Cada ano, fazendeiros nos EUA compram dezenas de milhões de libras de antibióticos que são aprovados para uso em vacas, porcos, aves e outros animais.

Quando os fazendeiros reaproveitam o estrume dos animais como fertilizante ou cama, vestígios dos medicamentos são lixiviados para o meio ambiente, levantando preocupações de que a agricultura pode estar contribuindo para o aumento de bactérias resistentes a antibióticos.

Novas pesquisas trazem percepções problemáticas no que diz respeito ao escopo desse problema.

De acordo com um par de novos estudos liderados por Diana Aga, PhD, Henry M. Woodburn Professor de Química da Universidade do Buffalo College of Arts and Sciences, dois dos sistemas de tratamento de resíduos de elite disponíveis hoje em fazendas não removem totalmente os antibióticos do esterco.

Ambas as tecnologias - digestão anaeróbica avançada e filtração por osmose reversa - deixam para trás níveis preocupantes de resíduos de antibióticos, que pode incluir os próprios medicamentos e as moléculas em que os medicamentos se decompõem.

Além disso, o estudo revelou novas descobertas sobre excrementos sólidos, que muitas vezes é filtrado do bruto, esterco úmido antes da implementação das tecnologias de tratamento.

Os pesquisadores descobriram que esta matéria sólida pode conter concentrações mais altas de antibióticos do que estrume não processado, uma descoberta que é particularmente perturbadora porque esse material é freqüentemente liberado no meio ambiente quando é usado como cama para animais ou vendido como fertilizante.

“Esperávamos que essas tecnologias de tratamento avançadas pudessem remover os antibióticos. eles não foram tão eficazes quanto pensávamos que poderiam ser, "Aga diz.

Ela oferece alguma esperança, no entanto:"Do lado positivo, Acho que um processo de várias etapas que também inclui a compostagem no final do sistema pode reduzir significativamente os níveis de antibióticos. Nossos estudos anteriores com cama de frango demonstraram que uma redução de até 70% nos antibióticos chamados ionóforos pode ser alcançada após 150 dias de compostagem. Testar essa hipótese em esterco de fazenda leiteira é a próxima fase de nosso projeto, e estamos vendo alguns resultados positivos. "

A pesquisa sobre filtração por osmose reversa foi publicada online em janeiro no jornal Chemosphere . O estudo sobre digestão anaeróbica avançada - uma colaboração entre UB e Virginia Tech - apareceu online em março no jornal Poluição ambiental .

Os sistemas de tratamento de resíduos não são projetados para remover antibióticos

De acordo com a Food and Drug Administration dos EUA, mais de 30 milhões de libras de antibióticos aprovados para uso em gado de produção de alimentos foram vendidos ou distribuídos nos Estados Unidos em 2016. E estes são apenas uma fração do total de antibióticos usados ​​anualmente em todo o mundo em humanos e animais.

Embora a nova pesquisa se concentre em fazendas leiteiras, as descobertas apontam para um problema maior.

"Nenhum dos sistemas de tratamento que estudamos foi projetado para remover os antibióticos dos resíduos como o objetivo principal, "Aga diz." A digestão anaeróbica avançada é usada para reduzir odores e produzir biogás, e a osmose reversa é usada para reciclar a água. Eles não se destinavam a abordar a remoção de compostos antibióticos.

“Este problema não se limita à agricultura:os sistemas de tratamento de resíduos hoje, incluindo aqueles projetados para lidar com águas residuais municipais, resíduos hospitalares e até mesmo resíduos das indústrias de fabricação de antibióticos, não tem em mente o tratamento com antibióticos. Esta é uma questão global extremamente importante porque o aumento da resistência aos antibióticos no meio ambiente não tem precedentes. Precisamos começar a pensar sobre isso se quisermos evitar a propagação contínua da resistência no meio ambiente. "

Aga é um defensor da abordagem "One Health" para combater a resistência antimicrobiana, que incentiva especialistas a trabalhar em hospitais, agricultura e outros setores relacionados à saúde humana e animal para trabalharem juntos, já que humanos e animais são freqüentemente tratados com os mesmos antibióticos ou similares.

Aga foi um apresentador convidado em um fórum internacional na semana passada sobre as pesquisas mais recentes sobre resistência antimicrobiana. O evento, em Vancouver, Canadá, foi co-presidido por representantes da Rede de Ciência e Inovação do Reino Unido, Wellcome Trust e Centros de Controle e Prevenção de Doenças dos EUA.

O cocô tem diferentes partes - e todas precisam ser tratadas

Para conduzir a pesquisa, os cientistas visitaram duas fazendas leiteiras em Upstate New York.

Ambas as instalações extraem grande parte da matéria sólida do esterco de vaca antes de submeter o lodo restante a técnicas de gestão de resíduos de alta tecnologia. Para processar a gosma restante, uma fazenda usa digestão anaeróbica avançada, que emprega microorganismos e pasteurização para quebrar e converter matéria orgânica em produtos que incluem biogás, enquanto a outra fazenda usa osmose reversa, que passa a lama através de uma série de membranas para purificar a água.

Ambas as tecnologias reduziram os resíduos de antibióticos no esterco líquido, mas pouco fez para reduzir os níveis de matéria sólida remanescente. Isso é particularmente preocupante, pois a pesquisa também revelou que os compostos antibióticos tendem a migrar das partes líquidas do esterco para os sólidos durante o tratamento, tornando-se indiscutivelmente mais importante de tratar do que o último.

A preocupação com os excrementos sólidos é aumentada pelo fato de que as técnicas de tratamento são implementadas somente depois que a maioria dos sólidos já está separada do esterco bruto, o que significa que a maior parte da matéria sólida pode não ser tratada.

Algumas descobertas principais de cada estudo:

• A pesquisa sobre digestão anaeróbia avançada examinou uma classe popular de antibióticos chamados tetraciclinas, descobrir que esses medicamentos e seus produtos de degradação migraram da parte fluida do lodo para a parte sólida durante o tratamento. No final do processo, os sólidos continham níveis mais elevados de antibióticos de tetraciclina do que o esterco cru original. O estudo também descobriu que as partes líquidas e sólidas da lama continham genes que conferem resistência a esses antibióticos.
• O estudo sobre osmose reversa analisou quão bem esta técnica de purificação de água removeu os antimicrobianos sintéticos chamados ionóforos, que são usados ​​para promover o crescimento em vacas leiteiras e para tratar a coccidiose, um caro, doença parasitária na pecuária que afeta principalmente bezerros jovens. A pesquisa descobriu que a osmose reversa filtrou ionóforos da porção líquida do esterco. Contudo, baixos níveis dos medicamentos persistiram na água "purificada" após o tratamento devido à deterioração das membranas utilizadas no processo de filtração. Também, a matéria sólida extraída da água durante a osmose reversa ainda continha altos níveis de ionóforos. Finalmente, o estudo descobriu que antes do tratamento, muitos dos ionóforos parecem já ter migrado para a parte sólida do esterco bruto que é removido antes mesmo de começar a osmose reversa.

"Ambos os sistemas que estudamos são um bom primeiro passo para reduzir a disseminação de antibióticos e, potencialmente, reduzir a resistência no meio ambiente, mas nosso estudo mostra que mais deve ser feito, "Aga diz." Precisamos olhar para as diferentes práticas de gestão de resíduos que, talvez em combinação, poderia reduzir a disseminação de compostos antibióticos e resistência no meio ambiente. "

Aga aponta a compostagem como uma área a explorar. Sua equipe está estudando como a digestão anaeróbica avançada pode ser usada em conjunto com a compostagem de materiais sólidos para remover antibióticos e seus produtos de decomposição do esterco. Os resultados preliminares da pesquisa, ainda não publicado, são promissores, Aga diz.