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INFORME FINAL

Proyecto de desarrollo de metodología para cálculo comparativo de las emisiones de gases del efecto estufa ( GEE) entre los procesos de construcción de piscinas en fibra de vidrio (P.R.F.V.) y piscinas de hormigón.
Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul

Instituto do Meio Ambiente

Centro de Excelência em Pesquisa sobre Armazenamento de Carbono
Coordenador: Prof Dr. Jorge Alberto Villwock (IMA)

Prof. João Marcelo Ketzer (CEPAC)

Eduardo Bandeira Maia (CEPAC)
Porto Alegre, 28 de Novembro de 2007
1. 1. INTRODUCCIÓN

Hoy se sabe que los gases de efecto estufa (GEE), especialmente el dióxido de carbono (CO2), son los principales responsables por la retención del calor y mantenimiento de la temperatura de la superficie de la tierra.

Las emisiones de GEE generadas por el hombre resultan en el calentamiento "anormal" de la atmósfera, (IPCC, 2007) causando en el planeta los cambios climáticos.

A través de informes, el IPCC (sigla en inglés del Panel Intergubernamental sobre Cambios Climáticas de la ONU), está alertando al mundo sobre las causas y consecuencias de las actividades humanas sobre el clima del planeta.

Hoy día hay la correcta comprensión de la relación causa-efecto sobre el calentamiento global, y por eso las acciones de mitigación han sido cada vez más diseminadas e implementadas, tanto por la esfera pública (gobiernos, estados y hasta municipios), cuanto por el sector empresarial y civil, con la intensión de reducir su impacto en el aumento de la concentración de GEE en la atmósfera.

Las empresas están buscando reducir sus emisiones a partir de cambios en sus actividades, sea directamente a través del conocimiento de las fuentes, por un inventario de emisiones, para crear un conjunto de acciones mitigadoras (que comprenden la adopción de procesos y materiales más eficientes y menos emisores), sea indirectamente, al fomentar la reducción de las emisiones de otras esferas o por la compensación de emisiones a partir de prácticas comunes de secuestro de carbono, como por ejemplo el plantío de árboles.

La opinión pública está cada vez más sensible a las cuestiones relacionadas al cambio climático, y muchas empresas están adoptando medidas de control y disminución de las emisiones de GEE, y actualmente han obtenido ventajas competitivas en mercados cada vez más exigentes por productos ecológicos y de baja emisión de CO2.

2. OBJETIVO

Este proyecto tiene como objetivo principal la aplicación de la metodología para cálculo de la cantidad de GEE emitidos en los procesos de fabricación y construcción de una piscina de 4 metros por 8 metros en plástico robusto con fibra de vidrio (P.R.F.V.), de la empresa iGUi, y la comparación con las emisiones de GEE del método tradicional de construcción de piscinas, en hormigón.
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3. METODOLOGIA

Para este estudio se ha utilizado la metodología del GHG Protocol Iniciative (www.ghgprotocol.org) en la organización de los datos, métodos de contabilidad y parámetros de divulgación.

Las herramientas de cálculo de emisiones utilizadas por el GHG Protocol son compatibles con los patrones del ISO 14064, (Organización Internacional para la Estandarización), y siguen los propósitos creados por el IPCC.

Los factores de conversión utilizados fueron pesquisados en diversos estudios, y se citan las fuentes junto al factor utilizado y en la relación bibliográfica.

La cantidad de gases del efecto estufa está expresada en dióxido de carbono, CO2, os demais gases causadores do efeito estufa (metano (CH4), los demás gases causantes del efecto estufa (metano (CH4), óxido nitroso (N2O), hidrofluorcarbonos (HFCs), perfluorcarbonos (PFCs) y el hexafluoreto de azufre (SF6)) son convertidos en CO2 equivalente ( CO2e) e incorporados a la contabilidad del factor.

Las emisiones de GEE fueron contabilizadas por medio de la división en tres escopos, establecidos por el GHG Protocol:

Escopo 1: Emisiones directas de GEE

Son las emisiones directamente controladas por la empresa en su localización. Siendo principalmente el resultado de las siGUientes actividades: generación de energía; calor o vapor; procesos químicos y físicos; transporte y emisiones fugitivas.

Escopo 2: Emisiones indirectas de GEE

Son contabilizadas las emisiones oriundas de la compra de energía eléctrica que es consumida en sus equipamientos propios o controlados por la empresa.

Escopo 3: Emisiones indirectas de GEE

Este escopo está considerado por el GHG Protocol como opcional. Se trata de la contabilización de las emisiones generadas por la producción y transporte de materia prima, uso del producto, actividades contratadas, vehículos contratados, transporte de empleados, disposición de residuos y viajes de negocios de los empleados.

La contabilidad del Escopo 3 puede generar una regresión casi infinita si se adopta para cada material el análisis de ciclo de vida. El GHG Protocol aconseja que se haga un análisis previo para que sean enfocadas de dos a tres actividades como las principales generadoras de emisiones de GEE.
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4. LIMITE DO PROJETO

Este proyecto tiene como límite de interés la producción/fabricación e instalación de una piscina en P.R.F.V. (Plástico Reforzado con Fibra de Vidrio) de la empresa iGUi (Fábrica Santo Antônio Indústria de Piscinas Ltda.) y la construcción de una piscina en hormigón armado, ambas con dimensiones similares.

Las contabilizaciones de las emisiones relacionadas a los demás sectores que conjugan la actividad de la empresa iGUi (proyecto, marketing, ventas, posventas) no fueron contabilizadas. Este trabajo tiene como foco la comparación de dos métodos constructivos de un mismo aparato civil, la piscina.
5. 5. RESULTADOS DEL PROYECTO

5.1. Piscina iGUi en P.R.F.V.

5.1.1. Memorial descriptivo del proceso de fabricación

El proceso de fabricación de una piscina en P.R.F.V. (Plástico Reforzado con Fibra de Vidrio) en la fábrica de la iGUi, Santo Antônio Indústria de Piscinas Ltda., consiste en un proceso relativamente simple, como muestra el diagrama que sigue.
Recibimiento / Almacenamiento de la materia prima

El primer proceso de fabricación consiste en el recibimiento de la materia prima en envases tipo bombonas y latones, transportados por las empresas proveedoras del producto (Tabla 1). Luego el material es acondicionado en un galpón anexo a la fábrica, posteriormente desplazado para el área de producción, por un tractor de la empresa, en cantidades necesarias para la manufactura diaria.

Tabla 1 – Materias primas usadas en el proceso de fabricación y sus respectivos proveedores
Preparación y mezcla de las resinas

En esta etapa del proceso se mezclan los productos para elaboración del GEL-COAT y de la resina para laminación. Para la elaboración del GEL-COAT se hace la mezcla de los materiales (Tabla 2), por medio de un mezclador eléctrico, directamente en la bombona original de la resina.

Tabla 2 – Cuantificación y proporción de los materiales para el GEL-COAT.
El proceso para la elaboración de la resina poliéster ortoftálica para laminación es similar al proceso de elaboración del GEL-COAT, alterando tan sólo la composición de la mezcla (Tabla 3).

Tabla 3 – Cuantificación de la proporción de los materiales para la resina poliéster ortoftálica.
En los dos procesos son adicionados 2% de catalizador Meck.
Aplicação do GEL-COAT

Durante el proceso de aplicación del GEL-COAT, el molde de la piscina es posicionado en local específico para la seguridad de la aplicación. La composición del GEL-COAT está descrita en la Tabla 2. Se hace una aplicación de una capa de aproximadamente 6 mm y luego se pone el molde para el secado natural


Aplicación de la fibra de vidrio, resina y estructura de madera

Después del secado del GEL-COAT, el molde de la piscina es posicionado en el área de aplicación de la fibra, debajo del equipamiento de aplicación conjunta (pistola para agujerear fibra de vidrio y aplicador de resina poliéster).

Durante el proceso de aplicación de la fibra de vidrio y de la resina poliéster, se coloca en posición la estructura de madera y se aplica sobre ella la mezcla de fibra de vidrio y resina poliéster, creando una capa de aproximadamente 4 mm de espesor en el fondo de la piscina y con cerca de 10mm de espesor en la lateral y en la borda.

Al final de la aplicación, se deja el molde para una cura rápida antes del desmolde.


Desmolde

Después del secado primario de la mezcla de fibra de vidrio y resina poliéster, el molde es izado por tallas dentro de una estructura especializada. En seguida es inyectado aire comprimido en locales preestablecidos, para que ocurra el desmolde

En el molde se aplica el desmoldante SK3, en cantidad que puede variar de 200g a 500g. Para cada vez que el desmoldante es aplicado en el molde, son producidas cerca de 30 piscinas.


Finalización

DDurante este proceso, los empleados realizan el corte de las aparas y bordas, dando a la piscina su formato final.


Curado

El proceso final de fabricación de la piscina consiste en la curación al natural, por aproximadamente 2 días. La piscina es trasladada por tractor al patio externo de la fábrica, donde permanecerá hasta el momento del transporte para venta.


5.1.2. 5.1.2. Memorial descriptivo del proceso de instalación

Para instalar la piscina en la casa del cliente se necesitan entre 4 a 8 personas, sin necesidad de emplearse maquinaria para la excavación. A seguir se hace la preparación del suelo con la colocación de un "colchón" de arena, en el fondo, de aproximadamente 10 cm.

Las emisiones del proceso de instalación de la piscina en P.R.F.V. no fueron contabilizadas por equipararse al proceso inicial de construcción de la piscina de hormigón, que tampoco fueron contabilizados.


5.1.3. 5.1.3. Identificación de los escopos

Para la contabilidad de las emisiones de GEE provenientes de la fabricación e instalación de la piscina en P.R.F.V., el proceso fue separado por escopos, de acuerdo con la metodología adoptada.

Escopo 1 – Emisiones directas de la fábrica
  • Quema de combustible (diesel) - para utilización del tractor.
  • Quema de combustible (GLP) - para la cocción de las comidas de los empleados.
Escopo 2 – Emisiones indirectas por compra de electricidad
  • Consumo de energía eléctrica de la fábrica en KW/h
Escopo 3 – Emisiones indirectas - transporte y adquisición de materia prima
  • Emisiones de la minería, fabricación y transporte de la fibra de vidrio.
  • Emisiones de la fabricación y transporte de la resina poliéster.
  • Emisiones del transporte de los empleados de la fábrica.
  • Emisiones del transporte de la piscina hasta el cliente.


5.1.4. Cálculos y tablas

Escopo 1

Quema de combustible (diesel).

Para mover los moldes y las piscinas se utiliza un pequeño tractor movido a diesel, que también es utilizado para cortar el césped y para el transporte de materiales y residuos

Para efecto de cálculo se hizo una media del consumo de combustible, multiplicada por el factor de emisión del diesel (tabla 4).

Quema de combustible (GLP).

El GLP es utilizado para la cocción de las comidas de los empleados. Son utilizados cerca de 13 kg de GLP al mes para esta finalidad (Tabla 4).

Tabla 4 - Combustibles, cantidades, factores de emisión, cantidad de CO2 emitido y cantidad de CO2 emitido por piscina.

Escopo 2

El consumo medio de energía eléctrica de la fábrica fue obtenido por la media entre los meses de mayor y menor consumo (Tabla 5).

Tabla 5 - Consumo de energía eléctrica al mes, factor de emisión para el Sur/Sudeste, cantidad de CO2e y cantidad de CO2e por piscina

Escopo 3

Emisiones de la minería, fabricación y transporte de la fibra de vidrio.

PPara la realización del cálculo de emisiones asociadas a la minería (dióxido de silicio), transporte del mineral hasta la industria, y el procesamiento del mineral hasta su transformación en fibra de vidrio, fue utilizado un factor de emisión publicado por el Instituto Wallon de desarrollo económico y social en el artículo "Greenhouse gas emissions reduction and material flows - Housing system analysis - Part II - Processes description", de enero de 2001. Aunque el factor sea definido dentro de los patrones europeos, sus procesos de fabricación no difieren de los procesos brasileños, menos por el factor de emisión relacionado al consumo de energía eléctrica, que en este caso, el Brasil, por poseer una matriz energética más limpia que la europea, emite menos GEE por igual consumo de energía eléctrica.

PPor tratarse de una extrapolación positiva de la cantidad de CO2, la utilización del factor europeo no perjudica el resultado del trabajo. Una vez que el resultado del cálculo mostrará una cantidad mayor de emisiones que la real emitida.

Para finalizar la cuantificación de GEE en la fibra de vidrio, se ha adicionado al factor de emisión de la minería y producción, la emisión relativa al transporte final del producto, de la empresa productora (Vetrotex, en Capivari, SP) hasta la unidad Santo Antônio Indústria de Piscinas Ltda en Santo Antônio da Patrulha, RS (Tabla 6).

Tabla 6 - Emisiones de CO2 de la producción y transporte de la fibra de vidrio.

Emisiones de la fabricación y transporte de la resina poliéster

Por falta de literatura especifica sobre las estimativas de emisión para la producción de resina poliéster, contactamos la empresa CROMITEC, del grupo BRAMPAC, que abastece las resinas a la empresa iGUi, para que nos facilitara informaciones que posibilitaran la estimativa de emisión de GEE relativa a la producción de resina poliéster.

Los datos facilitados por la Cromitec, sobre el consumo de combustibles y energía eléctrica, así como la producción de resina, fueron organizados de modo a proveer las emisiones relativas a los escopos 1 e 2, obteniéndose así el factor de emisión de CO2 por kg de resina (Tabla 7).

Para completar el cálculo, fue sumado al factor de emisión de la producción de la resina las emisiones provenientes del transporte del material de la fábrica CROMITEC, en Piracicaba, SP, hasta la fábrica de la iGUi, en Santo Antonio da Patrulha (Tabla 7).
Tabla 7- Emisiones de CO2 da fabricación y transporte de la resina poliéster.
Emisiones del transporte de los empleados de la fábrica.

Se identificó que el transporte de los empleados de sus residencias hasta la unidad Santo Antônio Indústria de Piscinas Ltda podría ser un factor importante de emisiones relacionado a la producción de la piscina, una vez que las emisiones de los escopos 1 y 2 son bajas y los dos productos que componen más de 90% de la composición del producto están contabilizados arriba.

La tabla 8 muestra el resumen del transporte de los empleados:

Tabela 8 – Km percorridos pelos funcionários e suas emissões de CO2.

Emisiones del transporte de la piscina hasta el cliente

Se realizó una estimativa de distancia media entre las principales ciudades atendidas por la unidad Santo Antônio Indústria de Piscinas Ltda. (Anexo 2) y la ciudad de Santo Antônio da Patrulha.

La distancia media entre cliente y proveedor quedó en 300 km, siendo que el camión que hace el transporte recorre el camino dos veces (ida y vuelta) y puede llevar de 1 a 10 piscinas por viaje.

El cálculo está basado en la distancia de 600 km dividido entre 5 piscinas, quedando el equivalente a 120 km por piscina (Tabla 9).

Tabla 9 - Emisiones de CO2 por el transporte final por piscina.

Tabla 10 - Total de emisiones de CO2 do Escopo 3.

5.1.5. 5.1.5. Resumen de las emisiones de la Piscina iGUi en P.R.F.V.

De acuerdo con la sumatoria de los escopos (Tabla 11), obtuvimos el total de emisiones de GEE relacionados a la producción de la piscina, aproximadamente 223 Kg de CO2.

Tabla 11 - Total de emisiones de CO2 por piscina.

5.2. Piscina en hormigón armado

5.2.1. Memorial descriptivo del proceso de construcción

Para la realización del cálculo comparativo, se adoptó un proyecto patrón de piscina (anexo 1) utilizando las mismas medidas de la piscina en P.R.F.V.: 4 metros de ancho por 8 metros de largo.

En el proceso de construcción de una piscina en hormigón armado "in loco", para la comparación de las emisiones de GEE, la construcción fue considerada como un proceso de fabricación, siendo el local de la obra equivalente al local de la fabricación (empresa).

Hay distintos modos de realizar la construcción de una piscina en hormigón, desde el uso o no de maquinaria para excavación, moldes en madera u otros materiales y mezcla del hormigón, hasta la cantidad de personas involucradas en la obra

Los pasos básicos para la construcción de una piscina en hormigón armado son:

- Sondeo del terreno
- Excavación del terreno
- Colocación del gálibo
- Construcción del molde externo
- Montaje del armazón
- Colocación de dispositivos y tuberías
- Montaje del molde interno
- Hormigonado
- Impermeabilización
- Prueba de vaciamientos
- Aterramiento y compactación del suelo
- Revestimiento interno
- Revestimiento externo

Para el cálculo de las emisiones relativas a la construcción de la piscina en hormigón armado, se ha llevado en cuenta sólo los factores de mayor proporción de emisiones, como muestra el ítem de identificación de los escopos.

5.2.2. Identificación de los escopos

Escopo 1 – Emisiones directas del cantero de obra
  • No hay emisiones directas de GEE del cantero de obra, una vez que hay energía eléctrica de la red para mover la maquinaria, siendo innecesaria la utilización de generadores a diesel.
Escopo 2 – Emisiones indirectas por la compra de energía eléctrica
  • Consumo de energía eléctrica del cantero en KW/h.
Escopo 3 – Emisiones indirectas por la compra de materiales de construcción y transporte de los obreros
  • Emisiones de la fabricación y transporte de cimiento
  • Emisiones de la fabricación y transporte de acero
  • Emisiones de la minería y transporte de arena y grava
  • Emisiones del transporte de obreros
5.2.3. Cálculos y tablas

Escopo 1

No hay emisiones directas del cantero de obras que sean significativas.

Escopo 2

Para llevarse a cabo la obra de construcción de una piscina en hormigón armado de 32 m2 se estima un tiempo de 2 meses, con consumo medio mensual de 450 Kwh, llegando a un total de 900 Kwh (Tabla12).

Tabla 12 - Consumo de energía eléctrica, factor de emisión para el Sur/Sudeste, cantidad de CO2.

Escopo 3

Los cálculos de las emisiones oriundas de las materias primas principales, fueron realizados por medio de factores de emisión (tabla 13).

Tabla 13 – Factores de emisión de la construcción civil.

En la Tabla 9 se presentan valores de estudio realizado por Stachera, 2006 que llevan en cuenta las emisiones provenientes de la minería, transporte del mineral hasta la industria, emisiones relacionadas directamente al procesamiento de la materia bruta hasta transformarse en materia prima de construcción y su transporte hasta el establecimiento comercial.

La Tabla 14 muestra la cantidad de emisiones relacionadas a las cantidades de los principales materiales utilizados para la construcción de la piscina.

Tabla 14 – Cantidad de materiales, factores de emisión de CO2 y cantidad de CO2 emitido.

5.2.4. Resumen de las emisiones de la piscina en hormigón armado

De acuerdo con la sumatoria de los escopos (Tabla 15), obtuvimos un total de emisiones de GEE relacionadas a la producción de la piscina en hormigón armado, de aproximadamente 9.131,2 Kg de CO2.

Tabla 15 - Total de CO2 emitido en la construcción de una piscina de hormigón.

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6. CONCLUSIONES

El análisis final de los resultados muestra una gran diferencia entre las emisiones de GEE relacionadas al proceso de construcción de la piscina de P.R.F.V. y de la piscina en hormigón armado.

DDe acuerdo con este estudio, la piscina en P.R.F.V. emite durante su proceso de construcción, cerca 223 kg de CO2; al paso que la piscina construida en hormigón armado emite en su proceso de construcción, cerca de 7.290,2 kg de CO2. O sea, la piscina en hormigón emite cerca de 32 veces más CO2 que la piscina de P.R.F.V. en su proceso constructivo.

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7. INCERTIDUMBRES ASOCIADAS

Para garantizar la calidad de las informaciones del inventario de emisiones de GEE, importantes consideraciones relacionadas a las incertidumbres en las estimativas y cálculo acompañan este informe.

Incertidumbre en las estimativas: Las informaciones de las cantidades de los insumos, combustibles y trayectos utilizados en las estimativas para el cálculo de la piscina de la iGUi en P.R.F.V. fueron facilitados por el técnico general Sr. Irto Angeli de Souza, utilizando una media aritmética entre los meses de mayor y de menor consumo.

Para el cálculo del transporte de la piscina hasta el cliente, se ha utilizado el listado ofrecido por la iGUi, desde las localidades de los puntos de venta, haciéndose una media entre los trayectos recorridos.

Las estimativas para la construcción de la piscina de hormigón fueron hechas por la División de Obras de la PUCRS (Anexo 2), utilizando las mismas medidas de la piscina en P.R.F.V. (4mx8mx1,5m).

Incertidumbres en los parámetros: De entre los factores utilizados, podemos separarlos por fuentes. Los factores de emisión de CO2 del GHG Protocol están basados en los estudios realizados por el IPCC, que llevan en cuenta los principales factores para cálculo y se encuentran en conformidad con las normas de la ISO. Estos parámetros presentan bajo índice de incertidumbre asociado.

El factor de emisión del BEN (Balance Energético Nacional) está relacionado con el modo de obtención de la energía eléctrica, específico para la región Sur y Sudeste del país, parámetro con mediano índice de incertidumbre.

El factor de emisión del Wallon Institute está basado en estudio de caso en Bélgica, llevando en cuenta los factores europeos. Por la similitud de los procesos industriales de fabricación de la fibra de vidrio, y la menor emisión del Kwh en Brasil, el factor de emisión extrapola positivamente la cantidad de CO2, parámetro con alto índice de incertidumbre asociado.

Para el cálculo del factor de emisión de la resina poliéster, no se ha encontrado literatura que contemple las emisiones de tal actividad. Por eso se ha consultado el Gerente Industrial de la Cromitec, Sr. Eduardo Cangussu, para obtención de informaciones de emisiones directas de la fábrica, su consumo de energía eléctrica y productividad, de donde fueron realizados los cálculos para el factor de emisión de CO2 por kg de resina, parámetro con alto índice de incertidumbre asociado.

Los factores de emisión de CO2 de la construcción civil fueron elaborados por Stachera en su estudio: "Evaluación de emisiones de CO2 en la construcción civil: un estudio de caso de la habitación de interés social en Paraná", estudio este que compara otros cuatro estudios sobre emisiones de CO2 na construção civil, en la construcción civil, y elabora un parámetro medio con bajo índice de incertidumbre asociado.

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8. DIVULGACIÓN DEL TRABAJO

La divulgación de los resultados del proyecto podrá ser realizada por la iGUi de forma libre respetando la integridad de los datos y la forma de divulgación descrita en este informe final.

La PUCRS tendrá derecho a divulgar del proyecto y su resultado, en congresos, seminarios, publicaciones y medios de comunicación existentes, mediante autorización por escrito de la iGUi.

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9. BIBLIOGRAFÍA

Olga Mafra, Frida Eidelman e Carlos Feu Alvim, Avaliação das emissões de CO2 pelo processo "Top-Down" estendido entre 1970 a 2004. Economia & Energia, Ano X -No 58: Outubro-Novembro 2006.

Theodozio Stachera Junior, Avaliação de emissões de CO2 na construção civil: um estudo de caso da habitação de interesse social no Paraná, Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Tecnologia, Universidade Tecnológica Federal do Paraná. 2006.

The Greenhouse Gas Protocol. The GHG Protocol for Project Accounting, 2003. www.ghgprotocol.org en 11/2007.

The Greenhouse Gas Protocol. A Corporate Accounting and Reporting Standard, Revised edition, www.ghgprotocol.org en 11/2007.

The Greenhouse Gas Protocol. Designing a Customized Greenhouse Gas Calculation Tool, 2006, www.ghgprotocol.org en 11/2007.

The Greenhouse Gas Protocol. GHG Protocol guidance on uncertainty assessment in GHG inventories and calculating statistical parameter uncertainty, www.ghgprotocol.org en 11/2007.

World Resources Institute. HOT CLIMATE, COOL COMMERCE: A Service Sector Guide to Greenhouse Gas Management, 2006, www.ghgprotocol.org em 11/2007.

Institut Wallon de développement économique et social, GREENHOUSE GAS EMISSIONS REDUCTION AND MATERIAL FLOWS Housing system analysis Part II - Processes description, 2001.

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10. SITIOS DE LA WEB CONSULTADOS

www.ghgprotocol.org – acesso en 11/2007

www.ipcc.ch/ – acesso en 11/2007

www.thegreeniniciative.com – acesso en 11/2007

www.iniciativaverde.com – acesso en 11/2007

www.carbonfootprint.org – acesso en 11/2007

www.carbonfootprint.org – acesso en 11/2007

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