Poliestireno expandido e conchas marinhas como argamassa isolante para habitações sociais

Resumo

O rápido ritmo de urbanização, devido à migração rural-urbana e ao aumento do crescimento populacional, tem levado a um aumento no número de casas construídas. No entanto, essa pressão foi ainda mais intensificada pela pandemia da COVID-19 e pela recessão econômica, que afetaram profundamente as famílias de baixa renda (Ascione et al., 2024). Em resposta, muitos governos, particularmente em economias em desenvolvimento e emergentes, implementaram programas com subsídio habitacional objetivando atender a essa demanda, principalmente por meio de iniciativas de habitação social (Buckley et al., 2016). No entanto, essas construções têm enfrentado críticas devido à baixa qualidade das obras, o que compromete a eficiência energética e contribui para o aumento do consumo de energia causado por pontes térmicas e condensação no interior do edifício. O setor da construção civil é atualmente responsável por aproximadamente 40% da demanda global de energia (Ingrao et al., 2019) e por cerca de 56,7% das emissões de dióxido de carbono (Benchouia et al., 2024). Esses desafios destacaram a necessidade de estratégias que reduzam o uso de energia e as emissões, particularmente por meio da adoção de materiais de construção sustentáveis. Nesse contexto, a integração de materiais reciclados está ganhando atenção por promover os princípios da economia circular e melhorar a eficiência energética. Com isso em mente, esta pesquisa tem como objetivo avaliar a viabilidade da utilização de poliestireno expandido e conchas marinhas como materiais reciclados na produção de argamassa de isolamento térmico para habitações sociais sob uma abordagem de avaliação do ciclo de vida. Esta pesquisa foi conduzida por meio de uma revisão sistemática da literatura (SRL), com fontes obtidas de três grandes bases de dados: ScienceDirect, Web of Science e Engineering Village. As sequências de pesquisa utilizadas são ("Expanded polystyrene" OR "EPS") OR ("Seashells" OR "Mollusk shells" OR "Bivalve shells" OR "Aquaculture waste") AND ("Insulation material" OR "Thermal insulation") AND ("Social housing" OR "Affordable housing") AND ("Life cycle assessment" OR "LCA") AND "Energy efficiency" para cada base de dados. Os critérios de inclusão foram artigos publicados em inglês, revisados por pares e de acesso aberto, publicados entre 2015 e 2024 na área de engenharia. Artigos não relacionados aos objetivos do estudo ou aqueles com inconsistências metodológicas também foram excluídos. Um total de 63 artigos foram selecionados para síntese. Os dados desses artigos foram analisados para responder a três questões de pesquisa, juntamente com uma análise de correlação para compreender as várias relações; quais são as propriedades físicas e mecânicas do poliestireno expandido e das conchas marinhas que os tornam adequados para uso como argamassa de isolamento; quais são as proporções ideais de mistura de conchas marinhas e poliestireno expandido como materiais reciclados para a produção de uma argamassa isolante composta que apresente melhor desempenho térmico; e qual é a comparação entre o desempenho térmico e os impactos ambientais do poliestireno expandido e das conchas marinhas utilizados na argamassa isolante térmica em comparação com os materiais isolantes tradicionais? O poliestireno expandido, conhecido por sua leveza e capacidade de isolamento térmico, demonstrou excelentes resultados em vários estudos. Apesar da redução na resistência à compressão e à flexão devido ao seu alto nível de substituição, a argamassa à base de EPS ainda atende aos requisitos para aplicações estruturais e não estruturais. Foi identificada uma forte correlação entre o teor de EPS e a condutividade térmica; quando a concentração de EPS aumenta, a condutividade térmica tende a diminuir, reforçando assim o seu papel no aumento das propriedades de isolamento térmico. No entanto, aspectos relacionados à sua inflamabilidade e propriedades acústicas deficientes, além de questões ambientais decorrentes do processo de fabricação e descarte em aterros sanitários, ainda suscitam sérias preocupações. Por outro lado, as conchas marinhas compostas por carbonato de cálcio demonstraram algumas propriedades favoráveis no que diz respeito às propriedades mecânicas e térmicas, incluindo aspectos como resistência ao fogo e propriedades acústicas. Com seu alto nível de porosidade, causando uma redução na condutividade térmica. A morfologia irregular foi documentada na literatura como causadora de uma queda na densidade e um aumento na trabalhabilidade das argamassas em níveis de substituição mais baixos, mas um aumento nos níveis de substituição normalmente resulta em uma diminuição da trabalhabilidade. No entanto, verificou-se que a alta incorporação de conchas marinhas reduz a resistência à compressão e à flexão da argamassa, com vários estudos propondo um nível ideal de substituição de (10-30% em massa) para atingir o equilíbrio necessário entre integridade mecânica e desempenho térmico. As conchas marinhas têm menos impacto ambiental quando obtidas da indústria da aquicultura, alinhando-se com o princípio da economia circular. A literatura sobre as proporções ideais para a produção de argamassa, utilizando EPS e conchas marinhas de forma independente, indica uma variação entre os estudos, com proporções que variam entre 20% e 50%. Estas misturas apresentam uma trabalhabilidade, propriedades mecânicas e condutividade térmica superiores. Comparando o EPS em argamassa com materiais convencionais, como a cortiça, estudos relataram um aumento no potencial de aquecimento global e na energia incorporada por meio do uso da cortiça. Isso sugere que a cortiça tende a elevar o impacto ambiental em relação ao EPS. Enquanto a fase de pré-tratamento das conchas marinhas foi relatada como o principal contribuinte para vários impactos. Consequentemente, a análise de correlação demonstrou uma forte relação linear envolvendo densidade, absorção de água e condutividade térmica no estabelecimento da estratégia certa para uma argamassa térmica aprimorada. No entanto, embora existam estudos extensivos independentemente sobre o poliestireno expandido e as conchas marinhas, ainda existe uma lacuna significativa na pesquisa sobre o uso combinado de ambos os materiais através de uma perspectiva de avaliação do ciclo de vida. No entanto, ao comparar ambos os materiais com materiais de isolamento convencionais, a argamassa de EPS e conchas marinhas demonstrou melhor desempenho térmico e ambiental. A sustentabilidade de tais materiais não apenas depende do desempenho térmico, mas também da avaliação completa do ciclo de vida para extração, uso e fim de vida. Isso justifica a incorporação de avaliações do ciclo de vida em pesquisas e práticas futuras, abrangendo os três aspectos da sustentabilidade: implicações sociais, econômicas e ambientais.
Palavras-chave: Materiais sustentáveis; Economia circular; Argamassa de isolamento térmico; Poliestireno expandido; Conchas marinhas.