Análise do ciclo de vida de sistemas de captação de água pluvial por telhados e pavimentos permeáveis em edificações universitárias brasileiras

Abstract

Este trabalho buscou avaliar comparativamente os impactos ambientais de diferentes sistemas de captação de água pluvial, com e sem o uso de pavimentos permeáveis, por meio da Avaliação do Ciclo de Vida (ACV). Foi definida uma edificação base universitária para o estudo de caso, com referência em uma das edificações da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). O objetivo foi de obter uma edificação universitária com consumo e usos finais de água pré-estabelecidos. Foram então obtidos os padrões pluviométricos de seis cidades brasileiras com climas distintos e diferentes agrupamentos pluviométricos, de modo a compreender as variações da pluviometria nos resultados. Com o objeto de estudo definido, foram modelados seis cenários de fornecimento hídrico, pavimentação e drenagem. O primeiro cenário foi considerado o caso base, com pavimentação impermeável e fornecimento hídrico somente pela concessionária local. Os demais cinco cenários contemplam combinações de captação de água pluvial por telhados e pavimentos, bem como a variação do revestimento permeável em dois tipos, constituídos com materiais asfálticos e de cimento Portland. Os resultados da ACV corroboram com o menor impacto ambiental dos sistemas alternativos, com o sistema convencional apresentando maiores impactos potenciais em pontuação única. Dentre os cenários com captação de água pluvial, a captação por meio de telhados demonstrou-se a de menor impacto geral. Este apresentou 40% de redução do impacto ambiental potencial em relação ao cenário padrão de fornecimento hídrico e pavimentação. Tal resultado baseia-se na possibilidade de fornecer água com menor quantidade de materiais adicionais em relação ao caso base. Em contrapartida, não são obtidos para este cenário muitos dos benefícios da pavimentação permeável, como a redução da vazão de pico e a melhoria da qualidade da água infiltrada. A avaliação dos revestimentos permeáveis resultou no pavimento em concreto cimento Portland como menos impactante. Obteve-se este resultado devido à incorporação dos benefícios da fase de uso, relacionados ao albedo da estrutura, carbonatação e melhoria da qualidade da água. Os cenários com material asfáltico permeável também obtiveram benefícios na fase de uso, com a melhoria da qualidade da água. De modo geral, a fase de uso fez-se fundamental para modificação dos resultados e tomada de decisão a partir da ACV. Por fim, a análise de sensibilidade apresentou variabilidades existentes nos cenários avaliados. Perceberam-se diferenças nos resultados estatísticos entre os cenários, porém com similar avaliação final. Conclui-se que a ACV foi capaz de fornecer resultados sobre os possíveis impactos ambientais, melhorias e especificidades dos cenários modelados.

Abstract: This study aimed to assess the environmental impacts of different rainwater harvesting systems, with and without permeable pavements, through LCA. A university base building was defined for the case study, based on one of the buildings of the Federal University of Santa Catarina (UFSC). The goal was to obtain a university building with pre-established water consumption and end-uses. The pluviometric patterns of six Brazilian cities with different climates were then obtained to assess the variations of pluviometry in the results. With the object of study defined, six water supply, paving, and drainage scenarios were modelled. The first scenario was considered the base case, with impermeable paving and water supply only by the local utility. The other five scenarios considered combinations of rainwater harvesting by roofs and pavements and the variation of the permeable surface in two types, made of asphalt and Portland cement materials. The results of the LCA corroborate the lower environmental impact of the alternative systems, with the conventional scenario having the highest final score after grouping the impacts. Among the scenarios with rainwater harvesting, roof harvesting proved to have the lowest overall impact. This scenario presented a 40% reduction in the potential environmental impact compared to the standard scenario of water supply and paving. This result is based on the possibility of providing water with fewer additional processes. In contrast, many of the benefits of permeable paving, such as reduced peak flow and improved infiltrated water quality, are not obtained for this scenario. The evaluation of the permeable pavements resulted in Portland cement concrete pavement as the least impactful. This result was obtained due to the incorporation of the benefits of the use phase related to the albedo of the structure, carbonation and water quality improvement. The scenarios with permeable asphalt material also benefited in the use phase, improving water quality. The use phase was fundamental for changing the results and decision-making based on the LCA. Finally, the sensitivity analysis showed variability in the scenarios evaluated. One could notice differences in the statistical results between the scenarios but a similar final evaluation. It was concluded that the LCA could provide results on the possible environmental impacts, improvements and specificities of the modelled scenarios.