Tese de doutoramento em Arquitectura - Projecto e Tecnologias da ConstruçãoRecovery of materials is a crucial concern to avoid depletion of natural resources nowadays. Industrial
Ecology recognised the role of industrial activities in order to minimise waste flows and to
maximise materials and components recovery, by means of reuse and recycling. Construction industries,
however, is slowly becoming aware of building materials recovery and at present new
approaches are seriously examined such as Design for Disassembly/Deconstruction (DfD).
Furthermore, in order to evaluate the building deconstruction several approaches can be employed.
In this research work the Emergy approach (spelled with an “M”) is considered to be a
more effective tool for such evaluations. This approach looks beyond the technosphere and takes
into account the role of our planet as the sole source of materials and the largest recycler of material
´s life cycle.
Principles and practices of Design for Disassembly from car and electronics industries are examined
and their applications provide avenues of development for construction industry.
Using principles of DfD and Emergy theory, a model to measure the environmental net benefit
of building materials recovery at the design stage is proposed. The model estimates the Deconstruction
Effectiveness index (DE) of a building and enables designer to compare the alternative
options, selecting the optimum solution.
By introducing the idea of ‘effectiveness’, rather than ‘efficiency’, the model describes the balance
between the resources that are consumed in a building or building element, and the
amount of non-extracted resources due to their reuse or recycling.
The model analyses the building design and estimates an index that expresses the quantitative
environmental net benefit of building materials recovery. This index considers the materials that
are saved by materials recovery and the input of materials during the Lifespan of a building or
building element. Thus, it may be used also as a reference for improvement of the solution at the
design stage with regards to the feasible end-of-life scenarios that maximise materials recovery.
The proposed model is composed by the following steps: (1) analysis of technological building
configuration, (2) accounting for the flows within the building system, (3) estimating the DE index, and (4) solution improvement. The DE index varies between 0 and 1, for buildings with no recovered
materials (DE=0) and buildings that are reused totally (DE=1).
For the assessment of the model, three different internal walls (brick masonry, plasterboard,
and wood frame), and three different construction systems (concrete, steel, and wood) were
used.
Results obtained indicated that DE varies between 0.25 and 0.59 for different wall systems
evaluated, while, for different building systems varies between 0.30 and 0.51. The better result is
due to plasterboard disassemblability properties and high Emergy per mass of materials used,
which benefits this option due to the raw materials that are saved. Results obtained from the application
of DE index to buildings are also influenced by the disassemblability of the construction
systems, the Emergy per mass of the materials, and the feasible end-of-life scenarios.
The application of Deconstruction Effectiveness to these case studies highlights the model’s
sensitivity to the disassembly properties of buildings, materials durability, end-of-life scenarios,
and the environmental value of materials for which the recovered materials are a substitute.
Application of the DE index to building design meets the DfD principles, enhances the quality
of the recovered building materials and the environmental value of those materials in which nature
made the greatest investments, i.e. non-renewable resources, provided by longer natural cycles
and higher energy flows.Actualmente, a recuperação dos materiais é uma preocupação crucial para evitar a exaustão dos
recursos naturais. A Ecologia Industrial reconhece o papel das actividades industriais na minimização
dos fluxos de resíduos e na maximização da recuperação de materiais e componentes, por
meios de reutilização ou de reciclagem. Nas actividades da construção, no entanto, começa-se
lentamente a tomar consciência da necessidade da recuperação dos materiais de construção e,
no presente, novas abordagens são estudadas e apresentadas, como a Concepção para a Desconstrução.
No entanto, de modo a avaliar a desconstrução de edifícios, um conjunto de diferentes abordagens
pode ser empregue. Neste estudo a teoria da Emergia (escrita com “M”) é considerada
como sendo uma ferramenta mais efectiva para tais avaliações. A abordagem da Emergia está
para além da tecnosfera e tem em conta o papel do nosso planeta como sendo a única fonte de
materiais e o maior sistema de reciclagem no ciclo de vida dos materiais.
Princípios e práticas da Concepção para a Desconstrução nas indústrias de produção de
automóveis e produtos electrónicos, bem como a sua aplicação, fornecem igualmente linhas de
orientação para a indústria da construção.
Através da aplicação dos princípios da concepção para a desconstrução e da teoria da Emergia,
é proposto um modelo para estimar o benefício da recuperação dos materiais de construção.
O modelo estima o índice de Efectividade da Desconstrução (ED) de um edifício e permite
que o projectista compare soluções alternativas, escolhendo a solução optimizada.
Através da ideia de “efectividade”, em vez de “eficiência”, o modelo descreve assim o equilíbrio
entre os recursos que são consumidos num edifício ou elemento do edifício, e a quantidade
de recursos que não são extraídos devidos à sua reutilização ou reciclagem.
O modelo analisa a concepção do edifício e estima um índice que expressa quantitativamente
o benefício ambiental da recuperação dos materiais de construção. O índice considera os recursos
que são poupados pela recuperação de materiais e o fluxo de materiais durante o tempo de
vida de um edifício ou elemento da construção. Assim, o modelo poderá ser também uma referência para a melhoria das soluções durante a fase de concepção, tendo em conta os cenários
de fim de vida mais viáveis para a maximização da recuperação dos materiais.
O modelo proposto é composto pelos seguintes passos: (1) análise da configuração tecnológica
do edifício, (2) estimativa dos fluxos que atravessam o sistema do edifício, (3) cálculo do índice
ED e (4) melhoria da solução. O índice ED varia entre 0 e 1, sendo ED=0 para edifícios sem
possibilidade de recuperação de materiais e sendo ED=1 para edifícios cujos materiais serão
totalmente reutilizados.
Para a avaliação do modelo, foram utilizados três tipos de paredes interiores (alvenaria de tijolo,
gesso cartonado, e madeira) e três tipos de sistemas de construção (betão armado, aço e
madeira).
Os resultados obtidos indicam que ED varia entre 0.25 e 0.59 para os diferentes tipos de
paredes interiores avaliadas e que ED varia entre 0.30 e 0.51 para os diferentes tipos de sistemas
construtivos. O melhor resultado obtido pela parede de gesso cartonado reflecte as suas
propriedades de desmontagem e os elevados valores de Emergia por massa dos materiais
empregues, o que beneficia esta opção em comparação com os recursos que são salvos. Os
resultados obtidos da aplicação do índice ED aos edifícios são igualmente influenciados pela facilidade
de desconstrução dos sistemas, a Emergia por massa dos materiais e a viabilidade dos
cenários de fim de vida.
A aplicação da Efectividade da Desconstrução aos casos de estudo evidencia a sensibilidade
do modelo às propriedades de desconstrução dos edifícios, durabilidade dos materiais, cenários
de fim de vida e, inclusive, ao valor ambiental dos recursos para os quais os materiais recuperados
são substitutos.
A aplicação do índice ED à concepção dos edifícios observa os princípios da Concepção para a
Desconstrução e o valor ambiental dos materiais nos quais a natureza fez os maiores “investimentos”,
i.e. recursos não renováveis, providos por longos ciclos naturais e grandes fluxos de energia.Ministério da Ciência, Tecnologia e Ensino Superior - Programa Operacional Ciência e Inovação 201