Cap50 - Concreto sustentável

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Capitulo 50
Concreto Sustentável
Vanderley M. John, Poli USP
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
S t t bilid d é t d d dSustentabilidade é atender demandas
EconômicoEconômicoEconômicoEconômico
TécnicoTécnicoSocialSocial
AmbientalAmbiental
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
C d i P d ti d C t ã CCadeia Produtiva da Construção Consome
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
Concreto demanda um enorme 
fl d t i ifluxo de materiais
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
O Ci l d Vid d M t i iO Ciclo de Vida dos Materiais
Extração de 
matérias 
primas
Processa-
mento Construção
Uso / 
Manutenção Resíduos
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
O Ci l d Vid d M t i i F tO Ciclo de Vida dos Materiais no Futuro
Extração de 
matérias 
primas
Processa-
mento Construção
Uso / 
Manutenção Resíduos
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
A li d Ci l d VidAnalise do Ciclo de Vida
• todos os produtos possuem impactos ambientais quep p p q
precisam ser medidos.
• Quantificação dos impactos ambientais ao longo deç p g
todo o ciclo de vida.
• Inventário:
• Identifica os fluxos de matéria e energia em cada etapa do ciclo de
vida
• A fl d i t bi t i• Agrega os fluxos em grandes impactos ambientais
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
Analise do ciclo de vida: impactos 
bi t iambientais
• Aquecimento globalq g
• Acidificação
• Degradação da camada de ozônio• Degradação da camada de ozônio
• Eutrofização (contaminação por nutrientes)
• Toxicidade
• Consumo de recursos naturais não renováveis,
• Geração de resíduos (perigosos e não perigosos)
• “Smog” fotoquimicog q
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
M t i i Ci tí iMateriais Cimentícios
• Grande contribuição às mudanças climáticasç ç
• ~5% das emissões globais de CO2
• Descarbonatação do calcário• Descarbonatação do calcário
CaCO3 + Energia CaO + CO2 
1000 560 440 (kg)
• Combustível não renovável (fóssil)Combustível não renovável (fóssil)
CxHn + Oz XCO2+n H2O + E
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
D i ãD i ã dd C l á iC l á iDecomposiçãoDecomposição do do CalcárioCalcário
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
Ci t CO B ilCimento e CO2 Brasil
7
8
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5
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CO2 total (%) CO2 total - MTUF (%)
1
2
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1990 1995 2000 2005
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
•Média global: ~5%
Ci t CO B il M dCimento e CO2 Brasil x Mundo
1000
900
1000
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800
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Brasil CSI
700
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Mundo CSI
EUA (CSI)
600C
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IPCC Mundo
500
1990 1995 2000 2005 2010
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
1990 1995 2000 2005 2010
E t té i Miti ãEstratégias para Mitigação
• Substituição de clínquer por adiçõesç q p ç
• Eficiência energética nos fornos
• Uso de combustíveis renováveis• Uso de combustíveis renováveis
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
F ã d líFração de clínquer
0,9
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Brasil CSI
0,4
1990 1995 2000 2005 2010
C
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
E i (MJ/t li )Energia (MJ/t clinquer)
5500
4500
5000
m
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B il BEN 2010
4000
4500
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Brasil BEN 2010
Brasil CSI
Mundo CSI
3500
E
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J EUA CSI
3000
1990 1995 2000 2005 2010
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
M t i E éti é Fl í lMatriz Energética é Flexível
100%
OUTRAS NÃO ESPECÍFICADAS 
60%
80%
COQUE DE PETRÓLEO 
CARVÃO VEGETAL 
40%
60%
ÓLEO COMBUSTÍVEL 
LENHA 
0%
20% CARVÃO MINERAL 
GÁS NATURAL 
0%
1
9
7
5
1
9
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0
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0
5
2
0
0
7
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0
0
9
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
Previsão da evolução da 
d ã d i tprodução de cimento
200
Construbusiness
PNM 2030
160
o
 
(
M
 
t
)
PNM 2030
SNIC
PNE 2030 surf
PNE 2030 Naufrago
120
C
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n
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o PNE 2030 Naufrago
80
C
40
2005 2010 2015 2020 2025 2030
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
M d d i t dMercado de cimento deve crescer
•2010 e 2050•2010 e 2050 
crescimento decrescimento de
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
P ti d i dú t i B il iPerspectivas da indústria Brasileira
• A indústria brasileira é atualmente uma das mais
eco-eficientes do mundo
• Estratégias tradicionaisg
• Substituição do clínquer  filler calcário
• Aumento de eficiência energética pequeno potencial
• Combustíveis renováveis: bom potencial; custo é problema
C t t d b ã é ã i d á• Captura e estoque de carbono não é opção pois deverá
encarecer muito o cimento
M lh fi iê i d li t é l ã• Melhorar a eficiência no uso de ligantes é a solução
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
O t i t i t tOutros impactos importantes
• Destruição de bioma pela extração ilegal de agregadosç p ç g g g
• Uso de madeira ilegal nas formas
• Destruição de biomaç
• Emissão entre 15 e 20 tCO2/m³ de madeira
• Geração de resíduosç
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
G ã d íd ã i lá iGeração de resíduos não recicláveis
100%
80%
60%
Outros
40%
Outros
Ceramica
20%
Cimento
0%
Macaé (52) Maceió (26) São Paulo (47)
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
Macaé (52) Maceió (26) São Paulo (47)
U fi i t d li tUso eficiente de ligantes
• Redução da informalidadeç
• Agregados
• Formas de madeira
• Desmaterialização:
• aumento da resistência
• Redução das perdas
Mi i i ã d d lí• Minimização do teor de clínquer
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
R d ã d dRedução de perdas
294 311
1000 Max
Mi
634
100
s
 
(
%
)
Min
Mediana
2338 44
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9 7 6 8
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Agregado graúdo Areia Cimento Concreto usinado
P
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
g g g C C
R d ã d dRedução de perdas
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
Avaliação da eficiência de uso de ligantes
I t id d d li tIntensidade de ligante
25
Brazilian
International
15
20
g
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-
1
)
International
Market
Lab Microestrutura
10
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0
0 20 40 60 80 100 120 140
250kg/m³
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
Resistencia à compressão (MPa)
I t id dd COIntensidade de CO2
20
Literatura
16
Central de concreto
12
M
P
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-
1
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8
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·
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3
·
4
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500kg/m³
250kg/m³
0
0 20 40 60 80 100 120 140
100kg/m³
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
0 20 40 60 80 100 120 140
Resistência à compressão(MPa)
Oti i ã d d li tOtimização do uso de ligantes
• Melhoria da estratégia de dosagemg g
• Melhoria de agregados
• Empacotamento com mobilidadep
• Substituição de ligantes por filler calcário (na fabricação do
cimento))
• Uso de aditivos dispersantes
• Minimização da variabilidade de processo• Minimização da variabilidade de processo
• Durabilidade
•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
A li d fi i i d d li tAnalisando a eficiencia do uso de ligantes
20
16
18
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12
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4 Ruim
5 péssimo
2
4
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a
d
1 Excelente
2 Muito bom
3 Bom
4 Ruim
0
2
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
I
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•Livro Concreto: Ciência e Tecnologia
•Editor: Geraldo C. Isaia
Resistência média (MPa)
C d lt tiComparando alternativas
3
4
Ic
2
3
IlDesmaterialização
0
1
A
B
FormasVariabilidade
B
FormasVariabilidade
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•Editor: Geraldo C. Isaia
Perdas