Estradas sustentáveis. A utilização de resíduos na pavimentação rodoviária

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CONTEÚDO

ARTIGO DE REVISÃO

MEDEIROS, Vinicius Matos [1], SOARES, Sávio Rodrigues [2], SILVA, Wellington Cesar Teles Da [3]

MEDEIROS, Vinicius Matos. SOARES, Sávio Rodrigues. SILVA, Wellington Cesar Teles Da. Estradas sustentáveis. A utilização de resíduos na pavimentação rodoviária. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento. Ano 05, Ed. 11, Vol. 25, pp. 38-52. Novembro de 2020. ISSN: 2448-0959, Link de acesso: https://www.nucleodoconhecimento.com.br/engenharia-civil/estradas-sustentaveis

RESUMO

A sustentabilidade tem sido um tema que gera preocupação para toda sociedade moderna. Na engenharia, não é diferente. O grande número de entulhos e resíduos provenientes da indústria e da construção civil tem gerado problemas para o meio ambiente. Diante disto, as estradas sustentáveis vêm como uma solução para este quadro. O objetivo dessa tecnologia é fazer com que a reutilização de resíduos e entulhos tanto industriais como dos centros urbanos sejam empregados nas estradas de maneira satisfatória para engenharia. Para tal, foi realizada uma pesquisa de revisão de literatura sobre estradas sustentáveis. No presente estudo, utilizou-se as bases de dados da Capes, o Google Acadêmico e a Scielo como indexadores, e, além disso, foram delimitadas as palavras-chaves a partir de extensa leitura inicial e utilizadas as mesmas nos indexadores para melhor entendimento do fenômeno – foram selecionados os artigos, dissertações e teses que abordam de forma mais direta o escopo desse trabalho. Como considerações finais entende-se que as estradas sustentáveis podem configurar uma nova alternativa, i.e, produzir sem o comprometimento de gerações futuras, mas sem abrir mão das exigências técnicas.

Palavras-chave: Estradas, sustentabilidade, pavimentação, rodovias.

1. INTRODUÇÃO

Nos últimos anos, a indústria da construção civil vem se desenvolvendo a custo de recursos esgotáveis, fato que tem gerado preocupação na comunidade científica, justamente devido à possibilidade de escassez de recursos finitos. Em razão disto, Oliveira (2014) enfatiza que se gerou a necessidade de estabelecer um uso mais racional destes recursos com foco em uma indústria mais sustentável. Para Mellone, Santos e Shiboa (2013), a indústria da construção civil contribui com o impacto ambiental negativo devido ao descarte inadequado de resíduos, resíduos esses que poderiam ser reutilizados para outros fins. Estes materiais podem ser chamados de produtos de segunda geração que podem evitar transtornos na saúde, na qualidade de vida e no meio ambiente no qual vivemos.

Para Sant’ana Filho (2013), o problema relacionado ao volume de resíduos sólidos ligados à produção industrial de bens de consumo está diretamente ligado ao crescimento populacional e à exigência da qualidade de vida nos grandes centros. Com o aumento da população mundial, tem-se o aumento do uso de produtos e descarte dos mesmos quando não são mais úteis, produtos estes que podem ser reutilizados na pavimentação da construção civil. A indústria de bens de consumo tem impactado o meio ambiente de forma negativa devido ao grande volume de resíduos gerados. Segundo Câmara (2019), tratando-se da construção civil, mais especificadamente da pavimentação asfáltica, a construção de rodovias exige uma quantidade significativa de materiais não renováveis.

Ainda caminhando no ponto de vista deste autor, neste cenário, o acelerado esgotamento das fontes de agregados fez com que a indústria da construção civil buscasse materiais alternativos e reciclados para a construção de estradas sustentáveis e de baixo custo. Este trabalho trata-se de um artigo de revisão bibliográfica que tem como objetivo abordar a utilização de resíduos na pavimentação rodoviária, bem como debate sobre as aplicações e benefícios que esta prática traz para o meio ambiente.

2. METODOLOGIA

Por se tratar de um trabalho de revisão bibliográfica, foram abordados artigos publicados no prazo de até quinze anos atrás (2005 – 2020) pois é o período no qual se tornou mais difundida a utilização de resíduos para construção de estradas. O presente estudo trata-se de uma pesquisa bibliográfica baseada em artigos científicos que foram obtidos por meio de pesquisa em plataformas virtuais como Google Acadêmico, Scielo, portal da Capes (teses e dissertações), livros e reportagens de fontes renomadas.

3. DESENVOLVIMENTO

3.1 A PAVIMENTAÇÃO ASFÁLTICA

Segundo Antunes (2015), a pavimentação é uma estrutura composta por várias camadas sobre uma determinada superfície final de terraplanagem. Essa estrutura é destinada a suportar e resistir a esforços oriundos do tráfego de veículos e do clima com a finalidade de garantir aos seus usuários melhores condições de tráfego com conforto, economia e segurança. Para Bernucci et al (2008), o pavimento rodoviário classifica-se, tradicionalmente, em dois tipos básicos: rígidos e flexíveis. Ainda para Bernucci et al (2008), o revestimento asfáltico é a camada superior destinada a resistir diretamente às ações, que, por sua vez, são transmitidas de forma atenuada às camadas inferiores. A Figura 1 apresenta as camadas do pavimento.

Figura 1 – Camadas do Pavimento Asfáltico

Fonte: Bernucci (2008).

3.2 IMPACTOS CAUSADOS

As estradas e rodovias movimentam boa parte da economia proporcionando deslocamento entre os mais de cinco mil municípios brasileiros. Elas tornam-se, então, indispensáveis para uma boa dinâmica entre as pessoas, bens e produtores. Segundo o Conselho de Conservação para a América Latina (LACC), até 2050, serão, pelo menos, 25 milhões de quilômetros de novas estradas construídas e 90% delas estarão em áreas que abrigam alguns dos refúgios da biodiversidade do planeta e se encontram em países em desenvolvimento. Além dos fatores mencionados, sabemos que as estradas e rodovias são de extrema importância para a melhoria da qualidade de vida da sociedade, pois ela subsidia, também, o desenvolvimento de aspectos sócio econômicos, como afirmam Magalhães, Martins e Santos (2011).

Mesmo com todos esses benefícios que abordamos, a construção de novas estradas causa impactos que afetam tanto a vida de pessoas como o meio ambiente. Ao construir uma rodovia, realiza-se uma série de estudos acerca dos possíveis impactos ambientais que essa construção pode causar. Boa parte desses estudos indicam possíveis impactos e, em grande parte dos projetos, não há medidas mitigadoras. Existem impactos na fabricação de produtos asfálticos que podem trazer riscos tanto ao bem estar da sociedade como ao meio ambiente. Para Ribeiro et al (2018), o segmento de pavimentação rodoviária contribui com a produção de poluentes atmosféricos, causando elevado impacto na qualidade do ar. O problema mencionado deve-se aos componentes das misturas no processo de obtenção do asfalto.

Para o autor, os elementos utilizados na pavimentação, como ligante asfáltico, também chamado de Cimento Asfalto petróleo – CAP, causam sérios danos devido ao material ser constituído da última fração resultante do processo de destilação desse material, caracterizado pela alta viscosidade, cor escura e por ser um material inflamável. Entretanto, a preocupação entorno desse processo é decorrente da sua composição química. Trata-se de uma mistura de hidrocarbonetos (90 a 95%), contendo, também, heteroátomos de nitrogênio, enxofre, entre outros (5 a 10%). Ainda no processo de fabricação, no momento do aquecimento, as temperaturas podem chegar a 150ºC, e, com isso, estes hidrocarbonetos que compõem o ligante são emitidos no ar.

Outra situação que preocupa é a poluição causada pelas usinas convencionais de produção de material asfáltico. De acordo com o site Periódico (2017), a população de Ponta Grossa – PR sofre com as fumaças toxicas emitidas por uma usina de asfalto. Os moradores da localidade relacionam os componentes que a usina emite às complicações respiratórias. A Figura 2 apresenta uma usina de asfalto.

Figura 2 – Usina de asfalto aproximadamente 150 metros de uma escola municipal em Ponta Grossa – PR.

Fonte: Fabri (2017)

O emprego de resíduos, objetivando dar uma destinação ambientalmente adequada, é fundamental, principalmente para as indústrias e comunidade científica. No entanto, estes resíduos só podem ser empregados se houver o conhecimento acerca de suas características, sendo este assunto aprofundado a seguir (OLIVEIRA, 2014).

3.3 AS ESTRADAS SUSTENTÁVEIS

Nos tópicos anteriores, este trabalho abordou os impactos ambientais causados pela produção de asfalto, desta forma, dentre tantos males abordados, há uma forma de amenizar os impactos. As estradas sustentáveis atuam como uma alternativa limpa para o cenário. Atualmente, os veículos automotores são grandes emissores de poluentes. Tendo em vista essa geração de impactos negativos, a Holanda fez uma estrada, na cidade de Roterdã, inserindo plásticos reaproveitados. Segundo Teixeira (2019), esta alternativa é fundamental para diminuir o impacto humano no planeta. Apesar da emissão de poluentes tanto do processo de fabricação do asfalto quanto do trânsito de veículos, segundo Rosa (2017), existem novos materiais que são capazes de absorver a poluição do ar, ou, minimamente, minimizar o impacto destes sobre o meio ambiente.

Segundo a autora, na Holanda, já existe um pavimento em fase de experimentos que é capaz de neutralizar os índices de poluição no ar causada, justamente, pelos veículos automotores. Estes novos asfaltos, além de serem produzidos com a utilização de resíduos, são capazes de mitigar em até 19% os gases poluentes emitidos durante um dia, contando com temperaturas climáticas favoráveis. Este pavimento também pode absorver 45% dos gases poluentes emitidos por veículos.

3.4 UTILIZAÇÃO DE RESÍDUOS NA PAVIMENTAÇÃO – ALTERNATIVAS

Primeiramente, a fabricação asfáltica e os impactos que a mesma causa ao meio ambiente, bem como o fato de o asfalto servir de caminho para circulação de veículos automotores, são práticas que emitem poluentes. Logo após, aborda-se as estradas sustentáveis como solução para tais problemas. É necessário, inicialmente, esclarecer a diferença entre resíduos e rejeitos para melhor compreensão, Sant’ana Filho (2013) diferencia rejeito de resíduos utilizando as seguintes definições:

  • Resíduos são materiais, substâncias ou objetos descartados que são resultantes de atividade humana em sociedade.
  • Rejeitos são materiais que depois de esgotadas todas as possibilidades de tratamento e recuperação não apresentam outras possibilidades que não seja a disposição final ambientalmente adequada.

3.4.1 ALTERNATIVA 1

Primeiramente, abordamos Moosher (2013) que, em sua dissertação, trata da utilização de resíduos sólidos de fundição como matéria prima para fabricação de blocos de concreto para pavimentação. Na primeira etapa de seu experimento, o autor coletou as amostras de resíduos de fundição, e, posteriormente, produziu os blocos de concreto para pavimentação. O autor avaliou o uso do coproduto formado a partir de composição da areia fenólica de fundição (AFUF), areia verde usada de fundição (AVUF) em substituição parcial do agregado miúdo natural (NA) na fabricação comercial de blocos Inter travados de concreto para pavimentação. Ele avaliou, ainda, as propriedades físicas, químicas e estruturais dos resíduos, adequação às normas, diferenças entre métodos convencionais, bem como a viabilidade econômica dos blocos de pavimentação.

Como resultado, Moosher (2013) concluiu que o método é satisfatório em suas propriedades físicas, sendo uma alternativa sustentável para estradas verdes. Os melhores resultados foram alcançados utilizando o traço rico em consumo de cimento, com 25% de substituição da areia natural pela combinação entre AFUF e a AVUF. O autor acredita que o uso combinado de resíduos desta fundição como matéria prima em substituição parcial ao agregado natural seja passível de utilização na construção civil como um coproduto (ou produto de segunda geração) de valor comercial agregado.

3.4.2 ALTERNATIVA 2

Mellone; Santos e Shibao (2013) analisaram, em uma pesquisa bibliográfica, os benefícios técnicos e econômicos na utilização de asfalto-borracha e, também, alguns casos do uso dessa tecnologia, uma vez que a presença de borracha moída de pneus em misturas asfálticas representa uma alternativa viável para as estradas sustentáveis devido ao grande volume de vendas no país. No estudo, as autoras levantaram a seguinte questão “O uso da reciclagem da borracha de pneus inservíveis é viável como material de pavimentação?” O pneu, quando utilizado da maneira correta, chega a rodar de 95 a 128 mil quilômetros e, no final de sua vida útil, o mesmo perde apenas 10% de seu peso total, tornando-o uma alternativa para reutilização em misturas asfálticas.

Segundo dados da ANIP – Agência nacional de Pneumáticos (2020), o Brasil vendeu um total de 39.122.630 pneus em agosto 2019, sendo que, em 2020, foram 30.363.869. Veja os resultados apresentados na Figura 3.

Figura 3 – Vendas em unidades de Pneus.

Fonte: ANIP (2020)

Grande parte dos pneus é descartada de maneira errônea quando perde sua utilidade automobilística. O emprego da adição de borracha de pneus em ligantes asfálticos utilizados em obras de pavimentação revela-se como uma técnica promissora, mesmo com seu custo elevado em 30% em comparação ao modelo convencional.

3.4.3 ALTERNATIVA 3

Sant’ana Filho (2013), por sua vez, realizou um estudo sobre o reaproveitamento de resíduos das barragens de minério de ferro, em que o objetivo era avaliar as possibilidades de utilização de lamas das barragens de resíduos provenientes da produção férrea na produção de blocos intertravados e na preparação de fundações de pavimentações urbanas. Um dos principais objetivos era reutilizar esses resíduos, transformando-os em produtos viáveis para pavimentação. Desde o momento em que as pedras brutas são retiradas das minas até se tornarem ferro utilizável, o cascalho passa por um processo de beneficiamento, no qual é preparado para se tornar ferro gusa. Durante o processo de beneficiamento, são utilizados vários tipos de materiais, cujos resíduos são despejados em uma lagoa de rejeitos. Os rejeitos produzem impactos, acarretando a contaminação de lençóis freáticos. A Figura 4 apresenta uma retenção de rejeitos, seguindo ordem cronológica.

Figura 4 – Retenção de rejeitos

Fonte: Sant’ana Filho (2013).

Reutilizar esses resíduos resultou na redução da poluição causada pela mineradora de forma geral, redução do consumo de recursos naturais e diminuição da quantidade de aterros e barragens de rejeito. Trouxe, também, vantagens econômicas, tanto para a empresa que utiliza o rejeito, quanto para a mineradora que concede uma destinação mais adequada para o material, além de proporcionar a produção de novos materiais de base tecnológica. Sant’ana Filho (2013) concluiu que é uma tecnológica perfeitamente utilizável e aplicável. Com relação à composição química dos blocos, os testes mostraram valores aceitáveis nos blocos sem que haja “re-poluição”. Com relação a resíduos de minério de ferro, o autor concluiu que os blocos se mostraram adequados para utilização.

Em relação às propriedades físico-químicas, os resultados apresentaram propriedades de interesse para a indústria de pavimentação, atendendo às normas vigentes. A Figura 5 apresenta blocos intertravados feitos com lamas das barragens de resíduos provenientes da produção férrea.

Figura 5 – Aspectos superficiais dos blocos e detalhes internos na secção transversal (seta indica superfície da fratura) mostrando compactação do bloco.

Fonte: Sant’ana Filho (2013)

Os blocos apresentaram aspecto físico e dimensões regulares, sem trincas, contrações e laminações, com bordas e arestas bem preservadas. Apresentaram resistência à compressão média próxima a 50Mpa, bastante acima do esperado pelas normas, que é de 35Mpa (valor mínimo exigido pela NBR 9781), e, por fim, o índice de vazios ficou em torno de 25%. Os autores ainda salientam que os blocos não apresentaram alterações na forma como inchamento. Assim, os resíduos de barragens de mineração apresentam-se como material de qualidade para produção de materiais para pavimentação como blocos intertravados.

3.4.4 ALTERNATIVA 4

A quarta alternativa de resíduos utilizados para pavimentação foi proposta por Fioriti, Ino e Akasaki (2007). Os autores avaliaram blocos de concreto para pavimentação intertravada com adição de resíduos de borracha provenientes de recauchutagem de pneus. A proposta dos autores era contribuir para que os resíduos de recauchutagem de pneus deixem de ser um problema ao meio ambiente e à saúde pública, concedendo, assim, uma nova destinação para esse material que, geralmente, é descartado de maneira errada. A Figura 6 Apresenta uma amostra de resíduos de borracha.

Figura 6 – Amostra de resíduos de borracha

Fonte: Fioriti, Ino e Akasaki (2007).

A metodologia foi simples. Uniram a borracha triturada e moída no processo de fabricação dos blocos de concreto com uma máquina conhecida como vibro-prensa semiautomática pneumática, a mais usada para produção em escala industrial. A Figura 7 ilustra a moldagem de blocos de concreto com borracha.

Figura 7 – Moldagem dos blocos de concreto com borracha misturada

Fonte: Fioriti, Ino e Akasaki (2007)

Foram fabricados blocos de concreto segmentados com 16 faces (Figura 8). A escolha do formato se deve à facilidade de montagem e travamento. Logo após, retiraram os blocos já prontos para serem submetidos aos devidos testes.

Figura 8 – Moldagem dos blocos de concreto na com borracha misturada

Fonte: Fioriti, Ino e Akasaki (2007)

Os blocos apresentaram fortes indícios de que são perfeitamente utilizáveis para pavimentação de diversas áreas. Embora seja um estudo de 2007, a tecnologia não é tão difundida como se esperava, tendo em foco a grande produção de pneus (Fig 3).

3.4.5 ALTERNATIVA 5

Colares e Arns (2015), propuseram o reaproveitamento de resíduos de arenito da formação Botucatu em infraestrutura rodoviária. Os autores tinham como objetivo estudar o resíduo da exploração de arenito das jazidas de formação de Botucatu, no município de Santa Rosa do Sul (SC). Ao fazer a extração (Figura 9), parte do material foi coletado para ser estudado para reaproveitamento na pavimentação de rodovias.

Figura 9 – Extração de bloco de arenito

Fonte: Colares e Arns (2015).

A Figura 10 apresenta o resíduo já homogeneizado.

Figura 10 – Resíduo homogeneizado

Fonte: Colares e Arns (2015).

De acordo com os autores, os materiais extraídos são comercializados para atender uma expressiva demanda, atendendo diversas finalidades. Porém, a extração dos mesmos gera um volume de resíduo não aproveitados, que são despejados ao pé da própria jazida apresentada na Figura 11.

Figura 11 – Resíduos gerados na extração, depositado

Fonte: Colares e Arns (2015)

Ainda de acordo com os autores, mesmo que não tenha sido executado o estudo econômico e de viabilidade, verifica-se a economia que pode ser proporcionada com a utilização deste material, pois o mesmo pode substituir as camadas granulares pétreas, na qual tem custos mais elevados.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Diante do exposto, percebe-se que há estudos sendo desenvolvidos, movidos pela preocupação originada da grande quantidade de resíduos domésticos e industriais que são gerados no país todos os dias. Considera-se que a utilização de resíduos para pavimentação, seja ela em blocos ou asfáltica, é perfeitamente possível. Todos os dias as indústrias produzem diversos tipos de materiais diferentes que, em sua maioria, são descartados de forma errada ou são armazenados até que haja algum tipo de problema. A indústria da construção civil, alinhada com a sociedade urbana, podem contribuir para a redução da geração de resíduos e/ou para o reaproveitamento dos mesmos, partindo do princípio de que os resíduos podem ser reaproveitados para consumo secundário, sendo que isso faz parte de uma mudança cultural de comportamento.

Essas alternativas ficam apenas nos estudos científicos, pois, em grande parte dos casos, as tecnologias não são utilizadas por grandes empresas que não se preocupam com o descarte dos seus resíduos, quanto menos com o reaproveitamento dos mesmos que é de grande valia para prevenção de impactos ao meio ambiente. A utilização de resíduos para pavimentação é extremamente importante devido a todos os fatores mencionados no artigo. Por fim, este trabalho considera que é possível pavimentar de forma sustentável, sem que haja comprometimento de recursos finitos e limitados, basta empregar políticas de reaproveitamento de forma eficiente.

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[1] Estudante de Engenharia Civil.

[2] Estudante de Engenharia Civil.

[3] Orientador. Engenheiro Civil.

Enviado: Outubro, 2020.

Aprovado: Novembro, 2020.

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