Oportunidades do Programa Quadro Horizonte 2020 para a Engenharia Civil

por F. Pacheco-Torgal
Investigador da Unidade C-TAC, Grupo de Construção Sustentável, Universidade do Minho.

Com um financiamento de 70.000 milhões de euros para os próximos sete anos, o Programa Quadro de Investigação e Inovação 2014-2020 (Horizonte 2020) constitui o mais importante instrumento de financiamento de investigação e inovação a nível mundial. O presente artigo analisa sucintamente as características do programa Horizonte 2020 e de que forma este poderá constituir uma oportunidade para a investigação na área da Engenharia Civil. Constituindo a sustentabilidade uma vertente estratégica deste programa, consubstanciada numa alocação de pelo menos 60% do financiamento do mesmo, resulta evidente que esta temática deverá determinar algumas opções estratégicas de investigação nesta área, as quais motivam o presente artigo.

Introdução

Inicialmente proposto pela Comissão Europeia em Novembro de 2011 [1] com um orçamento de oitenta mil milhões de euros, contudo somente em 25 de Junho de 2013 o conteúdo do Programa Quadro de Investigação e Inovação 2014-2020 (Horizonte 2020) foi objecto de um acordo informal (contemplando um corte de dez mil milhões de euros) entre os representantes dos Estados Membros, do Parlamento Europeu e da Comissão Europeia. Este programa constitui o mais importante instrumento de financiamento de investigação e inovação a nível mundial, sendo expectável que possa levar à criação de 50.000 novos postos de trabalho na área da investigação e da inovação. Note-se porém que contrariamente às elevadas expectativas entretanto criadas, por via do facto do novo programa quadro conter um reforço de 14400 milhões de euros, o primeiro ano do Programa Quadro 2020 contempla aproximadamente 8800 milhões de euros, um valor que é inferior ao do último ano do anterior Programa Quadro FP7 e somente em 2016 conseguirá o orçamento do Programa 2020 ultrapassar o valor do último ano do anterior programa comunitário (Figura 1).

O financiamento do Programa-Quadro Horizonte 2020 será distribuído por três grandes áreas a saber:

1 – Excelência Científica. Que irá apoiar as melhores ideias e proporcionará aos investigadores acesso a infraestruturas de investigação prioritárias permitindo à Europa ser um pólo de atracção para os melhores investigadores do mundo. Esta área contemplará o importante financiamento do European Research Council (com 17% do financiamento global, o que representa uma subida relativamente aos 15% do programa FP7), tecnologias emergentes, as acções Marie Curie e infraestruturas de investigação. É pertinente referir que esta opção estratégica decorre do debate iniciado em 1994 sobre o designado “paradoxo Europeu”, que se traduz na incapacidade de traduzir a elevada produção científica Europeia em inovação, crescimento e emprego [3,4].

Fig. 1 – Comparação da distribuição anual dos orçamentos dos programas FP7 e Horizonte 2020 [2]

Fig. 1 – Comparação da distribuição anual dos orçamentos dos programas FP7 e Horizonte 2020 [2]

2 – Liderança Industrial. Esta área proporcionará grandes investimentos em tecnologias industriais essenciais e maximizará o potencial de crescimento das empresas europeias contribuindo para que as PME inovadoras se transformem em empresas líderes a nível mundial. E irá incluir a liderança na promoção de tecnologias industriais, o acesso a capital de risco e a inovação em PME´s. Insere-se nesta área o desenvolvimento de tecnologias industriais, que a Comissão designa no Programa-Quadro de facilitadoras, nas quais se inclui a fotónica, a microelectrónica, a nanoelectrónica, as nanotecnologias, os materiais avançados, as biotecnologias e o fabrico e transformação avançados.

3 – Desafios Societais. Incidirá em grandes preocupações comuns aos cidadãos na Europa centrando-se nos seguintes desafios:

  • Saúde, alterações demográficas e bem-estar;
  • Segurança alimentar, agricultura sustentável, investigação marinha e marítima e bioeconomia;
  • Energia segura, não poluente e eficiente;
  • Transportes inteligentes, ecológicos e integrados;
  • Acção climática, eficiência na utilização de recursos e matérias-primas;
  • Sociedades inclusivas, inovadoras e seguras.
Fig. 2 - Distribuição percentual inicial do financiamento do Programa-Quadro Horizonte 2020

Fig. 2 – Distribuição percentual inicial do financiamento do Programa-Quadro Horizonte 2020

O financiamento adstrito ao Programa-Quadro Horizonte 2020 contempla ainda o financiamento do Instituto Europeu de Inovação e Tecnologia (EIT) cujo orçamento (3.3%-2500 milhões de euros) será substancialmente acrescido comparativamente ao orçamento do anterior programa FP7 (0.6%-309 milhões de euros), o Centro de Investigação Conjunto da Comissão Europeia (JCR) e o programa EUROATOM. A Figura 1 mostra a previsão inicial da distribuição percentual do financiamento do programa Horizonte 2020 proposta pela Comissão Europeia. Tenha-se presente que o acordo informal tripartido de 23 de Junho do corrente ano reduziu a percentagem reservada aos desafios societais para 38% e elevou a percentagem reservada à excelência científica para 37% do orçamento global.

Às tecnologias industriais facilitadoras essenciais, estará reservado um orçamento específico de 6 663 milhões de euros. Além disso merece especial destaque o facto do desenvolvimento sustentável constituir uma vertente estratégica do Programa-Quadro Horizonte 2020, consubstanciada numa alocação de pelo menos 60% do mesmo, às vertentes eficiência na utilização dos recursos e à ação climática, sendo expectável que esta última possa vir a representar quase 35% do orçamento do presente Programa-Quadro [1].

A engenharia civil no contexto do Programa-Quadro Horizonte 2020

A importância da temática da eficiência na utilização de recursos para esta indústria está bem patente no marco vertido no documento COM 571 [5], o qual abaixo se reproduz:

Em 2020, a renovação e a construção de edifícios e infraestruturas processam-se de acordo com elevados níveis de eficiência na utilização de recursos. A abordagem do ciclo de vida é amplamente aplicada, todos os novos edifícios têm um consumo de energia quase nulo e são altamente eficientes em termos de utilização de materiais, e estão em vigor políticas para a renovação do parque imobiliário existente de modo a que este seja renovado de uma forma eficiente em termos de custos a uma taxa de 2%/ano. Procede-se a uma reciclagem de 70% dos resíduos de construção e demolição não perigosos.

Já relativamente à acção climática aquela vai influenciar a indústria da construção em termos da necessidade da adaptação das infraestruturas a desastres naturais incluindo a adaptação aos efeitos das alterações climáticas, como seja por exemplo a adaptação ao aumento da temperatura média do ar e às vagas de calor. A Figura 3 apresenta alguns dos impactos das alterações climáticas e das ameaças associadas aos mesmos. É notório o rápido agravamento quer da percentagem de cheias quer do número de dias com temperaturas elevadas previsto para as próximas décadas. De acordo com o documento COM 216 [7] os custos mínimos associados à hipótese de não adaptação aos efeitos associados às alterações climáticas, oscila entre 100 biliões de euros anuais em 2020 e 250 biliões de euros anuais em 2050. A estes valores astronómicos somam-se ainda os custos sociais em termos das mortes provocadas pelas cheias, 2500 entre 1980 e 2011.

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Fig. 3 – Alguns impactos das alterações climáticas: Em cima, previsão da evolução das cheias fluviais; em baixo, previsão da evolução do aumento da temperatura do ar [6]

Fig. 3 – Alguns impactos das alterações climáticas: Em cima, previsão da evolução das cheias fluviais; em baixo, previsão da evolução do aumento da temperatura do ar [6]

Alguns estudos preveem ainda que a ausência de medidas de adaptação possa traduzir-se em 26000 mortes/ano em 2020, 89000 mortes/ano em 2050 e 127000 mortes/ano em 2080, devido somente às vagas de calor e ao agravamento associado aos efeitos sinérgicos destas com a poluição urbana. Note-se que os cenários relativos às consequências do aumento das vagas de calor não consideram os efeitos associados às ilhas de calor em ambiente urbano, áreas onde se concentra 70% da população Europeia e que tornam evidente e urgente a necessidade das medidas de adaptação dedicarem uma atenção particular a esta questão. Em consequência não só se torna necessário adaptar as infraestruturas existentes para as tornar mais resilientes à acção das alterações climáticas como também a construção de novas e futuras infraestruturas deverá obrigar a que estas sejam também climaticamente resilientes. Neste contexto podem perspectivar-se algumas linhas estratégicas em termos de investigação na área da engenharia civil, como sejam por exemplo as relativas à eficiência energética, à construção, adaptação e ou reabilitação de infraestruturas para as tornar climáticamente resilientes e ao desenvolvimento de novos materiais de construção eco-eficientes.

Eficiência energética

Embora a eficiência energética não se insira nos interesses fulcrais clássicos da engenharia civil, como o comprova a existência de uma expressiva percentagem de diplomados nesta área (em Portugal e também lá fora), que durante a sua formação não tiveram qualquer formação na mesma, facto é, que nos últimos anos a eficiência energética dos edifícios tem vindo a merecer uma atenção crescente por parte desta área. O facto do aumento da eficiência energética em edifícios novos e existentes ser fundamental para a transformação do sistema energético da UE [8] permite explicar esse crescimento. A meta de um aumento da eficiência em 20% prevista para 2020, poderá permitir uma poupança anual de quase 1000 euros por habitação e contribuir para um aumento da competitividade industrial da Europa, traduzida na criação de quase 2 milhões de novos empregos até 2020 [9]. Apesar disso e como reconhece a própria UE [10] “a qualidade dos planos de ação para a eficiência energética desenvolvidos por cada estado membro desde 2008, é dececionante, deixando um elevado potencial por explorar”. Isto significa que são necessários novos materiais, novas tecnologias e novos processos para tentar resolver este problema. Como seja por exemplo o contributo da nanotecnologia no desenvolvimento de isolamentos térmicos de elevado desempenho ou de painéis fotovoltaicos mais eficientes e mais económicos [11]. Merece aqui destaque a questão da reabilitação energética por via dos elevados consumos do parque edificado existente. Torna-se também necessário reforçar a multidisciplinaridade da abordagem da reabilitação energética para assim gerar soluções que enquadrem os diversos interesses envolvidos. Um estudo recente da autoria de um investigador do Departamento de Arquitectura da Universidade de Cambridge o qual incidiu numa amostra de 401 habitações da cidade alemã de Aachen, revelou a existência de comportamentos individuais ao nível da ventilação manual das habitações que se revelaram em termos energéticos manifestamente ineficientes. Há por isso também a necessidade de acautelar a dimensão sociologica na modelação do comportamento energético dos utilizadores. A abordagem energética deve também contemplar as questões económicas que são no actual contexto soció-económico fundamentais, como deve ser ainda complementada com análises multi-critério que permitam uma análise integrada e optimizada das inúmeras variáveis envolvidas [12].

Construção, adaptação e ou reabilitação de infra-estruturas para as tornar climáticamente resilientes

Uma outra área estratégica que interessa directamente à área da engenharia civil prende-se com a necessidade da Europa ter infraestruturas projectadas para suportar padrões climáticos futuros. O documento SWD 137 [13] analisa em pormenor algumas das medidas da Estratégia de Adaptação da UE às alterações climáticas para vários tipos de infraestruturas. Relativamente ao sector da construção são apontadas as seguintes ameaças que irão requer acções de curto prazo:

1) precipitação muito elevada, levando a infiltrações no edificado, ruína de fundações, instabilidade de taludes, esgotamento da capacidade de drenagem de esgotos pluviais etc;

2) ondas de calor, provocando a fadiga e o envelhecimento acelerado de materiais de construção, diminuição de parâmetros de conforto e aumento dos problemas de saúde, aumento das necessidades de arrefecimento etc;

3) exposição a queda de neve muito intensa,

4) aumento do nível do mar e aumento do risco de cheias

Relativamente às ondas de calor e ao agravamento das necessidades energéticas de arrefecimento daí decorrentes tenha-se presente que estas aumentaram de forma quase exponencial nas últimas duas décadas, passando de 6 TJ em 1990 para 160 TJ em 2010 [14]. Alguns autores [15] estimam que as alterações climáticas poderão vir a resultar numa mudança das necessidades de aquecimento para necessidades de arrefecimento, em edifícios localizados em zonas de climas moderados. Como até ao ano 2050 haverá um aumento substancial de pessoas a viver em ambiente urbano, tal conduzirá a um aumento das necessidades de arrefecimento associadas aos fenómenos das “ilhas de calor urbano” [16] com temperaturas que podem atingir quase 10 ºC acima das temperaturas nas zonas não urbanas circundantes. Além disso o efeito sinérgico entre o aumento da temperatura e a poluição do ar nas cidades impede/dificulta a natural ventilação noturna agravando as necessidades energéticas de arrefecimento. Torna-se por isso necessário desenvolver materiais e tecnologias inovadoras que contribuam para mitigar as consequências das referidas ondas de calor. Quer ao nível do edificio, quer mesmo em termos urbanos, pela utilização de novos revestimentos de pavimentos com baixa absorção de radiação solar e ou pela utilização de infraestruturas verdes, as quais diga-se a propósito merecem particular atenção por parte da Comissão Europeia, a qual até ao fim de 2013 irá “elaborar orientações para demonstrar como a infraestrutura verde pode ser integrada” entre 2014 a 2020, na aplicação a diversas áreas, incluindo a adaptação às alterações climáticas [17]. Tenha-se presente que as infraestruturas verdes adquirem ainda uma elevada importância no contexto de resultados investigações recentes que apontam para a evidência de existir uma forte correlação entre o meio urbano, por definição com escassos espaços verdes e pobre em biodiversidade e o crescimento de problemas de saúde [18]. Tal facto, comprova desde logo, que não é mais possível que a engenharia civil, por via da ação dos profissionais desta área, possa continuar a encarar o seu campo de atuação desligado de outras áreas, como a da saúde, importando por isso agir no sentido de acautelar e enquadrar devidamente essas interações.

Desenvolvimento de materiais de construção eco-eficientes

O desenvolvimento de materiais de construção eco-eficientes constitui na opinião do autor uma terceira linha estratégica em termos de investigação na área da engenharia civil passível de ser financiada no âmbito do Programa Quadro Horizonte 2020. Vários factos e documentos validam esta linha merecendo destaque os que a seguir se mencionam a começar pelo marco vertido no documento COM 571 [5]. Este já atrás citado faz referência à necessidade da abordagem do ciclo de vida (ACV) e também à reciclagem de no mínimo 70% em massa dos resíduos de construção e demolição não perigosos (Directiva Nº 2008/98/EC [19]), o que plenamente se justifica pois a indústria da construção é responsável pelo consumo de 40% de todos os materiais produzidos a nível mundial. Tendo em conta que a percentagem média de reciclagem para a EU-27 é de apenas 47%, o aumento desta para 70% afigura-se uma meta bastante ambiciosa que justificará investigações sobre o desenvolvimento de materiais de construção com elevadas taxas de reaproveitamento de RCD [20]. Relativamente à análise dos impactos ambientais dos produtos de construção (e por conseguinte dos materiais de construção a partir dos quais aqueles são feitos) tenha-se presente que a mesma se tornou obrigatória a partir de 1 de Julho de 2013 por via da implementação do novo Regulamento de Produtos da Construção-RPC (305/2011). A aplicação das ACV está regulamentada pela International Standards Organization (ISO) que faz uma subdivisão da rotulagem ambiental dos produtos em três categorias distintas:

  • Tipo I (Rótulos ecológicos, ISO 14024);
  • Tipo II (Auto-declarações ambientais, ISO 14021);
  • Tipo III (Declarações ambientais dos produtos, ISO 14025)

No entanto alguns autores [21] tecem críticas ao carácter muito generalista da metodologia ISO no cálculo das ACV. Constitui também uma questão em aberto, a de se saber se os benefícios ambientais da reciclagem devem ser alocados aos produtores ou aos utilizadores dos materiais reciclados. Uma outra questão que merece ser objecto de estudos mais aprofundados prende-se com a frequência de substituição dos produtos, pois muitas vezes tal ocorre muito antes de se esgotar a sua vida útil, já que a mesma é influenciada por factores socioeconómicos. Tornam-se por isso necessários modelos de avaliação da vida útil dos produtos que incorporem variáveis relacionadas com o comportamento dos consumidores [22]. Uma questão fundamental no referido RPC prende-se com a informação acerca das substâncias perigosas, que aquele regulamento remete para o Registo, Avaliação, Autorização e Restrição de Produtos Químicos – REACH ((EC) No 1907/2006). Tenha-se presente que actualmente são produzidos comercialmente quase 100.000 produtos químicos mas que somente se conhecem os riscos da sua toxicidade para apenas 10% daqueles [23]. É importante referir que as investigações sobre os produtos de construção contendo substâncias perigosas são escassas pois trata-se de uma área localizada numa zona indefinida na fronteira entre a Engenharia Civil e a área da saúde, o que (mais uma vez) reforça a necessidade desta área agir no sentido de mitigar essa limitação. Por último e tendo em conta que mais importante do que reduzir a toxicidade dos materiais de construção correntes ou reaproveitar resíduos é preferível apostar no desenvolvimento de materiais não tóxicos e se possível que sejam biodegradáveis, importa fazer uma chamada de atenção para os contributos da nanotecnologia e principalmente da biotecnologia para o desenvolvimento de materiais de construção eco-eficientes [24,25]. Estes merecerão sem dúvida um forte apoio do programa Horizonte 2020, não só ao nível societal mas também pelo seu enquadramento preferencial nas designadas tecnologias industriais facilitadoras, trata-se porém de áreas cuja amplitude não cabe no enquadramento geral do presente artigo, sendo por isso abordadas em artigo específico.

Referências

[1] COM 808 (2011) Horizonte 2020 – Programa-Quadro de Investigação e Inovação, Bruxelas

[2] Rabesandratana, T.; Vogel, G. (2013) At Long Last, Europe’s Mega R&D Program Comes Into Focus. Science Magazine, 21.

[3] Delanghe, H.; Sloan, B.; Muldur, G. (2010) European research policy and bibliometric indicators, 1990–2005. Scientometrics 87, 389-398.

[4] Ruiz-Castillo, J.; Herranz, N. (2013) The end of the “European Paradox”. Scientometrics 95, 453-464.

[5] COM 571 (2011) Eficiência na utilização dos recursos – A interligação entre sectores e recursos e as iniciativas políticas da UE, Bruxelas

[6] EEA Report 12 (2012) Climate change, impacts and vulnerability in Europe 2012. European Environment Agency, Copenhagen

[7] COM 216 (2013) Estratégia da UE para a adaptação às alterações climáticas, Bruxelas

[8] COM 885/2 (2011) Energy Roadmap 2050, Bussels

[9] COM 815 (2011) Progress report on the Europe 2020 strategy

[10] COM 639 (2010) Energy 2020 A strategy for competitive, sustainable and secure energy. Brussels

[11] Pacheco-Torgal, F.; Diamanti, V.; Nazari, A.; Granqvist, C.G (2013) Nanotechnology in eco-efficient construction. Materials, processes and applications. Woodhead Publishing Limited Abington Hall, Cambridge, UK

[12] Pacheco-Torgal, F.; Cabeza, L.; Mistretta, M.; Kaklauskas, A.; Granqvist, C.G (2013) Nearly zero energy building refurbishment. Springer Verlag, London, UK.

[13] SWD 137 (2013) Adaptação de infra-estruturas às alterações climáticas, Bruxelas

[14] Balaras, C.; Grossman, G.; Henning, H.; Infante-Ferreira, C.; Podesser, E.; Wang, L.; Wiemken, E. (2007) Solar air conditioning in Europe-an overview. Renewable and Sustainable Energy Reviews 11, 299-314.

[15] Crawley DB (2008) Estimating the impacts of climate change and urbanization on building performance. J Building Perform Simulation 1:91–115.

[16] Allegrini, J., Dorer, V., Carmeliet, J. (2012) Influence of the urban microclimate in street canyons on the energy demand for space cooling and heating of buildings. Energy and Buildings 55 , 823-832.

[17] IP 404 (2013) Ambiente: o investimento nas infraestruturas verdes criará múltiplos benefícios para a natureza, a sociedade e as pessoas.

[18] Hanski, I.; Von Hertzen, L.; Fyhrquist, N.; Koskinen, K.; Torppa, K.; Laatikainen, T.; Karisola, P.; Auvinen, P.; Paulin, L.; Mäkelä, M.; Vartiainen, E.; Kosunen, T.; Alenius, H.; Haahtela, T.(2012) Environmental biodiversity, human microbiota, and allergy are interrelated. Proceeding of the National Academy of Sciences of the United States of America. http://www.pnas.org/content/early/2012/05/01/1205624109.full.pdf

[19] European Parliament, Directive 2008/98/EC of the European Parliament and of the council of 19 November 2008 on waste and repealing certain directives (text with EEA relevance). Official Journal of the European Union, 312, 3–30.

[20] Pacheco-Torgal, F.; Labrincha, J.; De Brito, J.; Tam, V.; Ding, Y. (2013) Handbook of recycled concrete & other demolition wastes. Woodhead Publishing Limited Abington Hall, Cambridge, UK

[21] Hauschild, M.; Goedkoop, M.; Guinée, J.; Heijungs, R.; Huijbregts, M.; Jolliet, O.; Margni , M.; De Schryver, A.; Humbert, S.; Laurent, A.; Sala, S.; Pant, R. (2012) Identifying best existing practice for characterization modeling in life cycle impact assessment. International Journal of  Life Cycle Assessment 18, 683-697.

[22] Pacheco-Torgal, F.; Labrincha, J.; Cabeza, L.; de Magalhães, A. (2013) Eco-efficient construction and building materials: LCA, Eco-labelling and case studies. Woodhead Publishing Limited Abington Hall, Cambridge, UK

[23] Pacheco-Torgal, F.; Fucic, A.; Jalali, S. (2012) Toxicity of Building Materials. Woodhead Publishing Limited Abington Hall, Cambridge, UK

[24] Pacheco-Torgal, F.; Labrincha, J. (2013) Biotech cementitious materials: Some aspects of an innovative approach for concrete with enhanced durability. Construction and Building Materials 40, 1136-1141

[25] Pacheco-Torgal, F.; Labrincha, J.Diamanti, M.; Yu, C.-P. (2013) Biotechnologies and biomimetics for civil engineering. Woodhead Publishing Limited Abington Hall, Cambridge, UK (em fase de edição)

torgalF. Pacheco Torgal

Engenheiro Civil Sénior, investigador do Grupo de Construção Sustentável da Unidade C-TAC da Universidade do Minho. Autor e co-autor de 235 publicações em revistas e conferências, onde se incluem 65 publicações referenciadas na ISI Web of Knowledge, a principal base de dados científica a nível mundial. 38 artigos foram publicados em revistas ISI-A1.

http://www.degois.pt/visualizador/curriculum.jsp?key=1300794898489491