EARTH & FIBERS. Local Technologies Earthen Composites (LoTEC) : local reuse of by-products for zero-waste building materials, appropriate building solutions in vernacular and contemporary architecture

(English) This doctoral research addresses the environmental and cultural challenges of the construction sector by re-examining local materials and traditional knowledge, through scientific experimentation. Entitled EARTH & FIBERS Local Technologies Earthen Composites (LoTEC), the thesis investigates earth and vegetal-fiber composites derived from agricultural and excavation by-products as low-impact, circular, and regenerative materials for the decarbonization of the built environment. The study integrates comparative analyses of vernacular construction, experimental material testing, and architectural applications. Case studies from Europe and Latin America document the hygrothermal logic and cultural intelligence of traditional earth-and-fiber systems. Laboratory analyses characterize local raw materials (soils and vegetal residues), leading to the formulation and testing of new earthen composites. Their physical, chemical, and hygrothermal properties—including thermal conductivity, vapor permeability, acoustic absorption, and fire response—have been systematically evaluated. Medium-scale prototypes constructed and monitored under real conditions confirm their technical feasibility and architectural applicability. Results indicate that LoTEC composites display versatile hygrothermal behavior, ranging from thermal insulation to heat storage depending on mixture density and fiber composition. Produced without chemical alteration of the raw materials —only sieved soils and cut vegetal fibers—they require minimal energy for transformation from raw matter to building element. At the end of their service life, they can be rehydrated and reused without performance loss or safely reintegrated into the environment. Their permeability and moisture-buffering capacity make them particularly compatible with the vapor-open nature of historical materials, enabling effective retrofitting and improved indoor comfort while preserving architectural heritage. They also perform efficiently in new constructions based on sufficiency, circularity, and locality. Beyond technical results, the research reframes architectural sustainability within a post-growth paradigm, shifting the focus from expansion and consumption toward care, adaptation, and material responsibility. By merging traditional knowledge with scientific analysis and contemporary design, EARTH & FIBERS advances a model of architecture that minimizes extractive dependence and supports ecological and cultural regeneration, positioning earthen and vegetal-fiber materials as essential components of a decarbonized and contextually grounded built environment. (Català) Aquesta recerca doctoral aborda els reptes ambientals i culturals del sector de la construcció mitjançant la revalorització dels materials locals i els coneixements tradicionals a través de l’experimentació científica. Amb el títol EARTH & FIBERS Local Technologies Earthen Composites (LoTEC), la tesi investiga compostos de terra i fibres vegetals derivats de subproductes agrícoles i d’excavació com a materials de baix impacte, circulars i regeneratius per a la descarbonització de l’entorn construït. L’estudi integra anàlisis comparatives de la construcció vernacla, assaigs experimentals de materials i aplicacions arquitectòniques. Estudis de cas d’Europa i Amèrica Llatina documenten la lògica higrotèrmica i la intel·ligència cultural dels sistemes tradicionals de terra i fibres vegetals. Les anàlisis de laboratori caracteritzen les matèries primeres locals (sòls i residus vegetals), que condueixen a la formulació i a la prova de nous compostos de terra. Les seves propietats físiques, químiques i higrotèrmiques —incloent la conductivitat tèrmica, la permeabilitat al vapor, l’absorció acústica i la resposta al foc— s’avaluen de manera sistemàtica. Prototips a mitjana escala, construïts i monitorats en condicions reals, confirmen la seva viabilitat tècnica i aplicabilitat arquitectònica. Els resultats indiquen que els compostos LoTEC presenten un comportament higrotèrmic versàtil, que oscil·la entre l’aïllament tèrmic i l’acumulació de calor segons la densitat de la mescla i la composició de les fibres. Produïts sense transformació química de les matèries primeres —només amb terres tamisades i fibres vegetals tallades— requereixen una energia mínima per transformar-se de matèria primera en element constructiu. Al final de la seva vida útil poden rehidratar-se i reutilitzar-se sense pèrdua de prestacions o reintegrar-se de manera segura en el medi ambient. La seva capacitat de regulació higroscòpica els fan especialment compatibles amb la naturalesa permeable dels materials històrics, afavorint una rehabilitació adequada i una millora del confort interior, mentre contribueixen a preservar el patrimoni arquitectònic. També són eficients en noves construccions basades en l’ús racional dels recursos, la circularitat i la proximitat. Més enllà dels resultats tècnics, la recerca redefineix la sostenibilitat arquitectònica dins d’un paradigma de post creixement, desplaçant el focus des de l’expansió i el consum cap a la cura, l’adaptació i la responsabilitat material. En integrar el coneixement tradicional amb l’anàlisi científica i el disseny contemporani, EARTH & FIBERS proposa un model d’arquitectura que minimitza la dependència dels sistemes extractius i promou la regeneració ecològica i cultural, situant els materials de terra i fibres vegetals com a components essencials d’un entorn construït descarbonitzat i integrat en el seu context. (Español) Esta investigación doctoral aborda los desafíos ambientales y culturales del sector de la construcción mediante la revalorización de los materiales locales y los saberes tradicionales a través de la experimentación científica. Titulada EARTH & FIBERS Local Technologies Earthen Composites (LoTEC), la tesis investiga compuestos de tierra y fibras vegetales derivados de subproductos agrícolas y de excavación como materiales de bajo impacto, circulares y regenerativos para la descarbonización del entorno construido. El estudio integra análisis comparativos de la construcción vernácula, ensayos experimentales de materiales y aplicaciones arquitectónicas. Estudios de caso de Europa y América Latina documentan la lógica higrotérmica y la inteligencia cultural de los sistemas tradicionales de tierra y fibras vegetales. Los análisis de laboratorio caracterizan las materias primas locales (suelos y residuos vegetales), lo que conduce a la formulación y ensayo de nuevos compuestos de tierra. Sus propiedades físicas, químicas e higrotérmicas —incluyendo conductividad térmica, permeabilidad al vapor, absorción acústica y comportamiento frente al fuego— se evalúan de manera sistemática. Prototipos a media escala, construidos y monitorizados en condiciones reales, confirman su viabilidad técnica y aplicabilidad arquitectónica. Los resultados indican que los compuestos LoTEC presentan un comportamiento higrotérmico versátil, que varía entre aislamiento térmico e inercia según la densidad de la mezcla y la composición de las fibras. Producidos sin alteración química de las materias primas —tierras tamizadas y fibras vegetales cortadas— requieren una energía mínima para transformarse de materia prima a elemento constructivo. Al final de su vida útil pueden rehidratarse y reutilizarse sin pérdida de prestaciones o reintegrarse de forma segura en el medio ambiente. Su capacidad de regulación higroscópica los hace particularmente compatibles con la naturaleza permeable de los materiales históricos, permitiendo una rehabilitación adecuada y una mejora del confort interior, preservando el patrimonio arquitectónico. También resultan eficientes en nuevas construcciones basadas en la suficiencia, la circularidad y la proximidad. Más allá de los resultados técnicos, la investigación redefine la sostenibilidad arquitectónica dentro de un paradigma post crecimiento, desplazando el enfoque desde la expansión y el consumo hacia el cuidado, la adaptación y la responsabilidad material. Al integrar el conocimiento tradicional con el análisis científico y el diseño contemporáneo, EARTH & FIBERS propone un modelo arquitectónico que minimiza la dependencia de los sistemas extractivistas y fomenta la regeneración ecológica y cultural, situando los materiales de tierra y fibras vegetales como componentes esenciales de un entorno construido descarbonizado y arraigado a su entorno.