Estevão Monteiro de Paula – Professor titular da UEA, coordenador da área de Tecnologia do INCT – Madeiras da Amazônia, Universidade do Tenesse e USP São Carlos.
Recentes estudos de uma empresa de consultoria multinacional conhecida e respeitada na área de engenharia estima que cerca de 2 bilhões de metros quadrados de novos edifícios serão construídos anualmente entre 2019 e 2025 [1].
Alerta ainda que as emissões globais de dióxido de carbono (CO2) aumentaram quase 50% desde 1990, incluindo a contribuição de cerca de 15% da participação da indústria da construção.
Assim, é preciso que sejam repensadas a abordagem de construção de maneira que este segmento industrial contribua com a metas de redução de emissão de CO2 [2].
Em tese, deve-se construir cada vez mais, prédios altos considerando que a população aumentará de 7 bilhões para 11 bilhões de pessoas em 2050 e o número de pessoas morando na cidade para o mesmo período passará de 3,5 bilhões para 7 bilhões de habitantes [3][4].
O impacto ambiental causado pela construção é insustentavelmente alto e depende fundamentalmente da escolha do material para atenuar o efeito da emissão de gases estufa causada principalmente no seu processo de fabricação.
A produção de cimento representa 8% e a do aço em torno de 7% das emissões globais de CO2 [5]. Consequentemente, a madeira passa a ser um material extremamente competitivo, dadas as suas qualidades tecnológicas, baixa contribuição de emissão e ser um dos poucos materiais de construção renováveis.
Com a impressionante contribuição de 25% de toda energia global usada serve para produção de material (aço e ferro, alumínio, cimento, produtos químicos, papel), procurou-se utilizar esses materiais de maneira mais eficiente criando um conceito de Material Eficiente.
Com o intuito de mitigar os efeitos das mudanças climáticas adota-se a estratégia do Material eficiente (ME), que possa ser alternativa aos convencionalmente mais utilizados, mas que tenha menos emissões de gás de efeito estufa, boa resistência e é relativamente leve (pesa cerca de 20% a menos do que o concreto, portanto, um edifício típico de madeira tem um peso 20% menor do que o edifício de concreto), vida útil adequada ao seu propósito de uso, possa ser reusado, pré-fabricado, reciclado e reutilizado [6].
Atualmente, a indústria de construção apresenta dados de certa forma alarmantes, quando se fala que o setor da construção é responsável por “60% de todas as extrações da litosfera” e que as extrações minerais para este setor na Europa respondem por 4,8t por pessoa. Este mesmo segmento industrial na Europa produz 800 milhões de toneladas de resíduos por ano [7].
Neste cenário, reaparece a utilização da madeira na construção como estratégia de mitigação na emissão de carbono. Pela sua natureza, como árvore, capaz de captar CO2, armazenar e liberar oxigênio a sua utilização como elemento construtivo demanda baixo carbono comparado com os outros materiais de construção.
Além disso, o desenvolvimento tecnológico de produtos de madeira “engenheirada”, tais como CLT, vigas laminadas coladas e outros, contribui com os avanços da indústria da construção possibilitando edificações maiores conquistando dimensões que outrora só era conseguido com aço e concreto.
Portanto, apesar de ceticismo de algumas pessoas, cresce a construção de edifícios de baixo carbono de madeira desempenhando adequadamente as condições seguranças e confortos de acordo com as normatizações vigentes nos países mais desenvolvidos.
Os processos de produção de madeiras e produtos de madeira são em geral sustentáveis. Um exemplo a se destacar é a fábrica de vigas laminadas de madeira Wiehag em Stuttgart na Alemanha, que gera 38 GWh de energia pela conversão da biomassa utilizando-se de cerca 10000 t dos resíduos produzidos na própria indústria; portanto, neste caso, a fabricação das vigas tem a emissão de carbono praticamente zerada [8].
Mesmo assim, deve-se ter cuidado com a madeira para não apodrecer e, consequentemente, devolver o seu CO2 para atmosfera. As peças de madeira devem ter preferencialmente dimensões estruturais, ou de alto valor agregado tais como vigas laminadas coladas, CLT etc.
Desta forma é possível suas reutilizações dependendo é claro, dos adesivos químicos, conservantes e revestimentos usados na fabricação do processo.
A madeira principalmente nas condições úmidas, como um material higroscópico consistido de celulose, hemicelulose e lignina é susceptível a ataques de insetos, fungos e bactérias que podem comprometer a edificação. Nesta mesma condição, quando perder a umidade poderá sofrer torção, empenamento e curvamento a ponto de dificultar seu uso ou de colocar em risco a estabilidade estrutural da Edificação.
Atualmente, existem diversas pesquisas de tratamento da madeira por modificação térmica, química e impregnação para atenuar as questões relacionadas a possível podridão e estabilidade dimensional da madeira [9].
Existem ainda, estudos para que os produtos de madeira reduzam ainda mais a emissão de CO2 no seu processo de fabricação. No Reino Unido, o setor de construção demonstrou que novos sistemas modulares de estruturas de madeira em painéis podem economizar cerca 50% do carbono e 35% da energia incorporada.
Obras feitas com sistemas de construções modulares são mais rápidas, mais limpas, reduzem desperdício e os custos de instalação são mais baixos.
Outra inovação importante são os recentes estudos de soldagem de madeira feito por alta frequência ou atrito linear na superfície de madeiras adjacentes substituindo assim o adesivo úmido [10].
O atrito linear de madeira induzido mecanicamente causa o derretimento dos materiais poliméricos amorfos da madeira tais como lignina e algumas hemiceluloses o que provoca o “descolamento” de células e fibras formando um emaranhado de material derretido que depois se solidifica, forma-se, portanto, uma matriz polimérica de lignina e hemiceluloses, principalmente xilanas, constituída de um composto de rede de emaranhamento de células / fibras de madeira [11].
Destaca-se neste caso, que os estudos deste tipo de soldagem estão sendo feitas na Austrália com madeiras de alta densidade (800 a 1000 kg/m3) abrindo assim uma possibilidade de sucesso com madeiras da Amazônia.
No Japão, a empresa Teijn Ltda desenvolveu um projeto com vigas laminadas reforçadas incorporando fibras de aramida de alta resistência e fibras de carbono altamente rígido com a finalidade de melhorar o desempenho estrutura de madeira [12].
Os desafios de utilização da madeira na construção estão mais relacionados com o seu estado limite de utilização [13]. Ou sejam, ruídos, vibrações e segurança contra incêndios. São desafios que já possuem soluções técnicas e não compromete a estabilidade da estrutura.
Edifícios de madeira considerados como verdes estão sendo projetados e construídos no Canadá, Japão, China e outros países. Os riscos quanto a possibilidade de incêndio, fortes tempestades, tornados e cupins estão sendo resolvidos com um sistema estrutural adequado, madeiras laminadas tratadas, com isolamento e muito resistente ao fogo.
Vale ressaltar peças grossas de madeira quando submetido ao fogo, diferente do aço que derrete imediatamente, consegue manter a sua integridade estrutural [14].
O desenvolvimento do uso da madeira na construção direciona-se cada vez mais para construção de pré-fabricado. Há um consenso de que o futuro é o pré-fabricado, pela sua leveza, facilidade de ser usinada e emendada e esteticamente agradável.
É necessário utilizar inteligência para produção desenvolver cada vez produtos pré-fabricados de madeira que facilite o processo de construção, com rapidez e limpeza. Assim, poderá ser compensado o seu custo de capital normalmente alto com a velocidade de fabricação da madeira e seus derivados.
Além disso, surgiram pisos sem vigas com painéis sólidos apoiados diretamente nas colunas, análogos aos pisos planos em concreto armado.
O material de construção atualmente mais indicado para reduzir a atual consumo de energia e emissão de gás é a madeira. Parece óbvio quando se sabe que a árvore capta 0,9 toneladas de CO2 para cada incremento de m3, enquanto produz simultaneamente 0,7 toneladas de oxigênio.
Em uma edificação, a substituição de um m3 de um material de construção pela madeira reduz a emissão de CO2 em média 1,1 t. Se adicionar a este valor de 1,1 t a quantidade de carbono que a árvore captura em cada m3 de 0,9 t é possível admitir que houve uma redução de gás carbônico de 2 t [15].
Ora, se for adotado o valor médio estimado de consumo de concreto para edificações feitas com laje maciça em torno de 0,200 m³/m² e [16], respeitado a estimativa de que sejam construídas anualmente 2 bilhões de metros quadrado, conclui-se que para tal será utilizado cerca de 400 milhões de metros cúbicos de concreto. Se 5% dessa construção for substituído por madeira, tem-se 20 milhões de metros cúbico.
Como para cada metro cúbico a redução é de 2 t, significa que esta substituição proposta reduzirá a emissão de gás carbônica em 40 milhões de tonelada ano. Valor significativo para o alcance da meta de redução de emissão do dióxido de carbono prevista pelos acordos internacionais.
Finalmente deve-se destacar que atualmente o aço e concreto são os materiais de construções mais utilizados nas construções. Quanto a outros materiais de construção, como madeira, tijolos, vidro e ladrilhos, sua disponibilidade é motivo de crescente preocupação em algumas regiões e o transporte de materiais de construção será necessário no futuro para atender à crescente demanda desses materiais.
Estima-se que nos EUA, Japão e Vietnam cerca de 50% dos materiais não minerais são utilizados em edificações e o restante em infraestrutura (rodovias, portos e barragens). A procura de materiais considerados eficiente deverá aumentar cada vez mais, para que sejam possíveis ter edificações e infraestrutura de baixo carbono (por exemplo madeira vez de aço e cimento) [17].
O potencial de utilização destes materiais depende do estágio de desenvolvimento em que ele se encontra, de seus recursos locais e do estoque existente. Portanto, a abundante matéria prima que a Amazônia dispõe deve ser tecnologicamente conhecida e avaliada diante dos avanços inovadores que estão sendo aplicados nas madeiras em outras regiões.
Caso contrário, a população da Amazônia continuará sentado em solo esplendido a mercê das políticas inadequadas as realidades locais.
Enquanto isso, as universidades reduziram os cursos de madeira e estrutura de madeira. Novamente, a Amazônia fica observando a carruagem passar perdendo assim a oportunidade de melhorar a vida do seu interiorano.
É preciso urgentemente apressar a produção de conhecimento sobre as madeiras da Amazônia, sua produção, tecnologia, técnicas avançadas de processamento para que sejam aproveitados com inteligência um dos recursos mais abundantes que se tem: a madeira.
Referências
[1] Rethinking Timber Buildings: Seven perspectives on the use of timber in building design and construction. 2019. foresight@arup.com.
[2] Ramagea, Michael H. et al. The wood from the trees: The use of timber in construction. 2016. www.elsevier.com/locate/rser
[3] Roser, M. Future Population Growth. 2014. University of Oxford
[4] Timber Tower Research Project. 2013. https://www.softwoodlumberboard.og
[5] Aquecimento global: a gigantesca fonte de CO2 que está por toda parte, mas você talvez não saiba https://www.bbc.com/portuguese/geral-46591753
[6] Edgar G. Hertwich et al. Material efficiency strategies to reducing greenhouse gas emissions associated with buildings, vehicles, and electronics—a review. 2019. Environ. Res. Lett. 14 043004 https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/ab0fe3/pdf
[7] The environmental impacts of wood compared to other building materials. 2018. https://nibio.brage.unit.no/nibio
[8] Rethinking Timber Buildings: Seven perspectives on the use of timber in building design and construction. 2019. arup.com driversofchange.com
[9] Sandberg, D. Andreja K., George M. Wood modification technologies – a review. Biogeosciences and Forestry. iForest 10:895-908
[10] Ramagea, Michael H. et al. The wood from the trees: The use of timber in construction. 2016. www.elsevier.com/locate/rser
[11] Mansouri, Hamid R. et al. End-grain butt joints obtained by friction welding of high density eucalyptus wood. 2016. https://www.researchgate.net/publication/225586482
[12] Minjuan He, Duo Tao, Zheng Li, Maolin Li.. Materials. 2016, www.mdpi.com/journal/materials
[13] Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 7190 – Projeto de Estruturas de Madeira. Rio de Janeiro, 199
[14] Canadense apresentam projetos de edifício de madeira. 2019. https://www.megacurioso.com.br/
[15] Tackle Climate Change: Use wood. 2018. https://europanels.org/wp-content/
[16] Jablonsk, L. Índices e taxas de consumo de materiais em função da tipologia estrutural. 2013. Universidade Federal do Pampa
[17] Edgar G. Hertwich et al. Material efficiency strategies to reducing greenhouse gas emissions associated with buildings, vehicles, and electronics—a review. 2019. Environ. Res. Lett. 14 043004 https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/ab0fe3/pdf
