[en] Slurry management on pig farms, especially fattening pigs, is a critical environmental concern due to ammonia (NH3) and greenhouse gas (GHG) emissions. This project proposes the design, construction and operation of a submerged Microbial Electrolysis Cell (sub-MEC) system for the recovery of ammonium (NH4+) and the reduction of emissions in slurry storage tanks, improving agricultural sustainability. Experiments began in the laboratory and progressed to a pilot scale. The methodology includes two experimental setups: in the laboratory, two 40 L methacrylate tanks (one with MEC and the other as a control) were used to replicate ideal conditions for ammonium recovery, biogas production and emission control . At pilot scale, two 1 m3 IBC tanks were used under real environmental conditions. The MEC includes a cation exchange membrane that separates the cathode from the anode. In the laboratory, a potentiostat was used to supply power and monitor the voltage and current, while a direct current (DC) power supply was used on the pilot scale. A Lindvall hood was used to measure NH3 and GHG emissions, and analytical methods were applied to monitor the system. The results show that the sub-MEC efficiently recovers ammonium and reduces gas emissions. In the laboratory experiment, 6.44% nitrogen (N) was recovered over two periods. The first period showed higher N recovery with an average current density of 0.19 A/m2, a nitrogen transfer rate of 0.82 gN/m2/day and a Coulombic efficiency of 6.04%. The concentration of NH3 in the tank with MEC was lower than in the control tank, suggesting that a large long-term reduction in NH3 emissions could be achieved. The production of methane (CH4) in the biogas was 16.30% in the first period, increasing to 27.96% in the second. At pilot scale, the MEC system recovered 61.43 gN in 117 days. Regarding NH3 emissions, the MEC tank showed a slightly lower emission rate (ER) (0.15 mg/m2/s) compared to the control tank (0.16 mg/m2/ s). The system's effectiveness in reducing NH3 was demonstrated under controlled conditions, suggesting that the MEC could achieve similar reductions in real environments with longer observation periods. CH4 ER in the MEC tank were lower (0.09 mg/m2/s) than in the control tank (0.15 mg/m2/s). CO2 emissions were slightly higher in the MEC tank, with a ER of 0.13 mg/m2/s compared to 0.10 mg/m2/s in the control. N2O ER were undetectable in both tanks. Overall, the MEC technology is promising for the sustainable management of pig slurry. With continued research and improvement, the sub-MEC system has the potential to improve NH4+ recovery, biogas production and emissions control under real-world conditions.

[es] La gestión del purín en las granjas de cerdos, especialmente de cerdos de engorde, es una preocupación ambiental crítica debido a las emisiones de amoníaco (NH3) y gases de efecto invernadero (GEI). Este proyecto propone el diseño, construcción y operación de un sistema de Celda de Electrolisis Microbiana sumergido (sub-MEC) para la recuperación de amonio (NH4+) y la reducción de emisiones en tanques de almacenamiento de purín, mejorando la sostenibilidad agrícola. Los experimentos se iniciaron en laboratorio y avanzaron a una escalera piloto. La metodología incluye dos configuraciones experimentales: en laboratorio, se utilizaron dos tanques de metacrilato de 40 L (uno con MEC y otro como control) para replicar condiciones ideales de recuperación de amonio, producción de biogás y control de emisiones . A nivel piloto, se utilizaron dos tanques IBC de 1 m3 en condiciones ambientales reales. La MEC incluye una membrana de intercambio catiónico que separa el cátodo del ánodo. En el laboratorio, se utilizó un potenciostato para suministrar energía y monitorizar la tensión y la corriente, mientras que a escala piloto se empleó una fuente de alimentación de corriente continua (CC). Además se utilizó una campana Lindvall para medir las emisiones de NH3 y GEI, y se aplicaron métodos analíticos para monitorizar el sistema. Los resultados muestran que el sub-MEC recupera eficientemente al amonio y reduce las emisiones de gases. En el experimento de laboratorio, se recuperó un 6,44% de nitrógeno (N) durante dos períodos. El primer período mostró una mayor recuperación de N con una densidad de corriente media de 0,19 A/m2, una tasa de transferencia de nitrógeno de 0,82 gN/m2/día y una eficiencia coulómbica del 6,04%. La concentración de NH3 en el tanque con MEC fue más baja que en el de control, sugiriendo que se podría conseguir una gran reducción a largo plazo en las emisiones de NH3. La producción de metano (CH4) en el biogás fue del 16,30% en el primer período, aumentando al 27,96% en el segundo. A escala piloto, el sistema MEC recuperó 61,43 gN en 117 días. Por lo que respecta a las emisiones de NH3, el tanque MEC mostró una tasa de emisión (TE) ligeramente inferior (0,15 mg/m2/s) en comparación con el tanque de control (0,16 mg/m2/ s). La eficacia del sistema en la reducción de NH3 se demostró en condiciones controladas, sugiriendo que la MEC podría conseguir reducciones similares en entornos reales con períodos más largos de observación. Las TE de CH4 en el tanque MEC fueron más bajas (0,09 mg/m2/s) que en el tanque de control (0,15 mg/m2/s). Las emisiones de CO2 fueron ligeramente más altas en el tanque MEC, con una TE de 0,13 mg/m2/s en comparación con 0,10 mg/m2/s en el control. Las TE de N2O fueron prácticamente indetectables en ambos tanques. En resumen, la tecnología MEC es prometedora para la gestión sostenible de los purines de cerdos. Con investigación y mejora continua, el sistema sub-MEC tiene el potencial de mejorar la recuperación de NH4+, la producción de biogás y el control de emisiones en condiciones reales.