Ciclos biogeoquimicos e a Engenharia Civil

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A ENGENHARIA CIVIL E OS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
ANDRADE, Amanda Mayara Campos Silva (1); COSTA, Lorrany Jenifer Teodoro da (2), JESUS, Sayoanara Lanna Alves de (3), SANTOS, Samuel Filipe Pereira (4)
Aluna de graduação em Engenharia Civil, andradeamcs@gmail.com
Departamento de Engenharia Civil da Universidade Federal de Goiás (UFG) – Campus Catalão
Aluna de graduação em Engenharia Civil, lorranyteodoro@hotmail.com
Departamento de Engenharia Civil da Universidade Federal de Goiás (UFG) – Campus Catalão
Aluna de graduação em Engenharia Civil, sayonaralanna1996@hotmail.com
Departamento de Engenharia Civil da Universidade Federal de Goiás (UFG) – Campus Catalão
Aluno de graduação em Engenharia Civil, samuel-filipe-p@hotmail.com
Departamento de Engenharia Civil da Universidade Federal de Goiás (UFG) – Campus Catalão
RESUMO
Os elementos que são vitais à vida seguem um percurso desde o meio inanimado, passando pelos organismos vivos e retomando ao ponto de origem. Esses são integrados aos organismos no formato de compostos orgânicos complexos ou se associam a uma série de reações químicas que são de suma importância para as atividades realizadas pelos seres vivos. O processo de ciclagem feito por estes elementos passa a ter o nome de ciclos biogeoquímicos. 
ABSTRACT
The elements that are vital to life follow a route from the inanimate environment, passing through the living organisms and returning to the point of origin. These are integrated in the bodies are complex organic compounds format or associate with a series of chemical reactions that are of paramount importance to the activities of the living beings. The cycling process done by these elements is replaced by the name of biogeochemical cycles .
1 INTRODUÇÃO
O planeta em que vivemos atingiu tal forma devido os ciclos, tanto químicos quanto biológicos e temporais, que fizeram adaptações até que fosse possível viver sobre sua superfície. A solidificação do solo, a liquefação de certos componentes e a vaporização de outros, compuseram os elementos e os ciclos que existem desde então.
Com o surgimento dos seres humanos as construções civis começaram a fazer parte da paisagem e composição da natureza, logo essas passaram a causar interferências no meio, o que inclui os ciclos biogeoquímicos. Com o desenvolvimento, a relação homem-natureza ganhou possibilidade de causar menos interferência na natureza e em seus ciclos, porém as mudanças nos ciclos apenas aumentaram causando alterações e tornando a natureza apenas um objeto a ser esquecido.
2 CICLO BIOGEOQUÍMICO DA ÁGUA
De acordo com PACHECO (2013), cerca de da superfície do planeta è composta por água, porém segundo o Plano Nacional de Recursos Hídricos apenas 0,8% de sua totalidade se apresenta em estado potável (considerando águas fluviais e subterrâneas). Não se sabe de onde a água veio, mas sua existência foi um requisito fundamental para a existência dos seres vivos desde a era de formação do planeta.
O ciclo da água interfere nas condições do planeta desde sua formação, o processo de evaporação e precipitação, que eram contínuos, foi responsável pelo resfriamento da crosta terrestre, quando as chuvas permanentes diminuíram se iniciou o processo de formação de bacias hidrológicas. Após essas e várias outras mudanças o planeta se tornou a geoide em que vivemos hoje. 
O ciclo hidrológico permanece na ativa mesmo após o fim do processo de formação do planeta, ele mantém o mundo em equilíbrio transferindo água de um local com mais abundância para um de menos com a ajuda do sol, das zonas de pressão, da gravidade e dos ventos que são fatores de suma importância no ciclo da água (MUGGLER et al, 2003).
Segundo BRAGA (2005), a água presente no solo, em oceanos, rios e lagos evapora quando suas moléculas são aquecidas, as folhas de árvores também contribuem com a emissão de vapor d’água por meio da evapotranspiração, essa água no estado gasoso forma nuvens que geralmente transitam de uma área de maior pressão para uma de menor, causando as chuvas. Quando a precipitação ocorre no continente torna o ciclo da água maior, pois ocorre à infiltração de certa parte da água (sendo que essa pode se deslocar na camada superficial terrestre ou descer até o lençol de águas subterrâneas), sendo que a outra pode escoar na superfície tendo como destino final lagos, rios, oceanos ou vales. Já quando a precipitação ocorre nos oceanos, é mais comum que a água retorne ao ciclo hidrológico através da evaporação.
 
Figura 1 - Ciclo da água
Fonte: MAY, Simone. Estudo da viabilidade do aproveitamento de água de chuva para consumo não potável em edificações. 2004. Tese de Doutorado. Universidade de São Paulo.
2.1 A INTERFERÊNCIA DA ENGENHARIA CIVIL NO CICLO DA ÁGUA
A engenharia civil provoca interferência no ciclo da água de várias formas, diretas e indiretas. De acordo com BRAGA (2005), as formas mais explícitas de mudanças no ciclo da água são o desmatamento e a pavimentação, que causam diminuição na evapotranspiração, mudanças no escoamento da água e impedimento de infiltração da mesma para o lençol freático.
2.1.1 DESMATAMENTO
Segundo MOURA et al, toda construção exige uma área limpa, tanto em relação a resíduos sólidos quanto a vegetação, por tal motivo o desmatamento de certas áreas é inevitável quando se trata de construção civil. A retirada da vegetação, ocorre tanto em pequenas áreas quanto em grandes, isso dependendo do tamanho da construção e a função que está promoverá, por exemplo: a construção de uma hidrelétrica exige uma área alterada extremamente maior que a da construção de uma residência unifamiliar. A forma que o desmatamento afeta o ciclo da água pode depender das características do solo ou até do tipo de vegetação retirada.
Quando o solo é argiloso, a vegetação contribui para levar a água da superfície para uma camada mais interna, pois as raízes funcionam como caminhos que a água pode percorrer até chegar à parte interna do solo que apresenta características que facilitam o escoamento e a absorção. De tal forma quando plantas são retiradas de solos argilosos, o mesmo apresenta grande escoamento da água e pouca absorção, causando a perca de seus nutrientes e futuramente a perca de suas características, já que este acaba usando sua própria umidade de camadas internas para tentar manter as camadas externas em sua forma natural.
Em relação a outros solos, a retirada da vegetação também não é nada favorável, pois esses podem perder densidade e ter partículas superficiais carregadas durante o escoamento de enxurradas promovidas por chuva. Como a maior parte dos nutrientes do solo estão nas camadas mais expostas, este se torna pobre e provavelmente infértil. Além disso, quando se trata de encosta de rios ou morros, pode ocorrer assoreamento e deslizamento de terras, alterando o percurso de escoamento da água e então o seu ciclo (FERREIRA et al, s.d.).
Quando se trata de desmatamento para construção de hidrelétricas a interferência no escoamento é ainda maior, pois há mudança no curso do rio, o que interfere no fluxo, rio-mar e na profundidade das águas do lençol freático. 
De acordo com a Comissão Europeia, além de alteração no escoamento de águas pluviais e fluviais, a retirada da vegetação causa diminuição da evaporação, já que as plantas são responsáveis por grande parte da retirada de água presente no solo através da evapotranspiração. Desse modo ocorre menor emissão de vapor d’água do solo para a superfície. Há também a influência na evaporação da água presente na superfície úmida terrestre, já que essa fica exposta e recebe maior quantidade de radiação se aquecendo e perdendo água em forma gasosa para a atmosfera.
2.1.2 PAVIMENTAÇÃO
A pavimentação do solo é um fator que acompanha o crescimento das cidades, porém muitas vezes ele não é acompanhado por construção de redes de esgoto e bueiros, isso causa um grande transtorno para a população que sofre com alagamentos em períodos de chuva. Além de tal transtorno, a pavimentação do solo impede a infiltração daágua e altera o escoamento natural de águas pluviais, causando mais uma interferência no ciclo hidrológico.
A impermeabilização do solo é uma das características dos grandes centros urbanos, que promovem a construção de calçadas, asfaltos e áreas de lazer pavimentadas. Assim a água proveniente da chuva escoa por toda cidade, causando muitas vezes alagamentos e outros transtornos como a proliferação de doenças (FERREIRA et al, s.d.).
De acordo com TUCCI (1999), além da interferência no escoamento, a pavimentação dificulta a infiltração de água para as camadas inferiores do solo, causando o comprometimento do lençol freático que passa a receber menos água e sofre rebaixamento. O solo pavimentado também promove o aquecimento do ar atmosférico, alterando a zona de pressão e com isso diminuindo o índice de chuva em certos locais.
A Comissão Europeia, ainda afirma que a evaporação também sofre alteração com a impermeabilização do solo, pois este é aquecido durante longa parte do dia, então passa maior parte do tempo com temperaturas elevadas (em relação ao solo normal). Assim, quando há queda de chuva sobre esse pavimento as gotículas de água sofrem evaporação rapidamente, de tal modo a evaporação da água que cai sobre esse pavimento aquecido acelera o ciclo hidrológico de forma que o vapor d’água produzido retorna em chuva em poucos instantes, o que pode atrapalhar a chuva em cidades locais próximas. 
2.2 MEDIDAS MITIGATÓRIAS
Há diversas formas de evitar tanta interferência no ciclo da água, algumas como a realização de construções em locais que exijam menos desmatamento e a utilização de pavimentos que permitam permeabilidade da água, não são de difícil implantação. Utilizando esses métodos a infiltração de água no solo, o seu escoamento sobre a superfície e a evaporação não sofreriam tanta interferência.
Segundo BISPO (2015), a utilização de pavimentos porosos aumenta a quantidade de infiltração de água nas camadas inferiores do solo, promovendo menor alteração do ciclo natural da água. Porém, estes pavimentos não podem ser usados em locais de grande circulação de veículos, mas em locais como aeroportos, ciclovias, calçadas e garagens, onde a movimentação não exige tanto da via, a utilização é bastante recomendada. A água que infelizmente não consegue se infiltrar no solo e escoa sobre essa cobertura deve ser canalizada e direcionada pelo sistema de esgoto para o local de sua deságua natural.
Segundo FERREIRA et al (s.d.), para evitar o desmatamento não é apenas necessário que o local reservado para construção seja de pouca vegetação de grande porte, mas também que as áreas circundantes não apresentem florestas ou reservas em suas proximidades, isso devido à possibilidade de crescimento desordenado no futuro. Porém, mesmo que não haja grande desmatamento para certas edificações, a arborização das áreas em sua volta, traz imensos benefícios, como a possibilidade de sombras, resfriamento da temperatura (devido à retenção e liberação de vapor d’água), purificação do ar e manutenção da evapotranspiração.
3 CICLO BIOGEOQUÍMICO DO CARBONO
O carbono é um elemento químico de grande importância para os seres vivos. É o principal constituinte da matéria orgânica, participando de 49% do peso orgânico em relação à matéria seca, além de participar da composição de grande parte dos inorgânicos como diamante, grafite, carvão, hulha, antracito, óxidos, dióxidos e hidratos.
O carbono utilizado primariamente pelos seres vivos, está presente no ambiente na forma de moléculas de gás carbônico, presentes na atmosfera ou dissolvidas nas águas dos mares, oceanos, rios e lagos (CHAER, 2015).
Tabela 1 - Principais reservatórios de carbono na Terra
	
	Reservatório
	Carbono (gigatons) a
	Porcentagem do total de carbono na Terra
	Oceanos
	38x10³ ( > 95% correspondem a C inorgânico)
	0,05
	Rochas Sedimentares
	75x106 ( > 80% correspondem a C inorgânico)
	> 99,5
	Biosfera terrestre
	2x10³
	0,003
	Biosfera aquática
	1-2
	0,000002
	Combustíveis Fósseis
	4,2x10³
	0,006
	Hidratos de metano
	104
	0,014
Fonte: Dados adaptados de Science 290:291-295,2000. Microbiologia de Brock,2004.
O carbono do CO2 só é removido da atmosfera pelo processo de fotossíntese realizado pelos seres fotossintetizantes, que vai ser utilizado na síntese de compostos orgânicos como carboidratos, proteínas, lipídeos e ceras em geral, os quais vão suprir as cadeias e teias alimentares. Da mesma maneira, as bactérias que realizam quimiossíntese fabricam seu alimento a partir do CO2 (ROSA et al, 2003). 
O ciclo do carbono pelas plantas pode ter várias contribuições, entre elas está a liberação de CO2 pela respiração, ou pode ser repassado para os animais superiores via cadeia alimentar ou mesmo a liberação de carbono para o solo pela morte e decomposição dos vegetais, o qual volta a ser CO2 e é novamente absorvido pelas plantas e convertido em açúcar, pelo processo de fotossíntese, formando assim um ciclo em relação as plantas (BESSA, 2010).
Já em relação aos animais, o carbono é adquirido de forma direta ou indireta, através dos produtores durante a sua alimentação, que vai sendo repassado ao longo da cadeia alimentar. Semelhante às plantas, os animais em todos os seus níveis tróficos podem seguir diferentes caminhos para a liberação do carbono, como pela respiração, onde o carbono é devolvido em forma de CO2 para o meio, pela passagem para outro animal através da alimentação, pela morte e decomposição dos animais. Assim, os animais comem as plantas e ao decomporem os carboidratos emitem o carbono novamente para a atmosfera, oceanos e solo (ROSA et al, 2003). 
Outros mecanismos de retorno do carbono ao ambiente são por meio da combustão de combustíveis fósseis (gasolina, óleo diesel, gás natural), as trocas entre os oceanos e a atmosfera. Além desses, o desmatamento e a queima de florestas são outras formas de devolução, que é muito prejudicial, pois o reino vegetal é responsável por capturar esse gás a fim de equilibrar esse elemento no planeta. Diferentemente do que se pensa, os verdadeiros pulmões da terra são os oceanos e mares, devido a grandes quantidades de algas que se tem nesses meios. Mas em relação a mudanças de microclimas a fauna tem contribuição direta, por isso a importância de conservação dos biomas terrestres.
3.1 INTERFERÊNCIA DA ENGENHARIA CIVIL NO CICLO DO CARBONO 
A construção civil é reconhecida como uma das atividades de maior pegada ecológica em nosso planeta. Estima-se internacionalmente que entre 50% e 75% dos recursos naturais existentes no planeta são consumidos por esse setor, onde se destaca o autoconsumo de energia, elevadas emissões de gases na atmosfera (que correspondem a 1/3 do total de emissões de gases de efeito estufa) e geração de resíduos proveniente da construção (LAERA, 2012).
Edificações de quaisquer naturezas consomem em média 40% da areia, pedras e cascalhos, 25% da madeira, 40% da energia e 16% da água consumidos no mundo anualmente (TAVARES, 2006). 
No Brasil, desde o início dos anos 90 as emissões de CO2 têm aumentado rapidamente. O Laboratório Nacional Oak Ridge, com sede nos Estados Unidos, desenvolveu o ranking mundial dos países em relação às emissões de CO2 na atmosfera, provenientes da produção de cimento, combustão de gás e de combustíveis fósseis. A classificação do Brasil nesse ranking foi 16º lugar com a liberação de cerca de 90 milhões de toneladas de carbono no ano 2004, ano esse em que foi realizada a pesquisa (Marcos, 2009).
Tabela – Ranking mundial de emissão de CO2, em 2004
	País
	Emissão de CO2 (toneladas)
	País
	Emissão de CO2 (toneladas)
	1 - Estados Unidos
	1650020
	9 – Coréia
	127007
	2 – China
	1366554
	10 – Itália
	122726
	3 – Rússia
	415951
	11- México
	119493
	4 – Índia
	366301
	12 – África do Sul
	119203
	5 – Japão
	343117
	13 – Irã
	118259
	6 – Alemanha
	220596
	14 – Indonésia
	103170
	7 – Canadá
	174401
	15 – França
	101927
	8 – Reino Unido
	160179
	16 – Brasil90499
Fonte: Adaptado de Laboratório Nacional Oak Ridge.
 Quando se trata da indústria da construção civil, o setor que tem mais expressão em relação a emissões de GEE (gases de efeito estufa), com foco na liberação de CO2, é a produção de cimento, que é responsável por aproximadamente 7% de todas as emissões de CO2 no planeta (ALBANO et al, 2011), já que no âmbito das obras civis o concreto é o material mais usado, tendo o posto de segundo material mais consumido pelo homem, depois da água.
Conforme estudos feitos na Bélgica, pode-se afirmar que os materiais de construção que apresentam grandes índices de liberação de gás carbônico são cimento, cal, aço (ferro), areia e brita (retirada e transporte), cerâmica vermelha, PVC (policloreto de vinila) e vidro (LAERA, 2012).
Tabela – Resumo das emissões de insumos
	Material
	Emissão de CO2
	Cimento (CO II Z)
	0,70 kg CO2/kg
	Cimento (CP IV)
	0,53 kg CO2/kg
	Aço
	1,70 kg CO2/kg
	Cal
	1,44 kg CO2/kg
	Alumínio
	6,50 kg CO2/kg
	Gesso
	0,40 kg CO2/kg
	Vidro
	7,65 kg CO2/m²
Fonte: ALBANO, Luiza Thomé et al. Estimativa de geração de dióxido de carbono por uma obra de alvenaria estrutural em blocos de concreto. Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 2011.
A análise do ciclo de vida, no setor da construção civil se torna necessária para avaliar os impactos ambientais das edificações ao longo de todo o seu processo (MARCOS, 2009). A cadeia produtiva de matérias e componentes utilizados na construção tem impacto relevante que precisa ser revisto e mitigado, tendo uma grande significância em termos de emissões de carbono.
Na etapa de produção dos materiais, podem se citar três principais fatores de emissões de GEE: calcinação, transportes e uso de combustíveis fósseis.
O processo de calcinação, consiste na reação química de decomposição térmica dos compostos, que transforma o calcário (CaCO3) em cal virgem (CaO), liberando gás carbônico (CO2). Exemplos de materiais vitais para a construção, que são submetidos a esse processo são cerâmicas, cimento, aço, vidro e alumínio.
Normalmente, são utilizados para alcançar as elevadas temperaturas exigidas pelo processo, combustíveis derivados do petróleo e o carvão mineral, e em algumas situações, é usada à lenha. Mas, independentemente do combustível utilizado, emite e aumenta a concentração de CO2 na atmosfera (JOHN et al, 2014).
Com relação à liberação de carbono, como já foi explicitada, a fabricação do cimento Portland é um importante emissor de dióxido de carbono. Para produzir 1.000 kg de clínquer (base da composição do cimento Portland), gera-se em média 900 a 1.000 kg de CO2, sendo que de 50 a 60% destes são formados na reação química de calcinação do calcário e de 30 a 40% são devidos à combustão de combustíveis fósseis no forno (JUNIOR et al, 2010).
Na produção de componentes cerâmicos, se faz necessário o processo de calcinação da argila, que consome elevados níveis de energia térmica e elétrica, gerando assim emissões de CO2 e consumo de água. As emissões diretas de CO2 provenientes das queimas de combustíveis fósseis do setor representam cerca de 0,25% das emissões totais do país (JOHN, 2011).
Vistos estudos realizados pelo International Iron and Steel Institute, o valor da tonelada de CO2 emitida pela produção em tonelada de aço, pode mudar de acordo com o uso ou não de cal dentro do forno de altas temperaturas. A média mundial de liberação de CO2 para produção de aço é de 1,7 toneladas para cada tonelada de aço. Mas o Brasil recicla em torno de 70% do aço produzido por ano.
Para a fabricação de alumínio também se emite uma boa parte de dióxido de carbono. Mesmo no processo sendo utilizada basicamente energia elétrica na redução química, se libera CO2. Ao utilizar hidroeletricidade emite-se 6,5 toneladas de CO2 por tonelada de alumínio, já em contra partida se optar pelo carvão mineral, gera-se 12 toneladas de CO2 para cada tonelada de alumínio (JUNIOR et al, 2010).
As usinas hidrelétricas e de uso de biocombustíveis representam grande parte da matriz energética brasileira, no entanto já se faz previsão do aumento da demanda de usinas termoelétricas no Plano Decacional de Energia. Esse incremento de energia termoelétrica no sistema tem como consequência o respectivo aumento das emissões de CO2 que será de 39 x 106 toneladas de CO2 em 2017 contra os 14 x 106 toneladas de CO2 em 2008 (LOBO et al, 2010).
Em média, para fabricação de chapas de vidros com uma espessura de 6mm, são gerados 7,65 kg de CO2/ m² de vidro plano (CETESB, 2010).
Uma obra de alvenaria estrutural com blocos de concreto, com base em estudos de caso, apresenta uma emissão total na ordem de 130 kg CO2/ m², sem a parcela referente ao transporte a emissão é de aproximadamente 120 kg CO2/ m² (CHAER, 2015). Em comparação, uma obra que faça uso de alvenaria convencional com tijolos cerâmicos apresenta uma emissão de 205 kg CO2/ m² (JUNIOR et al, 2010).
Para título de comparação com a grandiosidade do impacto causado na construção de uma obra, um pinheiro absorve cerca de 1260 kg de CO2 durante sua vida. Através de cálculos e estimativas é possível determinar um valor aproximado de 413 toneladas de CO2 emitidos pela obra. Ou seja, apenas para essa obra seriam necessários 328 pinheiros para neutralizar as emissões (MURTA, 2010).
3.2 MEDIDAS MITIGATÓRIAS
Em meio a tantas surpresas e catástrofes como enchentes, secas, recordes de temperaturas, furacões, não há como negar que mudanças climáticas estão ocorrendo em diversas localidades do planeta, podendo ser mais evidenciados em relação aos microclimas. Com efeito, pode se afirmar conforme estudos, que existe uma relação direta entre as emissões atmosféricas provenientes das atividades humanas e o aquecimento global.
Dentre esses gases o dióxido de carbono é considerado um dos maiores vilões do aquecimento global, pois o aumento da emissão deste gás, especialmente pela ação antrópica, vem acentuando o efeito estufa, processo esse que retém parte da radiação solar refletida pela superfície terrestre, fazendo com que o calor fique preso na atmosfera o que está provocando o aumento das temperaturas médias do planeta ao longo dos últimos tempos.
O IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) apresenta em seu Quarto Relatório em Evidências Paleoclimáticas (largura de anéis de árvores, investigação em concentração de gases dentro de blocos de gelo), que a concentração de dióxido de carbono aumentou de 280ppm no período pré-industrial para 379ppm em 2005. Esses valores obtidos para 2005 superam significativamente a faixa normal de concentração atmosférica desde os últimos 650 mil anos, que teve uma alteração entre 180ppm a 300ppm. Com o crescimento anual das concentrações de CO2, a taxa anual de crescimento da concentração de dióxido de carbono foi maior entre os anos de 1995-2005 o qual a média foi de 1,9ppm por ano, do que foi desde o começo da medição contínua e direta da atmosfera entre 1960 a 2005 a média de 1,4ppm por ano (ONU, 2007 apud CHAER, 2015).
Dentro do setor de construção civil pode-se reduzir em grande parte as emissões de gases de efeito estufa, através da elaboração de uma série de medidas. Um dos primeiros passos a ser tomado inerente a essa ação, é a elaboração de um Inventário de Emissões de Gases de Efeito Estufa de seu empreendimento, em todo o seu ciclo de vida. A partir do inventário, ficará mais fácil a identificação dos pontos críticos, promovendo assim prioridades e oportunidades para a diminuição dessas emissões.
Como exemplos de ações, que contribuem para a redução dos GEE (que têm como principais gases dióxido de carbono (CO2), o óxido nitroso (N2O), o metano (CH4), os hidrofluorocarbonetos (HFC), os perfluorocarbonetos (PFC) e o hexafluoreto de enxofre (SF6)) são:
Adoção de energia renovável no projeto (solar, eólica, entre outras);
Seleção de materiais com menores taxas de emissões, em todo o seu processo produtivo conjuntamente com sua utilização;
Equipamentos de condicionamento de ar com altos níveisde eficiência e que usem gases menos agressivos ao maio ambiente;
Projetos de iluminação mais eficientes, que podem ser obtidos através de lâmpadas de alto desempenho a exemplo LEDS, e sensores de presença;
Utilização de combustíveis com menores emissões em sua combustão;
Projetos arquitetônicos que privilegiam a iluminação e ventilação natural, a fim de reduzir o consumo de energia no recinto;
Aquisição de crédito de carbono para neutralizar as emissões;
Reflorestamento e plantio de árvores para a captura de carbono na atmosfera (ANDERSON, 2011).
Pesquisadores da Universidade Federal do Rio de Janeiro para ajudar a minimizar a emissão de CO2, propõem à fabricação de um cimento ecológico capaz de “sequestrar” do ar as moléculas de dióxido de carbono. Para encontrar o melhor método de aplicação dessa tecnologia de “sequestro” de CO2 pelo cimento ecológico, eles estão procurando as condições físico-químicas do material cimentício durante o processo de fabricação, em testes que estão em curso no Laboratório de Estruturas e Materiais (Labest/Coppe/UFRJ). Mas o objetivo é que em vez do tradicional processo de “cura” utilizado pelos fabricantes de cimento, em que o concreto endurece a partir de reações químicas com a água, o cimento ecológico propõe o aproveitamento do dióxido de carbono presente no ar para causar ao endurecimento controlado do material, em uma reação química de carbonatação, diminuindo assim a cota de emissão de CO2 relacionado ao cimento (MOTTA, 2011).
Realizando essas ações, não estará colaborando apenas com o meio ambiente, mas podem se tornar uma via de reconhecimento e prestígio para a construção, já que há várias certificações internacionais e nacionais de obras e empreendimentos (LEED® - Leadership in Energy and Environmental Design, AQUA - Alta Qualidade Ambiental e a Etiquetagem Nacional de Edificações Procel), que têm como pré-requisito e exigência a redução nas emissões atmosféricas, altos níveis de eficiência energética, redução de geração de resíduos não aproveitáveis e adoção de materiais mais sustentáveis que têm índices menores de emissões.
Portanto há uma grande necessidade da conscientização na área de construção civil em termos nacionais, em relação às emissões de gases de efeito estufa. Mas para que isso se concretize é preciso unir todas as empresas da cadeia produtiva juntamente com os profissionais e estudiosos da área, para se ter capacitação e ideias viáveis economicamente para executar essas obras, com ênfase na diminuição da emissão de gás carbônico e outros gases, que fora das concentrações naturais ao meio ambiente são nocivos ao planeta e consequentemente ao homem.
4 CICLO BIOGEOQUÍMICO DAS ROCHAS
A Terra sofre um processo de evolução e transformação constante, com isso as rochas e os minerais estão sobre a influência do comportamento e da atuação dos diversos agentes internos e externos, sendo que estes modificam o relevo e sua composição no decorrer do tempo geológico (CARNEIRO et al, 2009).
As rochas são constituídas a partir de corpos sólidos, estes são formados de forma natural e representam uma elevada parcela da Terra. Elas podem ser compostas por apenas um mineral que é chamada de rocha monominerálica ou por inúmeros minerais, esta é conhecida como rocha poliminerálica. Além disso, elas também podem conter na sua composição vidro vulcânico, que é um composto que se assemelha aos minerais, contudo este não tem uma estrutura atômica definida ou pode ser feito por minerais e outros restos biológicos (COSTA et al, 2013).
Podem ser divididas em: ígneas, sedimentares e metamórficas, esta pode ser fracionada conforme seu processo de confecção, ou seja, em que processo dentro do ciclo das rochas elas se encontram. É importante fixar que todas as rochas podem vir até a superfície, se transformarem em outras rochas ou até mesmo retornarem ao magma, reiniciando o ciclo (MARANGON, 1995).
Figura 2 - O Ciclo das Rochas
Fonte: http://arquivosdegeografia.blogspot.com/2013/04/ciclo-das-rochas-material-para os.htlm 
O ciclo realizado pelas rochas tem seu início com as rochas ígneas, estas surgem do magma e podem se transformar em sedimentares ou metamórficas, isso conforme o processo geológico, ou até mesmo, retornar ao magma, recomeçando o ciclo sem passar por outros estágios. 
As rochas sedimentares são resultantes do processo de meteorização de rochas ígneas e podem regressar ao magma ou passar por uma metamorfização. Por sua vez, as rochas metamórficas são originadas de rochas ígneas ou sedimentares, que passaram pelo processo de metamorfismo, mudando sua estrutura em estado sólido e também (re) cristalizando novos minerais (FERREIRA, 2007).
4.1 INTERFERÊNCIA DA ENGENHARIA CIVIL NO CICLO DAS ROCHAS
O uso das rochas como materiais de construção em obras de engenharia é intenso, comumente, são utilizadas como: agregados para confecção de concreto, blocos para revestimento de fachadas de edifícios, proteção de taludes de barragens, pedra britada para os leitos de ferrovias, aeroportos e rodovias, blocos para calçamentos de ruas, entre outros (CHIOSSI, 1987).
Os agregados, como são conhecidas as rochas, para a construção civil são materiais particulados obtidos de materiais rochosos variados, consolidados ou granulares de dimensões e propriedades adequadas para o uso em obras de engenharia. Podem ser classificados segundo a origem, a dimensão das partículas e a densidade aparente. 
Segundo a origem eles podem ser classificados como naturais (já se encontram na forma particulada na natureza como exemplo da areia e do cascalho) e industrializados (têm sua composição particulada obtida por processos industriais como, por exemplo, rocha, escória e argila). Quanto à dimensão das partículas podem ser divididos em miúdos (areias) e graúdos (cascalhos e britas). E no que se trata da densidade aparente, os agregados são classificados em leves, médios e pesados (BAUER, 2008).
 
5 CICLO BIOGEOQUÍMICO DO ENXOFRE
O enxofre é um elemento essencial para à existência de vida na Terra, uma vez que alguns compostos presentes nele são de grande importância biológica, devido ao fato dos organismos vivos, incluindo plantas, assimilarem espécies de enxofre, enquanto que ao mesmo tempo, várias formas de enxofre são emitidas como produto final de seus metabolismos. 
O enxofre representa aproximadamente 0,5% da massa seca de plantas e microrganismos e 1,3% do tecido animal. O ciclo global do enxofre compreende um conjunto de transformações entre as espécies de enxofre presentes na litosfera, hidrosfera, biosfera e atmosfera (MARTINS et al, 2014).
Figura 3 – Processo realizado no ciclo do Enxofre
Fonte: http://www.sobiologia.com.br/conteudos/bio_ecologia/ecologia30.php
O processo realizado durante o ciclo do enxofre é constituído basicamente da forma sedimentar, mesmo este possuindo uma fase gasosa. O modo como é feito a assimilação deste elemento, pelos produtores, se dá como sulfato inorgânico. 
O processo biológico alcançado envolve a ação de microrganismos com funções específicas de redução e oxidação, ocorridas durante o processo de decomposição. Contudo, dadas condições anaeróbias, ocorre a redução a sulfetos, entre os quais está o sulfeto de hidrogênio (H2S), que é um composto letal à maioria dos seres humanos (MOZZETO et al, 2011).
Uma imensa quantidade de enxofre é lançada na atmosfera na forma de dióxido de enxofre, que é um dos poluentes mais conhecidos e comuns popularmente. As principais fontes de emissão deste gás decorrem da queima de combustíveis fósseis e atividades industriais (refino de petróleo, metalurgia, cimento), enquanto que a atividade vulcânica é a principal fonte associada a emissões naturais de dióxido de enxofre (SO2) (MARTINS et al, 2014).
5.1 INTERFERÊNCIA DO CICLO DO ENXOFRE NA ENGENHARIA CIVIL
Aliadas aos processos naturais, as atividades exercidas pelo homem na área industrial, agrícola e pecuária, e a imensa aglomeração que já é realidade nas grandes cidades, interferem de modo significativo nosdiversos ciclos, ocasionando transformações na composição e concentração dos diversos constituintes da atmosfera. 
A remoção de espécies químicas da atmosfera pode ocorrer por deposição seca (sem a participação da fase líquida), ou deposição úmida. No caso do enxofre os processos estão relacionados com possíveis danos para o ambiente como os resultantes da formação do ácido sulfúrico (H2SO4).
O termo chuva ácida tem sido usado para todos os processos de deposição úmida. O valor do pH da água de chuva encontra-se mais comumente entre 4,5 e 5,6, devido à presença natural de dióxido de carbono e de espécies de enxofre. Valores de pH mais baixos têm sido observados, principalmente no Hemisfério Norte, como resultado do aumento da concentração de óxidos de nitrogênio e enxofre na atmosfera e a consequente formação de substâncias ácidas (FORNARO, 2006).
Figura 4 – Processos e compostos químicos atmosféricos envolvidos na formação da deposição ácida
Fonte: Fornaro, 1991.
A chuva ácida polui rios e lagos, causando danos à flora e fauna aquáticas e à vegetação. Ao se infiltrar nos solos, os ácidos presentes na água de chuva reagem com diversas substâncias, liberando íons metálicos tóxicos como Al3+, Pb2+, Cd2+, os quais podem ser introduzidos na cadeia alimentar. A acidez aliada à alta concentração de metais tem sido responsável pela devastação de peixes e plantas aquáticas em vários locais.
A transformação das espécies de enxofre na atmosfera também é responsável pela formação do aerossol de sulfato, como gotas de H2SO4 ou partículas de sais: (NH4)2 SO4, MgSO4, CaSO4, entre outros compostos.
Um sério problema causado pela chuva ácida é a destruição de obras civis e de monumentos. No decorrer dos últimos anos, os principais monumentos tidos como sendo históricos sofreram severas agressões. Um exemplo popular é o da Acrópole, situada em Atenas, na Grécia, onde os efeitos desses problemas durante os últimos quarenta anos são equivalentes aos observados nos dois mil anteriores. Também podem ser citados: o Coliseu, em Roma; as Catedrais de Notre Dame, em Paris, e de Colônia, na Alemanha; o Taj Mahal, na Índia.
Os impactos ambientais no ecossistema terrestre e em especial na atmosfera, devido à utilização e transformação de substâncias químicas, poderão ser minimizados pelo uso adequado dos conhecimentos dos recursos naturais e aplicação da engenharia civil, as demais vertentes de engenharia e, pelo entendimento dos processos ambientais, bem como, pelo estabelecimento de estratégias adotadas pelo profissional adequado de forma a proporcionar uma remediação para o problema e o desenvolvimento sustentável (MARTINS et al, 2014).
6 O CICLO BIOGEOQUÍMICO DO CÁLCIO
O Cálcio (Ca) é um elemento químico muito importante para os seres vivos. Tratando-se dos vegetais, além da atuação como componente estrutural da lamela média, que é a primeira camada formada durante a divisão celular, que une as células dos vegetais entre si, ele tem como principal participação, a ativação de enzimas.
Tratando-se dos animais, além de ter atuação essencial nos processos metabólicos, como a contração muscular, a condução dos impulsos nervosos e o procedimento de coagulação do sangue, sua participação está relacionada com a formação da estrutura óssea, sendo parte integrante dos exoesqueletos dos invertebrados e conchas.
Na natureza, a procedência primária de Ca são as rochas calcárias, que sofrem erosão, provocada por intemperismo. Pode-se entender o intemperismo como um conjunto de processos biológicos, mecânicos e químicos que propiciam a desintegração e decomposição das rochas, formando os solos. Elas passam a sofrer ataques por substâncias orgânicas e variações diárias ou sazonais de temperatura, além de reações de oxidação e hidratação. A presença da água é de suma importância para que o ciclo possa ser reiniciado, ficando clara a grande participação exercida por ela nesse ciclo (ROSA et al, 2003).
A erosão carrega os sais de cálcio para o solo, e nesse, os sais são levados pela chuva aos rios e mares. Com isso, há uma propensão do acúmulo de cálcio no fundo desses.
O sistema que conduz o ciclo do cálcio pode ser dado pelos seguintes passos:
A princípio, o gás carbônico (CO2) é dissolvido na água da chuva, produzindo ácido carbônico (H2CO3). Tanto nas águas rasas quanto nas profundas, a solução ácida torna fácil a erosão das rochas, que provoca a liberação de cálcio (Ca2+), bicarbonato de sódio (HCO3–) entre outros produtos, que são lixiviados para o oceano juntamente com os compostos orgânicos e inorgânicos presentes nas rochas minerais e os resíduos sólidos encontrados no solo (CHANG, s.d).
Já nos oceanos, os animais que têm como principal integrante de seu exoesqueleto as conchas carbonatadas, absorvem o Ca²+ e o HCO3– para sua produção. A partir do óbito desses animais, após um extenso intervalo de tempo, há a origem de novas rochas sedimentares, compostas por seus esqueletos (que ficam sedimentados ao fundo do mar), agregados a distintas variedades de resíduos. 
Esses depósitos do fundo são fartos em carbono e quando participam do ciclo tectônico, são capazes de se mover para uma zona onde a pressão e a temperatura sejam mais elevadas, dissolvendo assim, fragmentos dos carbonatos.
Demoradas e gradativas, as alternâncias da crosta terrestre fazem com que essas rochas sedimentares ascendam à superfície.
Estando na superfície, os vegetais absorvem os sais de cálcio do solo, e o alcance dos animais se dá através da cadeia alimentar. A partir da morte e da decomposição destes, o cálcio é restituído ao solo, completando assim o ciclo (ROSA et al, 2003).
6.1 INTERFERÊNCIA DA ENGENHARIA CIVIL NO CICLO DO CÁLCIO
Segundo Guimarães (1997), dentre os derivados dos calcários,
dolomitos e conchas calcárias, a cal é o principal produto. É a partir da calcinação que se dá sua obtenção. A equação química é simples, mas necessita de conhecimentos e habilidades para que o padrão de qualidade seja idealmente alcançado.
Desta forma, a partir da dissociação térmica dos calcários e dolomitos têm-se, anidrido carbônico como subproduto e, respectivamente, os óxidos de cálcio (CaO) e de magnésio (MgO) (CINCOTTO, 1977).
A importância da cal na vida cotidiana é pouco conhecida. Ela pode ser encontrada em praticamente tudo que rodeia o ser humano: carbureto de cálcio, defensivos agrícolas, barrilha, papel, couro, açúcar, soda cáustica, alumínio, em produtos farmacêuticos, siderúrgicos, alimentícios, na proteção do meio ambiente, nas águas tratadas que abastecem as grandes cidades, entre outros.
Porém é na construção civil onde seu conhecimento é maior, a partir do uso em misturas asfálticas, argamassas, pinturas, blocos de tijolos construtivos e consolidação dos solos (LIMA, s.d).
Para que se possa produzir a cal necessária que supra a demanda da construção civil, se faz necessária à extração do calcário de pedreiras, ou depósitos que podem apresentar grandes comprimentos e espessura, chegando a ter centenas de metros. Com isso, suas minas tendem a ser de grande porte e de longa vida útil. Contudo, a retirada do calcário feita com grandes cuidados, corresponde a menos de 10% das reservas de carbonatos lavradas em todo mundo (SILVA, 2009). 
Figura 5 – Mina de calcário
Fonte: News Rondônia.
O calcário menos nobre, que não atende a determinadas especificações, é o aproveitado como agregados para a construção civil. A alta demanda da construção civil vem determinando a abertura de minas cada vez maiores neste ramo, para a produção do cimento (SILVA, 2009).
 Mesmo que o calcário tenha diferentes usos benéficos, sua extração, como toda atividade mineradora, gera grandes impactos negativos ao meio ambiente, independente de qual seja o seu destino, como a erosão, o assoreamento de cursos d’água, a retirada da vegetação nativa, a extinção de afloramentos naturais de calcários, além da destruição inevitável de fósseis e sítios de interesse espeleológico, arqueológico e indígena. A extração de calcário pode ser prejudicialtambém para o ciclo local das águas, pois, os afloramentos de calcário recolhem a água das chuvas, e a direcionam aos corpos d’água subterrâneos, funcionando como uma caixa d´água natural e eficaz (SANTI et al, 2004). 
Em relação à cal, há ainda a execução de atividade em canteiro, que está ligada à geração de partículas de poeira. A produção do cimento e da cal envolve a calcinação do calcário, lançando grandes quantidades de CO2 na atmosfera. Tem-se que, para cada tonelada de cal virgem a produção é de 785 kg de CO2 e para cada tonelada de cal hidratada há uma produção de 590 kg de CO2 (JOHN, 1996).
Como se não fossem suficientes os problemas causados ao meio, a exploração do calcário e o uso da cal na construção civil preocupam também pelas condições de trabalho que seus empregados são sujeitos, ficando frequentemente expostos ao calor, ruídos, vibrações e poeira sílica - que pode provocar fibrose pulmonar irreversível: silicose (LEITE et al, 2003).
6.2 MEDIDAS MITIGATÓRIAS
 Em relação ao uso abrasivo do solo na extração do calcário para a produção da cal, existem medidas que podem ser tomadas, previstas no do Plano Ambiental para Construção (PAC - deve ser implementado durante a obra), visando combater e evitar processos erosivos. São elas: 
Para a abertura dos acessos temporários, a empresa deverá locar os mesmos em pontos menos favoráveis ao desencadeamento de erosões, priorizando áreas topograficamente planas;
Durante a abertura dos acessos não deverão ser realizados cortes profundos no terreno, evitando-se assim a criação de taludes artificiais e necessidade de implantação de bota-foras ou áreas de aterros para disposição do material de corte;
O nivelamento do terreno deverá ser o mais próximo possível do terreno natural, evitando-se cortes mais profundos; 
Em caso de extrema necessidade de realização de pequenos bota-foras ou áreas de aterro, não deverão ser desmatadas novas áreas para sua implantação, mas executados ao longo da área, marginalmente a mesma, dotando a área de proteção com cobertura vegetal e criadas estruturas de drenagem, como canaletas de crista e de pé;
A abertura da área, dos acessos e das clareiras deverá se restringir ao estritamente necessário; 
Priorizar a estação mais seca do ano, com menor incidência de chuvas; 
As saídas de água das vias de serviço deverão ser encaminhadas para o talvegue mais próximo, e não deixadas à meia vertente, permitindo e favorecendo a instalação de processos erosivos; 
Utilizar folhagem seca no fundo das canaletas de drenagem com maior fluxo de água, evitando que os processos erosivos se iniciem nas próprias canaletas; 
Em áreas críticas, deverá ser considerada a necessidade de implantação de obras civis de controle erosivo, tais como muros com enrocamento, estrutura de rip-rap, dentre outras.
 Em relação aos assoreamentos de cursos d’água, causados pela extração do calcário para produção da cal, existem procedimentos e dispositivos previstos no PAC, que visam impedir o carregamento de partículas para os pequenos cursos d’água:
Os troncos das árvores e a terra da escavação da vala não deverão ser depositados nos corpos d’água, evitando-se interferências com os padrões naturais de drenagem;
Em caso de presença de água de chuva contendo material particulado que venha a estar empoçada no interior da construção ou alagamento pelo lençol freático, será realizado o esgotamento da área, lançando o material sobre superfícies planas e estáveis, permitindo a sua infiltração para evitar o arraste e posterior sedimentação do material particulado aos corpos hídricos;
Após a conclusão da obra de engenharia, as áreas adjacentes serão recuperadas imediatamente, mantendo a sua configuração natural e as características do local. Para isto, recomenda-se a geração de um registro fotográfico antes do início da obra, para ser utilizado na fase de recuperação, tentando manter ao máximo as condições fisionômicas iniciais; 
Não promover, sob nenhuma hipótese o barramento total dos cursos d’água.
Em relação à retirada de vegetação, causada pela extração do calcário para produção da cal, podem ser tomadas as seguintes medidas para que haja sua minimização:
A compensação pela supressão da vegetação deverá atender à Lei Federal nº 9985/2000 que institui o Sistema Nacional de Unidades de Conservação, que entre outros, determina a criação, implantação ou manutenção de unidade de conservação, para a qual deverá ser previsto programa específico.
Por fim, relacionadas à geração de partículas de poeira, causada pela extração do calcário para produção da cal e também na aplicação da cal na obra civil, as seguintes medidas podem ser tomadas para minimizar a agressão tanto ao meio quanto ao trabalhador:
Antecedendo a etapa de implantação do empreendimento, ainda durante a fase de planejamento, deverão ser esclarecidas as responsabilidades que cada colaborador terá para com a obra, assim como as funções que esse desempenhará e os riscos pertinentes á estas;
Utilização de todos os Equipamentos de Proteção Individual (EPI), exercendo-se uma fiscalização eficiente;
Treinamento dos funcionários e operadores;
Manutenção nos canteiros de condições de atendimento ambulatorial e medicamentos necessários ao atendimento emergencial em caso de ocorrência grave; 
Manutenção de formas de retirada rápida de operadores acidentados com maior gravidade, encaminhando-os para atendimento em locais com maiores recursos médicos.
7 CONSIDERAÇÕES FINAIS 
Concluiu-se com esse trabalho que a engenharia civil tem ligação direta com todos os ciclos biogeoquímicos, mesmo que essa participação tenha diferentes intensidades e impactos. Em relação às ações antrópicas o setor da construção civil é uma potência em impactos ambientais, em todo seu ciclo produtivo. Independentemente do ponto de vista adotado para se fazer e analisar um projeto a questão ambiental deverá estar em ênfase, como na escolha de materiais mais sustentáveis deixando de ser alicerçada tão somente em critérios estéticos, mecânicos e financeiros, mas levando também em consideração questões como contaminação do ar interno, considerando as taxas de ventilação ambiental, a durabilidade no ambiente a que os mesmos serão expostos, os possíveis impactos ambientais, a sua deposição e as possibilidades de reciclagem serão partes integrantes das atividades diárias dos engenheiros e arquitetos daqui em diante, para tentar aliviar as pegadas ecológicas causadas por esse ramo.
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