Tema 1 – Tecnologia dos Materiais – LCA/LCC FERRAMENTAS PARA AVALIAÇÃO DO CICLO DE VIDA DE SOLUÇÕES CONSTRUTIVAS DE EDIFÍCIOS EM PORTUGAL Tools for life-cycle assessment of building assemblies in Portugal José Dinis Silvestre Assistente DECivil, IST [email protected]Jorge de Brito Professor Catedrático DECivil, IST [email protected]Manuel Duarte Pinheiro Professor Auxiliar DECivil, IST [email protected]Resumo Os impactes ambientais das soluções construtivas de edifícios dependem da origem dos materiais, dos recursos afectos à sua execução, das necessidades de manutenção, da vida útil potencial e das operações de substituição e/ou de demolição. A avaliação desses efeitos deve por isso ser realizada ao longo do ciclo de vida (“do berço ao berço”) dos edifícios, sendo a abordagem integrada de Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) um dos meios de atingir esse objectivo. Nesta comunicação, pretende-se realizar uma análise às ferramentas informáticas disponíveis a nível internacional para a ACV de soluções construtivas no intuito de concluir qual a mais adequada para ser incorporada numa metodologia de ACV de soluções construti- vas de edifícios em Portugal. São analisadas de forma detalhada ferramentas focadas em materiais de construção ou em soluções construtivas e plataformas que permitem a avaliação de todo o edifício. Para as ferramentas de ACV detalhada, são ainda analisados os métodos de avaliação de impacte ambiental e as bases de dados disponíveis. Palavras-chave: Avaliação do ciclo de vida, ferramentas informáticas, impactes ambientais, soluções construtivas, edifícios. Abstract The environmental impacts of building assemblies are a consequence of: the source of the construction materials, the resources used in their execution, the maintenance operations, their expected service life and replacement and/or demolition operations. The environmental concerns should rely on the assessment of those effects during the buildings’ life-cycle (“cradle to cradle”), and Life-Cycle Assessment (LCA) integrated approach is one of the means to achieve that goal. The purpose of this paper is to present a detailed analysis of international informatics tools for LCA of building assemblies in order to choose the best one to include in a LCA approach of building assemblies in Portugal. Three levels of tools are ana- lysed in depth: those for construction materials or building assemblies and frameworks that allow the assessment of the entire building. For detailed LCA tools the corresponding environmental impact as- sessment methods and databases are also analysed. Keywords: Life-cycle assessment, informatics tools, environmental impacts, building assemblies, build- ings.
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Tema 1 – Tecnologia dos Materiais – LCA/LCC
FERRAMENTAS PARA AVALIAÇÃO DO CICLO DE VIDA DE SOLUÇÕES CONSTRUTIVAS DE EDIFÍCIOS EM PORTUGAL
Tools for life-cycle assessment of building assemblies in Portugal
Resumo Os impactes ambientais das soluções construtivas de edifícios dependem da origem dos materiais, dos recursos afectos à sua execução, das necessidades de manutenção, da vida útil potencial e das operações de substituição e/ou de demolição. A avaliação desses efeitos deve por isso ser realizada ao longo do ciclo de vida (“do berço ao berço”) dos edifícios, sendo a abordagem integrada de Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) um dos meios de atingir esse objectivo. Nesta comunicação, pretende-se realizar uma análise às ferramentas informáticas disponíveis a nível internacional para a ACV de soluções construtivas no intuito de concluir qual a mais adequada para ser incorporada numa metodologia de ACV de soluções construti-vas de edifícios em Portugal. São analisadas de forma detalhada ferramentas focadas em materiais de construção ou em soluções construtivas e plataformas que permitem a avaliação de todo o edifício. Para as ferramentas de ACV detalhada, são ainda analisados os métodos de avaliação de impacte ambiental e as bases de dados disponíveis. Palavras-chave: Avaliação do ciclo de vida, ferramentas informáticas, impactes ambientais, soluções construtivas, edifícios.
Abstract The environmental impacts of building assemblies are a consequence of: the source of the construction materials, the resources used in their execution, the maintenance operations, their expected service life and replacement and/or demolition operations. The environmental concerns should rely on the assessment of those effects during the buildings’ life-cycle (“cradle to cradle”), and Life-Cycle Assessment (LCA) integrated approach is one of the means to achieve that goal. The purpose of this paper is to present a detailed analysis of international informatics tools for LCA of building assemblies in order to choose the best one to include in a LCA approach of building assemblies in Portugal. Three levels of tools are ana-lysed in depth: those for construction materials or building assemblies and frameworks that allow the assessment of the entire building. For detailed LCA tools the corresponding environmental impact as-sessment methods and databases are also analysed. Keywords: Life-cycle assessment, informatics tools, environmental impacts, building assemblies, build-ings.
Actas do 2º Congresso Nacional da Construção – Construção 2004: Repensar a Construção. Editadas pela Comissão Organizadora do Construção 2004 e Edições FEUP. Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, 13-15.Dezembro.2004. ISBN xxxxxxxxx
1. Introdução Os impactes ambientais das soluções construtivas de edifícios estão dependentes da origem dos materiais que as constituem, dos recursos que estão afectos à sua execução, das necessidades de manutenção, da vida útil potencial e do destino mais provável aquando da sua substituição ou da demolição do edifício. Como tal, as preocupações ambientais devem centrar-se na avaliação desses efeitos ao longo do ciclo de vida dos empreendimentos de construção e não apenas na fase de execução da obra. Intensifica-se por isso a procura de uma abordagem integrada que tenha em consideração os impactes ao longo do ciclo de vida de cada uma das soluções construtivas que constituem as estruturas com maior significado em todo o mundo: os edifícios. Nesse contexto, as ferramentas informáticas que permitem a aplicação da Avaliação do Ciclo de Vida (ACV, em inglês LCA, acrónimo da expressão Life-Cycle Assessment) para esse fim surgem como uma solução relevante ao possibilitarem a determinação dos impactes ambientais de um produto, processo ou actividade, através da identificação e quantificação da energia gasta, recursos dis-pendidos, emissões resultantes (para o ar e água) e consequentes impactes ambientais dessas actividades no ciclo de vida completo [1]. Nesta comunicação, pretende-se realizar uma análise às ferramentas infor-máticas disponíveis a nível internacional para a ACV de soluções construtivas no intuito de concluir qual a mais adequada para ser incorporada numa metodologia de ACV de soluções construtivas de edifícios em Portugal. Nesse sentido, são analisadas de forma detalhada ferramentas focadas em materiais de cons-trução ou em soluções construtivas e plataformas que permitem a avaliação de todo o edifício. Para as ferramentas de ACV detalhada, são ainda analisados os métodos de avaliação de impacte ambiental e as bases de dados disponíveis. Este artigo insere-se num trabalho de Doutoramento do 1º autor em curso no Instituto Superior Técnico no qual se pretende obter, com base científica, dados actuais relativos à ACV do “berço ao berço” de materiais de construção e soluções construtivas significativos.
2. Bases metodológicas da Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) A ACV foi, originalmente, definida em 1991 pela SETAC (Society for Environmental Toxicology and Chemistry) como um "processo para: avaliar as implicações ambientais de um produto, processo ou acti-vidade, através da identificação e quantificação dos usos de energia e matéria e das emissões ambientais; avaliar o impacte ambiental desses usos de energia e matéria e das emissões; identificar e avaliar oportu-nidades de realizar melhorias ambientais" [1]. A metodologia detalhada de ACV permite assim avaliar os impactes ambientais de processos ou produtos durante o seu ciclo de vida completo, ou quase completo, sem limitações de ordem geográfica ou temporal. Esta metodologia pode ser aplicada numa perspectiva “do berço ao túmulo” (abrangendo a extracção e o processamento de matérias-primas; a transformação, o transporte e a distribuição; o uso, a manutenção e a deposição final) ou “do berço ao berço” (abrangendo ainda a reutilização e/ou a reciclagem) [2, 3]. A metodologia de execução de ACV baseia-se nas normas internacionais ISO 14040:2006 e ISO 14044:2006 e compreende quatro fases analíticas [2, 3, 4, 5, 6]: 1. Definição do objectivo e âmbito da análise - definição do propósito, público-alvo e limites do estudo; 2. Inventário dos processos envolvidos, incluindo as respectivas entradas e saídas do sistema - pres-supõe a recolha de dados de cada processo individual (dos processos envolvidos no ciclo de vida comple-to de um determinado produto) relativos a cada fluxo (input ou output) de massa ou energia e relativos a emissões para o ar, água ou solo, com vista à construção do respectivo Inventário do Ciclo de Vida (ICV); 3. Avaliação dos impactes ambientais das entradas e saídas do sistema - na fase de Avaliação dos Impactes ao longo do Ciclo de Vida (AICV), são estimados os impactes ambientais potenciais com base nos resultados do ICV e nas categorias de impacte escolhidas (e.g. Clorofluorocarbonetos - CFC, CO, CO2, HALON, Metano - CH4); essa estimativa é realizada através de um determinado Método de Avalia-ção de Impacte Ambiental (MAIA), o qual transforma as categorias de impacte obtidas em efeitos inter-médios (e.g. potencial de destruição da camada de ozono ou de efeito estufa) ou impactes finais (e.g. danos na saúde humana ou nos ecossistemas) assumindo uma relação causa-efeito; 4. Interpretação dos resultados da fase de inventário e avaliação, tendo em consideração os objecti-vos do estudo - nesta fase, são identificados e avaliados os dados mais importantes de modo a poderem ser obtidas as conclusões e formuladas no relatório final as recomendações necessárias.
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Na área da construção, esta metodologia adapta-se melhor à ACV de materiais de construção individuais [7, 8], mas já foram obtidos resultados bastante aceitáveis na ACV de soluções construtivas ou de edifí-cios [3, 9, 10, 11]. No entanto, a aplicação da metodologia de ACV detalhada a edifícios ou outros traba-lhos de construção constitui uma tarefa complexa, onerosa e extensa devido à quantidade de produtos e processos incluídos neste tipo de indústria e à vida útil longa deste tipo de produto quando acabado. A aplicação desta metodologia na sua forma mais pura é dificultada pela intensidade em dados deste tipo de processos, tornando-se ainda mais importante a definição da unidade funcional, dos limites da análise e das bases de dados a utilizar. Como tal, as ferramentas de ACV existentes não são utilizadas de forma regular pelos intervenientes nas fases de projecto, construção, comercialização ou utilização deste tipo de bem, sendo apenas usadas por especialistas, maioritariamente a nível académico [1, 4].
3. Ferramentas de ACV As ferramentas utilizadas para a avaliação ambiental de edifícios e respectivos componentes devem ser baseadas em princípios científicos e permitir uma visão, global e integrada, devendo considerar por isso o ciclo de vida das soluções construtivas adoptadas ou a prescrever em projecto [12]. Assim, as ferramentas de avaliação ambiental de edifícios podem ou não ser baseadas em métodos de ACV [13], embora a ACV seja um exemplo de método que cumpre os requisitos enunciados. As ferramentas de ACV surgiram como conversões apoiadas por computador dos métodos de cálculo ou avaliação pré-existentes [12]. Estas ferramentas fornecem uma interface para a introdução da informação de projecto, acesso facilitado às bases de dados de cálculo e inventários (ICV- relativos a matérias-primas e processos básicos), avaliação de impacte ambiental e adequada representação e exportação dos resulta-dos [13], viabilizando a aplicação prática da metodologia. Existem vários directórios de ferramentas de ACV disponíveis na Internet, entre os quais se podem destacar o da Agência Internacional de Energia (http://www.uni-weimar.de/scc/PRO/cover.html), o do Departamento de Energia dos Estados Unidos da América [14] e o da Comissão Europeia [15]. As ferramentas que permitem aplicar a metodologia de ACV aos edifícios podem dividir-se em três grupos principais [16]: • Nível 1 - ferramentas de comparação de produtos individuais ou soluções construtivas simples (e.g. janelas ou revestimentos de pavimento) que são utilizadas para realizar comparações em termos de de-sempenho ambiental (e, por vezes, também económico), sendo por isso úteis na fase de projecto; • Nível 2 - ferramentas de apoio à decisão em projecto que se focam em soluções construtivas com-pletas e complexas, ou em todo o edifício, aplicáveis em áreas específicas como o custo ou os impactes ambientais ao longo do ciclo de vida, bem como a da energia de operação do edifício; os dados obtidos são objectivos e podem ser utilizados desde a concepção até fases mais detalhadas do projecto; • Nível 3 - plataformas que permitem a avaliação de todo o edifício de forma mais alargada, recor-rendo a critérios ambientais, económicos e sociais relevantes em termos de sustentabilidade. A ACV na construção de edifícios pode assim ser aplicada aos materiais e soluções construtivas individu-ais ou ao processo construtivo do edifício como um todo [3]. Na Figura 1, é apresentada a comparação entre as duas perspectivas, sendo perceptíveis os pressupostos que terão de estar sobrejacentes a cada uma das abordagens: diferentes horizontes temporais, diferentes níveis de complexidade e diferentes objecti-vos práticos como consequência do estudo, entre outros.
3.1. Ferramentas de nível 1
As ferramentas de nível 1 permitem a comparação de produtos individuais ou soluções construtivas simples em termos de desempenho ambiental, sendo úteis essencialmente na fase de projecto, embora possam também permitir a optimização do processo produtivo ou o fornecimento de dados a ferramentas qualitativas de avaliação ambiental aplicáveis a outras fases do ciclo de vida do edifício, como as ferra-mentas de nível 2 ou 3, ser usadas em intervenções de reabilitação ou servirem de suporte a decisões de fim de vida [17]. A maior parte destas ferramentas é constituída por software de ACV genérico que pode-rá ser aplicado aos edifícios, nomeadamente a produtos individuais - materiais - ou soluções construtivas simples. Entre as ferramentas deste tipo comercializadas em todo o mundo, podem destacar-se na Alema-
nha o GaBi, que se encontra mais orientado para aplicações de engenharia, e o SimaPro (desenvolvido pela Pré-Consultants) na Holanda, mais indicado para o apoio à optimização dos processos industriais. Em França, existe o TEAM (Tools for Environmental Analysis and Management), pertença da Pricewa-terhouseCoopers que já foi aplicado a vários projectos europeus em áreas como a agricultura, a constru-ção e a gestão de resíduos, e que tem uma versão de nível 2 dedicada à ACV de edifícios - o TEAM Bâti-ment [17], e no Reino Unido o Boustead, desenvolvido pelo Dr. Ian Boustead.
Extracção de matérias-primas
Processamento de materiais
Construção do edifício
Uso e manutenção
Demolição
Fases do ciclo de vida do edifício
Pré-construção
Operação
Desconstrução
Entradas
Entradas
Entradas
Saídas
Saídas
Saídas
Actividades desenvolvidas durante o processo
Produção, processamento e destino final dos materiais de construção
Planeamento de custos, exigências do cliente, gestão da cadeia de fornecimento, transporte para o estaleiro
Fases do ciclo de vida dos materiais e soluções construtivas
Extracção de matérias-primas
Processamento
Transporte
Utilização
Gestão de resíduos
Reciclagem
Reabilitação, reparação e manutenção. Vida útil dos equipamentos de AVAC
Encaminhamento de resíduos e reciclagem de materiais
Extracção de matérias-primas
Processamento de materiais
Construção do edifício
Uso e manutenção
Demolição
Fases do ciclo de vida do edifício
Pré-construção
Operação
Desconstrução
EntradasEntradas
EntradasEntradas
EntradasEntradas
SaídasSaídas
SaídasSaídas
SaídasSaídas
Actividades desenvolvidas durante o processo
Produção, processamento e destino final dos materiais de construção
Planeamento de custos, exigências do cliente, gestão da cadeia de fornecimento, transporte para o estaleiro
Fases do ciclo de vida dos materiais e soluções construtivas
Extracção de matérias-primas
Processamento
Transporte
Utilização
Gestão de resíduos
Reciclagem
Reabilitação, reparação e manutenção. Vida útil dos equipamentos de AVAC
Encaminhamento de resíduos e reciclagem de materiais
Figura 1 - ACV do edifício vs ACV dos materiais de construção e soluções construtivas (adaptado de [3]) Entre as ferramentas específicas para a área da construção, foi desenvolvido nos Estados Unidos da Amé-rica pelo NIST (National Institute of Standards and Technology) o BEES (Building for Environmental and Economic Sustainability). Esta ferramenta é baseada em ACV e permite a escolha de materiais de construção eficientes em termos de custo e preferíveis em termos ambientais a utilizar num determinado componente do edifício, destacando-se por ser gratuita [18] e por os resultados obtidos poderem servir de input para ferramentas de nível 2 ou 3 [16].
3.1.1. Bases de dados
A execução da ACV de produtos necessita de dados relativos a inputs e outputs dos materiais, produtos ou componentes em análise, os quais correspondem a fluxos de entradas e saídas de massa e energia durante o ciclo de vida. A recolha da informação necessária para caracterizar esses fluxos é simultanea-mente demorada e onerosa levando a que sejam desenvolvidas bases de dados genéricas de apoio à acti-vidade de ACV para efectuar um adequado ICV [17]. As ferramentas de ACV de nível 1 caracterizam-se pelas bases de dados incluídas na sua versão base, pelas bases de dados que podem ser adquiridas individual e adicionalmente e pela possibilidade de impor-tação de dados incluídos em bases de dados comerciais (externas). As bases de dados constituem um dos pontos críticos da ACV, podendo ou não possibilitar às ferramentas em uso a informação necessária a uma adequada avaliação ambiental do edifício [17]. Está disponível na Internet um directório de bases de dados de apoio à ACV mantido pela Comissão Europeia [19]. Segundo Ferrão (1998) [2], as bases de dados podem ser não bibliográficas (incluindo informação relativa a consumos de energia, emissões para o ambiente e efeitos químicos, biológicos ou tóxicos), institucionais (governamentais ou privadas, facili-tando a obtenção de informação relativa a uma variedade de bases de dados e bibliografia) ou bibliográfi-cas (contendo referências bibliográficas para os dados reais que devem ser extraídos de fontes referencia-das). De acordo com outra fonte [17], as bases de dados podem dividir-se em três grupos correspondentes ao tipo de dados que incluem. Apresentam-se em seguida, para cada um desses grupos, a descrição e as respectivas bases de dados mais relevantes para a ACV no sector da construção [2, 17, 19, 20]: • Grupo 1 - materiais e processos: incluem inputs e outputs de produção de materiais (e.g. alumínio) e
Ferramentas para avaliação do ciclo de vida de soluções construtivas de edifícios em Portugal 5
de processamento dos mesmos (e.g. laminagem a quente), bem como os respectivos dados relativos a energia e transporte, de modo que o somatório dos materiais e processos individuais permita obter um determinado produto; − BHP Steel LCA (Austrália) - desenvolvido pela BHP - Broken Hill Proprietary Company - e utilizada na ferramenta LISA de ACV (desenvolvida também pela BHP), inclui dados de impacte ambiental relati-vos a ICV de mais de 65 materiais (incluindo energia, combustíveis e água potável consumidos); − Boustead (Reino Unido) - eco-perfis das indústrias europeias de produção de alumínio e plásticos, encomendados pelas respectivas associações industriais e realizados pelo Dr. Ian Boustead, e dados rela-tivos à produção e processamento de combustíveis em todo o mundo; − DEAM - Data for Environmental Analysis and Management (França) - base de dados do software de ACV TEAM que inclui informação relativa a energia, transportes, materiais, produção e destino de fim de vida de mais de 30 sectores industriais, nomeadamente da América do Norte, Ásia e Europa; − Ecoinvent v2 (Holanda) - incluída na ferramenta de ACV SimaPro e desenvolvida pela mesma empresa (Pré-Consultants), inclui ICV relativos a 4000 processos industriais, com dados oriundos maioritariamen-te da Suíça e da Europa Ocidental; − ELCD - European Life Cycle Database (União Europeia) - de acesso livre e financiada pela União Eu-ropeia, inclui o ICV de 300 processos fornecidos por associações de produtores da União Europeia e ou-tras fontes para os materiais mais comuns, fornecedores de energia, transportes e gestão de resíduos [19]; − Franklin (EUA) - base de dados de ICV para metais e plásticos, incluindo dados relativos à energia, transporte e processamento, desenvolvida pela Franklin Associates; − IDEMAT 2001 (Holanda) - desenvolvida pelo Dr. Hans Remmerswaal, da Faculty of Industrial Design Engineering, Delft Technical University, inclui dados relativos a materiais (metais, ligas metálicas, plásti-cos e madeira), energia e transportes; − US LCI Database (EUA) - em desenvolvimento pelo American Centre for Life Cycle Assessment (http://www.lcacenter.org/ database.html). • Grupo 2 - componentes: incluem inputs e outputs de componentes formados por vários materiais e processos individuais (podendo corresponder a soluções construtivas, e.g. painel sanduíche), permitindo a comparação de dados relativos a produtos com funções semelhantes sem ser necessário detalhar as maté-rias-primas e respectivos processos produtivos; na área da construção estas bases de dados facilitam a aplicação da ACV em ferramentas de nível 2 ou 3, dispensando a utilização de ferramentas de nível 1; − Athena (Canadá) - base de dados de ICV utilizada na ferramenta de ACV de nível 2 com o mesmo nome, estando dividida em dois grupos: elementos estruturais (madeira, aço e betão) e elementos da envolvente (e.g. revestimentos descontínuos, isolantes, janelas, fachadas-cortina e tintas); − IVAM 2.0 (Holanda) - base de dados desenvolvida pela IVAM - Environmental Research e utilizada nas ferramentas de ACV Eco-Quantum e SimaPro que inclui vários materiais e processos de construção, incluindo informação relativa a energia, transporte e tratamento de resíduos, maioritariamente de acordo com a realidade holandesa; − LCAid (Austrália) - base de dados incluída na ferramenta de ACV de nível 3 com o mesmo nome e desenvolvida de acordo com o Boustead Life Cycle Assessment Method que inclui dados relativos a 97 soluções construtivas (incluindo pavimentos, paredes e coberturas). • Grupo 3 - dados operacionais e de performance: incluem informação relativa ao mix energético da energia utilizada, consumos de água, orientação, isolamento, utilização e iluminação dos edifícios. − Australian Residential Building Sector Greenhouse Gas Emissions 1990 - 2010 (Austrália); − Ecotect (Austrália) - base de dados operacionais incluída na ferramenta de modelação com o mesmo nome que inclui os consumos de energia e água; − Lipasto (Finlândia) - base de dados de emissões resultantes do tráfego de veículos em função do trans-porte (pessoas ou materiais), aplicável a rodovias, ferrovias, transporte marítimo e aéreo.
3.1.2. Métodos de avaliação de impacte ambiental (MAIA)
A avaliação (ou classificação [2]) dos impactes ambientais associados a um determinado ICV permite
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estabelecer a correspondência ponderada entre as intervenções ambientais obtidas no conjunto dos pro-cessos (e.g. Clorofluorocarbonetos - CFC, CO, CO2, HALON, Metano - CH4) e as categorias de impactes ambientais mais comuns. Esta correspondência é efectuada pelo MAIA escolhido, o qual possuirá dife-rentes categorias de impacte ambiental. Essa correspondência poderá levar à obtenção de indicadores de efeito intermédio como o potencial de contribuição para o efeito de estufa (em kg de CO2 equivalente), para a destruição da camada de ozono (em kg de CFC11 equivalente), ou para a acidificação do solo e dos recursos aquíferos, no caso dos MAIA orientados para este tipo de efeitos (mid-point impacts: CML 2 baseline method 2000, EDIP 97/2003 e IMPACT 2002+). Caso seja utilizado um MAIA orientado para categorias de impactes finais (end-point impacts: Eco-indicator 99 e IMPACT 2002+), serão obtidos os danos que cada fluxo gera na saúde humana e nos ecossistemas e os efeitos directos e indirectos das mudanças climáticas nos recursos naturais por uma relação causa-efeito, mas com incerteza ampliada [3]. Entre os MAIA mais utilizados nas ferramentas de ACV, destacam-se os seguintes [21]: CML 92 e CML 2 baseline method 2000 (Holanda), sendo este último orientado para os efeitos intermédios (mid-point approach); Eco-indicator 95 e Eco-indicator 99 (Holanda), permitindo este último uma abordagem direc-cionada para os danos finais (end-point impacts); Environmental Design of Industrial Products - EDIP 97/2003 / UMIP em dinamarquês (Dinamarca); IMPACT 2002+ (Suíça), consistindo numa combinação entre os métodos IMPACT 2002, Eco-indicator 99, CML 2000 e IPCC que permite abordagens direccio-nadas para os efeitos intermédios ou para os danos finais; Intergovernmental Panel on Climate Change - IPCC (Nações Unidas), que caracteriza a forma como as emissões de gases contribuem para o aquecimen-to global de acordo com três perspectivas temporais - horizontes de 20, 100 e 500 anos; TRACI (EUA) - the U.S. EPA Tool for the Reduction and Assessment of Chemical and Other Impacts. Além do MAIA, as ferramentas de ACV de nível 1 incluem ainda métodos de estimativa das parcelas renovável e não-renovável da energia incorporada nos materiais de construção ou soluções construtivas. Um desses métodos é o Cumulative Energy Demand incluído no Simapro.
3.2. Ferramentas de nível 2
As ferramentas de ACV de nível 2 destinam-se a apoiar as decisões de projecto com base em informa-ção de ACV de soluções construtivas ou de todo o edifício. Entre as ferramentas deste tipo mais utiliza-das encontra-se o ATHENA (Environmental Impact Estimator for buildings), desenvolvida no Canadá pelo Sustainable Materials Institute, a qual permite determinar o ICV de todo o edifício do “berço ao túmulo” durante a sua vida útil, com dados da América do Norte e com base no sistema construtivo esco-lhido em projecto (estrutura e elementos da envolvente, como as paredes de alvenaria - Figura 2).
Figura 2 - Representação do ciclo de vida da alvenaria de tijolo cerâmico: 1 - extracção da argila e depósito em camadas; 2 - fase final do fabrico do tijolo - secagem, transporte para o forno e ensacamento em pale-tes; 3 - aplicação em obra, incluindo o fabrico da argamassa de assentamento; 4 - reparação de fissura; 5 -
demolição (adaptado parcialmente de [22]) O Envest (Building Research Establishment - BRE, Reino Unido) é uma ferramenta baseada na Internet que, através das características dos edifícios, permite determinar as consequências da escolha de diferen-tes sistemas construtivos no impacte ambiental e Custo do Ciclo de Vida (CCV) do edifício. Na Holanda,
Ferramentas para avaliação do ciclo de vida de soluções construtivas de edifícios em Portugal 7
a ferramenta Eco-Quantum (desenvolvida pelos Consultores IVAM e W/E e financiada pelo Governo) permite obter resultados ponderados face a um edifício de referência para o ciclo de vida completo de edifícios novos (ou a reabilitar) ou para diversos componentes individuais: um material, uma solução construtiva ou uma fase do ciclo de vida. Tem como ponto de partida informação ambiental relevante relativa a materiais de construção fornecida pelos fabricantes e baseia-se no modelo de ACV do SimaPro. Os resultados podem ser apresentados por fase de ciclo de vida, por unidade de material, de área construí-da, de volume ou per capita. Apesar de ter objectivos comerciais, só se encontra disponível em holandês.
3.3. Ferramentas de nível 3
As ferramentas de nível 3 consistem em sistemas ou plataformas que permitem a avaliação de todo o edifício de forma mais alargada, recorrendo a critérios ambientais, económicos e sociais relevantes em termos de sustentabilidade. Estas ferramentas utilizam tanto inputs objectivos como subjectivos, basean-do-se nas ferramentas de nível 2 para a maioria dos dados objectivos (e.g. ACV de soluções construtivas). Para a avaliação de desempenho global, são ponderados os critérios de forma subjectiva para obter um índice único que pode ser utilizado para auxiliar as opções de projecto [16]. Segundo Cole [23], as técnicas de avaliação ambiental de edifícios deverão ser divididas em dois grupos (e não em três níveis): as ferramentas de ACV aplicáveis à construção e os Sistemas voluntários de Avali-ação Ambiental de Edifícios (SAAE; Building Environmental Assessment System - BEAS). Os SAAE, criados cronologicamente em primeiro lugar, têm o intuito de avaliar e comunicar a performance ambien-tal dos edifícios, normalmente após a sua conclusão, no que respeita à utilização de recursos, cargas ambientais geradas e qualidade ambiental interior, entre outros aspectos, sendo a performance ambiental obtida materializada num selo ou nível de performance. Pode ainda existir uma verificação por uma enti-dade externa antes da atribuição de um ranking, a referência a ou a utilização explícita de ferramentas de ACV ou o suporte à utilização do sistema pelos projectistas através de programas educacionais [23, 24]. Pela sua definição, os SAAE podem assim ser consideradas ferramentas de ACV de nível 3, mas apenas no caso de possuírem critérios de performance ambiental considerados na sua estrutura obtidos explicita-mente através da metodologia normalizada de ACV (numa perspectiva “do berço ao túmulo” ou “do berço ao berço”). O SAAE que incorpora a maior parcela de práticas e métodos de ACV é a SBTool (antiga GBTool) [24], o qual consiste numa plataforma internacional (englobando 60 países) iniciada no Canadá para comparação da performance ambiental de edifícios. Esta ferramenta incorpora a ACV nos seus critérios de avaliação, baseando-se na energia incorporada nos materiais de construção e nas solu-ções construtivas, quantificada por m2 de área construída, a qual pode ser determinada através dos ICV incluídos no programa ou de uma ferramenta de ACV externa. Foi desenvolvida recentemente uma versão portuguesa desta ferramenta, a SBToolPT, a qual incorpora uma base de dados de ACV dos materiais de construção e soluções construtivas mais comuns em edifícios. Estas ACV apenas incluem as categorias correspondentes aos indicadores de impacte ambiental das Declarações Ambientais de Produtos (EPD - Environmental Product Declaration) e foram determinadas através do SimaPro e das respectivas bases de dados. Os impactes ambientais são apresentados por área de solução construtiva ou kg de material de construção e divididos pelas fases “do berço ao túmulo” e “demolição / tratamento de resíduos” [1, 4, 13]. Nos restantes SAAE, a ACV pode ser utilizada nos critérios relacionados com a avaliação de produtos ou materiais a incorporar no edifício, incluindo a estimativa dos impactes ambientais relativos à extracção, processamento, transporte, utilização, reciclagem e/ou tratamento de resíduos. O BREEAM (Building Research Establishment Environmental Assessment Method), no Reino Unido, inclui a avaliação de im-pacte ambiental dos materiais de acabamento durante a sua vida útil no critério relacionado com a origem responsável dos materiais [24]. O HQE (Haute Qualité dés Bâtiments), em França, prevê, no critério relacionado com a escolha integrada de materiais, processos e sistemas de construção, a utilização da ACV de materiais de construção com o intuito de diminuir os impactes ambientais da construção do edifício [24]. Em Portugal, a versão 1.02 do LiderA (acrónimo de LIDERar pelo Ambiente) desenvolvido pelo 3º autor no Instituto Superior Técnico apenas tem um critério que aceita explicitamente a ACV (efectuada com um software externo), o qual corresponde à utilização de materiais de construção locais (até 100 km, minimizando os efeitos do transporte) e de reduzido impacte ambiental (certificados ambien-
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talmente, reciclados ou com melhor desempenho ambiental) na construção dos edifícios [25]. Nesta categoria, podem ainda ser incluídas as ferramentas de ACV com integração CAD (Computer-aided design), as quais podem ler informação relativa a materiais ou soluções construtivas incluída em desenhos CAD e calcular os respectivos impactes ambientais. Normalmente estas ferramentas também têm capacidade de modelação, sendo por isso designadas por ferramentas híbridas. Idealmente, estas ferramentas deverão ter o rigor das ferramentas dedicadas a ACV detalhadas, uma interface simplificado com o utilizador e a faculdade de lidarem com dados a 3 dimensões. Neste grupo, podem destacar-se duas ferramentas de origem australiana [13, 17]: Ecotect e ENER-RATE. A primeira foi adquirida pela Auto-desk (proprietária do software AutoCad) e é utilizada principalmente para modelação de edifícios em fase de projecto conceptual (radiação solar, iluminação, consumo de energia, sombreamento, ventilação natu-ral ou conforto acústico) através de uma interface a três dimensões. Esta ferramenta está ligada ao pro-grama LCAid (ferramenta de ACV de nível 3) de modo a poder fornecer informação relativa à ACV das diferentes soluções construtivas representadas a três dimensões, incluindo a energia incorporada, as emis-sões de efeito estufa e os custos. A ferramenta ENER-RATE corresponde à versão actualizada da ENER-WIN (ferramenta de simulação térmica e energética de edifícios) para analisar a performance ambiental de edifícios na fase de projecto conceptual, gerando perfis de impactes ambientais que podem ser compara-dos com um edifício de referência (que pode ser um edifício existente introduzido pelo utilizador), po-dendo o utilizador definir os pesos a atribuir a cada impacte ambiental. Através da geometria, localização e tipo do edifício, são estimados: os consumos anuais de energia, as necessidades de aquecimento e arre-fecimento e os custos energéticos mensais e anuais, a utilização de energia e as emissões de CO2 durante a vida útil do edifício, o CCV e a energia incorporada nos elementos da envolvente do edifício.
4. ACV de soluções construtivas de edifícios
Na comparação dos resultados de ACV de diferentes produtos com a mesma utilização, a “equivalência funcional” corresponde ao desafio de confirmar se os produtos em análise garantirão o mesmo nível de serviço. No caso da ACV na área da construção, esta metodologia tem de ser aplicada com cuidado, dado que a opção por um determinado produto pode acarretar a utilização de outros produtos associados. Esta situação pode ser ilustrada pela escolha de uma sistema estrutural (em madeira, aço ou betão) que pode influenciar ou impor a utilização de um determinado material de isolamento. A escolha do material estru-tural, nomeadamente a sua massa, influencia ainda a capacidade resistente exigida às fundações. Além disso, é necessário considerar todos os componentes necessários à instalação de um determinado material de construção, como sejam a argamassa de assentamento e a armadura de reforço necessárias à execução de uma parede de alvenaria de tijolo, ou as fixações, a fita adesiva e a estrutura de suporte necessárias à execução de tectos falsos em gesso cartonado [16]. Na área complexa do projecto e construção de edifícios, a comparação de ACV entre produtos tem assim de ter em consideração as implicações de cada uma das alternativas nos restantes elementos do projecto. Esta conclusão justifica a adopção de uma abordagem direccionada para os sistemas construtivos ou soluções construtivas completas quando se aplica a ACV à área da construção, considerando-se assim desadequada e arriscada qualquer comparação produto a produto. Mesmo que dois materiais possam parecer equivalentes em relação a um determinado parâmetro (e.g. capacidade resistente à flexão), estes poderão não ser iguais em termos de equivalência funcional real, nomeadamente quando se trata de mate-riais estruturais ou materiais a utilizar na envolvente do edifício, os quais estão normalmente associados a sistemas, ou soluções construtivas, completos. No entanto, quando se pretende comparar acabamentos interiores ou elementos de preenchimento de vãos, pode ser aplicável a metodologia clássica de compara-ção directa de alternativas com “equivalência funcional” [16]. Actualmente, o objectivo principal da ACV de materiais de construção (através de ferramentas da nível 1) é a construção de bases de dados que auxiliem a determinação do impacte ambiental do edifício como um todo em ferramentas de nível 3. Esta abordagem é utilizada principalmente nos SAAE, como o sistema LiderA [25]. No entanto, para possibilitar uma vasta mas precisa ACV de edifícios, a abordagem tem de ser diferente e focada nas principais partes do edifício, as soluções construtivas completas, de acordo com a metodologia das ferramentas de nível 2, alimentadas pelos dados relativos à ACV dos materiais de
Ferramentas para avaliação do ciclo de vida de soluções construtivas de edifícios em Portugal 9
construção básicos obtidos através de ferramentas de nível 1 e tendo em consideração todas as implica-ções que a “equivalência funcional” possa ter nas várias alternativas em estudo.
4.1. Aplicação da metodologia proposta ao caso português
Tendo em consideração as condicionantes descritas, um trabalho de investigação nesta área que pretenda efectuar a ACV de soluções construtivas de edifícios adaptada à realidade portuguesa deve focar-se numa solução construtiva de cada vez e seguir uma determinada sequência de tarefas. Em primeiro lugar, deve-rá ser construído o ICV conceptual dos materiais de construção que compõem a solução construtiva e definido o objectivo e o âmbito da análise, seguindo-se a análise das ferramentas informáticas de ACV de nível 1 (adequadas para a determinação da ACV dos materiais de construção incluídos nas soluções cons-trutivas em estudo) e a selecção do correspondente MAIA e a análise detalhada das bases de dados. Rea-lizando-se depois a ACV dos materiais de construção incluídos nas soluções construtivas em estudo e a ACV das correspondentes soluções construtivas completas, tendo em consideração as vidas úteis estima-das para cada um dos materiais de construção e seguindo estritamente os princípios descritos na norma internacional ISO 14040:2006 [5], poderão ser avaliadas e calibradas as ACV obtidas, comparando-as com as ACV incluídas nas mais reconhecidas ferramentas internacionais de avaliação da sustentabilidade de edifícios. Por fim, deverá ser realizada uma análise crítica dos resultados obtidos. As ferramentas de nível 1 que foram consideradas mais adequadas para serem utilizadas na metodologia proposta, de entre as apresentadas neste artigo, são caracterizadas no Quadro 1.
Quadro 1 - Caracterização de ferramentas de ACV de nível 1 [1, 14, 15, 17, 26]
GaBi 4.2 - Alemanha (Institute for Polymer Testing and Polymer Science at the University of Stuttgart e PE Europe GmbH)
SimaPro 7.1 - Holanda (Pré-Consultants)
Página da Internet: Http://www.gabi-software.com Página da Internet: Http://www.pre.nl/simapro/ Características principais: modelação e análise de ciclo de vida de processos, podendo incluir a determi-nação do CCV; exportação de resultados para ficheiro Excel; base de dados de ACV de materiais de constru-ção (agregados, ligantes, produtos minerais - incluin-do todos os tipos de produtos de betão, revestimentos, janelas, madeira e derivados da madeira, isolantes, metais, plásticos, processamento de resíduos da construção, bombagem de betão, etc.) realizada em conjunto com a German building materials industry
Características principais: modelação e análise de ciclos de vida complexos, seguindo as recomendações da ISO 14040:2006, através da análise detalhada dos processos de fabrico, montagem, tratamento de resíduos e dos cenários de reciclagem; análise de sensibilidade e de diferentes cenários através de gráficos e de diagramas de fluxos; exportação de tabelas e gráficos para folhas de cálculo e processador de texto; ICV de 4000 processos industriais (através de dados da indústria Suíça e da Europa Ocidental), incluindo o fabrico de materiais de construção - base de dados Ecoinvent
Para escolher a ferramenta de ACV mais adequada para este fim é necessário considerar que estas se caracterizam pelo seu âmbito de aplicação e origem geográfica e pela transparência, fiabilidade e qualida-de dos inventários incluídos relativamente ao sistema ou produto analisado [2]. A compatibilidade da ferramenta com outros softwares também é de extrema importância, para que os resultados obtidos pos-sam ser aproveitados da melhor forma para apoiar uma decisão de projecto [2].
5. CONCLUSÃO
A análise às ferramentas de Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) efectuada neste artigo permitiu caracteri-zar os principais softwares de ACV gerais e específicos disponíveis a nível mundial que podem apoiar a implementação da ACV de soluções construtivas de edifícios em Portugal. Tendo em consideração as condicionantes que caracterizam esta área do conhecimento, a abordagem proposta neste artigo para atingir esse fim parte de dados relativos à ACV dos materiais de construção básicos, obtidos através de ferramentas detalhadas de ACV e utilizando a maior quantidade possível de dados relativos à realidade portuguesa, de modo a permitir a determinação da ACV das correspondentes soluções construtivas com-pletas, tendo em consideração as vidas úteis estimadas para cada um dos materiais de construção e se-guindo estritamente os princípios descritos na norma internacional ISO 14040:2006 [5].
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