Cobertura modular verde: uma solução baseada na natureza para fornecer alimentos e promover ganhos ambientais

Abstract

Os efeitos das mudanças climáticas, como o aumento da temperatura do ar e do volume das precipitações, estão se tornando cada vez mais preocupantes em todo o mundo. Coberturas vegetais implantadas no topo de edificações, comumente chamadas de telhados verdes, são alternativas perméaveis que podem ser utilizadas para substituir telhas convencionais, e suas aplicações podem auxiliar na retenção do escoamento pluvial bem como no conforto térmico do entorno e de ambientes construídos abaixo destes sistemas. Este trabalho teve como objetivo desenvolver e testar módulos projetados para compor um sistema modular de telhado verde a fim de auxiliar na mitigação dos efeitos das mudanças climáticas, além de fornecer outros benefícios aos seus usuários. Após uma revisão bibliográfica de 67 artigos recentes que testaram a capacidade de retenção do escoamento pluvial de telhados verdes, definiu-se as camadas essenciais para construir os módulos: vegetação, substrato, filtragem, drenagem e caixa evoltória. Os módulos, com dimensões de 36 x 55 x 15cm cada, foram construídos e testados utilizando duas espécies medicinais, Pilea microphylla (BR) e Artemisia camphorata (GC), e uma Planta Alimentícia Não Convencional (PANC), Pereskia aculeata (ON), visto que estas possibilitam a obtenção de benefícios adicionais, como a produção de alimentos para consumo próprio e a comercialização de matérias-primas para confecção de chás, cosméticos, medicamentos fitoterápicos, etc. Doze módulos foram construídos na cidade de Sorocaba/SP para testar o desempenho hidrológico, térmico e ambiental ao longo de um ano, sendo 03 para cada tipo de espécie e 03 para o Grupo Controle (GC), sendo este último representado por módulos com as mesmas camadas dos demais exceto a de vegetação. Para análise do desempenho hidrológico, 50 eventos naturais de chuva foram considerados, avaliando-se o volume de chuva retido em cada módulo após cada evento. A água não retida nos módulos foi coletada para análise de sua qualidade, através de parâmetros físicos e químicos. A evolução da taxa de cobertura do solo foi acompanhada através de fotos tiradas dos módulos periodicamente e analisadas através do aplicativo Color Analysis. A temperatura dos módulos foi medida em 37 dias distintos, ao longo de um ano, com intuito de verificar qual tipo de módulo tende a absorver menos quantidade de calor. Por fim, realizou-se uma Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) (do berço à fase de uso) para investigar se os impactos ambientais para construção e operação dos módulos verdes são menores do que os impactos de um telhado cerâmico tradicional. Os resultados indicaram que os módulos verdes têm capacidade de reduzir de 25% a 100% do volume das chuvas, sendo uma estratégia válida para este fim. A análise da qualidade da água não retida pelos módulos demonstrou que esta pode ser coletada para ser reutilizada apenas em fins de irrigação. Após um ano de construção, os módulos de BR apresentaram a maior taxa de cobertura vegetal e a menor absorção de calor, podendo ser mais eficaz para reduzir a transmissão de calor para o interior de uma edificação. A ACV indicou que o sistema de telhado verde proposto é mais eco-friendly do que um telhado cerâmico e, portanto, é uma opção ambientalmente mais adequada para ser implementada em coberturas de edifícios.

The effects of climate change, such as rising air temperatures and rainfall volumes, are increasingly worrying. Vegetated roofs installed on the tops of buildings, commonly called green roofs, are permeable alternatives to substitute conventional tiles and can help retain rainwater runoff, besides improving the thermal comfort of the surroundings and built environments below these systems. This study aimed to develop and test modules designed to compose a modular green roof system to help mitigate the effects of climate change and provide other benefits to the users. After performing a bibliographic review of 67 recent papers that tested the rainwater retention capacity of green roofs, the essential layers to build the modules were defined: vegetation, substrate, filter, drainage, and box. The modules, measuring 36 x 55 x 15 cm each, were built and tested using two medicinal species, Pilea microphylla (BR) and Artemisia camphorata (GC), and a Non-Conventional Food Plant (NCFP), Pereskia aculeata (ON), since these present additional benefits such as the food provision for self-consumption and the commercialization possibility of raw materials to produce teas, cosmetics, herbal medicines, etc. In Sorocaba city, Brazil,12 modules were built to test the hydrological, thermal, and environmental performance over a year: 03 for each type of species and 03 for the Control Group (GC), which corresponded to the modules with the same layers of the others except vegetation. To analyze the hydrological performance, 50 natural rainfall events were considered, and the rainfall volume retained in each module was evaluated after each event. The water not retained in the modules was collected for quality analysis, through the evaluation of physical and chemical parameters. The evolution of the soil coverage rate was monitored through photos taken of the modules periodically and analyzed through the Color Analysis application. The temperature of the modules was measured on 37 days over a year to verify which type of module tends to absorb the least amount of heat. Finally, a Life Cycle Assessment - LCA (from the cradle-to-the use phase) was carried out to investigate whether the environmental impacts of the construction and operation of the green modules are lower than those of a traditional ceramic roof. Results indicated that the green modules can reduce the rainfall volume from 25% to 100%, being a valid strategy for this purpose. The quality analysis of rainwater, not retained in the modules, demonstrated that it can be reuse for irrigation purposes. After one year of construction, BR modules showed the highest vegetation coverage rate and the lowest heat absorption, which may be more effective in reducing heat transmission to the interior of a building. LCA indicated that the proposed green roof system is more eco-friendly than a traditional ceramic roof, so green modules are a better environmental option to be implemented on building rooftops.