Trabalho ACV - Fachada Verde

Prévia do material em texto

PAGE 7
Avaliação de Ciclo de Vida (ACV) aplicada ao Estudo de Fachadas Verdes: 
Uma Revisão da Literatura Científica
Carolina de Almeida Xavier[footnoteRef:1] * Maria Lucia A. C. Kuo[footnoteRef:2] * Lucas Rosse Caldas[footnoteRef:3] [1: *	Mestranda em Engenharia Civil na Universidade Federal do Rio de Janeiro (carolina.xavier@coc.ufrj.br)] [2: *	Mestranda em Engenharia Civil na Universidade Federal do Rio de Janeiro (maria.kuo@coc.ufrj.br)] [3: *	Professor Orientador na Universidade Federal do Rio de Janeiro ( lucas.caldas@fau.ufrj.br)] 
RESUMO 
A Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) se mostra como uma importante metodologia para identificar, através de análise de toda a cadeia produtiva, a viabilidade e potencial ambiental dos projetos de Fachadas Verdes (FV), estudando desde a obtenção dos materiais para produção/construção, até a etapa de manutenção e destinação final. O objetivo deste estudo é avaliar o estado da arte sobre a aplicação da ACV no estudo de fachadas verdes. Utilizou-se como metodologia a revisão sistemática da literatura nas bases CAPES, Google Academics, SCOPUS e SciELO, considerando os seguintes strings: ciclo de vida, fachada verde, parede viva, sustentabilidade, ACV, energia e carbono, todos em versões português e inglês. Foram utilizados os seguintes critérios de aceitação: (a) artigos em periódicos; (b) período de dez anos; (c) publicação em inglês ou português. Da pesquisa, foram encontrados 13 artigos hábeis a serem estudados. Buscou-se delimitar os principais desafios de seu projeto e execução e traçar as principais tecnologias utilizadas. Da pesquisa, três resultados foram alcançados, sendo eles: (i) traçar tipos de construção associada às FVs; (ii) determinar as vantagens e desvantagens de cada modelo; e (iii) quantificar os gastos energéticos e emissões de gases de efeito estufa (GEE) a cada etapa produtiva, inclusive quanto à sua irrigação, manutenção e fim de vida. Tais resultados vêm a corroborar com os objetivos inicialmente desenhados. Com base nos resultados obtidos a partir da ACV, é possível inferir que a escolha de determinada estrutura de FV dependerá não somente de fatores climáticos e da construção, mas também estará intrinsecamente relacionado aos impactos ambientais de seus componentes associados durante todo o ciclo de vida.
Palavras-chave: Fachada Verde. ACV. Impactos Ambientais.
ABSTRACT
The Life Cycle Assessment (LCA) proves to be an important methodology to identify, through analysis of the entire production chain, the viability and environmental potential of Green Facades (PV) projects, studying from the acquisition of materials for production/ construction, to the stage of maintenance and final disposal. The objective of this study is to evaluate the state of the art on the application of LCA in the study of green facades. A systematic review of the literature was used as a methodology in the CAPES, Google Academics, SCOPUS and SciELO databases, considering the following strings: life cycle, green facade, living wall, sustainability, LCA, energy and carbon, all in Portuguese and English versions. The following acceptance criteria were used: (a) articles in journals; (b) period of ten years; (c) publication in English or Portuguese. From the search, 13 skillful articles were found to be studied. We sought to delimit the main challenges of its design and execution and outline the main technologies used. From the research, three results were achieved, being them: (i) outlining types of construction associated with VFs; (ii) determine the advantages and disadvantages of each model; and (iii) quantify energy expenditure and greenhouse gas (GHG) emissions at each production stage, including irrigation, maintenance and end-of-life. Such results come to corroborate with the objectives initially designed. Based on the results obtained from the LCA, it is possible to infer that the choice of a particular PV structure will depend not only on climatic and construction factors, but will also be intrinsically related to the environmental impacts of its associated components throughout the life cycle.
Keyword: Green Wall. Green Façade. Living Walls. LCA. Environmental Impacts
1. INTRODUÇÃO
O crescimento populacional e a urbanização mudaram drasticamente as condições de vida nos últimos anos, resultando num aumento da poluição ambiental, da degradação da terra, aumento das camadas impermeáveis no solo, limitação da cobertura vegetal, aquecimento global e efeito de ilha de calor. Todos esses problemas levaram a discussão sobre sustentabilidade e a necessidade de implementações inovadoras no ambiente construído o mais rápido possível para tentar mitigar esses impactos. 
Uma das soluções que passaram a ser estudadas foi a criação das fachadas verdes devido ao fato de se ter uma limitação de piso nas construções o que torna o crescimento vertical uma forma de aproveitamento máximo do espaço disponível, e de já se ter estudos sobre o efeito da vegetação no conforto térmico, bem como na qualidade do ar em ambientes internos e externos [5]. 
O conforto térmico traz diversos benefícios socioeconômicos, dentre eles vale ressaltar a economia de energia, tanto para uso de aquecedores quanto para o uso de ar-condicionado. De acordo com estudos feitos por Puselli et al (2017), o conforto térmico ocorre, pois, uma camada de ar é formada entre o edifício e a fachada verde que acaba tendo um efeito isolante podendo ter uma redução de até 60% de energia com economia de ar-condicionado. Além disso, outro benefício econômico seria o aumento da durabilidade das fachadas. [17]
Já os benefícios sociais estão ligados a melhoria das condições urbanas com a ajuda na diminuição da poluição do ar, pois as fachadas verdes contribuem no consumo de CO2 gerado, já que uma árvore no meio urbano consegue diminuir em 10 a 15% a poluição do ar. [17]
Além dos benefícios citados é importante se estudar o ciclo de vida dessas fachadas, pois ajuda a ter uma visão melhor dos sistemas e uma fácil compreensão dos fenômenos envolvidos. Logo, a observação do ciclo de vida de uma fachada verde é usada para se entender toda a rede de processo que participam do seu desenvolvimento. [17]
Segundo Manso e Castro-Gomes (2015), às fachadas verdes seriam um tipo de jardim vertical, este se refere a qualquer sistema que permite o desenvolvimento de vegetais em superfícies verticais. Logo, a fachada verde é quando uma vegetação cresce ao longo da superfície e a outra subdivisão chamada de paredes vivas consiste em painéis ou módulos de diferentes materiais compostos de 3 camadas: estrutura metálica do suporte, placa de PVC e duas mantas de feltro ou geotêxtil, além de sistemas de irrigação e nutrição embutidos no sistema para suportar uma variedade de espécies vegetais, para que proporcione um ambiente adequado havendo um crescimento uniforme ao longo da superfície.
Em razão da situação mundial atual, o assunto fachada verde se torna um assunto relevante e necessário, e por isso estudos voltados à ACV das fachadas verdes estão sendo realizados, pois esta metodologia auxilia na avaliação de quão sustentável um produto ou processo é. Ela ajuda a identificar as etapas que mais causam danos ao meio ambiente, permite a comparação do impacto ambiental do produto estudado com outros similares e ajuda a identificar pontos de melhorias que podem ser feitos
Sendo assim este artigo tem como objetivo fazer uma revisão bibliográfica, para se entender o estado da arte, do que já se sabe sobre o assunto. Para isso, agrupou-se publicações nacionais e internacionais dos últimos 10 anos que fazem uma avaliação de desempenho ambiental desse sistema em várias áreas do mundo abrangendo áreas ambientais.
O foco das publicações são as análises quantitativa e qualitativa utilizando a metodologia de ACV para avaliar os impactos ambientais de fachadas verdes e como anda o estudo dela no Brasil e no mundo. E para isso foi criada uma tabela contendo as diferentes questões metodológicas da ACV avaliadas, o tipo dematerial utilizado na sua estrutura, a vida útil da edificação, unidade funcional e a utilização ou não de software. 
2. MÉTODO
O método de pesquisa utilizado neste estudo consistiu-se em uma revisão sistemática da literatura, inicialmente realizou-se uma pesquisa mais ampla sobre o tema, ciclo de vida de fachadas verdes. Fez-se buscas em quatro plataformas de pesquisa de artigos científicos, conforme listadas:
· Portal de periódicos CAPES;
· Google Acadêmico;
· Portal SCOPUS (Elsevier),
· Cientific Electronic Library Online (SciELO).
Para melhor refinamento da pesquisa foi utilizado palavras-chave acerca do tema em português e suas equivalentes em língua inglesa: ciclo de vida (lifecycle), fachada verde (green façade), paredes vivas (living walls), sustentabilidade (sustainability), ACV (LCA), energia (energy) e carbono (carbon). Em seguida decidiu-se filtrar pesquisas voltadas ao tema no intervalo temporal dos últimos 10 anos (2012-2022).
3. BASE CONCEITUAL SOBRE AVALIAÇÃO DO CICLO DE VIDA (ACV)
De acordo com a ISO 14044 (2006), o aumento da conscientização sobre a importância da proteção ambiental e os possíveis impactos associados aos produtos e serviços associados a eles, sejam eles manufaturados ou consumidos, tem aumentado o interesse no desenvolvimento de métodos para melhor compreender e saber lidar com esses impactos. Uma das técnicas que estão sendo desenvolvidas para esse fim é a avaliação do ciclo de vida (ACV) [1].
A ACV aborda os aspectos ambientais e potenciais impactos ambientais ao longo do ciclo de vida de um produto, desde a aquisição da matéria-prima através da produção, uso, tratamento de fim de vida, reciclagem e descarte final (ou seja, do berço ao túmulo) [1]. Sendo assim, ela permite destacar e avaliar os pontos críticos e as margens de melhoria do ciclo de vida de um produto.
O estudo é dividido em quatro fases: definição de objetivo e escopo, análise de um inventário do ciclo de vida (ICV), avaliação de impacto do ciclo de vida (AICV) e interpretação dos resultados [1].
O escopo, incluindo o limite do sistema e o nível de detalhe, de uma ACV depende do assunto e de qual é a intenção de uso do estudo, ou seja, a profundidade e a amplitude do estudo podem diferir consideravelmente dependendo do objetivo.
Em seguida tem a fase de análise de inventário do ciclo de vida (ICV) que é um inventário de dados de entrada/saída relativos ao sistema em estudo. Ele envolve a coleta dos dados necessários para atender aos objetivos do estudo definido. Uma forma bem pragmática de coletar esses dados é a utilização de banco de dados de inventários de ciclo de ciclo de vida nos quais ficam armazenados dados de inventário de diversos processos produtivos específicos de um país de origem [3]. Neste trabalho os bancos de dados mais utilizados foram o Ecoivent e o GaBi. Outras formas de obtenção desses dados foram através de coleta direta com os fornecedores dos produtos e serviços envolvidos, e de dados da literatura, ou seja, utilização de informações obtidas por outros autores.
Posteriormente, há a fase de avaliação do impacto do ciclo de vida (AICV) que fornece informações adicionais para ajudar a avaliar os resultados do ICV para entender melhor seus significados ambientais [1]. Nesta etapa os dados são agrupados em categorias de impactos específicos de acordo com algum método de avaliação de impacto [3]. Alguns dos métodos utilizados nas pesquisas sobre esse assunto foram: CML-2001, ReCiPe2016, IPCC2013 e ILCD.
Por fim, temos a interpretação dos resultados, na qual os resultados de um ICV ou AICV, ou ambos, são resumidos e discutidos como base para conclusões, recomendações e tomadas de decisão em acordo com a definição de objetivo e escopo. [1] Devido a grande quantidade de dados a serem analisados, muitos autores utilizam softwares para tornar o estudo mais eficiente. Alguns deles são: Energy Plus, GaBi, ECOTECT, SimaPro e CML 2001.
4. ACV APLICADA EM ESTUDOS SOBRE FACHADAS VERDES 
Dentro do escopo de pesquisa citado anteriormente, foram selecionados 13 artigos que fazem a análise do ciclo de vida das fachadas verdes, dos quais 6 são de 2021 e os outros 7 estão na faixa de 2014-2019, distribuídos conforme a figura abaixo:
Figura 1: Quantidade anual de publicações
Nesta primeira análise percebeu-se que os estudos são recentes, sendo os mais antigos de 2014, porém muitos deles são de 2021, ressaltando a relevância sobre o estudo. Vale ressaltar que alguns desses artigos fazem uma revisão bibliográfica de outros estudos comparando os tipos de Fachadas Verdes e os fatores levados em conta para sua ACV.
	Dentre os estudos selecionados, nenhum dos estudos do ACV em fachadas verdes foi feito no Brasil, sendo eles feitos em diversas localidades do mundo, levando em conta o clima desses lugares. Através de uma análise das localidades dos estudos é possível perceber que há uma diversidade grande de países que estão interessados no tema, dentre eles temos: Suíça, China, Canadá, Espanha, Itália, Portugal, Reino Unido e Emirados Árabes. Na figura abaixo é possível ver uma distribuição pelo mundo em relação às instituições envolvidas nos estudos.
Figura 2: Distribuição Mundial dos Países Interessados no Tema
Em relação ao panorama internacional, vários trabalhos foram publicados em periódicos relevantes, em simpósios como o 2nd International Sustainable Buildings Symposium e em conferências como o 9th International Conference on Urban Regeneration and Sustainability. Na Figura 3 abaixo são mostrados todos os periódicos, e a respectiva quantidade de publicações a respeito do tema.
Figura 3: Quantidade de publicações por periódico internacional
	É importante ressaltar que apesar de termos um único tema, o modo como os autores o abordam é bem diversa. Em algumas publicações há uma análise de uma única fachada enquanto outros fazem comparação entre mais de uma ou até mesmo com uma parede sem vegetação. 
	Há também a forma como as fases do ciclo de vida são analisadas. Nem todos os estudos fizeram uma análise de berço ao túmulo, ou seja, uma análise em que todas as fases do ciclo de vida são consideradas. A figura abaixo mostra o quantitativo em porcentagem das fases de ACV estudadas e ajuda a perceber que todas as fases estão sendo estudadas apesar de se ainda ter uma dificuldade por parte dos autores em encontrar informações sobre a fase de destinação final dos materiais.
Figura 4: Fases da ACV incluídas nos estudos avaliados
Uma outra observação a ser feita é sobre a vida útil considerada. A maioria dos trabalhos considera uma só possibilidade para todo o estudo, mas há 2 que consideram mais de uma possibilidade. A quantidade percentual para os valores de vida útil, cuja variação é de 10 a 50 anos, está representada na Figura 5. 
Figura 5: Vida útil dos artigos analisados
	Dos artigos estudados, todos usaram para análise do ciclo de vida todos utilizam a categoria de impacto de mudanças climáticas (climate change), que avalia a quantidade de CO2 equivalente, já que a principal proposta das fachadas verdes é o consumo de CO2. as demais categorias e a quantidade de artigos que utilizam elas na análise estão representadas na tabela e gráfico abaixo.
Figura 6: Quantidade de cada categoria de impacto avaliada nos estudos
Com os levantamentos das categorias os estudos fizeram a análise do ciclo de vida, comparando os danos causados pelas fachadas verdes e comparados com o retorno de energia economizada e também com o consumo de carbono, mostrando o quanto deve durar a vida útil da parede para os gastos dela compensarem. Um dos fatores que geram um maior dano ambiental é a quantidade de água de irrigação necessária para se manter a fachada verde.
Outro ponto interessante a se levantar é que os estudos que consideraram uma quantidade maior de categorias de impacto acabam demonstrando um custo/benefício menor das fachadas verdes, pois os gastos totais de construção, manutenção e descarte acaba sendo maior dos que consideram apenas a questão climática, energia e água utilizada.
Notou-se na pesquisaque as principais normas utilizadas nos estudos foram às normas da ISO 14000, que é o conjunto de normas internacionais que tratam sobre a gestão ambiental. Dentre entre o conjunto são citadas as ISO 14040/44 - Avaliação do Ciclo de Vida, ISO 14046 - Pegada Hídrica e ISO14067 - Pegada de Carbono. 
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS
	A primeira consideração é sobre a menção à Marc Ottelé feita pela maioria dos autores utilizados nesta revisão bibliográfica. Notou-se que muitos artigos utilizam os estudos feitos por Otelle como uma forma de comparar seus resultados obtidos e também como um dado da literatura para as análises feitas em seus trabalhos. Os trabalhos de Marc Ottelé são datados de 2011, 2013 e 2014, mas não foram utilizados para a revisão bibliográfica por não fazerem um estudo de ACV. Porém são importantes por serem usados como base nos demais artigos e serem um dos primeiros nessa área.
	Percebeu-se durante a revisão que os artigos utilizam tipos de fachadas verdes diversas e consideram diferentes climas. Esses fatores são os principais para a análise do ciclo de vida da fachada, pois em regiões onde o clima era mais frio a compensação de energia não foi tão elevada e demorava mais para as fachadas pagarem o uso de energia utilizada durante sua construção. O tipo de vegetação também afeta diretamente os resultados, pois algumas plantas tinham uma vida útil menor do que a necessária para a compensação de carbono e outras tinham um maior consumo de água durante sua manutenção.
	Uma consideração importante feita foi que o principal fator que inviabiliza o uso de fachada verde é a sua manutenção, já que o consumo de água dela não compensaria o carbono consumido e nem a economia de energia. Alguns estudos até sugerem um sistema de irrigação com água reutilizada, o que poderia compensar este consumo, porém nenhum dos artigos revisados fez a análise do ciclo de vida com um sistema do gênero. 
	Vale citar também que a fabricação das fachadas e transporte das plantas ajudava a inviabilizar seu uso, pois nestes processos se têm um grande consumo de energia e liberação de gás carbônico, que como mencionado anteriormente, aumenta o tempo necessário para a fachada poder compensar estes gastos.
	Após essas considerações feitas podemos concluir que as fachadas verdes podem sim ser uma solução sustentável, principalmente em países mais quentes onde o consumo de energia com ar-condicionado no verão é maior, desde que se tenha um menor consumo de água durante a sua manutenção. Porém os estudos ainda estão no início e são necessários mais estudos que considerem opções mais sustentáveis de fachadas verdes. 
O ideal para próximos estudos é utilizar materiais reciclados para diminuir seu consumo de energia e geração de gás carbônico na fabricação, além de materiais que sejam menos tóxicos ao meio ambiente na hora do seu descarte. Para uma melhor análise da viabilidade das fachadas verdes é necessário estudos onde a irrigação seja feita com água reutilizada ou da chuva para poder comparar com os resultados já existentes e ver se a compensação realmente vale a pena ou não.
	
6. REFERÊNCIAS
[1] International Organization for Standardization (ISO). “Environmental management — Life cycle assessment — Requirements and guidelines”, ISO 14044:2006
[2] International Organization for Standardization (ISO). “Environmental management — Life cycle assessment — Principles and framework”, ISO 14040:2006
[3] F.C. Zanellato e J.L. Calmon,”Estado da arte da metodologia de Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) aplicado na fabricação de concretos comuns e concretos ecológicos”. Lisboa: CONPAT 2015
[4] Júlia Lira, Lucas Caldas e R. M. Sposto, “Estado da arte sobre Avaliação de Ciclo de Vida (ACV) aplicada a Telhados Verdes”. II CONGRESSO LUSO-BRASILEIRO DE MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO SUSTENTÁVEIS, 2016
[5] Dr. Sam C. M. Hui, “Assessment of environmental performance of vertical greening systems”. China: Shanxi (Taiyuan)-Hong Kong Joint Symposium 2017, Smart City – The way to a better tomorrow
[6] Katia Perini, Fabio Magrassi, Andrea Giachetta, Luca Moreschi, Michela Gallo e Adriana Del Borghi, “Environmental Sustainability of Building Retrofit through Vertical Greening Systems: A Life-Cycle Approach”. Sustainability - MDPI, v.13, Issue 9, 2021
[7] Lan Pan, L.M. Chu, “Energy saving potential and life cycle environmental impacts of a vertical greenery system in Hong Kong: A case study”. Building and Environment, v. 96, p.293-300, 2016
[8] Haibo Feng, Kasun Hewage, “Life Cycle assessment of living walls: air purification and energy performance” . Journal of Cleaner Production, v. 69, p. 91-99, 2014
[9] Marta Chàfer, Gabriel Pérez, Julià Coma, Luisa F. Cabeza, “A comparative life cycle assessment between green walls and green facades in the Mediterranean continental climate”. Energy & Buildings, v. 249, 2021
[10] Maria Manso, João Castro-Gomes, Bárbara Paulo, Isabel Bentes, Carlos Afonso Teixeira, “Life cycle analysis of a new modular greening system”. Science of the Total Environment, v. 627, p. 1146–1153, 2018
[11] V. Oquendo-Di Cosola, F. Olivieri, L. Ruiz-García, J. Bacenetti, “An environmental Life Cycle Assessment of Living Wall Systems”. Journal of Environmental Management, v. 254, 2020
[12] Hasim Altana, Nevin Johnb, Juri Yoshimic, “Comparative Life Cycle Analysis Of Green Wall Systems In The Uk”. Turquia: 2nd International Sustainable Buildings Symposium, 2015
[13] Ghofran M.J.A. Salaha, Anna Romanova, “Life cycle assessment of felt system living green wall: Cradle to grave case study”. Environmental Challenges, v.3, 2021
[14] Mehzabeen Mannan, Sami G. Al-Ghamdi, “Investigating environmental life cycle impacts of active living wall for improved indoor air quality”. Building and Environment, v.208, 2022
[15] Andreia Cortês, João Almeida, Maria Inês Santos, António Tadeu, Jorge de Brito e Carlos Manuel Silva, “Environmental performance of a cork-based modular living wall from a life-cycle perspective”. Building and Environment, v.191, 2021
[16] Patricia Kio, Ahmed K. Ali, “In situ experimental evaluation of a novel modular living wall system for industrial symbiosis”. Energy & Buildings, v.252, 2021
[17] R. M. Pulselli, F. Saladini, E. Neri & S. Bastianoni, “A comprehensive life cycle evaluation of vertical greenery systems based on systemic indicators”. The Sustainable City IX, v. 2, p. 1017–1024, 2017
[18] Mukunth Natarajan, Mansour Rahimi, Shouvik Sen, Nadine Mackenzie e Yernar Imanbayev, “Living wall systems: evaluating life-cycle energy, water and carbon impacts”. Urban Ecosystem, v.18, p.1–11 , 2015
[19] V.Serra, L.Bianco, E.Candelari, R.Giordano, E.Montacchini, S.Tedesco, F.Larcher e A.Schiavi “A novel vertical greenery module system for building envelopes: The results and outcomes of a multidisciplinary research project”. Energy & Buildings, v.146, p. 457-483, 2017
[20] Suzaini Mohamed Zaida, Eeswari Perisamya, Hazreena Husseinb, Nik Elyna Myedaa e Nurshuhada Zainona, “Vertical Greenery System in urban tropical climate and its carbon sequestration potential: A review”. Ecological Indicators, v.91, p. 57-70, 2018
[21] Marta Chàfer, Luisa F. Cabeza, Anna Laura Pisello, Chun Liang Tan e Nyuk Hien Wong, “Trends and gaps in global research of greenery systems through a bibliometric analysis”. Sustainable Cities and Society, v.65, p. 457-483, 2021
[22] Muhammad Mubashir Ahsan, Wei Cheng, Aqsa Bilal Hussain, Xuefeng Chen, Basit Ali Wajid, “Knowledge mapping of research progress in vertical greenery systems (VGS) from 2000 to 2021 using CiteSpace based scientometric analysis”. Energy & Buildings, v.256, 2021
[23] Marc Ottelé, Katia Perini, A.L.A.Fraaij, E.M.Haas, R.Raiteri, “Comparative life cycle analysis for green façades and living wall systems”. Energy and Buildings, v.43, 2011 
[24] Marc Ottelé, Katia Perini, E.M.Haas, R.Raiteri, “Comparative life cycle analysis for green façades and living wall systems”. Urban Ecosyst, v.16, p. 265–277 , 2013 
[25] Marc Ottelé, Katia Perini, E.M.Haas, R.Raiteri, “19 - Lifecycle assessment (LCA) of green façades and living wall systems”. Life Cycle Assessment (LCA), Eco-Labelling and Case Studies, v.19, p. 457-483, 2014 
[26] Katia Perini, “Life Cycle Assessment of Vertical Greening Systems”. Nature Based Strategies for Urban and Building Sustainability, Chapter 4.7, p. 333-340, 2018 
ASSINATURAS
__________________________________
Acadêmico: Carolina De Almeida Xavier
__________________________________
Acadêmico: Maria Lucia A. C. Kuo
__________________________________
Orientador: D.Sc. Lucas Rosse Caldas
Rio de Janeiro / 2022