GeoBioTec@UBI explora vários caminhos de investigação na Beira Interior

A unidade de investigação (UI) GeoBiociências, Geotecnologias e Geoengenharias (GeoBioTec) foi criada em 2007 na Universidade de Aveiro, possuindo atualmente dois polos, um na Universidade da Beira Interior, outro na Universidade Nova de Lisboa.

Com uma atividade de investigação bastante diversificada, a GeoBioTec@UBI envolve estudos interdisciplinares sobre recursos geológicos, recursos hídricos e gestão sustentável da água, geotecnia e mecânica dos solos e rochas, geologia estrutural, geomateriais, bacias sedimentares, tecnologias agroindustriais, sistemas ambientais complexos, mobilidade e transportes sustentáveis, deteção remota e sustentabilidade de cidades, e, ainda, sobre comunidades e territórios.

A UI está classificada como “Muito Bom” pela FCT e tem como missão conhecer e explorar os processos geológicos, biológicos, físicos e químicos que moldam o ambiente da Terra visando o desenvolvimento sustentável. Os principais objetivos são:

Victor Cavaleiro, Coordenador do GeoBioTec@UBI

• Fomentar a liderança de investigação interdisciplinar nos domínios das geociências, geotecnologias e geoengenharias;

• Estimular o desenvolvimento de uma cultura científica com rigor e inovação;

• Contribuir para a sustentabilidade e resiliência de cidades, comunidades e territórios.

A GeoBioTec@UBI, liderada pelo Professor Doutor Victor Cavaleiro, tem atualmente 51 membros e colaboradores, que asseguram o desenvolvimento de investigação inovadora, multidisciplinar e interdisciplinar, com impacto na sustentabilidade e resiliência de cidades, comunidades e territórios, sendo 13 investigadores doutorados integrados, 20 investigadores doutorados colaboradores ou pós-docs e 18 estudantes de doutoramento. A investigação da GeoBioTec@UBI desenvolve-se em três domínios principais:

• Georecursos, Geotecnia e Geomateriais;

• Gestão sustentável da água;

• Planeamento Geoespacial para Mobilidade Territorial Resiliente.

Os principais projetos de investigação incluem aspetos inovadores de análise de estabilidade estática e dinâmica de obras geotécnicas, comportamento de solos reforçados com geogrelhas ou resíduos, valorização de resíduos para a produção de geomateriais, extração de energia geotérmica de baixa entalpia, prospeção de recursos hídricos termais, aplicação de soluções baseadas na natureza para a reutilização de águas e gestão sustentável de pavimentos, mobilidade e transportes. Assim, a investigação está orientada para os novos desafios ambientais e da transição digital que impactam na sustentabilidade e resiliência de cidades, comunidades e territórios. Apresentam-se seguidamente quatro exemplos de investigação com resultados promissores:

Comportamento mecânico e hidráulico a longo prazo através de um aterro experimental

O desempenho hidromecânico associado a técnicas de compactação é primordial no projeto e construção de obras de terra. O mau dimensionamento destas obras pode levar a grandes desastres, inviabilizando estruturas e perdendo recursos e vidas. Esta investigação procurou correlacionar testes rápidos de mecânica dos solos com parâmetros de difícil obtenção em campo e laboratório, por falta de recursos ou pela dificuldade de acesso em algumas áreas.

Um aterro experimental construído em Penalobo (Guarda) foi utilizado para a realização de ensaios in situ e amostragem para ensaios laboratoriais. Diversos ensaios foram realizados para a sua caracterização geotécnica (por exemplo, densidade específica, limites de consistência, distribuição granulométrica, compactação Proctor, soil density gauge e garrafa de areia), avaliação do comportamento mecânico (expansibilidade livre, consolidação edométrica unidimensional, cisalhamento triaxial consolidado drenado e não drenado, ensaio de carga em placa, DPL, DPSH, CPT e SPT), caracterização física e química (difração de raios X, fluorescência, imagens microscópicas, capacidade de troca catiônica e pH) e de condutividade hidráulica. Os resultados permitiram correlacionar diversos parâmetros característicos do solo e, como o local é estudado há mais de dez anos, foi ainda realizada uma análise do comportamento do aterro a longo prazo, o que permitiu ter dados para a caracterização dos maciços da região.

Validação e melhoria de métodos de baixo custo para auscultação de pavimentos aeroportuários

A integração de métodos estatísticos avançados e tecnologias de ponta na gestão de pavimentos aeroportuários proporciona benefícios substanciais. Uma metodologia específica foi desenvolvida para avaliar de forma eficiente equipamentos de baixo custo na auscultação de pavimentos, otimizando a sua utilização e validando métodos de observação da superfície de pavimentos de maneira precisa, económica e eficaz. Essa metodologia permite aperfeiçoar os equipamentos, aumentando a confiabilidade dos dados recolhidos para uma avaliação precisa da qualidade dos pavimentos aeroportuários.

Estudos de caso foram realizados utilizando dados de degradações superficiais na pista do Aeroporto Internacional Amílcar Cabral (Cabo Verde), obtidos pelo método inovador de auscultação em veículo desenvolvido no DECA-UBI, permitindo uma análise estatística detalhada de 16% da pista. Avaliou- -se, ainda, a eficácia do método proposto e a sua aplicabilidade a dados de outros equipamentos, com planos para análise completa da pista e determinação do índice PCI.

A pesquisa também incluiu a utilização de um Veículo Aéreo Não Tripulado (VANT) desenvolvido no DECA-UBI, para avaliação de degradações em pavimentos aeroportuários. A imagem ilustra o estudo de campo com o VANT.

Para gerir os dados recolhidos, propõe-se avaliar a viabilidade de processamento com técnicas de Big Data e Inteligência Artificial, visando obter um índice de qualidade do pavimento. Este trabalho procura impulsionar eficientemente a gestão de pavimentos aeroportuários, alinhando-se às crescentes procuras do setor de transporte.

Valorização de resíduos industriais para reforço de solos e produção de geomateriais

Solos e geossintéticos são comumente aplicados em obras de terra, como aterros sanitários, rodovias, ferrovias e lagoas para tratamento de águas residuais ou resíduos de minas. Ambos os materiais possuem diversas funções como reforço estrutural, drenagem, filtração, separação e impermeabilização. Os resíduos gerados por diversas indústrias como minas, termoelétricas, estação de tratamento de águas e resultantes da queima de biomassa são hoje olhados como potenciais matérias-primas para reutilização em obras de terra, podendo gerar produtos de valor acrescentado para a economia circular, enquadrando-se estas práticas em vários dos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) da ONU.

Os elevados custos de geossintéticos e os impactos ambientais associados à extração de argilas do solo permitem ver nestes resíduos uma alternativa barata e acessível para utilização em obras de terra, sendo necessário reduzir o risco de lixiviação de elementos da sua composição para as águas subterrâneas. As investigações que estão a ser desenvolvidas centram-se na caraterização física, química e geomecânica destes resíduos e de misturas com solos para avaliar o seu potencial para reutilização, quer para o reforço de solos fracos, quer para a produção de novos materiais de revestimento ou cobertura de obras.

Os ensaios de lixiviação ou solubilização de compostos presentes nos resíduos, como traços de metais pesados, deram resultados pouco significativos. Os resultados já foram apresentados e discutidos em vários eventos técnicos e científicos e publicados em revistas e livros da especialidade.

Avaliação da eficiência hídrica e reutilização de águas em equipamentos na Covilhã

A reutilização de águas residuais tratadas e o reaproveitamento de pluviais em equipamentos traz benefícios ambientais, como a redução de descargas e de impactos ambientais em meios hídricos ou no solo. Há igualmente benefícios económicos, como a redução do consumo de água potável, diminuição de custos e o desenvolvimento de negócios com novos projetos e equipamentos, e sociais, como o aumento de empregos associados ao projeto, construção e operação, e manutenção de sistemas de reutilização ou reaproveitamento. Foram estudadas várias opções para a redução de consumos de água potável e elaboração de estudos da sua viabilidade técnica e económica em residências sociais da Covilhã e Unhais da Serra.

As soluções incluíram a alteração de torneiras de débito automático, cabeças de chuveiro, redutores de caudal e autoclismos de dupla descarga, que podem levar à diminuição de 60% da água consumida mensalmente. Cerca de 65% do volume de água pluvial provém dos pavimentos, enquanto 35% vem das coberturas dos edifícios. A água armazenada e tratada, apesar de produção sazonal, permite regar a maioria dos espaços verdes e lavar os espaços pavimentados exteriores das residências.

O reaproveitamento de águas pluviais, associado a diferentes opções de substituição de dispositivos, poderia gerar entre 52% e 80% de redução de consumo de água da rede, o que significaria uma poupança anual entre 2.360€ e 3.292€ e o retorno do investimento está previsto para entre 5 e 9 anos.

As investigações são apoiadas pelo projeto UIDB/04035/2020 financiado pela FCT.

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