Autor: MONTALVO BERMEJO, Gema
Título: Evaluation of emerging techniques to reduce the environmental impact of pig production
Fecha: 2026
Materia: ---
Escuela: E.T.S. DE INGENIERÍA AGRONÓMICA, ALIMENTARIA Y DE BIOSISTEMAS
Departamento: PRODUCCION AGRARIA
Acceso electrónico: https://oa.upm.es/93346/
Director/a(s):
- Director/a: GARCÍA REBOLLAR, Paloma
- Director/a: SANZ SÁNCHEZ, Mª José
Resumen: Intensive livestock farming has helped meet food demand at low cost, but it has also generated significant environmental impacts, such as air, water, and soil pollution. To address these effects, Directive 2010/75/EU on industrial emissions promotes efficient resource use, waste prevention, and the transition toward more sustainable production models. Within this regulatory framework, livestock farms are required to obtain environmental authorization based on the application of Best Available Techniques (BAT), which are defined as technically and economically viable measures that ensure a high level of environmental protection. These techniques are outlined in a European reference document, which was developed by a working group in which I participated as Spains technical advisor for over 13 years. During the revision of this document, a lack of national data was identified regarding pollutant emissions and the effectiveness of mitigation techniques in Spain, which led to a research project promoted by the Ministry of Agriculture and ultimately inspired this doctoral thesis. In addition to BAT, the regulation considers the use of emerging techniques promising innovations that require validation under real-world conditions. Evaluating such emerging techniques, which are considered highly relevant in the Spanish production context, is the main objective of this thesis. The first experiment evaluated a dynamic spraying system that delivered a mixture of organic acids directly into the slurry pits of a pig fattening facility. This approach led to a significant reduction in the emissions of the main pollutant gases analysed: ammonia decreased by 26.8%; methane by 23.6%; nitrous oxide by 25.0%; and carbon dioxide by 28.7%. These reductions were achieved even though the decrease in slurry pH was smaller than values commonly reported in the literature. This finding highlights the effectiveness of the dynamic spraying system as an essential strategy to prevent the acidification process being reversed by the natural buffering capacity of the slurry itself. The second experiment investigated a practical precision feeding strategy for fattening pigs using commercial feeds available on-farm. Compared with conventional phase-feeding systems, this approach aimed to align diets with the pigs actual nutritional requirements through weekly blending of two feeds with different nutrient concentrations, with the goal of maintaining productive performance, reducing nutrient excretion and optimizing feed costs. During the fattening period, blend feeding (BF) sustained growth rate and feed intake comparable to conventional three-phase feeding, though feed efficiency was slightly reduced in heavy pigs. Nitrogen excretion and slurry ammonia emissions did not differ significantly between feeding systems, however BF increased methane and carbon dioxide emissions from the slurry of heavy pigs. The results indicate that this simplified precision feeding approach can offer economic benefits without compromising performance, but feed formulation under BF should also address potential gaseous emissions during slurry storage to maximize environmental benefits of precision feeding. Overall, the findings from Experiments 1 and 2 demonstrated that both dynamic slurry acidification and precision feeding are promising strategies to enhance the environmental sustainability of intensive pig production. Implementing these strategies requires a holistic and multidisciplinary approach that integrates animal nutrition, housing design, manure management and environmental monitoring. The future of sustainable pig production depends on adopting integrated approaches supported by scientific evidence and technological innovation, that reconcile productive efficiency with environmental protection and social sustainability. RESUMEN La ganadería intensiva ha contribuido a satisfacer la demanda alimentaria a bajo coste, pero también ha generado importantes impactos ambientales, como la contaminación del aire, el agua y el suelo. Para mitigar estos efectos, la Directiva 2010/75/UE sobre emisiones industriales promueve el uso eficiente de los recursos, la prevención de residuos y la transición hacia modelos de producción más sostenibles. En este marco normativo, las explotaciones ganaderas deben obtener una autorización ambiental basada en las Mejores Técnicas Disponibles (MTD), definidas como soluciones técnica y económicamente viables que garantizan un alto nivel de protección ambiental. Estas técnicas se recogieron en un documento de referencia europeo elaborado por un grupo de trabajo en el que participé como asesora de España durante más de 13 años. Durante la revisión de este documento, se identificó una falta de datos en España sobre emisiones contaminantes y la eficacia de las técnicas de mitigación, lo que dio lugar a un proyecto de investigación promovido por el Ministerio de Agricultura que, finalmente, inspiró esta tesis doctoral. Además de las MTD, la normativa también contempla el uso de técnicas emergentes innovaciones prometedoras que requieren validación en condiciones reales. La evaluación de estas técnicas emergentes, consideradas de gran relevancia en el contexto productivo español, constituye el objetivo principal de esta tesis. El primer experimento evaluó un sistema dinámico de pulverización que aplicaba una mezcla de ácidos orgánicos directamente en las fosas de purines de un cebadero de cerdos. Esta estrategia logró una reducción significativa en las emisiones de los gases analizados: el amoníaco disminuyó un 26,8%, el metano un 23,6%, el óxido nitroso un 25,0% y el dióxido de carbono un 28,7%. Estas reducciones se lograron a pesar de que la disminución del pH del purín fue menor que los valores comúnmente reportados en la literatura. Este resultado pone de relieve la eficacia del sistema de pulverización para evitar que el proceso de acidificación se revierta por la capacidad tampón natural del propio purín. El segundo experimento evaluó una estrategia simplificada de alimentación de precisión para cerdos de cebo. En comparación con los sistemas convencionales de alimentación por fases, esta estrategia buscó ajustar las dietas a las necesidades nutricionales reales de los animales mediante la mezcla semanal de dos piensos con diferentes concentraciones de nutrientes, con el objetivo de mantener el rendimiento productivo, reducir la excreción de nutrientes y optimizar los costes de producción. Durante el periodo de cebo, la alimentación por mezcla de piensos (BF) mantuvo el crecimiento y el consumo en niveles comparables a los del sistema convencional, aunque los cerdos más pesados alimentados con BF mostraron una ligera reducción en la eficiencia alimentaria. La excreción de nitrógeno y las emisiones de amoníaco del purín no mostraron diferencias significativas entre sistemas, sin embargo, la BF aumentó las emisiones de metano y dióxido de carbono del purín. Los resultados demostraron que este enfoque ofrece beneficios económicos sin comprometer el rendimiento productivo, aunque la formulación de los piensos en BF debe considerar las posibles emisiones gaseosas durante el almacenamiento. En conjunto, los resultados de los experimentos 1 y 2 demuestran que tanto la acidificación dinámica del purín como la alimentación de precisión son estrategias prometedoras para mejorar la sostenibilidad ambiental de la producción de porcino intensiva. La implementación de estas estrategias requiere un enfoque holístico que integre nutrición, diseño de las instalaciones, control ambiental y gestión del estiércol. Una producción porcina sostenible dependerá de la adopción de enfoques integrados, respaldados por la evidencia científica y la innovación tecnológica, capaces de conciliar la eficiencia productiva con la protección del medio ambiente.