Materiais Regenerativos
Documento
Informações da Disciplina
Código
COC852
Título
Materiais Regenerativos
Objetivos
Introduzir fundamentos técnicos, ambientais e sociais dos materiais regenerativos.
Capacitar os alunos a analisar, projetar e aplicar materiais regenerativos — biogênicos, biofabricados e reconfigurados — com base em critérios de desempenho ambiental, circularidade, saúde e regeneração ecossistêmica.
Estimular uma abordagem crítica, interdisciplinar e biocentrada sobre os ciclos materiais, promovendo soluções construtivas inovadoras que articulem saberes tradicionais, tecnologias emergentes e estratégias de base territorial.
Ementa
• Aula 1 – Introdução aos Materiais Regenerativos
Objetivo: Compreender os fundamentos teóricos da regeneratividade aplicados aos materiais na construção civil. Diferenciar conceitos de sustentabilidade, circularidade, biodegradação e regeneração, introduzindo os princípios do design regenerativo, do pensamento sistêmico e do conceito de materiais “net-positive”.
• Aula 2 – Ecologia de Materiais, Biomimética e Design Bioinspirado
Objetivo: Compreender os princípios do metabolismo construtivo, dos ciclos técnico-biológicos e da ecologia de materiais. Estudar abordagens bioinspiradas, como biomimética, design por sistemas vivos e estratégias naturais aplicadas à inovação de materiais regenerativos. Discutir exemplos envolvendo fungos, bactérias, microrganismos e inteligência ecológica.
• Aula 3 – Materiais Locais: Terra Crua, Bambu e Fibras Naturais
Objetivo: Estudar a aplicação de materiais naturais de base territorial — como terra crua, bambu e fibras vegetais — sob a perspectiva da regeneratividade. Avaliar suas propriedades físico-mecânicas, comportamento térmico e higroscópico, durabilidade e desempenho estrutural. Explorar técnicas construtivas tradicionais e inovadoras, enfatizando sua adaptabilidade, baixo impacto ambiental e papel na valorização de ecossistemas e culturas locais. Incluir aspectos normativos e desafios técnicos na adoção em larga escala.
A primeira parte da aula será expositiva, abordando os fundamentos teóricos e estudos de caso relacionados aos materiais em questão.
Em seguida, será realizada uma atividade prática com duração total de 45 minutos. Esta incluirá 15 minutos no Laboratório de Biomassa do NUMATS, onde será apresentado o processo de beneficiamento do bambu, com ênfase na fabricação das ripas e etapas de colagem para produção de elementos estruturais em bambu laminado colado. Na sequência, haverá uma sessão prática de 30 minutos dedicada à preparação e manipulação de argamassas com terra, permitindo a análise de trabalhabilidade e desempenho potencial em aplicações construtivas.
• Aula 4 – Resíduos como Recursos Regenerativos
Objetivo: Analisar o potencial de resíduos industriais, urbanos e de mineração como insumos para materiais regenerativos na construção civil. Serão abordadas estratégias de reconfiguração técnica e reaproveitamento de resíduos como plásticos reciclados, borracha de pneus, resíduos da indústria extrativa mineral (incluindo rejeitos de mineração e resíduos de beneficiamento de mármore e granito), além de materiais cimentícios suplementares. Serão avaliadas as propriedades físico-químicas, desempenho ambiental, aplicabilidade construtiva e possibilidades de integração desses resíduos em cadeias circulares e regenerativas.
Discutir os desafios relacionados à rastreabilidade, segurança material, viabilidade técnica e escalabilidade territorial. Serão também analisadas normas brasileiras aplicáveis (como NBR 15116 e NBR 7211), identificando lacunas regulatórias e oportunidades de inovação normativa.
• Aula 5 – Cinzas Agroindustriais
Objetivo: Investigar o uso de cinzas provenientes de resíduos agroindustriais — como bagaço de cana, casca de arroz e biomassa florestal — e de biochar como adições em matrizes cimentícias alternativas. Avaliar seus efeitos sobre o desempenho mecânico, durabilidade, microestrutura e pegada de carbono dos compósitos, com base em estudos experimentais e normas técnicas.
Discutir o potencial regenerativo desses subprodutos no contexto da economia circular, da captura de carbono e da substituição de ligantes de alto impacto ambiental. Apresentar indicadores quantitativos como potencial de aquecimento global (GWP) e análise de ciclo de vida (ACV) para comparação de desempenho ambiental.
A aula contará com uma sessão prática de 30 minutos no Laboratório de Fornos do NUMATS. Durante essa visita, os alunos serão apresentados a diferentes tipos de biomassas utilizadas como matéria-prima, aos diversos tipos de cinzas geradas, e ao processo de queima controlada, incluindo os tipos de fornos empregados e suas especificidades técnicas. Em seguida, serão exibidos corpos de prova confeccionados com diferentes cinzas e biochar, com o objetivo de ilustrar visualmente as variações nas propriedades físicas, cor, textura e densidade dos compósitos resultantes.
• Aula 6 – Compósitos Regenerativos: Bio-based, Bioconcretos e Biotecnologias Emergentes
Objetivo: Estudar o desenvolvimento e aplicação de compósitos regenerativos baseados na integração de biomassa, ligantes alternativos e agentes biológicos. Analisar tecnologias como bioconcretos, materiais autocicatrizantes e compósitos bioativos estruturados com fungos e bactérias mineralizantes.
Avaliar o desempenho físico-químico, a durabilidade, o comportamento autônomo de cura e a viabilidade técnica dessas soluções. Explorar os desafios de escalabilidade, normatização e fronteiras de pesquisa em biomineralização e biofabricação. Incluir abordagem de modelagem de processos e controle de qualidade.
A aula será organizada em dois momentos complementares. Inicialmente, duas horas serão dedicadas à exposição teórica dos fundamentos, tecnologias e aplicações dos compósitos regenerativos bio-based. Na sequência, será realizada uma atividade prática de uma hora no Laboratório de Argamassas do NUMATS, onde os alunos acompanharão e participarão do processo de moldagem e produção de compósitos regenerativos à base de biomassa.
A turma será dividida em dois grupos (G1 e G2). Todos os alunos deverão acompanhar integralmente todas as aulas práticas, porém o Grupo G1 será responsável por realizar a moldagem dos corpos de prova do compósito produzido nesta sessão. A caracterização físico-mecânica desse material, conduzida pelo G1, integrará os requisitos do projeto final da disciplina.
• Aula 7 – Propriedades Físico-Químicas e Mecânicas
Objetivo: Identificar e aplicar métodos avançados de caracterização físico-química, mecânica e térmica de materiais regenerativos. Analisar como propriedades como resistência, absorção, porosidade, higroscopicidade, condutividade térmica e bioatividade influenciam sua performance em contextos de engenharia civil, arquitetura bioinspirada e design ecológico.
Discutir a correlação entre microestrutura, ciclo de vida e funcionalidade material, relacionando os resultados a normas técnicas e protocolos de desempenho.
A aula será dividida em duas horas de exposição teórica sobre os métodos de caracterização e os fundamentos das propriedades físico-mecânicas de materiais regenerativos. Na última hora, será realizada uma atividade prática no Laboratório de Argamassas ou de Concretagem do NUMATS, dedicada à moldagem de um tipo de bioconcreto utilizando uma biomassa selecionada.
A turma permanecerá dividida em dois grupos (G1 e G2). Todos os alunos deverão acompanhar integralmente a atividade prática, mas o Grupo G2 será responsável pela moldagem dos corpos de prova nesta sessão. A caracterização físico-mecânica do bioconcreto produzido, a ser realizada pelo G2, comporá parte do trabalho final da disciplina.
• Aula 8 – Conforto Termo-Higrométrico – Argamassas, Blocos e Sistemas Construtivos
Objetivo: Avaliar o desempenho termo-higrométrico de materiais regenerativos em sistemas construtivos passivos. Analisar sua capacidade de regulação térmica, absorção e liberação de umidade, isolamento e inércia térmica, considerando estratégias bioclimáticas e adaptação às condições climáticas locais.
Estudar métodos de simulação e monitoramento de conforto ambiental em ambientes internos e envoltórias arquitetônicas, incluindo estudo comparativo com materiais convencionais e técnicas de monitoramento em campo.
Como parte da aula, será realizada uma visita ao Laboratório de Propriedades Termo-Hígricas do NUMATS, onde os alunos conhecerão os equipamentos utilizados para ensaios de condutividade térmica, difusividade, capacidade térmica, absorção e desorção de umidade, entre outros. Serão apresentados exemplos de protocolos experimentais aplicados à caracterização termo-higrométrica de materiais regenerativos, permitindo a familiarização com metodologias laboratoriais avançadas e suas aplicações em pesquisas aplicadas.
• Aula 9 – Saúde e Qualidade do Ar Interior: Construção com Terra e Bioconcreto
Objetivo: Estudar a influência dos materiais regenerativos na qualidade do ar interior e no bem-estar dos ocupantes. Analisar emissões de compostos orgânicos voláteis (VOCs), capacidade de absorção e purificação do ar e efeitos microbiológicos.
Investigar o uso de materiais bioativos, naturais ou de baixa toxicidade como estratégia para ambientes saudáveis, incluindo critérios de salubridade adotados por certificações ambientais.
• Aula 10 – Tecnologias Digitais, Fabricação Avançada e Inovação Empreendedora
Objetivo: Explorar o uso de tecnologias digitais e processos de fabricação avançada aplicados ao desenvolvimento e à aplicação de materiais regenerativos.
Investigar impressão 3D com biomateriais, automação, prototipagem rápida e gêmeos digitais como ferramentas para inovação técnica e projetual. Discutir modelos de negócio baseados em bioeconomia, plataformas colaborativas e estratégias empreendedoras voltadas à transição ecológica no setor da construção.
• Aula 11 – Segurança Climática e Logística de Cadeias Produtivas
Objetivo: Analisar a resiliência dos materiais regenerativos e de suas cadeias produtivas diante de riscos climáticos crescentes, como secas, inundações e rupturas logísticas.
Avaliar a adaptabilidade de sistemas produtivos descentralizados, estratégias de abastecimento territorializadas e integração de critérios climáticos na seleção e gestão de materiais. Identificar oportunidades para fortalecer a autonomia produtiva e a segurança material em contextos vulneráveis.
• Aula 12 – Regeneração Urbana de Favelas e Tecnologias Sociais
Objetivo: Estudar o papel dos materiais regenerativos e das tecnologias sociais na transformação de assentamentos informais, com ênfase na requalificação habitacional e urbana baseada em práticas colaborativas.
Analisar processos de coprodução de conhecimento, soluções construtivas de baixo impacto, técnicas vernaculares e estratégias de fortalecimento comunitário voltadas à melhoria do ambiente construído em territórios populares.
• Aula 13 – Normas, Certificações, Políticas Públicas e Estudos de Caso Aplicados
Objetivo: Promover uma abordagem integrada entre marcos regulatórios e experiências práticas de aplicação de materiais regenerativos, articulando fundamentos técnico-científicos, diretrizes normativas e estratégias socioterritoriais de implementação.
A aula será estruturada em dois blocos de 1h30 cada.
No primeiro bloco, o Grupo G1 realizará uma apresentação técnico-científica seguida de discussão crítica sobre normas, certificações ambientais e políticas públicas que incentivam a adoção de materiais regenerativos na construção civil. Serão abordados os critérios técnicos e indicadores utilizados por certificações como Living Building Challenge, Cradle to Cradle, entre outras, bem como diretrizes normativas nacionais e internacionais voltadas à sustentabilidade e regeneratividade do ambiente construído.
No segundo bloco, o Grupo G2 apresentará e discutirá estudos de caso internacionais, regionais e multissetoriais envolvendo a aplicação de materiais regenerativos em diferentes escalas e contextos socioterritoriais. Serão analisadas experiências na América Latina, África e Ásia, incluindo projetos arquitetônicos, urbanísticos, iniciativas comunitárias, startups de bioeconomia e políticas públicas inovadoras.
A apresentação será seguida de debate coletivo visando à articulação entre teoria, prática e impacto territorial.
• Aula 14 – Apresentação Final dos Projetos de Caracterização de Materiais Regenerativos
Objetivo: Apresentar, analisar criticamente e discutir os resultados experimentais obtidos pelos grupos ao longo das atividades práticas da disciplina.
Cada grupo deverá expor a caracterização físico-química, mecânica e microestrutural do material regenerativo desenvolvido durante as aulas práticas, articulando os dados empíricos com os fundamentos teóricos e normativos estudados ao longo do curso.
A aula será dedicada à apresentação final dos projetos técnico-científicos desenvolvidos pelos dois grupos. O Grupo G1 apresentará os resultados da caracterização do compósito bio-based moldado na Aula 6, enquanto o Grupo G2 será responsável pela apresentação do bioconcreto produzido na Aula 7.
Cada apresentação deverá contemplar a descrição metodológica dos ensaios realizados, análise crítica dos dados obtidos, comparação com referências técnicas e discussão das potencialidades e limitações dos materiais produzidos no contexto da construção regenerativa.
A atividade será avaliada com base em critérios de rigor analítico, fundamentação técnico-científica e clareza expositiva.
• Aula 15 – Prova Final
Bibliografia
Livros-Texto Fundamentais
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Créditos
3.0/45h
Professor
Romildo Dias Toledo Filho
Idioma
Português