Proposta de ferramenta para análise comparativa de custos e impactos ambientais em pavimentos asfálticos com camadas de solo-cal e camadas granulares

Abstract

O transporte rodoviário é fundamental para o desenvolvimento de países como o Brasil, de extensa proporção territorial e onde o modal rodoviário é o principal meio de transporte, escoando mercadorias e pessoas. Porém, enfrenta-se no país desafios econômicos e ambientais na implantação de pavimentos. A sustentabilidade e seus pilares indicam a necessidade de aplicar seus princípios na definição de estruturas de pavimentos para garantir o menor impacto ambiental ao atender requisitos técnicos e também econômicos. A escolha de materiais e o dimensionamento condicionado às condições locais interferem nestes aspectos, e o país enfrenta a ausência de dados acessíveis e compilados que auxiliem na tomada de decisões. Neste contexto, esta pesquisa tem como objetivo desenvolver uma ferramenta para a comparação de custos e impactos ambientais na implantação de pavimentos asfálticos com camadas de solo-cal e camadas granulares. Para isso, três tipos de solos foram analisados: Argissolo, Latossolo e Luvissolo. Estes subleitos foram dimensionados para o uso com camadas granulares e também com adição de cal, variando o teor de adição de 3% e 5%, para cinco níveis de tráfego. Com as estruturas definidas, quantificaram-se os impactos ambientais e custos na fase de implantação, adotando a metodologia de Análise do Ciclo de Vida (ACV), com o uso do software Open LCA e base de dados EcoInvent, calculados com a metodologia Institute of Environmental Sciences (CML) e Cumulative Energy Demand (CED). O inventário de custos foi baseado no Sistema de Custos Referenciais de Obras (SICRO). Com isso, desenvolveu-se o modelo de ferramenta de análise aplicada em diferentes cenários de pavimentos, que tornou o processo mais simples, gerando dados em menor tempo e de rápido acesso, permitindo já a geração de comparativos entre os cenários propostos. Para garantir a durabilidade e evitar deformações excessivas, as camadas granulares requerem revestimentos asfálticos mais espessos que em soluções com solo-cal, o que resulta em uma demanda maior por materiais, gerando custos econômicos superiores. Isto reflete diretamente nos impactos ambientais, e o uso de solo-cal apresenta vantagens principalmente com subleitos de Argissolo e Latossolo. Porém, para níveis mais altos de tráfego, os impactos ambientais são superiores com o uso da cal e a emissão de carbono equivalente é sempre superior em todos os níveis. Isto também é um reflexo da produção da cal, revelando a importância de se atentar ao teor adicionado na estabilização. Os resultados gerados demonstram que, em contextos específicos, o uso de solocal é uma alternativa viável para a redução de custos e impactos ambientais, especialmente em solos reativos à cal e condições de tráfego moderado. A ferramenta desenvolvida fornece meios para estas análises para que engenheiros e tomadores de decisão possam avaliar quando o uso da cal se torna uma alternativa economicamente vantajosa e ambientalmente sustentável.

Road transportation is essential for the development of countries like Brazil, which has a vast territorial area and relies on road transport as the primary means of moving goods and people. However, the country faces economic and environmental challenges in the implementation of pavements. Sustainability and its pillars emphasize the necessity of applying their principles in pavement structure design to minimize environmental impact while satisfying both technical and economic requirements. The choice of materials and the design adapted to local conditions influence these aspects, and the country faces a lack of accessible and compiled data to support decision-making. In this context, this research aims to develop a tool for comparing costs and environmental impacts in the implementation of asphalt pavements using soil-lime layers and granular layers. For this purpose, three types of soils were analyzed: Argisol, Latosol, and Luvisol. These subgrades were designed for use with granular as well as with the addition of lime, varying the lime content at 3% and 5%, for five traffic levels. With the structures defined, environmental impacts and implementation costs were quantified using the Life Cycle Assessment (LCA) methodology, employing the Open LCA software and the EcoInvent database. Calculations were performed using the Institute of Environmental Sciences (CML) and Cumulative Energy Demand (CED) methodologies. Cost inventories were based on the SICRO (Brazil's Reference Cost System for Construction). As a result, a tool model for analysis was developed and applied to different pavement scenarios, simplifying the process, generating data in less time, and providing quick access to proposed scenarios comparisons. To ensure durability and prevent excessive deformations, granular layers require thicker asphalt layers than soil-lime solutions, leading to a higher demand for materials and increased economic costs. This directly impacts environmental effects, and the use of soil-lime shows advantages primarily in Argisol and Latosol subgrades. However, at higher traffic levels, environmental impacts are higher with lime use, and equivalent carbon emissions are consistently higher across all levels. This also reflects the lime production process, emphasizing the importance of carefully considering the lime content used in stabilization. The results demonstrate that, in specific contexts, the use of soil-lime is a viable alternative for reducing costs and environmental impacts, especially in lime-reactive soils and moderate traffic conditions. The developed tool provides means for such analyses, enabling engineers and decision-makers to assess when lime stabilization becomes an economically advantageous and environmentally sustainable alternative.