CIMENTO ECOLÓGICO: O FUTURO DA CONSTRUÇÃO CIVIL

Por prof. Dr. Gustavo Isaia – coordenador de Engenharia Civil do Centro Universitário Facens

Você sabia que o produto mais consumido no mundo, depois da água, é o concreto?

E que o componente do concreto que mais impacta o meio ambiente é o cimento?

Desta forma, torna-se imprescindível pensar nos aspectos de sustentabilidade ligados a produção e ao uso do cimento. Sendo assim, a implementação do conceito de desenvolvimento sustentável faz-se cada vez mais premente, ou seja, o desenvolvimento capaz de suprir as necessidades da geração atual, sem comprometer a capacidade das gerações futuras (ONU, 1987). Caso este conceito básico não seja seguido a curto ou médio prazo, o clima do planeta poderá ser transformado com extremos de precipitação pluviométrica, de um lado, e secas drásticas, de outro, ou com ondas de calor severas em dada região e frio intenso em outra.

A cadeia da construção civil (ConstruBusiness ou negócios da construção) é um setor da economia que está intimamente relacionado com qualquer atividade humana, já que é imprescindível para satisfação das necessidades da sociedade. Está presente em todas as regiões da Terra, é uma atividade econômica responsável por parcela considerável do produto interno bruto (PIB) das nações e produz impacto ambiental proporcional ao avanço social de um país. Segundo a UNEP (2007), as construções utilizam aproximadamente 40% da energia global, 25% da água, 40% dos recursos naturais e emitem cerca de 1/3 dos gases de efeito estufa (GEE), sendo o maior setor da economia responsável por essas emissões.

A indústria da construção civil é um dos maiores setores da economia porque supre as demandas da sociedade com obras de edificações e a infraestrutura necessárias para a melhoria da qualidade de vida, da educação, da saúde, do saneamento básico, enfim, das condições globais do desenvolvimento humano, medido pelo IDH (Índice de Desenvolvimento Humano). O IDH está atrelado diretamente com a questão ecológica, pois traduz todos os recursos que determinado país ou região retiram da Terra para suprir as demandas do padrão de vida da população, assim como as reservas de áreas protegidas para preservar a qualidade ambiental.

Desta forma, a indústria da construção possui um papel preponderante na busca pelo desenvolvimento sustentável, tendo em vista que é uma das principais responsáveis pela geração de GEE, bem como resíduos sólidos. Para Agopyan e John (2011), ela pode ser apontada como o “vilão da natureza”, pois tem um crescimento previsto de 2,5% ao ano, em nível mundial, entre 2010 e 2050.

O carro-chefe da construção civil é o cimento porque, praticamente, não há obra que, em alguma de suas fases, não o utilize concreto em suas variadas formas: a) concreto convencional ou especial; b) argamassas de assentamento; c) de revestimentos; d) de pavimentações ou outros produtos derivados. A sociedade moderna não pode se desenvolver sem esse aglomerante vital.  Tomando-se a produção mundial de cimento, 4,1 bilhões de toneladas (STATISTA, 2020) e a população do planeta, aproximadamente 8 bilhões de habitantes (WORLDMETERS, 2020), correspondendo a cerca de 525 kg de cimento por habitante ao ano-1 ou 1,44 kg por dia-1, quase o dobro da produção mundial de alimentos (ALVES, 2013).

A emanação mundial de CO2 originado pela fabricação do cimento é de aproximadamente 850 kg.ton-1, enquanto nas fábricas brasileiras, por serem mais modernas e eficientes, esse valor reduz-se para 600 kg.ton-1 ou mesmo abaixo disso, em algumas unidades com tecnologia de ponta. A indústria cimenteira produz entre 5% e 7% de todas as emanações de CO2 que contribuem para os GEE, representando um número relevante frente à grandeza mundial da sua produção, com os respectivos efeitos no aumento da temperatura do globo terrestre pelo efeito estufa, derretimento de geleiras, furacões, maremotos e outros desastres naturais (GCCA, 2017).

Os agregados que compõe o concreto representam cerca de 80% da sua massa total, ficando a cargo do cimento e demais ligantes uma parcela ao redor de 20%. Apesar da contribuição do cimento não ser tão relevante na massa total do concreto, ele contribui com 70% das emissões de NOx e 80% das emissões de CO2. As emissões são aumentadas para 75% e 85% no caso de concretos não armados (VARES e HAKKINEM, 1998). Outros autores indicam que o cimento é responsável por mais de 91% das emissões de CO2 do concreto (KJELLSEN et al., 2005). A disparidade apresentada nos números reflete o fato de que a produção de uma tonelada de cimento emite teores variados entre as diversas unidades de fabricação ao redor do mundo (GARTNER, 2004).

Grande parte dos produtores de cimento, inclusive no Brasil, tem migrado o sistema de produção para métodos mais eficientes como a via seca com pré-aquecimento e pré-calcinação. Estima-se que mais de 68% das empresas cimenteiras já optou pela via seca com pré-aquecimento e pré-calcinação. Tomando como base estes dados, na atualidade, já existe pouco espaço de manobra para a diminuição das emissões de CO2.

Com o passar do tempo, novas tecnologias para produção de cimento têm apontado para a redução das emissões de CO2. Com isso, a margem para novos ganhos na redução das emissões de CO2 na produção de cimento vão diminuindo, o que leva a busca de outros meios para minimizar seu impacto na cadeia produtiva do cimento, em especial na substituição do cimento por outros materiais cimentícios ou adições minerais inertes.

Conforme pode ser visto na Figura 1, entre as diversas opções para a redução das emissões de CO2, no âmbito da indústria cimenteira, destaca-se a eficiência energética, combustíveis alternativos, substituição do clínquer por adições minerais e captura e sequestro de Carbono (IEA, 2020). Tanto a eficiência energética, quanto o uso de combustíveis alternativos, e a substituição do cimento, já vem sendo utilizados como uma maneira de diminuir as emissões de CO2, de modo mais ou menos relevante, dependendo da disponibilidade de recursos e tecnologias de cada produtor.

Figura 1 – Opções para a redução de CO2 na indústria cimenteira (Fonte: Adaptado de IEA (2020))

Quanto à captura e sequestro de Carbono (CSC), apesar de sua eficácia, seu impacto nos custos de produção seria elevado, algo em torno de USD 40 a 250 por tonelada de CO2 capturado (HOENIG et al., 2007). Como consequência, o custo final do cimento seria impactado em valores não compatíveis para os países em desenvolvimento, os quais necessitam de um custo adequado para financiar a expansão de sua infraestrutura. Outro aspecto importante da diminuição relativa das emissões de CO2 do cimento consiste no cenário da necessidade de expansão da sua produção. A diminuição na emissão de CO2 na produção de cimento deverá ser confrontada com o aumento da produção, a qual deverá ocorrer, principalmente, devido à necessidade do aumento da infraestrutura básica nos países em desenvolvimento.

As questões de emissões de CO2 relacionadas a cadeia produtiva do cimento não podem ser reduzidas a simples busca de uma produção com menor emissão, mas sim, a procura por soluções integradas em toda a cadeia. A necessidade, em especial dos países em desenvolvimento, requer a procura de soluções que possam satisfazer a demanda pelo uso do cimento, sem comprometer aumento de sua infraestrutura.

O filer calcário, escória de alto forno e a cinza volante constituem cerca de 20% das adições minerais que substituem o cimento na atualidade. Existe uma limitação na oferta de escória de alto forno e cinza volante de qualidade adequada. Estudos apontam para uma disponibilidade de 15% a 25% do consumo de cimento e, provavelmente, não aumentarão.

Recentemente, foi proposta a utilização combinada e otimizada de argilas calcinadas com pedra calcária moída, como um novo sistema alternativo para utilização de adições minerais. A nova proposta baseia-se na ampla disponibilidade dos materiais constituintes, os quais são relativamente baratos e possibilitam combinações adequadas de adições minerais. Possuem capacidade de substituição de 50% do cimento, mantendo o desempenho similar ao dos existentes. Outro aspecto a ser destacado, nesta nova tecnologia, diz respeito a possibilidade de substituição de adições minerais relevantemente maiores do que a média adotada atualmente (6%).

Aliado a tudo isto, obtém-se um concreto com baixa demanda de água, tendo em vista o controle do tamanho das partículas e a mistura de dispersantes. Para algumas aplicações, é possível substituições de cimento acima dos 50%, oferecendo um desempenho satisfatório. Como exemplo, do ponto de vista da sustentabilidade, a substituição do cimento por 40% de adições minerais, nesta nova tecnologia, poderia evitar até 400 milhões de toneladas de emissões de CO2 anualmente.

Não há como negar que seja considerável o impacto ambiental da indústria do cimento. Contudo, uma redução nas emissões globais de CO2 é possível com o uso de adições minerais ou outro tipo de aglomerante. Um estudo envolvendo líderes empresariais e acadêmicos destacou os materiais de construção como uma das sete tecnologias mais promissoras para investimentos, juntamente com energia eólica, biocombustíveis, energia fotovoltaica, concentração de energia solar, nuclear e eficiência de construção (GIGATON THROWDOWN, 2009).

O estudo concluiu que a maior oportunidade de redução de CO2 consiste em um cimento de baixo Carbono. Isto poderia gerar uma economia anual de 1 bilhão de toneladas de CO2. Para tanto, haveria a necessidade de substituição de 50% do cimento nos concretos por uma alternativa de baixo Carbono (CELIK et al., 2015).

Porém, para que se possa alcançar o nível de redução de CO2 proposto, a indústria deve adotar uma nova abordagem. Ela deverá ser inovadora, abrangente, integrada e necessariamente deverá envolver: a) o uso de menos concreto para novas estruturas; b) consumo de menos cimento em misturas de concreto; c) uso de menos energia na fabricação de cimento.

De acordo com a USGS (2020), seriam necessárias cerca de 1,7 bilhão de toneladas de adições minerais para a substituição de metade do cimento. Por muito tempo, o concreto com incorporação de cinza volante tem sido utilizado com sucesso. Entre seus inúmeros benefícios, em relação ao concreto convencional (sem cinza volante), destacam-se as vantagens técnicas e ambientais (MEHTA, 2010).

Entretanto, tem-se uma disponibilidade global de cinza volante de, aproximadamente, 800 milhões de toneladas, significando menos de 50% do total das adições minerais necessárias. Desta maneira, devem ser introduzidos no “sistema”, de forma cada vez mais frequente, outros materiais, como o filer calcário. Desta forma, o filer calcário tem sido cada vez mais empregado nas fábricas de cimento, sendo moído juntamente com o cimento, tendo em vista que é encontrado em quase todos os lugares do mundo, conferindo boas características reológicas aos concretos frescos e, principalmente, diminuindo o custo, por ser um produto barato e de baixa emissão de Carbono.

Pesquisas atuais direcionam para o aumento do uso do filer calcário em substituição ao cimento em teores maiores do que os previstos em normas, com o intuito de se obter concretos mais resistentes, sustentáveis e de custo unitário mais baixo, sem perda de suas características de durabilidade. Sob o ponto de vista da sustentabilidade, a incorporação do filer calcário no cimento possui grande relevância em relação as outras adições minerais, porque é inerte, pouco contribui para as emanações de GEE, possui baixo custo e, geralmente, está disponível em jazidas próximas às fábricas de cimento.

Assim, a utilização em maior escala do filer calcário, como substituto de parte do cimento, poderá impactar de forma bastante significativa a emissão dos GEE advindos da produção de cimento. Por isso, esta opção oportuniza a viabilização de um cimento ecológico, que irá contribuir para diminuir o impacto ambiental da cadeia produtiva do concreto e, consequentemente, da construção civil.

BIBLIOGRAFIA

AGOPYAN, V.; JOHN, V. M. O desafio da sustentabilidade na construção civil. São Paulo: Blücher, 2011.

ALVES, J. Das 4 bilhões de toneladas de alimentos produzidas anualmente em todo planeta, cerca de 50% são desperdiçadas. São Paulo: USP, 2013.

CELIK, K. et al. Mechanical properties, durability, and life-cycle assessment of self- consolidating concrete mixtures made with blended Portland cements containing fly ash and limestone powder. Cement and Concrete Composites, v. 56, p. 59–72, 2015.

GARTNER, E. Industrially interesting approaches to “low CO2” cements. Cement and Concrete Research, v. 34, p. 1489-1498, 2004.

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KJELLSEN, K. O.; GUIMARAES, M.; NILSSON, A. The CO2 balance of concrete in a life cycle perspective. Taastrup: Danish Technological Institute, 2005.

MEHTA, P. K. Sustainable cements and concrete for the climate change era – A review. In: SECOND INTERNATIONAL CONFERENCE ON SUSTAINABLE CONSTRUCTION MATERIALS AND TECHNOLOGIES, 2010, Ancona. Proceedings []. Milwaukee: UWM Center for By-Products Utilization, 2010.

ONU. Organização das Nações Unidas. Nosso futuro comum – A comissão mundial sobre meio ambiente e desenvolvimento. Oxford: Editora da Universidade de Oxford, 1987.

STATISTA. Major countries in worldwide cement production from 2015 to 2019. New York: Statista, 2020.

 UNEP. United Nations Environmental Programme. Buildings and climate change: Current status, challenges and opportunities. Nairobi: UNEP, 2007.

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______. Cement – Mineral commodity summaries. In: Cement statistics and information – Annual publications. Reston: USGS, 2020.

VARES, S.; HAKKINEN, T. Environmental burdens of concrete and concrete products. Nordic Concrete Research Publication, v. 21, p. 98-107, 1998.

WORLDMETERS. Current world population. Worldmeters, 2020.

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