O hempcrete não conseguiu suplantar as espumas de base petroquímica no que respeita ao desempenho em isolamentos, mas pode ser ainda um substituto viável para materiais de construção tradicionais em edifícios sustentáveis “net-zero”, segundo experiências levadas a cabo na Universidade Estatal do Kansas.
Estudantes de pós-graduação, num inédito seminário liderado por Michael Gibson, professor no Departamento de Arquitetura da universidade, analisaram o uso de hempcrete em pavimentos, paredes, tetos e telhados.
“Há uma acentuada curva de aprendizagem com este material”, disse Gibson. “Aprendemos que o hempcrete é um excelente material com grande potencial para utilização imediata no Kansas, especialmente numa agricultura industrial de cânhamo que cresce tão rapidamente”, disse Gibson.
Os edifícios de emissões zero produzem localmente energia para satisfazer ou exceder o seu consumo energético total e eliminar as emissões de gases estufa.
Modelação energética
A modelagem energética demonstrou que, embora os materiais derivados do cânhamo tenham dificuldade em igualar o desempenho da espuma no isolamento convencional, o uso de hempcrete nas paredes, e os rebites feitos de fibras bast de cânhamo nas estruturas dos tetos, podem ser combinados para atingir os níveis de desempenho procurados em edifícios altamente eficientes.
A investigação mais abrangente de Gibson sobre as habitações net-zero no clima do Kansas demonstrou que as cargas de aquecimento, ventilação e ar condicionado (AVAC) relacionadas com o isolamento representam apenas cerca de 20% dos custos anuais de energia (a iluminação e os eletrodomésticos contribuem com 15% e 65%, respetivamente).
“Assim, numa casa de conceção net-zero, com design passivo, redução de carga e sistemas de construção eficientes, as alterações ligeiras no nível de isolamento não têm um impacto significativo na capacidade net-zero”, disse Gibson. “O isolamento com cânhamo e hempcrete poderia ainda assim atingir 20% a 30% da capacidade de uma casa isolada com espuma e poderia resultar num design energético net-zero de sucesso”.
Aplicações em pavimentos
Um grupo de alunos no seminário de Gibson cobriu blocos de hempcrete com betão para aplicação em pavimentos, aferindo depois os valores R, indicadores críticos que refletem a capacidade de um material resistir à transferência de calor através da condução; cargas de aquecimento e arrefecimento; e amortecimento térmico, no qual uma massa de material absorve e liberta calor.
A adição de uma fina camada de betão à parte superior de um pavimento em hempcrete melhorou significativamente as capacidades de absorção térmica do chão, segundo resultados modelados por computador.
Os alunos verificaram que quinze centímetros de hempcrete com uma camada de betão de dois centímetros garantem um desempenho semelhante a uma laje de betão de dez centímetros, continuamente isolada com espuma R-10. Os alunos descobriram que a espessura do pavimento com hempcrete aumentou progressivamente o consumo de energia, à medida que o material interior se foi afastando cada vez mais da temperatura do solo.
A experiência mostrou também que o betão com um elevado rácio de cimento unido a blocos de hempcrete é melhor do que uma gama de outros materiais testados, incluindo agregados de pedra, porcelana reciclada, e uma mistura de espiga de milho e cimento.
Os blocos de hempcrete em pavimentos também podem fazer parte de uma solução pré-fabricada para edifícios net-zero e outros edifícios de baixo consumo energético, observou Gibson.
Estrutura gradeada em paredes
Uma segunda equipa do seminário elaborou uma grelha para os alicerces estruturais e para o revestimento de paredes. Esta revelou um desempenho equivalente aos típicos métodos estruturais em hempcrete, que optam pelo molde deslizante ou escalonado. A técnica gradeada poderá também ser utilizada na construção de pré-fabricados, sugeriu Gibson.
As experiências demonstraram que as paredes de hempcrete com vinte centímetros de espessura, embora sendo 18% menos eficientes do que paredes de trinta centímetros de espessura, resultaram numa ligeira redução na eficiência energética de uma casa pequena.
“Embora as paredes escalonadas e em molde deslizante acrescentem complexidade para evitar uma ponte térmica na estrutura, a parede gradeada, que é mais fácil de construir, tem um valor U apenas 6% acima duma parede de molde deslizante e 4% acima duma parede escalonada de espessura semelhante”, disse Gibson, notando que a perda poderá ser superada ao acrescentar um painel fotovoltaico à infraestrutura energética geral do edifício.
Fibras bast nas áreas superiores
Ao mesmo tempo que o seminário continua a estudar materiais de substituição para o isolamento com espuma de origem petroquímica, a fim de evitar a condensação em tetos e telhados não ventilados, Gibson considera que a fibra bast de cânhamo é preferível ao hempcrete para essas partes do edifício. Os modelos desenvolvidos pelos alunos mostraram que seria necessária uma espessura mínima de trinta centímetros de hempcrete num teto para tornar viável uma casa net-zero, acrescentando peso excessivo.
“Os futuros arquitetos desta turma poderão mudar o visual de um edifício amigo do ambiente e ensinar o país a aproveitar ao máximo e a poupar os nossos recursos naturais. A construção é uma das muitas utilizações do cânhamo industrial e tem potencial para ter enorme impacto na nossa pegada de carbono”, disse Sarah Stephens, CEO da Midwest Hemp Technology, que contribuiu com hurd para o seminário no Reino Unido.
O seminário contou com a assistência de Angel Romero Jr., que tem experiência em estuque, e que recentemente abriu uma empresa de construção de cânhamo em Dodge City, Kansas.