O setor da construção tem um impacto significativo no meio ambiente devido às emissões, ao consumo de energia, à extração de recursos naturais e à geração de resíduos. Em resposta às crescentes preocupações com as alterações climáticas, os materiais de construção à base de terra têm vindo a ganhar uma nova atenção como alternativas sustentáveis aos materiais convencionais, devido à sua abundância, reciclabilidade, disponibilidade local e não toxicidade. Além disso, a sua elevada inércia térmica e propriedades higroscópicas contribuem para o conforto interior e para ambientes mais saudáveis. No entanto, vários desafios dificultam a ampla adoção destes materiais. Entre eles estão a sua densidade relativamente elevada, a condutividade térmica e um enquadramento regulamentar predominantemente adaptado aos materiais de construção convencionais. Esta tese investiga estratégias sustentáveis para o avanço dos materiais de terra comprimida na construção moderna através de uma abordagem multifacetada. O primeiro objetivo é melhorar as propriedades termofísicas dos blocos de terra comprimida, otimizando a distribuição granulométrica e incorporando subprodutos naturais de origem local, garantindo um impacto ambiental e económico reduzido. O segundo objetivo é substituir os métodos tradicionais de formulação baseados na experiência e nas abordagens experimentais de tentativa e erro por um processo de conceção baseado em dados. Para tal, o estudo recorre a técnicas de aprendizagem automática, como redes neurais artificiais, para desenvolver modelos preditivos que aumentem a eficiência e a precisão na otimização das misturas. O terceiro objetivo aborda conceções erradas sobre os materiais de terra, particularmente no que diz respeito à sua reciclabilidade quando estabilizados com ligantes cimentícios, ainda amplamente utilizados. Ao avaliar a reutilização desses materiais, o estudo pretende fornecer indicações para escolhas de projeto mais informadas. Por fim, a investigação visa expandir a aplicação dos materiais de terra para além dos usos tradicionais, como alvenaria e revestimentos, através do desenvolvimento de elementos finos bioestabilizados.

Earth is gaining renewed attention as a building material due to growing environmental concerns in construction, offering a healthy, low-carbon, and low-energy alternative to conventional methods. It is typically used for thick masonry or monolithic walls, often stabilised with cement, or as finishing layers like plasters and mortars. To the authors’ knowledge, thin earth elements are virtually absent. This study introduces bio-stabilised pressed thin earth elements for non-structural applications, using biopolymers (locust bean gum, sodium alginate) and natural fibres from banana pseudo stem. Agro-waste fillers, including rice husk and wood shavings, are also explored. At the intersection of fabrication, performance (mechanical, thermal, microstructural), and environmental impact (GWP), the results demonstrate the feasibility of producing cementless, unfired thin earth elements with tailored properties. Biopolymers enable fabrication and enhance toughness, outperforming lime, while natural fibres significantly improve ductility. Agro-waste fillers reduce soil use by up to 15 % and enhance thermal performance. A performance-based environmental assessment shows a competitive GWP compared to commercial alternatives. Long term, these results broaden earth’s role in construction, from structure to finish, offering a sustainable alternative to energy-intensive, petroleum- and cement-based thin components, and supporting a new generation of responsible building.

The growing demand for circular and low-carbon construction has renewed interest in earth-based building materials. In addition to its excellent hygrothermal properties, earth is an abundant, locally sourced, natural, and non-toxic material, fully recyclable when left unstabilised. While earthen constructions have been widely used in thick mass assemblies, their application in thin construction elements remains largely unexplored. Existing thin materials, such as MDF, OSB, and gypsum boards, are energy-intensive and often rely on synthetic resins and binders, which contribute to environmental degradation and health risks. This study addresses this gap by exploring the use of biopolymers, specifically locust bean gum (LBG) and sodium alginate (ALG), as stabilisers for thin pressed earth elements. The research aims to assess the feasibility of producing thin earthen materials by understanding the binding mechanisms of biopolymers. By establishing optimal water-biopolymer ratios and performing mechanical and microscopic analyses, this work provides preliminary insights into the potential of earth-based materials for non-structural building applications. The results catalyse the use of natural earth materials stabilised with bio-based agents as an alternative to carbon intensive materials and methods.