[ca] El creixement exponencial de la població mundial està portant a una gran demanda de productes alimentaris i, en conseqüència, al desenvolupament de sistemes agrícoles i ramaders intensius. En aquest sentit, els fertilitzants sintètics s'estan utilitzant de manera no sostenible per produir aliments i matèries primeres, que requereixen quantitats massives d'energia i esgoten els recursos minerals, amb una fluctuació volàtil dels seus preus per conflictes geopolítics. Al mateix temps, la ramaderia intensiva és encara ineficient pel que fa a l'ús de nutrients i contribueix a la meitat de la quantitat de gasos d'efecte hivernacle i a la majoria de les emissions d'amoníac de l'agricultura. En aquest context, la recuperació de fertilitzants biològics i de bioenergia a partir de dejeccions animals per substituir parcialment els fertilitzants minerals sintètics i els combustibles fòssils, així com les estratègies per reduir les emissions al llarg de la cadena de gestió de les dejeccions, s'haurien de considerar com un enfocament clau per avançar cap a un sistema més sostenible, i una agricultura i una producció ramadera resilients. Aquesta tesi doctoral ha volgut contribuir a aquest objectiu desenvolupant diferents estratègies innovadores a dos nivells principals: (i) A nivell de producció animal, s'han utilitzat eines d'alimentació de precisió per ajustar les dietes de les vaques lleteres en funció de les necessitats individuals dels animals, reduint la quantitat de nitrogen present a les excretes i la possible volatilització de l'amoníac. El nitrogen es va reduir en l'orina i les dejeccions en un 28% i un 19%, respectivament, sense afectar la producció de llet, i es va observar una tendència de reducció de les emissions d'amoníac del 20% durant l'emmagatzematge de les dejeccions. A més, es van obtenir mostres de líquid ruminal de vaques lleteres per aïllar i identificar bacteris híper-productors d'amoníac que contribueixen substancialment a la producció d'amoníac en el metabolisme de les vaques. Després de la identificació de Clostridium sporogens, Terrisporobacter glycolicus (Clostridium glycolicum), Megasphaera elsdenii, Clostridium argentinense, Streptococcus sp., Prevotella ruminicola i Acidaminococcus fermentans, es va fer un estudi in vitro en el que es va inocular bacteriòfags del mateix líquid ruminal com a estratègia de reducció de població. Malauradament, cap dels bacteriòfags presents al nostre rumen va poder interactuar amb els bacteris. (ii) A nivell de tractament i valorització de les dejeccions, es van assecar digestat agroindustrial, la fracció sòlida del digestat i una barreja de la fracció sòlida amb una corrent baixa en nitrogen procedent d'una unitat de stripping en un sistema d'assecat solar, en alguns casos combinats amb acidificació amb àcid sulfúric, per produir fertilitzants orgànics NPK, alhora que es reduïen les emissions d'amoníac i gasos d'efecte hivernacle durant el procés. Tots els productes secs, tant acidificats com no acidificats, compliren amb el Reglament europeu vigent per a fertilitzants sòlids NPK amb algunes excepcions pel contingut de zinc. A més, l'acidificació va demostrar reduir fins a un 94% les emissions d'amoníac durant el procés en comparar els productes acidificats amb els no acidificats. Els productes resultants van ser provats amb un experiment de germinació i assajos en test amb enciam per determinar la seva fitotoxicitat. Excepte el digestat sec acidificat, la resta de productes no van produir cap efecte de toxicitat en la germinació, i el digestat sec acidificat va mostrar un efecte bioestimulador (índex de germinació > 120%). Durant les proves en test, els fertilitzants van mostrar un rendiment eficient, sempre inferior al sintètic, però similar en el cas dels productes acidificats, i millor que el control negatiu. Tots ells s'ajustaren a la normativa vigent sobre metalls pesants i elements potencialment tòxics al sòl i a les parts comestibles de la planta.

[en] The exponential growth of world population is leading to a high demand of food products and, consequently, to the development of intensive agricultural and livestock systems. In this sense, synthetic fertilizers are being used in a non-sustainable way to produce food and feedstock, requiring massive amounts of energy and depleting mineral resources, with a volatile fluctuation of their prices due to geopolitical conflicts. At the same time, intensive livestock production is still inefficient in terms of nutrient use and contributes to a half of the amount of greenhouse gases and most of ammonia emissions of agriculture. In this context, the recovery of biobased fertilizers and bioenergy from animal manure to partially replace synthetic mineral fertilizers and fossil fuels, as well as strategies to reduce emissions along the manure management chain, should be considered as a key approach to move towards a more sustainable and resilient agriculture and livestock production. This doctoral thesis has looked to contribute to this aim by developing different innovative strategies at two main levels: (i) At animal production level, precision feeding tools have been used to adjust diets in dairy cows based on individual animal requirements, reducing the amount of nitrogen present on the excreta, and the potential volatilization of ammonia. Nitrogen was reduced in urine and manure by 28% and 19% respectively without affecting milk production, and a reduction trend on ammonia emission of 20% during manure storage was observed. Besides, samples of dairy cow ruminal fluid were obtained to isolate and identify hyper ammonia-producing bacteria that highly contributes to ammonia production in cows' metabolism. After the identification of Clostridium sporogens, Terrisporobacter glycolicus (Clostridium glycolicum), Megasphaera elsdenii, Clostridium argentinense, Streptococcus sp., Prevotella ruminicola, and Acidaminococcus fermentans, an in vitro study using bacteriophages isolated from the same ruminal fluid were inoculated as a population reduction strategy. Unfortunately, none of the bacteriophages present in the rumen was able to interact with the bacteria. (ii) At manure treatment and valorization level, agro-industrial anaerobic digestate, the solid fraction of the digestate, and a mixture of the solid fraction with a low nitrogen stream from a stripping/scrubbing unit were dried in a solar drying greenhouse system, in some cases combined with acidification with sulfuric acid, to produce organic NPK fertilizers, while reducing ammonia and greenhouse gas emissions during the process. All dried products, both acidified and non-acidified, meet the current European Regulation for solid NPK fertilizers with some exceptions due to the zinc content. Moreover, acidification proved to reduce up to 94% ammonia emissions during the process when comparing the acidified to the non-acidified products. In addition, the resulting products were tested for phytotoxicity with germination and plant pot trials with lettuce. Except for the acidified dried digestate, the rest of the products did not produce any toxicity effect on germination, and the dried acidified digestate showed a biostimulator effect (Germination index > 120%). During the pot trials, the fertilizers showed an efficient performance, always lower than the synthetic fertilizer, but similar in the case of the acidified products, and better than the negative control. All of them fit the current regulations on heavy metals and potential toxic elements in soil and edible parts of the plant.