Produção e Avaliação de Espumas Vítreas para Isolamento Térmico Sustentável na Construção Civil

Resumo

A construção civil, uma das maiores indústrias do Brasil, está entre as mais poluentes, principalmente devido ao uso incessante de recursos naturais. Assim, a procura por soluções que combinem eficiência energética e sustentabilidade tornou-se essencial. Dessa forma, o isolamento térmico, fundamental para melhorar o desempenho energético de edifícios e instalações industriais, tem sido um tema em debate no país. No entanto, os materiais de isolamento tradicionais, como a lã de vidro e o poliestireno, são prejudiciais ao meio ambiente, tanto por conta de sua produção quanto pelo descarte. Paralelamente, materiais como o vidro utilizado em embalagens, e a cinza proveniente da casca do arroz, um resíduo gerado durante a produção agrícola, muitas vezes são descartados de forma inadequada. Sem processos eficazes de reciclagem ou alternativas de reaproveitamento, esses resíduos acabam se acumulando em aterros, agravando a poluição e sobrecarregando esses locais. Diante disso, as espumas de vidro surgem como uma alternativa inovadora, aproveitando esses resíduos para substituir materiais convencionais de isolamento. Neste sentido, além de oferecerem alta eficiência térmica, essas espumas transformam resíduos em produtos valiosos para uma construção civil mais sustentável e energeticamente eficiente. Primeiramente, para a produção das espumas vítreas, foram utilizados pó de vidro reciclado (PV), cinza da casca do arroz (CCA) com granulometria inferior a 150 μm e carbonato de cálcio (CaCO₃) como agente espumante. As amostras foram preparadas com massa total de 40 g, contendo uma mistura de PV e CCA na proporção de 80% e 20% da massa total, além de variações no teor de CaCO₃ (0, 2, 2,5 e 5%). Após a secagem em estufa, as amostras foram submetidas ao forno mufla, nas temperaturas de 950, 1000 e 1030 °C. Em seguida, foram realizadas análises de compressão axial, morfologia, densidade aparente e condutividade térmica, identificando como mais eficiente a amostra com 2% de CaCO₃ sinterizada a 1000 °C. Esta amostra foi utilizada para a confecção de uma placa de espuma de vidro com 20 mm de espessura e dimensões de 1,5 x 1,5 m. Essa placa foi instalada em conjunto com um forro de gesso de 12,5 mm de espessura, aplicado a um modelo de alvenaria em escala reduzida (1,5 x 1,5 m, com pé-direito de 1,1 m). Um segundo modelo, com as mesmas dimensões, foi construído como referência, contendo apenas o teto de gesso. Ambos os protótipos foram montados em campo aberto no município de Alegrete, Rio Grande do Sul, com cobertura em telhas de fibrocimento de 6 mm. O desempenho térmico da espuma de vidro foi avaliado por meio de comparação entre as temperaturas registradas nos dois modelos. Para isso, sensores de temperatura conectados a uma placa Arduino e montados em uma protoboard foram programados para coletar e armazenar os dados em um cartão SD a cada 30 minutos, no período de 5 de abril de 2025, às 14h, até 14 de abril de 2025, à meia-noite. Os sensores foram posicionados na superfície superior do teto e outro na superfície inferior. As temperaturas registradas, foram comparadas entre os dois modelos, e a análise dos perfis térmicos revelou que a superfície superior do modelo com revestimento em espuma vítrea apresentou temperaturas mais elevadas do que o modelo de referência, sobretudo nos horários de maior incidência solar. Em contrapartida, a superfície inferior do teto revestido manteve, na maior parte do tempo, temperaturas iguais ou inferiores às observadas no modelo de controle. Esse comportamento confirma a atuação da espuma de vidro como barreira térmica, restringindo a transferência de calor para o interior do ambiente. O maior ΔT observado ocorreu em 11 de abril, às 12h30, quando o modelo com espuma atingiu cerca de 6,0 °C, contra aproximadamente 2,8 °C no modelo de referência uma diferença relativa de 114%. Outro exemplo foi registrado em 10 de abril, às 13h, com ΔT de 5,6 °C no modelo revestido, contra 3,1 °C no modelo de referência, representando um aumento de 80,6%. Esses resultados demonstram que a aplicação da espuma vítrea no forro contribuiu para um desempenho térmico mais eficiente, reduzindo a passagem de calor do telhado para o interior e atuando como barreira condutiva, especialmente durante a maior radiação solar. Além do efeito térmico, foi estimado o impacto prático em termos de economia de energia. Considerando que a redução de apenas 1 °C e levando em conta a tarifa média de energia elétrica residencial no Brasil em 2025 (R$ 0,885/kWh) e um fluxo térmico reduzido de 100 W/m², a economia potencial ultrapassa R$ 400. Portanto, além dos benefícios econômicos, a menor demanda por refrigeração reduz o consumo de eletricidade proveniente de fontes fósseis. De modo geral, os resultados obtidos confirmam a viabilidade técnica da espuma vítrea como material de isolamento térmico eficaz, destacando seu potencial para promover eficiência energética e sustentabilidade no setor da construção civil.