Este artigo foi originalmente publicado na edição nº 164 da Edifícios e Energia (Março/Abril 2026).
OS AUTORES
Nuno Bernardo Abreu Machado (1), José Dinis Silvestre (1), Rolf André Bohne (2), Thalyta Vieira Fernandes (1) (1-CERIS, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa; 2-Department of Civil and Transport Engineering, NTNU, Noruega)
Emissões incorporadas em estruturas de edifícios e metas de descarbonização
A atividade humana é considerada a principal responsável pelo aquecimento global, verificando-se que as emissões antropogénicas de GEE (gases com efeito de estufa, incluindo o dióxido de carbono) atingiram valores máximos recentes. A necessidade de transições rápidas e profundas em todos os sectores tem sido reforçada por relatórios científicos dedicados às trajetórias de redução destas emissões.
O setor dos edifícios assume um papel central neste percurso de descarbonização, representando uma parcela muito significativa das emissões globais de GEE associadas à energia e aos processos construtivos. Dados internacionais indicam que a construção e operação de edifícios representaram cerca de 39% das emissões de CO2 relacionadas com energia e processos a nível global.
A implementação de regulamentação mais exigente e de estratégias de eficiência energética tem conduzido à redução do consumo de energia em fase de utilização. Como consequência, aumenta a importância relativa das emissões incorporadas, associadas aos materiais e aos processos de construção, particularmente em edifícios de elevado desempenho energético.
Este enquadramento reforça a necessidade de uma abordagem de ciclo de vida completo, com especial incidência nas emissões incorporadas de gases com efeito de estufa. Entre as medidas de mitigação propostas encontra-se a substituição de materiais estruturais de elevada intensidade de carbono, como o betão e o aço, por soluções em madeira, sempre que tecnicamente viável.
Ao nível da União Europeia, a revisão da diretiva relativa ao desempenho energético dos edifícios aponta para a obrigatoriedade futura de avaliação das emissões incorporadas em novos edifícios. Dado que a estrutura pode representar uma das maiores parcelas das emissões incorporadas do edifício, a definição de valores de referência e de metas de desempenho para a produção de materiais estruturais torna-se fundamental para apoiar decisões de projeto com menor impacte climático.
Sistemas estruturais de betão e de madeira e impacte climático
Resultados reportados para estruturas em geral apontam para valores entre 6,3 e 10,5 kgCO2-eq/m²•ano, e entre 5,7 e 10,2 kgCO2-eq/m²•ano, quando considerada apenas a superestrutura, para um período de referência de 50 anos.
Estudos que analisam o ciclo de vida completo das superestruturas indicam que a fase de produção de materiais representa a principal parcela do impacte climático total. Valores típicos situam-se entre aproximadamente 2,7 e 4,2 kgCO2-eq/m²•ano para estruturas metálicas, entre 2,1 e 3,0 kgCO2eq/m²•ano para estruturas em betão armado e entre 0,9 e 1,1 kgCO2-eq/m²•ano para estruturas em madeira, considerando igualmente um período de referência de 50 anos.
Base de dados e modelo de harmonização dos indicadores de carbono
Este estudo adota uma abordagem de meta-análise com o objetivo de integrar resultados de um conjunto alargado de estudos sobre emissões incorporadas em estruturas de edifícios. O âmbito foi limitado à estrutura resistente de edifícios de média altura (4–12 pisos) e grande altura (mais de 12 pisos), considerando exclusivamente materiais estruturais.
Foram incluídos, no caso do betão armado, o betão e o aço de armadura, e, no caso das estruturas de madeira, para além destes quando presentes em fundações, caves e núcleos, produtos de madeira projetada (engineered timber) como CLT (Cross-Laminated Timber), glulam (lamelados colados) e LVL (Laminated Veneer Lumber), bem como ligações metálicas quando reportadas. A análise considerou apenas as etapas A1–A3 do ciclo de vida (produção dos materiais).
A unidade funcional adotada para quantificar as emissões incorporadas foi kgCO2-eq/m²•ano, normalizada por área bruta de construção (Gross Floor Area) e por um período de referência de 50 anos. A base de dados utilizada teve como ponto de partida a compilação sistemática desenvolvida no projeto IEA-EBC Annex 72, posteriormente expandida através de novo procedimento de snowball. Quando as emissões da estrutura não estavam diretamente disponíveis, estas foram calculadas com base na percentagem de contribuição estrutural para o total do edifício ou a partir das quantidades de materiais e respetivos fatores de emissão.
Fatores determinantes das emissões estruturais
A análise estatística foi realizada sobre uma amostra final de 65 casos de estudo, composta por 44 estruturas em betão armado e 18 estruturas em madeira. Entre os casos em madeira, cinco incluíam explicitamente o efeito do sequestro biogénico de CO2 durante o crescimento da árvore, tendo sido analisados separadamente de modo a evidenciar a influência desta opção metodológica nos resultados.
A distribuição das emissões incorporadas associadas à produção dos materiais estruturais, por tipo de sistema, encontra-se representada na Figura 1.
Em termos gerais, os edifícios em betão armado apresentam pegadas de carbono superiores e maior variabilidade de resultados quando comparados com os edifícios em madeira.
Quando o efeito do sequestro de CO2 é considerado na madeira, o intervalo desloca-se para valores ainda mais baixos, aumentando a separação entre os dois sistemas estruturais. Em média, a produção de materiais estruturais em betão armado apresenta emissões superiores em cerca de 2,8 kgCO2-eq/m²•ano face às estruturas em madeira, diferença que aumenta para 3,8 kgCO2-eq/m²•ano quando o sequestro biogénico é contabilizado. Os valores médios obtidos foram de 4,0 kgCO2-eq/m²•ano para betão armado, 1,3 kgCO2-eq/m²•ano para madeira sem sequestro e 0,4 kgCO2-eq/m²•ano para madeira com sequestro, correspondendo a reduções médias de 69% e 94%, respetivamente, face ao betão armado.
A relação entre emissões incorporadas e altura do edifício é apresentada na Figura 2, através de modelos de regressão linear para ambos os sistemas estruturais.
Os resultados indicam uma tendência de aumento das emissões com o número de pisos, tanto em betão armado como em madeira. Contudo, a taxa de crescimento é mais acentuada nas estruturas em betão armado e mais gradual nas estruturas em madeira. Esta tendência é particularmente visível nos valores mínimos observados, que aumentam com a altura do edifício. Com base nos modelos obtidos, a substituição de uma estrutura em betão armado por uma estrutura em madeira poderá conduzir a uma redução de, pelo menos, 2 kgCO2-eq/m²•ano, não considerando o efeito do sequestro biogénico.
A Figura 3 apresenta os modelos de regressão entre as emissões incorporadas e o peso estrutural por unidade de área.
Observa-se, para ambos os sistemas, um aumento das emissões com o acréscimo da massa de materiais estruturais por metro quadrado, com inclinação ligeiramente inferior nas estruturas em madeira. Quando o sequestro de CO2 é incluído, a reta de regressão desloca-se para valores aproximadamente 3 kgCO2-eq/m²•ano mais baixos, mantendo uma taxa de crescimento semelhante. Nestes casos, as emissões associadas à produção de materiais podem assumir valores negativos até cerca de 750 kg/m² de peso estrutural. Globalmente, mais de 70% da variabilidade das emissões incorporadas das estruturas em betão armado e em madeira é explicada pelo peso estrutural, independentemente da consideração do sequestro de carbono.
Desempenho comparativo e posicionamento face a benchmarks
A redução das emissões operacionais nas últimas décadas, impulsionada pela certificação energética e por enquadramento regulamentar, conduziu a um aumento da importância relativa das emissões de GEE incorporadas. A classificação do desempenho ambiental dos edifícios exige, por isso, a definição de benchmarks robustos, que podem ser estabelecidos através de abordagens top-down ou bottom-up (de cima para baixo ou vice-versa).
Na abordagem top-down, os valores-alvo são derivados de um orçamento global de carbono, posteriormente distribuído por sectores, subsectores e tipologias de edifícios. Na abordagem bottom-up, os limites são definidos com base no impacte ambiental dos diferentes elementos construtivos.
Entre os referenciais existentes, destacam-se os benchmarks da SIA 2040, baseados no modelo suíço da Sociedade dos 2000 W e que derivam de metas per capita de emissões e energia primária e que foram, neste estudo, ajustados a um objetivo mais exigente – 1 tCO2-eq per capita – mediante divisão por dois e conversão da área de referência energética (ERA) para área bruta de construção (GFA), com um fator de 0,9:
A comparação entre os resultados da meta-análise e os benchmarks adaptados para as emissões incorporadas da estrutura é apresentada na Figura 4, onde se observa que uma parte significativa dos edifícios em betão armado não cumpre os valores de referência definidos, enquanto apenas um caso de edifício em madeira ultrapassa o limite estabelecido.
Nos edifícios em betão armado que cumprem o benchmark, a margem de emissões disponível para os restantes componentes do edifício é geralmente inferior a 2 kgCO2-eq/m²•ano. Em contraste, os edifícios em madeira apresentam uma margem remanescente entre 2,6 e 3,7 kgCO2-eq/m²•ano, consoante seja ou não considerado o sequestro biogénico de CO2, existindo mesmo casos com pegada estrutural negativa quando esse efeito é incluído.
A Figura 5 apresenta a comparação direta entre as alternativas estruturais em betão armado e em madeira para o mesmo edifício, demonstrando que a escolha do material estrutural pode determinar o cumprimento do benchmark. A diferença média no orçamento de emissões disponível é de cerca de 2 kgCO2-eq/m²•ano, aumentando para aproximadamente 5 kgCO2-eq/m²•ano quando o sequestro de CO2 é considerado.
Valores de referência e metas de desempenho estrutural
Com base no conjunto de dados da meta-análise, foram definidos valores de referência e valores-alvo para a pegada de carbono de estruturas em betão armado e em madeira. Para tal, foram ajustadas distribuições estatísticas aos dados, e a distribuição lognormal revelou o melhor ajustamento, conforme ilustrado na Figura 6.
A partir destes ajustamentos foram definidos valores teóricos e empíricos de referência e de meta para as emissões incorporadas estruturais, sintetizados na Tabela 1.
A diferença entre materiais é expressiva: os valores de referência e de meta do betão armado são superiores a três vezes os da madeira. Verifica-se ainda que o valor de referência das estruturas em madeira permanece inferior ao valor-alvo definido para o betão armado.
Quando o valor-alvo estrutural é cumprido, o orçamento de emissões incorporadas disponível para os restantes componentes e fases do ciclo de vida corresponde a cerca de 60% nos edifícios em betão armado e 90% nos edifícios em madeira. Se apenas forem atingidos valores de referência, essa margem reduz-se para aproximadamente 10% e 70%, respetivamente.
Conclusão
Com base nos resultados da meta-análise, as emissões de GEE incorporadas associadas à produção dos materiais estruturais variam entre 2,6 e 5,4 kgCO2-eq/m²•ano em edifícios com estrutura em betão armado e entre 0,7 e 2,0 kgCO2-eq/m²•ano em edifícios com estrutura em madeira — ou entre -0,9 e 1,4 kgCO2-eq/m²•ano quando é considerado o sequestro de CO2biogénico.
O peso estrutural revelou-se o fator com relação mais forte com a pegada de carbono das estruturas, o que é consistente com a própria metodologia de cálculo das emissões, baseada em fatores de emissão multiplicados por massas ou volumes de material. A altura do edifício tende igualmente a influenciar as emissões, embora, à escala alargada da amostra, a variabilidade entre casos impeça uma correlação linear clara.
A comparação com benchmarks demonstrou que muitas estruturas de betão armado ultrapassam ou consomem quase totalmente o orçamento disponível para emissões incorporadas, deixando uma margem muito reduzida para os restantes componentes e fases do ciclo de vida do edifício. Pelo contrário, as estruturas em madeira apresentam, em geral, uma folga significativa de orçamento, frequentemente superior a metade, e em alguns casos, quando considerado o sequestro de CO2, até um saldo líquido negativo. Em vários exemplos, a adoção de uma solução em madeira em vez de betão armado foi determinante para cumprir o benchmark. A diferença média entre soluções foi da ordem de 2,0 kgCO2-eq/m²•ano, aumentando para cerca de 5,8 kgCO2-eq/m²•ano quando considerado o sequestro biogénico.
Os valores de referência e de meta definidos reforçam esta diferença de desempenho: 3,7 e 1,7 kgCO2-eq/m²•ano para estruturas de betão armado e 1,2 e 0,4 kgCO2-eq/m²•ano para estruturas de madeira. Mesmo quando uma estrutura de betão armado é otimizada até ao valor-alvo, uma estrutura de madeira com desempenho médio tende a apresentar menor pegada de carbono. Ao nível do orçamento disponível para os restantes elementos e módulos do ciclo de vida, manter o sistema estrutural no valor de referência deixa apenas cerca de 10% do orçamento disponível no caso do betão armado e 70% no caso da madeira; se o valor-alvo for atingido, estes valores sobem para 60% e 90%, respetivamente.
A definição de valores de referência e de meta constitui um instrumento de apoio relevante para projetistas, permitindo avaliar e comparar alternativas estruturais de forma objetiva e alinhada com orçamentos de carbono.
A otimização da eficiência material reduz o potencial de aquecimento global das estruturas; contudo, à luz dos resultados obtidos, as soluções em madeira apresentam atualmente uma vantagem estrutural consistente em termos de emissões incorporadas. Ainda assim, a opção por madeira não é universalmente ótima. Fatores como distância a fornecedores, modos de transporte e cenários de fim de vida devem ser considerados na avaliação final.
Bibliografia
Os resultados mais detalhados deste estudo, incluindo a lista bibliográfica completa, estão disponíveis em open access em:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360132325002355 (MACHADO, N.; SILVESTRE, J. D.; BOHNE, R. A. (2025). Embodied GHG emissions of reinforced concrete and timber structures: Relevance, driving factors and target values, Building and Environment. 275, 112753, DOI: 10.1016/j.buildenv.2025.112753).
As conclusões expressas são da responsabilidade dos autores.
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