada a distribuição granulométrica do serrim através do procedimento apresentado na Norma NP EN 933-1 [102]. O método usado para a peneiração foi o método do agitador de peneiros, isto é, a coluna de peneiros é colocada no agitador de peneiros e assim o serrim fica fracionado por diferentes dimensões. A distribuição granulométrica teve início com a pesagem da amostra fornecida (Figura 8). A balança utilizada tinha uma precisão de ±0,01 g. Uma vez que, a amostra se encontrava seca, esta foi depositada diretamente na coluna de peneiros que se encontravam ordenados de forma decrescente, consoante o diâmetro de abertura, 16-0,063 mm (Figura 9), abaixo deste tamanho encontra-se um reservatório para recolher material com tamanhos inferiores. A coluna de peneiros foi agitada num agitador mecânico de peneiros durante um período de 15 minutos. Terminado o tempo de agitação, o material retido em cada peneiro foi pesado, começando pelo peneiro de maior abertura, mencionando os valores com R1-R9, e o material retido no fundo como P (Figura 10) . As massas obtidas foram registadas no relatório de ensaio, permitindo o cálculo da massa retida em cada um dos peneiros como percentagem da massa seca original - M1’ . Seguidamente, calculou-se a percentagem cumulativa de Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 48 massa seca original que atravessa cada peneiro até ao peneiro de 0,063 mm de diâmetro da malha - M2 , excetuando este. Por fim, determinou-se a percentagem de finos ( f ) que passa pelo peneiro de 0,063 mm de acordo com a expressão: 𝑓 =(𝑀1′−𝑀2)+𝑃 𝑀1′ ∗100 Eq. 1 Figura 8 Serrim fornecido pela empresa DST Figura 10 Serrim distribuído por diferentes tamanhos Figura 9 Peneiros utilizados para a distribuição granulométrica e agitador de peneiros utilizado Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 49 Uma vez que o serrim é um material que absorve facilmente água, foi determinada a sua humidade relativa. Previamente ao cálculo, pesou-se a amostra da cápsula + serrim. Foi colocada numa estufa a 105 ± 5 ºC. Passados 30 min foi pesado de novo e obteve-se um valor de 26,68 g de massa do serrim e 1,26 g de massa de água. Uma vez que o serrim apresentava uma baixa humidade relativa, não houve necessidade de secar em estufa o serrim fornecido pela empresa. O próximo passo foi determinar a humidade relativa, Hr , através da equação 2. O valor obtido para a humidade relativa foi de 4,7%. 𝐻𝑟 =𝑀á𝑔𝑢𝑎 𝑀𝑠𝑒𝑟𝑟𝑖𝑚 ∗100% Eq. 2 3.1.1.1. Distribuição granulométrica do serrim A Figura 11 representa a distribuição granulométrica do serrim, referente aos ensaios preliminares, onde é possível observar que o serrim apenas apresentava partículas de dimensão inferiores a 4 mm. A maior quantidade de partículas apresentava uma dimensão compreendida entre os peneiros de 1 mm e 0,125 mm. A massa retida entre estes peneiros representa 84,9% da massa total. A maior quantidade de partículas retidas foi observada para o peneiro de 0,5 mm, com 34% da massa total. A percentagem média de finos dos ensaios foi de 4%. Na Figura 12 está representada a distribuição granulométrica do serrim, referente aos ensaios da fase 1, onde é possível observar que o serrim apenas apresentava partículas de dimensão inferiores a 8 mm. A maior quantidade de partículas apresentava dimensões entre os peneiros de 2 mm e 0,5 Figura 11 Distribuição granulométrica do serrim do ensaio preliminar Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 50 mm. A massa retida entre estes peneiros representa 78,7% da massa total. A maior quantidade de partículas retidas foi observada para o peneiro de 2 mm, com 26,4% da massa total. A percentagem média de finos dos ensaios foi de 1%. Figura 12 Distribuição granulométrica do serrim da fase 1 3.1.1.2. Densidade do serrim A densidade do serrim foi determinada com recurso ao cálculo do volume de um picnómetro com água, segundo as normas EN 83/2017 e EN 1097-6. Foram utilizados 2 picnómetros com um volume de 100 ml (Figura 13). Foram utilizadas amostras de serrim com 15 g para o ensaio. Colocouse o material dentro do picnómetro e adicionou-se água destilada até ao limite indicado no picnómetro. Deixou-se repousar por 12 horas. Posto isto, levou-se os picnómetros a ferver tirando todo o ar que existia no interior, após este processo deixou-se arrefecer até atingir a temperatura ambiente. Foram feitos todos os levantamentos das massas dos picnómetros com o material e a água destilada, a cada passo do ensaio realizado. No Quadro 10 apresentam os dados relativos à caracterização do serrim. Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 51 Quadro 10 Densidade do serrim Propriedades Provete 3 4 Massa do picnómetro + amostra seca (g) 124,92 113,25 Massa do picnómetro + amostra seca + água destilada (g) 363,31 351,59 Massa do picnómetro (g) 109,96 98,26 Massa do picnómetro + água destilada (g) 359,03 346,05 Temperatura da água (ºC) 26 26 Fator K 0,998 0,998 Massa da amostra seca 14,96 14,99 Densidade das partículas (g/cm3) 1,40 1,58 Densidade das partículas (g/cm3) - valor médio 1,49 Figura 13 Picnómetro com serrim e água destilada 3.1.1.3. Análise Termogravimétrica - TGA A análise termogravimétrica é uma técnica de análise térmica de caraterização de materiais que permite medir as variações de massa de uma amostra de forma contínua, em função da temperatura ou do tempo (neste estudo em função da temperatura), com uma velocidade de aquecimento constante. O resultado do ensaio é registado em termogramas (curvas TGA, DTA e TG) que fornece informações sobre a decomposição térmica da amostra. [103][104]. Neste estudo foi realizado um ensaio de TGA a uma amostra de serrim (m=18,163 mg), utilizando o equipamento de análise térmica marca SDT Q600 V20,9 Build 20. Num intervalo de aquecimento entre os 20 ºC e os 750 ºC, com uma taxa de aquecimento de 20 ºC/min, em atmosfera inerte de azoto (com uma taxa de 100 mL/min). Na Figura 14 é apresentada a curva obtida na análise termogravimétrica do serrim. Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 52 Figura 14 TGA (1º gráfico) e DTA (2º gráfico) de uma amostra de serrim Pela análise do gráfico, verifica-se que há uma perda de massa inicial, sensivelmente 12%, entre os 25,7 ºC até aos 100 ºC. Isto deve-se à evaporação da água livre presente na amostra de serrim e da decomposição inicial da celulose e hemicelulose. A perda de peso, bastante acentuada, entre os 200 e os 410 ºC, cerca de 68% de massa de serrim, deve-se aos principais componentes da madeira, nomeadamente celulose, hemicelulose e lenhina [103][104]. 3.1.2. Água A água utilizada em todos os processos experimentais da dissertação foi água potável da rede de abastecimento municipal da cidade de Guimarães. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0100 200 300 400 500 600 700 800 Perda de massa (%) Temperatura (ºC) -60 -40 -20 0 20 40 60 80 0100 200 300 400 500 600 700 800 Diferença de temperatura (µV) Temperatura (ºC) Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 53 3.1.3. Gesso O gesso utilizado na campanha experimental, tal como o serrim, provém da cadeia de resíduos gerados pela empresa DST - Domingos da Silva Teixeira, SA, e resulta de processos de corte e de aplicação do gesso cartonado nas diversas obras de construção da empresa. O gesso recebido provinha de restos de placas de gesso cartonado, sendo constituído por partículas de vários tamanhos, visivelmente com dimensões superiores a 4 mm. Sendo que, para a preparação dos compósitos era necessário gesso em pó, foi necessário proceder a um pré-processamento antes da sua utilização. Este processamento preliminar do gesso iniciou-se com a fragmentação manual da placa de gesso numa dimensão o mais reduzida possível, como ilustrado na Figura 15. De seguida, o gesso foi triturado no equipamento de Los Angeles, no interior do equipamento é colocado o gesso juntamente com 10 esferas metálicas, exibido na Figura 16. A moagem foi feita através de ciclos de trituração, de 15 minutos de operação e outros 15 minutos para o arrefecimento do equipamento, sendo realizados 5 ciclos consecutivos, obtendo o pó final apresentado na Figura 17, seguidamente, fez-se uma análise de distribuição granulométrica (Figura 18). A última fase do pré-tratamento consistiu na separação das frações grossas do gesso (peneiro de 4 mm), Figura 19. O principal objetivo era separar e retirar frações de maiores dimensões, retirar porções de cartão que existissem e até mesmo partes de gesso que não tivessem sido moídas, como mostra a Figura 20. Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 54 Figura 15 Placa de gesso partida em frações mais pequenas Figura 16 Equipamento de Los Angeles e o gesso com esferas, no interior do equipamento Figura 17 Gesso após os 5 ciclos Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 55 Figura 18 Gesso moído 3.1.3.1. Distribuição granulométrica do gesso Na Figura 21 está representada a distribuição granulométrica do gesso, referente aos ensaios da fase 1, onde é possível observar que, o gesso apenas é constituído por partículas de dimensão inferiores a 2 mm. A maior quantidade de partículas apresentava dimensões entre os peneiros de 0,25 mm e 0,063 mm. A massa retida entre estes peneiros representava 72,4% da massa total. A maior Figura 19 Gesso que passou no peneiro de 4 mm Figura 20 Material retido no peneiro de 4 mm Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 56 quantidade de partículas retidas foi observada no peneiro de 0,125 mm, com 33,9% da massa total. A percentagem média de finos foi de 4%m. 3.1.3.2. Densidade do gesso A densidade do gesso foi determinada de forma igual ao procedimento de ensaio utilizado para o serrim, segundo as normas EN 83/2017 e EN 1097-6. Foram utilizados 2 picnómetros com um volume de 250 ml, onde foram utilizados 30 g de gesso. Colocou-se o material dentro do picnómetro e adicionou-se água destilada até ao limite indicado no picnómetro, como é possível ver na Figura 22. Deixou-se repousar por 12 horas. Posto isto, levou-se os picnómetros a ferver tirando todo o ar que existia no interior, após esta fase, deixou-se arrefecer até à temperatura ambiente. Foram feitos pesagens das massas dos picnómetros com o material e a água destilada, a cada passo do ensaio realizado. No Quadro 10 são apresentados os valores obtidos das massas dos picnómetros e as densidades obtidas. Figura 21 Distribuição granulométrica do gesso fase 1 Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 63 3.2.2.2. Ensaios mecânicos Como referido anteriormente, as misturas foram colocadas em moldes metálicos durante 24 horas à temperatura ambiente, sensivelmente a 23 ºC, cobertos com película aderente para evitar a evaporação fugaz. Após as 24 horas foram desmoldadas e colocadas numa cura em câmara climática, com condições de temperatura e humidade controlada. Para determinar a resistência à compressão e flexão, os provetes foram endurecidos com diferentes tempos de cura (7, 14, 28 dias). A cura influência os provetes, na medida em que, lhes oferece uma maior resistência, estabiliza o volume e melhora a durabilidade. Os dados recolhidos da resistência são dados pela média de três amostras para cada mistura a cada 7, 14 e 28 dias. 3.2.2.2.1. Resistência à flexão Os provetes ensaiados à flexão apresentam dimensões de 4x4x16 cm3. O ensaio à flexão foi realizado segundo a norma EN 1015-11: 1999 [105]. Com base nas dimensões dos provetes foi utilizado o equipamento LLOYD LR50K plus, o mesmo equipamento utilizado no ensaio à compressão. Todos os provetes foram medidos e pesados antes do início do ensaio. O provete foi colocado nos apoios do equipamento, aplicando uma carga continua de 0,005 mm/s até à rotura do provete. NaErro! A origem da referência não foi encontrada. e Figura 27 Rotura do provete está representado o ensaio realizado. É de notar, que face rugosa do provete ficou virada para a parte lateral do equipamento e a face lisa ficou voltada para o equipamento. A carga máxima que levou à rotura do provete, permitiu calcular a resistência à tração por flexão, através da equação 3. 𝑅𝑡=1.5× 𝐹×𝐿 𝑏×ℎ2 Eq. 3 Figura 25 Medição do espalhamento da mistura Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 64 Onde: Rt - Resistência à flexão (N/mm2) F - Força aplicada que levou à rotura do provete (N) L - Distância entre apoios na qual é colocado o provete (100 mm) b = h - Comprimento e altura, respetivamente, do provete (40 mm) O processo de ensaio é realizado para todos os provetes. E por último, as metades dos provetes obtidas no ensaio foram ensaiadas à compressão. Figura 26 Ensaio à flexão Figura 27 Rotura do provete Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 65 3.2.2.2.2. Resistência à compressão Para o ensaio à compressão foram utilizados provetes cúbicos de 5x5x5 cm3 numa fase inicial para ter uma sensibilidade dos valores das resistências que se poderia obter. Posteriormente foram ensaiados as metades dos provetes prismáticos utilizados para o ensaio à flexão. Com base nas dimensões dos provetes foi utilizado o esquema de ensaio apresentado na Figura 28, utilizando o equipamento LLOYD LR50K plus. O ensaio à compressão foi realizado segundo a norma EN 1015-11: 1999 [105]. Antes do ensaio todos os provetes foram medidos e pesados, numa balança com uma precisão de ±0,01g. Os provetes foram colocados no equipamento de ensaio e deu-se início, aplicando uma carga continua até à rotura do provete. Na Figura 29 apresentasse o ensaio realizado. É de notar que, o provete ficou com a face superior voltada para a frente, isto é, a face superior que inicialmente estava nos moldes, na prensa estava voltada para a frente, e não na posição inicial. Registou-se a carga máxima que levou à rotura do provete e com isso calculou-se a resistência à compressão, através da divisão entre a carga máxima (N) pela área da superfície do provete (mm2). O resultado do ensaio é dado pela média de três provetes ensaiados. Figura 28 Equipamento utilizado para ensaio à compressão Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 66 3.2.2.3 Resistência térmica O ensaio de avaliação da resistência térmica permite a caraterização das propriedades térmicas das amostras em estudo. Este estudo foi realizado na Hot Box , existente no Laboratórios de Construções do Departamento de Engenharia Civil da Universidade do Minho (Figura 30). A Hot Box é composta por duas câmaras, uma fria e uma quente, com cerca de 1 m3 de volume interno, correspondendo às dimensões externas de 2,0 m x 1,4 m x 1,6 m. As duas câmaras ligam-se por meio de um arco central onde são colocados os provetes de amostragem, Figura 31. A envolvente da Hot Box é composta por poliestireno expandido extrudido (XPS) (espessura de 20 cm; U = 0,21 W/ (m2.K)), para reduzir as trocas térmicas com o meio exterior. A câmara fria, possui duas aberturas de ventilação na parede, Figura 32, que permitem a entrada do ar frio na câmara e a saída de ar quente. A ventilação é necessária para uniformizar o fluxo de calor que passa a amostra. Na câmara quente, existe um sistema de aquecimento que é verificado por um controlador de temperatura, e mantem a temperatura definida. A temperatura nas câmaras foi medida por quatro termopares, dois em cada câmara - um no meio da câmara, e o outro perto da amostra, Fig. 30, 31. Foi instalado um sensor de fluxo de calor no centro da amostra, Fig.33. Preliminarmente, foram efetuadas medições de calibração para avaliar as perdas e as transferências de calor de uma parede com uma transmissão térmica conhecida. O ensaio foi realizado de acordo com a norma ASTM C1155 (ASTM C1155). A resistência térmica de cada um dos provetes é conseguida medindo o fluxo de calor e a temperatura superficial, usando fluxímetros (Hukseflux, o modelo HFP01SC self-calibrating heat flux sensor ) e termopares (tipo T em cobre/constantan). Os dados foram registados com um data logger e gravados num computador. Todos os provetes foram isolados com silicone para que não houvesse passagem de calor entre as células. Figura 29 Ensaio de compressão realizado Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 67 A resistência térmica ( Re ) é obtida através da divisão da diferença de temperaturas (∆𝑇𝑠) entre as duas faces do compósito e o fluxo de calor através do mesmo (Eq. 4): ∆𝑇𝑠 =𝑇2−𝑇1 Sendo: • ∆𝑇𝑠 – diferença de temperaturas entre duas faces (ºC); • 𝑇1 – temperatura do lado frio (ºC); • 𝑇2 – temperatura do lado quente (ºC); 𝑅𝑒= ∑∆𝑇𝑠 𝑚 𝑘=1 ∑𝑞𝑘 𝑚 𝑘=1 Eq. 4 Sendo: • 𝑅𝑒 – resistência térmica (m2.ºC/W); • 𝑚 – número de valores de ∆𝑇; • 𝑘 – contador; • 𝑞𝑘 – fluxo de calor (W/ m2); • ∆𝑇𝑠 – diferença de temperatura (ºC). Este cálculo é efetuado até 𝐶𝑅𝑛, o fator de convergência, ser menor que 0,1 e a variância 𝑉𝑎𝑟(𝑅) ser inferior a 10%. Isto acontece para períodos de 24 horas (𝑛). 𝐶𝑅𝑛=𝑅(𝑡)−𝑅(𝑡−𝑛) 𝑅(𝑡) 𝑛 =24 ℎ Eq. 5 𝐶𝑅𝑛 <0,10 𝑉𝑎𝑟(𝑅)<10% Sendo: • 𝐶𝑅𝑛 – fator de convergência; • 𝑅 – resistência térmica (m2.K/W); • 𝑛 – intervalo de tempo (h); • 𝑡 – tempo (h); • 𝑉𝑎𝑟 – variância. O valor da transmissão térmica U é obtido através da seguinte fórmula: 𝑈 = ∑𝜑𝑗 𝑛 𝑗=1 ∑∆𝑇𝑗 𝑛 𝑗=1 (W/(m2.K )) Eq. 6 Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 68 Onde: • n é o número total de leitura efetuadas ao longo de um período de 24 h; • 𝜑 é o fluxo de calor em W/ m2; • ∆T é a temperatura em K, diferença de temperatura entre dois pontos diferentes da amostra. Figura 30 Câmara fria (à esquerda) e câmara quente (à direita). No meio está situada a divisória para colocar o provete a ser ensaiado. Figura 31 Anel de montagem do equipamento de ensaio de transmissão térmica. Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 69 Figura 33 Termopar (à esquerda) e fluxímetro (à direita) colocado no provete 3.3. Procedimentos de ensaio Os ensaios executados no âmbito desta dissertação foram realizados no Laboratório de Materiais de Construção do Departamento de Engenharia Civil da Universidade do Minho. Das seis composições estudadas durante a fase 1 (Quadro 14), e com base nos valores de resistência compressão, foram selecionadas cinco dessas composições para reproduzir novamente (Quadro 15). Nesta nova fase da campanha experimental foram, também, produzidos provetes prismáticos e ensaiados à resistência à flexão. As misturas realizadas para o estudo da flexão foram a S50_G50, S30_G70, S10_G90 e S10_G90_ A/Resíduos 0,75, acrescentando a mistura de referência (S100_G). A mistura S70_G30 foi a que apresentou resultados menos favoráveis à compressão, assim sendo optou-se por não fazer. Figura 32 Dispositivos de ventilação na parede posterior da câmara fria. Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 70 3.3.1. Preparação dos compósitos Para se obter um compósito de serrim e gesso iminentemente mais sustentável, com propriedades térmicas pretendidas e valores aceitáveis de resistências à compressão e à flexão, foi necessário proceder ao fabrico dos compósitos. Na preparação começou-se por pesar as quantidades de serrim e água pretendidas, numa balança com uma precisão de ± 1 g. Seguidamente, a mistura foi colocada no balde da misturadora de 1 L, denotar que misturadora funcionou no modo automático, por forma a homogeneizar a mistura, Figura 34. Passados 30 s, adicionou se a quantidade de água necessária, de forma cuidadosa e lentamente para não haver perdas. Misturou-se durante mais 30 s assegurando-se que o serrim e a água estavam bem misturados. A misturadora parou aos 60 s, dando um intervalo de 30 s, para limpar as paredes do recipiente. Passado esse tempo voltou a funcionar durante mais 60 s. O mesmo procedimento foi utilizado em todas as misturas. Após efetuada a mistura, o passo que se segue é a moldagem dos provetes. Previamente à moldagem, foi feito uma lubrificação com óleo descofrante ao molde, com o intuito de facilitar o processo de descofragem e evitar que os provetes se colem aos moldes. Foram utilizados moldes cúbicos durante toda esta experiência com as dimensões 5x5x5 cm3. Para as cinco amassaduras foram utilizados cinco moldes, cada molde é constituído por nove provetes. À medida que os moldes eram cheios por camadas, através de uma espátula, era feita a compactação dos mesmos com recurso a um pilão, sendo esta feita com 10 pancadas por camada. Este processo foi feito divido por 3 camadas. A última camada foi nivelada com recurso a uma espátula, é possível observar na Figura 35 o procedimento usado. Por último, os moldes foram colocados numa camara húmida, com uma humidade relativa de 80%, para a cura dos provetes. Estes foram desmoldados 24 horas depois, registando-se a data de amassadura e desmolde. Na Figura 36 é possível verificar os provetes desmoldados. Foram devidamente identificados para uma melhor organização e agilização dos ensaios. A cada 7, 14 e 28 dias, os provetes f ensaiados à compressão, com o objetivo de se avaliar a resistência à compressão. Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 71 3.3.2. Massa volúmica dos provetes de gesso e serrim A massa volúmica dos provetes compósitos foi determinada segundo uma equação matemática de fácil compreensão, a partir do quociente entre a massa e o volume do provete. Inicialmente, fez-se o levantamento das dimensões de cada um dos provetes, isto é, a medida de cada aresta dos cubos, após a medição, os provetes foram pesados e registada a sua. Foi calculada a densidade volúmica para cada um, e no fim, para obter um resultado final representativo, foi feita a média dos 3 provetes de cada mistura, foi utilizada a seguinte fórmula: 𝜌= 𝑀 𝑉 (kg/m3). Alcançando assim o valor das densidades dos provetes para cada tipo de mistura (Quadro 20): Figura 34 Misturadora utilizada Figura 35 Total de moldes para cada dimensão e quantidade de serrim Figura 36 Provetes desmoldados Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 72 Quadro 17 Densidade dos provetes compósitos Mistura Massa volúmica (kg/m3) Provetes 50x50x50 mm3 Fase preliminar Serrim (200) - tal e qual 378,30 Serrim (200) 500µm 678,07 Serrim (200) 500µm 342,94 Serrim (200) 250µm 389,13 Serrim (200) 250µm 315,66 Serrim (200) - tal e qual 378,30 Fase 1 S100_G 395,63 S70_G30 537,49 S50_G50 722,76 S30_G70 1006,25 S10_G90 1383,18 S10_G90_A/Resíduos.0,75 1006,72 Fase 2 S10_G90 1277,60 S10_G90_A/ Resíduos.0,75 1019,10 S10_G90_A/ Resíduos.0,6 1439,73 S10_GM90 1508,69 S20_GM80 1037,49 Provetes 40x40x160 mm3 Fase 1 S100_G 377,80 S50_G50 832,81 S30_G70 1081,71 S10_G90 980,13 S10_G90_A/ Resíduos.0,75 1224,30 Fase 2 S10_G90 956,42 S10_G90_A/ Resíduos.0,75 1220,00 S10_G90_A/ Resíduos.0,6 1005,12 S10_GM90 600,59 S20_GM80 529,34 Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 79 Analisando o Quadro 20, a mistura que apresenta os melhores resultados para a resistência à compressão é a mistura S10_G90. Esta mistura obteve uma resistência à compressão aos 7 e 28 dias de 45.42 e 68,87 kPa, respetivamente. Era expectável que esta fosse a composição que obteria os melhores valores, desde o momento da sua produção, pela textura e fluidez do compósito, passando pelo ensaio de espalhamento que teve o valor ideal para a pasta, até à fase de compactação. Percebiase bem que, quando ganhasse presa, ia ser a mistura mais rígida e por isso com os melhores valores de compressão. Posto isto, as misturas que se seguem com os melhores valores de resistência à compressão aos 7 dias são: S30_G70, S50_G50, S70_G30 e S100_G, com valores de 33,89, 26,27, 18,72 e 11,82 kPa, respetivamente. A mistura S10_G90_ A/Residuos .0,75 foi a mistura que apresentou os valores mais baixos da resistência à compressão quer aos 14 dias quer aos 28 dias porqie o aumento da quantidade de água, conduz a uma tendência esperada de diminuição da resistência à compressão na argamassa. A incorporação de resíduo de madeira nas composições, conduz a uma redução significativa nas resistências mecânicas das argamassas, nomeadamente à compressão e à flexão [109]. Com a introdução do gesso e do superplastificante para formar o compósito, resultou num aumento significativo da trabalhabilidade e resistência à compressão das pastas. Analisando os resultados para os 28 dias de tempo de cura, a maior resistência à compressão foi obtida para a mistura S10_G90, com um resultado de 68,87 kPa. A seguir vem as misturas S30_G70, S70_G30, S50_G50 e S100_G com 18,48, 15,11, 11,39 e por último 4.84 kPa, respetivamente. Quanto às resistências à compressão obtidas pelos provetes ensaiados inicialmente à flexão, os resultados obtidos são apresentados no Quadro 22, ilustrados na Figura 41. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Rc (kPa) 7 dias 14 dias 28 dias Figura 40 Resistência à compressão fase 1 Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 80 Quadro 22 Resistência à compressão obtida nos provetes ensaiados inicialmente à flexão Mistura Rf 28 dias (kPa) Desvio Padrão (kPa) S100_G 20,73 5,60 S50_G50 194,44 36,68 S30_G70 332,28 20,00 S10_G90 381,25 15,89 S10_G90_ A/Residuos.0,75 1164,66 23,84 Pela análise do Quadro 21, a mistura que apresenta os melhores resultados, de forma notória, para a resistência à compressão é a mistura S10_G90_A/Residuos.0,75. Sendo que nos ensaios de compressão realizados aos provetes cúbicos, estas composição foi também a que apresentou a melhor resistência, era evidente que para este ensaio, apresenta-se o mesmo comportamento. Atingiu um valor de compressão de 602,36 kPa. Este valor, obtido nos provetes provenientes do ensaio de flexão, foi bastante elevado devido ao facto do provete, aquando da realização do ensaio apenas comprimiu, não teve uma rotura de provete. Os gráficos obtidos para estes provetes eram sempre crescentes, não tinham picos de rotura do provete. Assim, limitou-se o valor da força para calculo à força máxima atingida. Seguiu-se para os cálculos com este valor. Em seguida, as misturas com os melhores valores de resistência à compressão são a mistura S10_G90, S30_G70, S50_G50 e S100_G com valores de 381,25, 348,39, 194,44 e 20,73 kPa, respetivamente. A mistura S100_G foi a mistura que obteve os resultados mais baixos, pois é a mistura de referência, como referido anteriormente. À primeira vista, a solução que parece ser a solução ótima é a S10_G90_A/Residuos.0,75. No entanto, esta composição é a que 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 Rc (kPa) Figura 41 Resistência à compressão obtida nos provetes ensaiados inicialmente à flexão Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 81 constitui a maior quantidade de água e superplastificante, o que quer dizer que, em termos de sustentabilidade torna-se pouco viável por ter uma razão de A/Resíduos tão elevada e uma quantidade de SP também elevada. Com isto, pode-se concluir que a adição de gesso ao serrim para formar um compósito, e uma razão de A/Resíduos de 0,5 é a composição ótima. 4.3. Análise de resultados fase 2 Com base nos resultados obtidos na campanha experimental anterior, partiu-se para a fase 2 do estudo prático. As misturas utilizadas desta vez já foram as misturas otimizadas da fase 1. As misturas replicadas foram a mistura S10_G90 e S10_G90_A/RESÍDUOS.0,75, a mistura S10_G90 com gesso da mufla, e por isso S10_GM90, o gesso utilizado foi ativado a 200ºC na mufla, e uma mistura intermédia com a nomenclatura S20_GM80. Constituída por 20% de resíduo de serrim 80% de gesso cartonado ativado na mufla. As quantidades de cada material já foram apresentas anteriormente no capítulo 3. Os ensaios realizados nesta fase foram: ensaio de espalhamento; ensaio de resistência à compressão e flexão e ensaio de transferência térmica. 4.3.1. Ensaios no estado frescoensaio de espalhamento Os resultados do ensaio ao espalhamento apresentados em baixo são obtidos diretamente do ensaio. Analisando o Quadro 23 é possível constatar que quase todas as composições apresentam resultados ao espalhamento dentro dos limites estabelecidos pela norma EN 1015-3 [107]. A mistura S20_GM80 foi a que apresentou um espalhamento inferior a 140cm, podendo dever-se ao facto da quantidade de água presente na mistura ser insuficiente para hidratar totalmente a pasta e esta apresentar um aspeto mais seco. O facto de o gesso utilizado estar a uma temperatura de 40ºC apressa o processo de secagem da pasta, e por isso reduz muito rapidamente a fluidez e trabalhabilidade da pasta. Todas as outras composições apresentaram valores de espalhamento que respeitavam a norma. Assim sendo, foram utilizadas estas composições para a realização dos ensaios seguintes. Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 82 Quadro 23 Resultados do ensaio de espalhamento fase 2 Mistura Espalhamento (mm) S10_GM90 140 S10_G90 145 S10_G90_A/Resíduos.0,6 160 S10_G90_A/Residuos.0,75 150,5 S20_GM80 115 4.3.2. Ensaios no estado endurecido. 4.3.2.1. Resistência à flexão No Quadro 24 são apresentados os valores da resistência à flexão dos provetes prismáticos da mistura intermedia S20_GM80, ensaiados aos 28 dias de cura. Os resultados que são apresentados consistem na média de 3 provetes da mistura. Quadro 24 Resultados da resistência à flexão da mistura intermedia Mistura Rf 28 dias (kPa) Desvio Padrão (kPa) S20_GM80 143,24 12,27 O valor obtido na resistência à flexão, para a mistura intermédia S20_GM80 criada, é de 143,24 kPa. Era expectável que esta mistura intermedia, com uma composição de 20% de serrim e 90% de gesso cartonado, tivesse um valor de resistência à flexão próximo do valor obtido para a mistura S10_G90_ A/Resíduos .0,75. Ambas tem em comum a quantidade mais elevada de gesso quando comparadas com a composição das outras misturas. A mistura S20_GM80 apresenta uma razão A/Resíduos de 0,5, enquanto que a mistura S10_G90_ A/Resíduos .0,75 tem de 0.75. 4.3.2.2. Resistência à compressão No Quadro 25 e Figura 42 são apresentados os valores da resistência à compressão dos provetes sujeitos a cura em câmara climática, com condições de temperatura e humidade controlada, ensaiados aos 7, 14 e 28 dias de cura, para provetes cúbicos com aresta de 5cm. Os resultados apresentados consistem na média de 3 provetes de cada mistura e tempo de cura, como foram apresentados os resultados das fases anteriores. Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 83 Quadro 25 Resistência à compressão fase 2 Mistura Rc 7 dias (kPa) Desvio Padrão (kPa) Rc 14 dias (kPa) Desvio Padrão (kPa) Rc 28 dias (kPa) Desvio Padrão (kPa) S10_GM90 179,28 3,05 - - - - S10_G90 67,67 6,39 - - 88,07 11,70 S10_G90_ A/Residuos.0,6 - - - - 227,37 4,19 S10_G90_ A/Resíduos .0,75 10,13 2,32 - - 28,24 0,81 S20_GM80 62,86 3,57 72,18 2,34 87,33 9,52 Pela análise do Quadro 24 é possível verificar que a mistura que apresenta os melhores resultados para a resistência à compressão aos 7 dias é a mistura S10_GM90. De referir que esta para esta composição só se fez o ensaio aos 7 dias porque, aquando da realização da mistura S10_G90 pensou-se numa forma possível de otimizar as resistências dos provetes. A forma possível foi a ativação do gesso na mufla. A quantidade colocada na mufla, e uma vez que era primeira vez que se estava a fazer este procedimento, não permitiu que fosse a suficiente para fazer misturas para provetes a serem ensaiados aos 28 dias. Sendo o processo de ativação do gesso um pouco moroso, porque é necessário deixa lo a 200ºC por 2 horas na mufla e depois deixar arrefecer até 40 ºC, optou-se por fazer apenas aqueles provetes com o objetivo de ter uma noção do valor das resistências que se ia obter. Obteve uma resistência à compressão de 179,28 kPa. Era expectável que esta fosse a composição que ia obter melhores resultados, pois o gesso foi ativado a 200ºC na mufla e utilizado a 40 ºC para a fazer a pasta. O gesso (sulfato de cálcio di - hidratado, CaSO4-2H2O) é a fase mais aquosa do sistema CaSO4-H2O e, 0 50 100 150 200 250 Rc (kPa) 7 dias 14 dias 28 dias Figura 42 Resistência à compressão Fase 2 Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 84 para além da anidrite II, é a fase mais estável em condições atmosféricas ambientais. Com o aumento da temperatura, o gesso começa a desidratar e a formar sulfatos de cálcio com menor teor de H2O. O processo de desidratação prossegue por etapas e leva a fases de sulfato de cálcio metastáveis. A basanite (sulfato de cálcio hemihidratado, CaSO4-0,5 H2O) forma-se com a perda de 1,5 mol H2O por unidade de fórmula em relação ao gesso. O hemihidrato existe em diferentes formas morfológicas (α, β e β′). A modificação dos hemihidratos em β forma-se em condições ambientais de temperaturas que vão de 45 °C a 200 °C [109]. Em contraste com a modificação de α, a modificação de β é microcristalina com uma elevada área de superfície específica. O aquecimento adicional da basanite acima de temperaturas de 100 °C leva à anidrite solúvel (anidrite III, CaSO4) [110]. Quando faz a cura na camara climática ganha uma resistência, muito mais elevada que os provetes com gesso normal na sua composição. O mecanismo plausível para o aumento da resistência no gesso anidrita parece ter lugar através da produção de di-hidrato gipsita (CaSO4. 2H20) através da formação de sais instáveis transitórios (Na2SO4.Fe2(SO4)3.Na3FeSO4.3H2O e Na2SO4CaSO4) durante a hidratação [111]. Posto isto, as misturas que se seguem com os melhores valores de resistência à compressão são a mistura S10_G90, S20_G80, S10_G90_A/Residuos.0,75, com valores de 67,67, 62,86, 18,72 e 10,13 KPa, respetivamente. A mistura S10_G90_A/Residuos.0,75 foi a mistura que apresentou os valores mais baixos da resistência quer para os 7 dias como para os 28 dias. Era previsível, uma vez que na fase 1 foi feita a mesma composição e também foi a que teve resultados mais baixos. Para os 28 dias, a mistura com o melhor resultado da compressão foi a S10_G90_A/Residuos.0,6, atingiu um valor de 227,37 kPa. Seguidamente, apresentaram-se as misturas com os melhores resultados a mistura S10_G90, S20_G80, S10_G90_A/Residuos.0,75, com valores de 88,07, 87,33, 28,24 KPa, respetivamente. É de notar que a resistência para os 28 dias cresce de forma igual como a registada para os 7 dias. 4.3.3. Resistência térmica Os valores referentes ao ensaio de resistência térmica encontram-se apresentados na Figura 43, 44, 45 e 46. Tendo em conta que o objetivo desta tese era a criação de um painel de isolamento com 0% de matérias-primas, ou seja, só com resíduos, a calibração do equipamento foi realizada com recurso ao uso de o bom material isolante, o XPS. Os dados da calibração foram também utilizados para a comparação com os provetes em estudo. Das medições de calibração efetuadas preliminarmente, feitas a uma amostra de referência com transmissão térmica conhecida (XPS com espessura de 20 cm), os resultados obtidos mostraram-se de acordo com os dados técnicos fornecidos pelo fabricante DANOSA Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 85 (U-valor de 0,18 W/m2K) e com uma condutividade térmica de 0.035 W/mK [112]. Segue um resumo dos valores obtidos para a transmissão, resistência e condutividade térmica das composições estudadas: Quadro 26 Resumo dos valores de transmissão, resistência e condutividade térmica para os blocos compósitos Mistura U (W/m2K) R (m2K /W) K (W/mK) S10_GM90 1,71 0,63 0,15 S20_GM80 1,22 0,83 0,24 S10_G90 1,69 0,59 0,33 Comparando os blocos compósitos desenvolvidos com um bloco compósito constituído por serrim e Ecovio® F Blend C2224, com uma densidade de 1.24–1.26 g/cm3, e que apresenta uma condutividade térmica 0.11 ± 0.003 [113], a composição que fica mais próximas deste valor é a mistura S10_GM90. Todos os blocos desenvolvidos apresentam valores de transmissão térmica – U, resistência e condutividade térmica bastante mais elevados quando comparado com um painel de isolamento térmico sustentável constituído por: um painel sanduiche de MDFPainel de fibra de densidade média com tachas de madeira e no seu interior fibras de trigo, com uma espessura de 15 cm. Este apresenta um U de 0,307 ± 0,004 W/m2K, uma resistência térmica de 3,263 ± 0,040 (m2K) /W e uma condutividade térmica de 0,048 ± 0,001 W/mK [114]. Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 86 Figura 43 Medições do fluxo de calor, temperaturas superficiais e valor de U para o bloco da composição: XPS Figura 44 Medições do fluxo de calor, temperaturas superficiais e valor de U para o bloco da composição: S10_GM90 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 5 10 15 20 25 Temperatura, câmara quente e fria (ºC) Fluxo de calor (W/m2) U (W/(m2/K)) Fluxo de calor (W/m2) U (W/(m2K)) Temperatura câmara fria (ºC) Temperatura câmara quente (ºC) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Temperatura, câmara quente e fria (ºC) Fluxo de calor (W/m2) U (W/(m2/K)) Fluxo de calor (W/m2) U (W/(m2K)) Temperatura câmara fria (K) Temperatura câmara quente (K) Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 87 Figura 45 Medições do fluxo de calor, temperaturas superficiais e valor de U para o bloco da composição: S20_GM80 Figura 46 Medições do fluxo de calor, temperaturas superficiais e valor de U para o bloco da composição: S10_G90 Uma das possíveis aplicações deste bloco passaria por ser um isolante térmico de paredes no interior das edificações. Uma vez que é composto por serrim e gesso, quando utilizado em paredes exteriores para isolamento, a humidade a que estaria sujeito ia provocar a degradação do mesmo, e por isso não ia ter um bom desempenho térmico, função para a qual tinha sido escolhido. 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Temperatura, câmara quente e fria (ºC) Fluxo de calor (W/m2) U (W/(m2/K)) Fluxo de calor (W/m2) U (W/(m2K)) Temperatura câmara fria (ºC) Temperatura câmara quente (ºC) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 5 10 15 20 25 Temperatura, câmara quente e fria (ºC) Fluxo de calor (W/m2) U (W/(m2/K)) Fluxo de calor (W/m2) U (W/(m2K)) Temperatura câmara fria (ºC) Temperatura câmara quente (ºC) Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 88 5. Análise de ciclo de vida - Metodologia e Resultados O objetivo da realização da análise de ciclo de vida é avaliação do impacto ambiental dos compósitos de resíduo de gesso e serrim, com a finalidade de isolamento térmico, e comparar com os impactos ambientais resultantes da produção de placas de XPS, para futuramente arranjar uma solução iminentemente mais sustentável. Assim sendo, neste capítulo vai ser explicada a metodologia do cálculo e análise do ciclo de vida (ACV) dos compósitos feitos para o ensaio de transferência térmica, realizados nesta dissertação de mestrado. Inicia-se o capítulo com a definição da metodologia a adotar, bem como os seus objetivos, definição da unidade funcional e limitação do sistema através de fronteiras. Seguidamente é apresentada a análise de inventário e quantificação dos indicadores de sustentabilidade. A avaliação de impacto passa pela definição dos indicadores de sustentabilidade, em seguida é feita a sua normalização compreendida entre valores de 0 e 1, em seguida é feita a agregação e avaliação global através de uma equação, em que esta calcula a agregação de cada indicador ambiental em termos de um indicador global, descrevendo o desempenho ambiental global. Em último, é realizada a analise de sensibilidade e apresentados e discutidos os seus resultado. As composições estudadas foram as mesmas composições utilizadas para a fase 2, Quadro 27. Quadro 27 Composições da fase 2 para ACV Mistura Serrim Gesso Água A/Residuos SP kg/m3 S10_G90 101,40 908,72 503,11 0,5 25,0 S10_G90_A/RESÍDUOS.0,75 81,71 732,23 609,67 0,75 10,1 S10_G90_A/RESÍDUOS.0,6 92,07 825,06 548,86 0,6 22,7 S10_GM90 96,35 974,66 478,06 0,5 24,1 S20_GM80 198,25 789,17 491,80 0,5 24,4 5.1. Alcance e objetivos O objetivo principal deste estudo é avaliar o desempenho ambiental das várias formulações do compósito de serrim e gesso. O método utilizado neste estudo seguiu as fases de uma análise de ciclo de vida, ACV. A análise comparativa e a agregação de indicadores foram desenvolvidas utilizando a Metodologia de apoio à decisão multicritério para a Avaliação da Sustentabilidade Relativa das Tecnologias de Construção (MARS-SC) [115][116]. A metodologia MARS-SC baseia-se em três grupos de categorias de sustentabilidade: ambiental, funcional e económica [116]. Uma vez que este estudo visa Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 95 Figura 50 Quadro resumo dos impactos ambientais gerados pelas matérias – primas, transporte das mesmas e na produção do painel para a composição S10_G90. 0 500 1000 1500 2000 [MJ eq] ADP_FF 0 20 40 60 80 100 120 [kg CO2 eq] GWP 0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0,16 0,18 [kg PO4 eq] EP 0 0,000001 0,000002 0,000003 0,000004 0,000005 0,000006 [kg CFC-11 eq] ODP 0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 [kg C2H4 eq] POCP 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 [kg SO2 eq] AP Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 96 Quadro 31 Imapacto ambiental de cada matéria prima utilizada, do transporte dos materiais bem como da produção do painel para cada indicador, para a composição S10_G90 Observando o gráfico (Figura 51), denota-se que a produção do painel e o superplastificante ( Quadro 32), são os dois fatores que influenciam de forma significativa a categoria de impacto ADP_FF, tal como ocorreu na mistura anterior. Isto deve-se ao facto de ter na sua composição uma grande quantidade se água e superplastificante. Indicado r S10_G90 SP Trans. de serrim Trans. de gesso Trans. de SP Prétratamento do Gesso Produção Água Serrim GWP 6,91E+01 1,86E+00 3,66E+00 4,34E-01 0,00E+00 1,09E+02 1,69E-01 1,08E+00 ODP 3,28E-06 7,01E-11 1,38E-10 1,63E-11 0,00E+00 5,16E-06 1,04E-08 1,75E-07 AP 2,79E-01 9,14E-03 1,80E-02 2,13E-03 0,00E+00 7,00E-01 7,86E-04 4,69E-03 EP 8,45E-02 1,62E-03 3,18E-03 3,78E-04 0,00E+00 1,62E-01 4,58E-04 1,82E-03 POCP 1,55E-02 4,21E-04 8,28E-04 9,83E-05 0,00E+00 2,60E-02 4,81E-05 8,19E-04 ADP_FF 1,74E+03 2,38E+01 4,69E+01 5,56E+00 0,00E+00 1,33E+03 1,91E+00 1,55E+01 *SPSuperplastificante 0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0,16 0,18 [kg PO4 eq] EP 0 20 40 60 80 100 120 [kg CO2 eq] GWP Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 97 Figura 51 Quadro resumo dos impactos ambientais gerados pelas matérias – primas, transporte das mesmas e na produção do painel para a composição S10_G90_A/Residuos.0,75. Quadro 32 Imapacto ambiental de cada matéria prima utilizada, do transporte dos materiais bem como da produção do painel para cada indicador, para a composição S10_G90_A/Residuos.0,75 Indicador S10_G90_ A/Residuos.0,75 SP Trans. de serrim Trans. de gesso Trans. de SP Prétratamento do Gesso Produção Água Serrim GWP 2,76E+01 1,52E+00 2,94E+00 1,86E-01 0,00E+00 1,09E+02 2,04E-01 8,74E-01 ODP 1,31E-06 5,72E-11 1,11E-10 7,01E-12 0,00E+00 5,16E-06 1,26E-08 1,41E-07 AP 1,12E-01 7,46E-03 1,45E-02 9,14E-04 0,00E+00 7,00E-01 9,52E-04 3,79E-03 EP 3,38E-02 1,32E-03 2,56E-03 1,62E-04 0,00E+00 1,62E-01 5,55E-04 1,47E-03 POCP 6,22E-03 3,44E-04 6,67E-04 4,21E-05 0,00E+00 2,60E-02 5,83E-05 6,62E-04 ADP_FF 6,98E+02 1,95E+01 3,78E+01 2,38E+00 0,00E+00 1,33E+03 2,32E+00 1,25E+01 *SPSuperplastificante 0 0,2 0,4 0,6 0,8 [kg SO2 eq] AP 0 500 1000 1500 [MJ eq] ADP_FF 0 0,000002 0,000004 0,000006 [kg CFC-11 eq] ODP 0 0,01 0,02 0,03 [kg C2H4 eq] POCP Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 98 Feita uma análise do gráfico (Figura 52), repara-se na tendência de haver um maior impacto para a produção do painel e superplastificante Este fator influencia diretamente na quantidade de superplastificante. Sendo que, misturas com pouca água e por consequência pouca trabalhabilidade, precisam de uma quantidade de superplastificante maior. Uma composição com uma quantidade de água e superplastificante não é o desejável para uma mistura ótima. 0 20 40 60 80 100 120 [kg CO2 eq] GWP 0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0,16 0,18 [kg PO4 eq] EP 0 0,000001 0,000002 0,000003 0,000004 0,000005 0,000006 [kg CFC-11 eq] ODP 0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 [kg C2H4 eq] POCP Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 99 Figura 52 Quadro resumo dos impactos ambientais gerados pelas matérias – primas, transporte das mesmas e na produção do painel para a composição S10_G90_A/Residuos.0,6 Quadro 33 Impacto ambiental de cada matéria-prima utilizada, do transporte dos materiais bem como da produção do painel paracada indicador, para a composição S10_G90_A/Residuos.0,6 Para as misturas que contém na sua composição o gesso ativado na mufla, são apresentados em baixo os gráficos, Figura 53 e Figura 54, referentes à composição S10_GM90 e S20_GM80, respetivamente. Para o cálculo de cada um dos impactos, os inputs feitos foram iguais aos impactos calculados anteriormente, apenas acrescentou-se a eletricidade consumida pela mufla aquando da ativação do gesso a 200 ºC, por um período de 2 horas. Pelo gráfico, da Figura 53, consegue-se perceber que os inputs que geram um maior impacto ambiental são a eletricidade consumida pela mufla, e a produção e a quantidade de superplasticante par a categoria de impacto ADP_FF, como seria de esperar. Uma outra categoria de impacto que se destaca no gráfico, mas em menor quantidade, é a do aquecimento global (GWP). O superplastificante usado e a produção do painel (eletricidade) são os fatores que mais contribuem para esta categoria. Isto deve-se Indicador S10_G90_A/RESÍDUOS.0,6 SP Trans. de serrim Trans. de gesso Trans. de SP Prétratamento do Gesso Produção Água Serrim GWP 6,27E+01 1,70E+00 3,32E+00 4,03E-01 0,00E+00 1,09E+02 1,84E-01 9,79E-01 ODP 2,98E-06 6,42E-11 1,25E-10 1,52E-11 0,00E+00 5,16E-06 1,13E-08 1,58E-07 AP 2,53E-01 8,38E-03 1,63E-02 1,98E-03 0,00E+00 7,00E-01 8,58E-04 4,25E-03 EP 7,66E-02 1,48E-03 2,89E-03 3,51E-04 0,00E+00 1,62E-01 5,00E-04 1,65E-03 POCP 1,41E-02 3,86E-04 7,51E-04 9,13E-05 0,00E+00 2,60E-02 5,25E-05 7,42E-04 ADP_FF 6,27E+01 1,70E+00 3,32E+00 4,03E-01 0,00E+00 1,09E+02 1,84E-01 9,79E-01 *SPSuperplastificante 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 kg SO2 eq] AP 0 500 1000 1500 2000 [MJ eq] ADP_FF Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 100 ao facto de o SP ser um produto pouco sustentável e altamente químico. E a energia consumida pela mufla faz com que, quando esta tiver em funcionamento liberte calor gerado pelo aquecimento desta, seja libertado para o meio ambiente e contribua de forma significativa para o meio ambiente (Quadro 34). Figura 53 Quadro resumo dos impactos ambientais gerados pelas matérias – primas, transporte das mesmas e na produção do painel para a composição S10_GM90 0 50 100 150 200 250 300 [kg CO2 eq] GWP 0 0,5 1 1,5 2 [kg PO4 eq] AP 0 0,000002 0,000004 0,000006 0,000008 0,00001 0,000012 0,000014 [kg CFC-11 eq] ODP 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 [kg C2H4 eq] EP 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 [kg SO2 eq] POCP 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 [MJ eq] ADP_FF Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 101 Quadro 34 Impacto ambiental de cada matéria-prima utilizada, do transporte dos materiais bem como da produção do painel para cada indicador, para a composição S10_GM90 Indicador S10_GM90 SP Trans. de serrim Trans. de gesso Trans. de SP Prétratamento do Gesso Produção Água Serrim GWP 6,64E+01 1,77E+00 3,94E+00 4,34E-01 1,63E+02 1,09E+02 1,60E-01 1,03E+00 ODP 3,15E-06 6,66E-11 1,48E-10 1,63E-11 7,72E-06 5,16E-06 9,88E-09 1,66E-07 AP 2,68E-01 8,68E-03 1,93E-02 2,13E-03 1,05E+00 7,00E-01 7,47E-04 4,46E-03 EP 8,11E-02 1,54E-03 3,43E-03 3,78E-04 2,43E-01 1,62E-01 4,35E-04 1,73E-03 POCP 1,49E-02 4,00E-04 8,92E-04 9,83E-05 3,89E-02 2,60E-02 4,57E-05 7,78E-04 ADP_FF 1,67E+03 2,27E+01 5,05E+01 5,56E+00 1,98E+03 1,33E+03 1,82E+00 1,47E+01 *SPSuperplastificante Observando os gráficos da Figura 54 e o Quadro 35referente à composição S20_GM80, percebese que este é semelhante ao gráfico da composição S10_GM90. O que era expectável. Uma vez que este é também constituído por gesso ativado na mufla, e apenas com quantidades de materiais diferentes, percebia-se que daria gráficos semelhantes aos anteriores. Assim, a eletricidade consumida pela mufla, pela misturadora e a quantidade de superplasticante são os elementos que contribuem para o maior impacto da categoria ADP_FF. Também a categoria GWP se destaca. O superplastificante usado bem como a eletricidade utilizada pela mufla são dos aspetos que mais contribuem para o impacto desta categoria. Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 102 Figura 54 Quadro resumo dos impactos ambientais gerados pelas matérias – primas, transporte das mesmas e na produção do painel para a composição S20_GM80 0 50 100 150 200 250 300 [kg CO2 eq] GWP 0 0,000005 0,00001 0,000015 [kg CFC-11 eq] OPD 0 1000 2000 3000 4000 [MJ eq ADP_FF 0 0,5 1 1,5 2 [kg SO2 eq] AP 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 kg PO4 eq] EP 0 0,02 0,04 0,06 0,08 [kg C2H4 eq] POCP Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 103 Quadro 35 Impacto ambiental de cada matéria-prima utilizada, do transporte dos materiais bem como da produção do painel para cada indicador, para a composição S20_GM80 Indicador S20_GM80 SP Trans. de serrim Trans. de gesso Trans. de SP Prétratamento do Gesso Produção Água Serrim GWP 6,73E+01 3,66E+00 3,19E+00 4,34E-01 1,63E+02 1,09E+02 1,65E-01 2,11E+00 ODP 3,19E-06 1,38E-10 1,20E-10 1,63E-11 7,72E-06 5,16E-06 1,02E-08 3,42E-07 AP 2,72E-01 1,80E-02 1,57E-02 2,13E-03 1,05E+00 7,00E-01 7,68E-04 9,17E-03 EP 8,22E-02 3,18E-03 2,78E-03 3,78E-04 2,43E-01 1,62E-01 4,48E-04 3,56E-03 POCP 1,51E-02 8,28E-04 7,23E-04 9,83E-05 3,89E-02 2,60E-02 4,70E-05 1,60E-03 ADP_FF 1,70E+03 4,69E+01 4,09E+01 5,56E+00 1,98E+03 1,33E+03 1,87E+00 3,02E+01 *SPSuperplastificante No Quadro 36 são apresentados os valores obtidos para cada uma das categorias de impacto referentes às diferentes composições, obtidas diretamente do software SimaPro. Quadro 36 Valores obtidos para as diferentes categorias de impacto ambiental Categori a de impacto Unidade s S10_G90 S10_G90_A/Residuos.0, 75 S10_G90_A/Residuos..0 ,6 S10_GM9 0 S20_GM8 0 GWP 100 [kg CO2 eq] 1,85E+0 2 1,42E+02 1,78E+02 3,45E+0 2 3,48E+0 2 ODP [kg CFC11 eq] 8,62E-06 6,62E-06 8,30E-06 1,62E-05 1,64E-05 AP [kg SO2 eq] 1,01E+0 0 8,39E-01 9,85E-01 2,05E+0 0 2,07E+0 0 EP [kg PO4 eq] 2,54E-01 2,02E-01 2,46E-01 4,94E-01 4,98E-01 POCP [kg C2H4 eq] 4,38E-02 3,40E-02 4,21E-02 8,20E-02 8,33E-02 Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 104 ADP_F F [MJ eq] 3,16E+0 3 2,10E+03 2,99E+03 5,08E+0 3 5,13E+0 3 Analisando os resultados obtidos, é possível verificar que as composições constituídas por gesso ativado na mufla a 200ºC, apresenta os valores mais elevados para todas as categorias de impacto ambiental, quando comparadas com as outras formulações, tendo sido observados valores mais elevados para o ADP_FF e GWP 100. Os valores normalizados são obtidos para cada categoria de impacto e os resultados são apresentados na Quadro 37. Isto permite uma melhor análise e interpretação dos resultados, uma melhor perceção de qual das composições tem um melhor desempenho ambiental. Da análise constata-se que para o compósito S10_G90_A/Resíduos.0,75 foi o que obteve um melhor impacto ambiental no estudo realizado. Quadro 37 Valores normalizados para as categorias de impacto ambiental estudadas Categori a de impacto S10_G9 0 S10_G90_A/RESÍDUOS. 0,75 S10_G90_A/RESÍDUOS. 0,6 S10_GM9 0 S20_GM8 0 GWP 100 0,30 0,38 0,31 0,01 0,00 ODP 0,10 0,12 0,10 0,00 0,00 AP 0,10 0,12 0,11 0,00 0,00 EP 0,10 0,12 0,10 0,00 0,00 POCP 0,11 0,14 0,12 0,00 0,00 ADP_FF 0,08 0,12 0,08 0,00 0,00 𝑁𝐷𝐴 0,79 1,00 0,82 0,02 0,00 O Quadro 38 apresenta os perfis de sustentabilidade e os desempenhos ambientais globais para cada composição. Para cada perfil, a área sombreada simboliza o desempenho de cada compósito analisado. A escala de 𝑁𝐷𝐴 funciona da seguinte forma, quanto mais próximo de um, tiver o valor de cada composição, melhor é o desempenho ambiental global da mesma. Quanto mais próxima de zero, pior é o desempenho global da composição. Verifica-se que a composição S10_G90_A/Residuos.0,75, apresenta o melhor desempenho ambiental, com um valor de 1,00. Por outro lado, a mistura com o pior impacto ambiental é S20_GM80, com um valor de 0. Reutilização de RCDs para o desenvolvimento de produtos iminentemente mais sustentáveis 111 [30] V. A. Mymrin et al. , “Construction material from construction and demolition debris and lime production wastes,” Constr. Build. Mater. , vol. 79, pp. 207–213, 2015, doi: 10.1016/j.conbuildmat.2015.01.054. [31] A. Rao, K. N. Jha, and S. Misra, “Use of aggregates from recycled construction and demolition waste in concrete,” Resour. Conserv. Recycl. , vol. 50, pp. 71–81, 2007, doi: 10.1016/j.resconrec.2006.05.010. [32] A. M. Wagih, H. Z. El-Karmoty, M. Ebid, and S. H. 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