Elk jaar, boeren in de VS kopen tientallen miljoenen ponden antibiotica die zijn goedgekeurd voor gebruik bij koeien, varkens, gevogelte en ander vee.

Wanneer boeren de mest van de dieren hergebruiken als mest of strooisel, sporen van de medicijnen lekken uit in het milieu, bezorgdheid uitte dat de landbouw zou kunnen bijdragen aan de opkomst van antibioticaresistente bacteriën.

Nieuw onderzoek biedt lastige inzichten met betrekking tot de omvang van dit probleem.

Volgens een paar nieuwe studies onder leiding van Diana Aga, doctoraat, Henry M. Woodburn, hoogleraar scheikunde aan de universiteit van Buffalo College of Arts and Sciences, twee van de meest elite afvalverwerkingssystemen die momenteel op boerderijen beschikbaar zijn, verwijderen antibiotica niet volledig uit mest.

Beide technologieën - geavanceerde anaërobe vergisting en omgekeerde osmosefiltratie - laten aanzienlijke hoeveelheden antibioticaresiduen achter, die zowel de medicijnen zelf als de moleculen kunnen omvatten waarin de medicijnen worden afgebroken.

In aanvulling, de studie onthulde nieuwe bevindingen over vaste uitwerpselen, die vaak wordt gefilterd uit rauwe, natte mest voordat de verwerkingstechnologieën worden geïmplementeerd.

Onderzoekers ontdekten dat deze vaste stof hogere concentraties antibiotica kan bevatten dan onbewerkte mest, een ontdekking die vooral verontrustend is omdat dit materiaal vaak in het milieu vrijkomt wanneer het wordt gebruikt als strooisel voor dieren of als mest wordt verkocht.

"We hoopten dat deze geavanceerde behandelingstechnologieën antibiotica zouden kunnen verwijderen. ze waren niet zo effectief als we dachten dat ze zouden kunnen zijn, "zegt Aga.

Ze biedt wel wat hoop, echter:"Aan de positieve kant, Ik denk dat een meerstappenproces dat ook compostering aan het einde van het systeem omvat, de antibioticaniveaus aanzienlijk zou kunnen verlagen. Onze eerdere onderzoeken naar strooisel van pluimvee hebben aangetoond dat tot 70 procent reductie in antibiotica, ionoforen genaamd, kan worden bereikt na 150 dagen composteren. Het testen van deze hypothese op melkveestalmest is de volgende fase van ons project, en we zien een aantal positieve resultaten."

Het onderzoek naar omgekeerde osmosefiltratie werd in januari online gepubliceerd in het tijdschrift Chemosfeer . Het onderzoek naar geavanceerde anaërobe vergisting - een samenwerking tussen UB en Virginia Tech - verscheen in maart online in het tijdschrift Milieuvervuiling .

Afvalverwerkingssystemen zijn niet ontworpen om antibiotica te verwijderen

Volgens de Amerikaanse Food and Drug Administration, in 2016 werd in de Verenigde Staten meer dan 30 miljoen pond antibiotica verkocht of gedistribueerd die zijn goedgekeurd voor gebruik in voedselproducerend vee. En dit is slechts een fractie van de totale hoeveelheid antibiotica die jaarlijks wereldwijd bij mens en dier wordt gebruikt.

Hoewel het nieuwe onderzoek zich richt op melkveebedrijven, de bevindingen wijzen op een groter probleem.

"Geen van de behandelingssystemen die we hebben bestudeerd, was ontworpen om antibiotica uit afval te verwijderen als het primaire doel, "Aga zegt. "Geavanceerde anaerobe vergisting wordt gebruikt om geuren te verminderen en biogas te produceren, en omgekeerde osmose wordt gebruikt om water te recyclen. Ze waren niet bedoeld om de verwijdering van antibiotische verbindingen aan te pakken.

"Dit probleem is niet beperkt tot de landbouw:afvalverwerkingssystemen vandaag, inclusief die welke zijn ontworpen voor de verwerking van gemeentelijk afvalwater, ziekenhuisafval en zelfs afval van antibioticaproductie-industrieën, geen behandeling van antibiotica in gedachten hebben. Dit is een uiterst belangrijk mondiaal probleem omdat de opkomst van antibioticaresistentie in het milieu ongekend is. Daar moeten we over gaan nadenken als we de verdere verspreiding van resistentie in de omgeving willen voorkomen."

Aga is een voorstander van de "One Health"-benadering om antimicrobiële resistentie te bestrijden, die deskundigen die in ziekenhuizen werken aanmoedigt, landbouw en andere sectoren die verband houden met de gezondheid van mens en dier om samen te werken, omdat mens en dier vaak met dezelfde of vergelijkbare antibiotica worden behandeld.

Aga was vorige week een uitgenodigde presentator op een internationaal forum over het laatste onderzoek naar antimicrobiële resistentie. De gebeurtenis, in Vancouver, Canada, werd mede voorgezeten door vertegenwoordigers van het UK Science and Innovation Network, Wellcome Trust en de Amerikaanse centra voor ziektebestrijding en -preventie.

Poep heeft verschillende onderdelen - en ze moeten allemaal worden behandeld

Om het onderzoek uit te voeren, wetenschappers bezochten twee melkveebedrijven in Upstate New York.

Beide faciliteiten halen een groot deel van de vaste stof uit koeienmest voordat het resterende slib wordt onderworpen aan hightech afvalbeheertechnieken. Om de resterende rommel te verwerken, één boerderij maakt gebruik van geavanceerde anaerobe vergisting, die micro-organismen en pasteurisatie gebruikt om organisch materiaal af te breken en om te zetten in producten die biogas bevatten, terwijl het andere bedrijf omgekeerde osmose gebruikt, die de slurry door een reeks membranen passeert om water te zuiveren.

Beide technologieën verminderden antibioticaresiduen in vloeibare mest, maar deed weinig om het niveau van de resterende vaste stof te verlagen. Dit is met name zorgwekkend omdat uit het onderzoek ook is gebleken dat antibiotische verbindingen de neiging hebben om tijdens de behandeling van de vloeibare delen van de mest naar de vaste stoffen te migreren. waardoor het aantoonbaar belangrijker is om te behandelen dan de laatste.

De bezorgdheid over vaste uitwerpselen wordt vergroot door het feit dat de behandelingstechnieken pas worden toegepast nadat de meeste vaste stoffen al zijn gescheiden van de ruwe mest, wat betekent dat het grootste deel van de vaste stof onbehandeld kan blijven.

Enkele belangrijke bevindingen uit elk onderzoek:

• Het onderzoek naar geavanceerde anaërobe spijsvertering onderzocht een populaire klasse van antibiotica genaamd tetracyclines, vond dat deze medicijnen en hun afbraakproducten tijdens de behandeling migreerden van het vloeibare deel van het slib naar het vaste deel. Aan het einde van het proces, de vaste stoffen bevatten hogere niveaus van tetracycline-antibiotica dan de oorspronkelijke ruwe mest. Uit de studie bleek ook dat zowel de vloeibare als de vaste delen van het slib genen bevatten die resistentie tegen deze antibiotica verlenen.
• In het onderzoek naar omgekeerde osmose werd gekeken hoe goed deze waterzuiveringstechniek synthetische antimicrobiële stoffen, ionoforen genaamd, verwijderde, die worden gebruikt om de groei van melkkoeien te bevorderen en om coccidiose te behandelen, een kostbare, parasitaire ziekte in de veehouderij die vooral jonge kalveren treft. Uit het onderzoek bleek dat omgekeerde osmose ionoforen effectief uit het vloeibare deel van mest filterde. Echter, lage niveaus van de medicijnen bleven na behandeling in "gezuiverd" water bestaan ​​als gevolg van de verslechtering van de membranen die bij het filtratieproces werden gebruikt. Ook, vaste stof die tijdens omgekeerde osmose uit het water werd gehaald, bevatte nog steeds hoge niveaus van ionoforen. Eindelijk, de studie wees uit dat voorafgaand aan de behandeling, veel van de ionoforen lijken al te zijn gemigreerd naar het vaste deel van de ruwe mest die wordt verwijderd voordat de omgekeerde osmose zelfs maar begint.

"Beide systemen die we hebben onderzocht, zijn een goede eerste stap in het verminderen van de verspreiding van antibiotica en mogelijk het verminderen van resistentie in het milieu, maar onze studie toont aan dat er meer moet gebeuren, " zegt Aga. "We moeten kijken naar verschillende afvalbeheerpraktijken die, misschien in combinatie zou de verspreiding van antibiotica en resistentie in het milieu kunnen verminderen."

Aga wijst op composteren als een gebied om te verkennen. Haar team bestudeert hoe geavanceerde anaerobe vergisting kan worden gebruikt in combinatie met compostering van vaste materialen om antibiotica en hun afbraakproducten uit mest te verwijderen. De voorlopige resultaten van het onderzoek, nog niet gepubliceerd, zijn veelbelovend, zegt Aga.