Tecnologia disruptiva
Avançando a Construção Sustentável por meio da Tecnologia
Da Construção Tradicional à Construção Digital Ecológica
A construção é geralmente uma atividade muito intensiva em energia e mão de obra, gerando significativa poluição. É ainda principalmente uma atividade “off-line”, com pouca digitalização em comparação com outras atividades econômicas.
Um artigo científico publicado em Sustainable Futures1 está examinando como o surgimento da IA, tecnologia de blockchain, fabricação digital e a tendência em direção à sustentabilidade podem afetar essa indústria.
Juntas, as tecnologias digitais e os ecomateriais poderiam trazer uma aceleração significativa para as tecnologias de ecoconstrução e reduzir o impacto ambiental da indústria da construção.
O estudo foi realizado por pesquisadores malasianos na Asia Pacific University of Technology & Innovation (APU) e na National University of Malaysia (UKM), publicado sob o título “Integração Digital na Ecoconstrução 2.0: Avançando a Sustentabilidade por meio da Tecnologia”.
Novos Métodos de Produção
Os materiais na construção foram historicamente produzidos em massa em formas padronizadas, e qualquer montagem exigia mão de obra qualificada. Novas tecnologias provavelmente mudarão esse status quo no futuro próximo.
As primeiras são métodos de produção além da produção em massa de fábrica com controle numérico por computador (CNC), corte a laser e impressão 3D. Cada um tem suas próprias vantagens e desvantagens, e deve ser escolhido dependendo dos requisitos de uma tarefa específica.
Fonte: Sustainable Futures
Esses métodos reduzem significativamente a quantidade de material perdido durante o processamento do material bruto em bens acabados para construção.
Eles também permitem um nível muito maior de flexibilidade sobre o design final, tornando o design personalizado mais acessível.
Por fim, eles podem ser fabricados em uma escala muito menor e mais local, potencialmente levando a uma redução drástica da pegada de transporte de material desde os materiais brutos até a fábrica e os sites de construção.
“Essa metodologia não é apenas conduzida para utilizar ecomateriais, mas também se alinha estreitamente com os princípios de construção enxuta e metas de zero líquido devido ao seu perfil de resíduos intrinsicamente baixo.”
Todos esses novos métodos de produção se beneficiam grandemente da melhoria e democratização do design assistido por computador (CAD) e da adoção generalizada da Modelagem de Informações de Construção (BIM). O CAD e o BIM formam hoje a espinha dorsal digital da maioria dos projetos de construção.
Ecomateriais
Outra mudança que afeta a indústria da construção é a mudança para materiais mais ecologicamente corretos.
Um dos principais impulsionadores de mudança são as impressoras 3D capazes de usar materiais como plásticos reciclados, polímeros biodegradáveis e materiais compostos que incorporam fibras naturais
Em particular, geopolímeros podem ser usados na impressão 3D. Geopolímeros são materiais inorgânicos, geralmente semelhantes a cerâmica, que podem ser feitos a partir de subprodutos industriais, como cinzas volantes ou escória, que são outros subprodutos de usinas de energia e siderúrgicas. Ele pode ser formulado a partir de materiais de origem local.
Ao fazer isso, coloca a indústria da construção em uma posição para reciclar resíduos industriais em vez de consumir recursos.
O desenvolvimento de impressoras 3D em grande escala permitiu a construção de estruturas de edifícios inteiras diretamente no local, reduzindo os custos de transporte e as emissões de carbono associadas.
No entanto, o custo das impressoras 3D e sua velocidade de impressão relativamente lenta devem ser notados como limitações sérias dessa tecnologia e desacelerando sua implantação em larga escala.
Materiais ecomateriais renováveis, como madeira de massa usada para construir arranha-céus de madeira, também poderiam ajudar a reduzir as emissões de carbono e o consumo de recursos da indústria da construção.
Novos Projetos
Edifícios impressos em 3D também podem adotar formas personalizadas mais complexas do que edifícios feitos de elementos produzidos em massa.
Como resultado, pode facilitar a integração de formas naturais e ergonômicas em edifícios, o que pode melhorar a eficiência energética por meio de melhores dinâmicas térmicas e distribuição de luz.
A integração de formas de isolamento naturais, como estruturas de favo de mel, melhora o isolamento enquanto reduz os custos de material e também pode aumentar o valor da impressão 3D na construção.
A impressão 3D também permite a criação de “materiais de gradiente”, onde as propriedades do material variam ao longo de um único objeto para atender a requisitos funcionais específicos sem uso excessivo de material.
Blockchain para Cadeias de Suprimento de Construção Sustentável
Outro desafio recorrente da indústria da construção é provavelmente rastrear a origem dos materiais usados e seu perfil ESG.
Este é um campo onde os registros eficientes permitidos pela tecnologia blockchain podem ajudar.
Ao automatizar e garantir transações em toda a cadeia de suprimento, a blockchain não apenas melhora as eficiências operacionais, mas também constrói confiança entre as partes interessadas, fornecendo um registro claro e imutável da origem dos materiais, processamento e transporte.
A blockchain também pode ser usada para permitir contratos inteligentes, tornando a execução de contratos mais suave, colocando a tecnologia potencialmente em cada etapa do processo de construção, desde a obtenção de materiais até a verificação e certificação do edifício concluído.
Fonte: Sustainable Futures
Ao ajudar a rastrear e provar a obtenção de materiais usados na construção, a blockchain pode ajudar a atender aos requisitos de referências de sustentabilidade avançadas, como LEED, BREEAM ou ISO 21930, provando que atendem às regulamentações ambientais, proteções trabalhistas e mandatos de redução de carbono.
A maior limitação para a implantação dessa tecnologia não é tanto técnica quanto cultural, com a indústria da construção geralmente relutante em modernizar suas práticas.
“O setor de construção exibe resistência estrutural à transparência digital, particularmente em práticas de compra e subcontratação que dependem de fluxos de trabalho herdados, relacionamentos informais e sistemas de documentação fragmentados.”
Mais notavelmente, isso pode impactar estruturas de poder existentes e práticas de mercado negro ou cinza endêmicas na indústria, especialmente em alguns países ou regiões.
“Para muitas partes interessadas, a natureza descentralizada e imutável da blockchain é percebida não como um facilitador, mas como uma força disruptiva que ameaça normas operacionais existentes.”
Mais provavelmente, a implantação de blockchains e outras ferramentas de rastreamento digital acontecerá rapidamente em projetos de infraestrutura crítica, onde a rastreabilidade não é apenas um requisito regulatório, mas uma condição para gerenciamento de responsabilidade e garantia de qualidade.
IA na Construção Sustentável: Aplicações e Limites
Aplicações
À medida que as IAs se tornam mais versáteis, elas podem ser implantadas para melhorar os projetos de construção.
Uma aplicação é a integração da IA em fluxos de avaliação de impacto ambiental (EIA). Isso permite previsões precisas a partir de conjuntos de dados volumosos e heterogêneos, incluindo indicadores ambientais específicos do local, dados históricos de projetos e parâmetros regulatórios.
Ajuda com documentos legais e regulamentações também pode ter um impacto significativo.
“Técnicas de processamento de linguagem natural (NLP) extraem conhecimento estruturado de textos regulamentares e documentação histórica de EIA, acelerando avaliações de conformidade e simplificando ciclos de revisão.”
Fonte: Sustainable Futures
Outra aplicação da IA é prever o desempenho dos materiais, para critérios variados, como integridade estrutural, isolamento, resistência à água ou durabilidade a vários estresses (umidade, ingresso de cloreto, ciclos de congelamento-descongelamento, gradientes térmicos, etc.).
Limitações
Uma limitação para a implantação da IA será a qualidade geralmente baixa dos dados para entrada na indústria, reduzindo a capacidade dos modelos e sua precisão.
À medida que mais projetos se tornam digitalizados, essa limitação é esperada para desaparecer com o tempo. O mesmo se aplica ao crescimento do corpo de dados sobre os desempenhos de materiais diversos em condições do mundo real ao longo de várias décadas.
Outro problema potencial é se os modelos forem treinados em conjuntos de dados que refletem desigualdades históricas ou falhem em representar zonas ecológicas sensíveis. Isso pode ser extra-problemático com modelos de IA cujos funcionamentos internos podem ser difíceis de entender, tornando-se uma espécie de “caixa preta”.
“A eficiência e a profundidade analítica oferecidas pela IA devem, portanto, ser equilibradas contra esses riscos por meio da implementação de estruturas de modelagem transparentes, auditáveis e sensíveis ao contexto.”
Sinergia entre Ecomateriais, Blockchain e IA
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| Tecnologia | Principais Benefícios | Limitações Principais |
|---|---|---|
| Impressão 3D | Design personalizado, construção no local, redução de resíduos | Altos custos, velocidades de impressão lentas |
| Ecomateriais | Emissões mais baixas, reciclagem de resíduos e fontes renováveis | Custo, escalabilidade e aceitação regulatória |
| Blockchain | Rastreabilidade, contratos inteligentes, conformidade ESG | Relutância da indústria, resistência cultural |
| IA | Previsão de impacto, conformidade regulatória, otimização de materiais | Problemas de qualidade de dados, viés e transparência |
Cada uma dessas inovações na construção se entrelaça com as outras, tornando-as mais úteis do que se implantadas separadamente.
À medida que mais projetos integram a tecnologia blockchain para rastreabilidade, a quantidade de dados de alta qualidade utilizáveis pela IA aumenta.
À medida que a digitalização de projetos de construção aumenta, isso facilita a integração da tecnologia de impressão 3D e CAD na construção real.
Usar materiais mais ecologicamente corretos e implementar melhores técnicas de reciclagem reduz o impacto ecológico da construção e demolição, aumentando assim o valor dos dados de alta qualidade que podem ser usados para adquirir certificações ambientais valiosas e estabelecer novos padrões para a indústria.
Fonte: Sustainable Futures
Exemplos de tais sinergias já são observáveis em projetos do mundo real. Por exemplo, Cingapura usou muitas novas tecnologias para a construção de habitação pública ecológica:
- Sistemas de IA avançados para analisar dados ambientais, como exposição à luz solar, padrões de vento e efeitos de ilha de calor urbana, para otimizar a orientação do edifício e a seleção de materiais.
- Materiais sustentáveis, como concreto reciclado e madeira colhida de forma sustentável. Esses materiais são estrategicamente colocados dentro da estrutura do edifício para maximizar a ventilação natural e a luz.
- Isolamento de alto desempenho e janelas, bem como painéis solares e telhados verdes, combinados com sistemas de IA que monitoram e ajustam continuamente o uso de energia com base em condições ambientais em tempo real.
Exemplos do Mundo Real
O estudo também apresenta os primeiros adotantes dessas tecnologias para demonstrar que agora estamos firmemente na fase de implementação do ciclo tecnológico.
Um exemplo é o uso de blockchain para resolver disputas de pagamento com contratantes e fornecedores.
“Um projeto de infraestrutura de bandeira em Dubai implementou blockchain para simplificar a gestão de contratos e impor liberações baseadas em marcos, resultando em melhorias mensuráveis na eficiência administrativa e redução de despesas financeiras.”
A blockchain também ajudou no rastreamento da pegada ambiental dos materiais.
“Na Holanda, a blockchain foi testada para rastrear a qualidade, entrega e pegada ambiental em tempo real de materiais essenciais, como aço e concreto, garantindo que tanto as especificações de material quanto os limiares de sustentabilidade sejam atendidos sem gargalos de inspeção manual.”
Um caso de uso da IA foi demonstrado na Suécia, onde arquitetos e engenheiros selecionaram materiais de isolamento avançados que otimizavam a retenção de energia durante o inverno e minimizavam a absorção de calor durante o verão.
“A implementação desses materiais otimizados levou a uma redução no consumo de energia de até 25% em edifícios residenciais recém-construídos, reduzindo significativamente a pegada de carbono associada a essas casas.”
A IA também foi implantada no Japão para automatizar a reciclagem de resíduos de construção.
Sistemas de triagem equipados com tecnologias de imagem e sensoriamento avançadas identificaram com precisão e categorizaram diferentes tipos de resíduos de construção.
“Em um projeto-piloto realizado em um local de demolição, o sistema de IA aumentou a taxa de reciclagem em 30% em comparação com métodos de triagem manuais tradicionais.
A eficiência da triagem também reduziu o tempo e os custos de mão de obra associados ao gerenciamento de resíduos, tornando o processo de reciclagem mais econômico e sustentável.”
Desafios Regulatórios na Construção Sustentável
Paradoxalmente, enquanto a maioria das regulamentações na construção está orientada para melhorar os perfis de segurança e ambientais, elas também podem ser um obstáculo para a implantação dessas tecnologias.
Uma grande parte dos problemas potenciais decorre do declínio da padronização nos métodos de construção. O design personalizado pode melhorar o perfil energético e ambiental, mas é difícil de se encaixar nas categorias e métodos de avaliação rígidos impostos pelas regulamentações.
Um elemento que pode ajudar é o chamado “sandbox regulatório”, permitindo que projetos-piloto provem seu valor com menos controle opressivo.
“Essas estruturas permitem que as empresas de construção pilhem métodos digitais sem exposição regulatória total, facilitando a inovação enquanto preserva a supervisão.”
Outra melhoria pode ser incorporar requisitos de construção digital dentro dos protocolos de licitação pública. Dessa forma, os governos não apenas se adaptam, mas também ativamente direcionam a transição para um setor de construção digitalmente habilitado e ambientalmente responsável.
Essas mudanças regulatórias precisarão ser gerenciadas em níveis local, nacional e internacional.
Fonte: Sustainable Futures
Eles também precisam se mover rapidamente o suficiente para se adaptar às melhorias tecnológicas. Caso contrário, isso pode desacelerar a adoção de tecnologias inovadoras como a IA e a impressão 3D na construção, pois as empresas podem ser relutantes em investir pesadamente em tecnologias que podem não atender às regulamentações futuras.
Tecnologias de Construção Futuras
Materiais ainda mais impressionantes podem um dia ser integrados a projetos de construção. Por exemplo, nanotecnologia na ciência de materiais oferece o potencial de criar materiais de construção ultrafortes, leves e ao mesmo tempo econômicos e ecologicamente corretos.
Outra opção é materiais inteligentes que podem se adaptar a mudanças ambientais, como polímeros responsivos à temperatura que ajustam suas propriedades de isolamento com base nas condições climáticas.
Esses materiais poderiam aumentar dramaticamente a eficiência energética e o conforto nos edifícios sem intervenção mecânica adicional.
Tecnologias de fabricação digital também poderiam se tornar ainda mais sofisticadas, provavelmente incorporando sistemas de controle de qualidade em tempo real, como sensores avançados e algoritmos de IA para ajustar parâmetros de impressão em tempo real, garantindo propriedades de material e integridade estrutural ótimas.
Robótica poderia ter um impacto significativo, com, por exemplo, robôs realizando alvenaria ou instalações complexas de tubos e cabos, melhorando a velocidade e a precisão enquanto reduz o erro humano e os custos de mão de obra.
Por fim, IA poderia ter um impacto significativo na pesquisa de novos materiais, desde um gêmeo digital de um edifício observando a evolução de parâmetros ao longo do tempo até impulsionar a descoberta de novos materiais, melhorar a vida útil dos materiais e aprimorar a compreensão do impacto ambiental ao longo de todo o ciclo de vida de um edifício.
Conclusão
A construção foi historicamente uma indústria relativamente “de baixa tecnologia”, integrando novos materiais lentamente e mantendo métodos de construção relativamente inalterados.
A maturação simultânea do CNC, impressão 3D, CAD, pegada digital e IA pode mudar isso em breve. Especialmente quando combinado com um impulso para menor impacto ambiental, mais rastreabilidade, mais eficiência energética e menos consumo de materiais.
No entanto, contrariamente a muitos outros setores econômicos, é improvável que isso empurre muito a mão de obra humana para fora da indústria da construção.
Em vez disso, melhorará a produtividade, a segurança e os perfis verdes de novos edifícios, enquanto permite melhores designs e menor consumo de recursos, tudo sob a supervisão de humanos que ainda lidam diretamente com as condições desordenadas e mutáveis de um local de construção.
Empresa de Impressão 3D
(Além das empresas discutidas abaixo, você pode ler sobre outras em nosso artigo “Top 10 Additive Manufacturing And 3D Printing Stock to Watch”)
Nano Dimension
(NNDM )
A maioria das empresas de manufatura aditiva se concentra em metal e plástico, com um olhar para peças mecânicas complexas. A Nano Dimension, por outro lado, estava focada em eletrônica impressa em 3D. Isso inclui tecnologias muito especializadas, como tintas condutoras ou dielétricas e cerâmicas. Essas podem, por exemplo, ser usadas na construção de componentes ópticos ou de rádio.
Isso é uma das possíveis aplicações da impressão 3D na escala nanométrica, que exploramos mais a fundo em “Impressão 3D em Escala Nanométrica Está Pronta para Comercialização”.
A Nano Dimension cresceu por meio de uma combinação de aquisições e P&D interna.
Fonte: Nano Dimensions
Essa estratégia mudou com a aquisição da Desktop Metal, anunciada em 2024 e finalizada em 2025. Juntas, as duas empresas terão uma posição muito mais forte na impressão 3D de metal e cerâmica em todas as escalas, desde eletrônica até equipamentos industriais grandes e aeroespaciais, com um movimento forte para a produção industrial.
Isso também cria economias de escala ao mesclar a base de clientes que inclui SpaceX, Tesla, GE, Honeywell, Emerson, Raytheon, NASA, Medtronics, etc.
Por fim, as duas empresas estavam principalmente ativas em diferentes áreas geográficas, com a Nano Dimension na Europa e a Desktop Metal nos EUA, permitindo sinergia ao mesclar as equipes de vendas.
Fonte: Nano Dimension
A empresa afirma que pode reduzir a pegada ecológica da manufatura, com uma redução de 94% nas emissões de CO2, 100% na água, 98% nos materiais e 82% nos produtos químicos. No geral, podemos esperar que a Nano Dimension emerga como líder em tecnologia.
Fonte: Nano Dimensions
As empresas mescladas estão bem posicionadas para aproveitar novas descobertas na impressão 3D e desenvolver ligas de alumínio mais fortes, com essas inovações provavelmente expandindo o mercado abordável.
No entanto, os investidores precisam estar cientes de que tanto a Nano Dimension pós-aquisição quanto a Desktop Metal pós-aquisição eram negativas em termos de fluxo de caixa, então a empresa resultante precisará cortar custos ou crescer suficientemente para gerar lucro no futuro.
(Você pode ler uma análise mais aprofundada da Nanodimension no relatório de investimento dedicado)
Últimas Notícias e Desenvolvimentos da Ação da Nano Dimension (NNDM)
