Efeito de antibióticos utilizados em suinocultura sobre a digestão anaeróbia de efluentes

Abstract

Os sistemas anaeróbios de tratamento de resíduos são viáveis, por diversos fatores, como o baixo custo e o aproveitamento energético do biogás gerado. Porém, o processo de digestão anaeróbia ainda não está totalmente esclarecido, principalmente devido ao desconhecimento sobre a toxicidade apresentada pela microbiota anaeróbia presente no lodo em relação a diversos compostos. Para o caso de efluentes oriundos de suinoculturas, os principais compostos que podem provocar a inibição desses microrganismos são os antibióticos, amplamente utilizados, tanto para fins terapêuticos e profiláticos, quanto como promotores de crescimento. Neste estudo, avaliou-se o efeito de alguns antibióticos, normalmente empregados em suinocultura, sobre a microbiota responsável pelo processo de digestão anaeróbia de efluentes, cujo experimento foi dividido em três etapas. Na primeira etapa, foi avaliada a possibilidade de utilização de um meio sintético em substituição ao efluente natural de suinocultura, a fim de evitar o efeito dos antibióticos possivelmente presentes, como também as variações normalmente observadas nesse tipo de efluente. Os dois meios foram comparados quanto ao comportamento e à estabilidade ao serem tratados em reatores anaeróbios de fluxo ascendente e manta de lodo (reatores UASB), empregando-se dois níveis de cargas biológicas para cada meio (0,2 e 0,4 kg DQO.kg STV-1.d-1). Os resultados mostraram que os reatores com meio sintético apresentaram comportamentos similares aos que continham efluente natural, tanto em relação à eficiência de remoção de matéria orgânica, quanto à estabilidade do sistema, o que apontou para a possibilidade de sua utilização como modelo em experimentos de avaliação de sistemas de tratamento de efluentes de suinocultura. Em uma segunda etapa, avaliou-se o efeito individual dos antibióticos sobre a digestão anaeróbia do meio sintético. Para isso, foram utilizados cinco antibióticos, amoxicilina, enrofloxacina, gentamicina, oxitetraciclina e tilosina, em quatro concentrações cada. Verificou-se que, nas concentrações normalmente encontradas em efluentes de suinocultura, apenas amoxicilina e tilosina apresentaram efeito inibitório. Na terceira e última etapa, foi avaliado o efeito combinado desses antibióticos, testando-se todas as possíveis combinações entre os cinco antibióticos. Observou-se que a combinação de todos os antibióticos e as diversas combinações destes compostos associados quatro a quatro e três a três apresentaram efeito inibitório sobre a digestão anaeróbia. Para a combinação dois a dois, apenas a associação de amoxicilina e gentamicina não apresentou efeito inibitório.

The anaerobic systems for wastewater treatment are viable for several reasons, such as low cost and energy use of the biogas generated. However, the anaerobic digestion process is not yet completely understood, mainly due to the lack of knowledge about the toxicity of the anaerobic microbiota present in the sludge with respect to several compounds. In the case of effluents originated from swine manure, antibiotics, widely used both for therapeutic and prophylactic purposes and as growth promoters, are the major compounds that may inhibit these microorganisms. This study aimed to evaluate the effect of some antibiotics normally used in swine culture, on the microbiota responsible for the process of anaerobic digestion of effluents. The experiment was divided into three stages. In the first stage, the possibility of using a synthetic medium as a substitute for the natural swine manure effluent was evaluated in order to prevent the effect of antibiotics likely present as well as to prevent variations normally observed in this type of effluent. The two media were compared as to their behavior and stability under up flow anaerobic sludge blanket reactor (UASB) treatment by applying two levels of biological loads for each medium (0.2 and 0.4 kg COD.kg SVT-1.d-1). The results showed that the reactors containing synthetic medium presented a behavior similar to that of those containing natural effluent both in organic matter removal efficiency and system stability, pointing to the possibility of their use as models in experiments evaluating swine manure effluent treatment systems. In the second stage, the individual effect of antibiotics on anaerobic digestion in the synthetic medium was evaluated. Thus, five antibiotics, amoxicillin, enrofloxacin, gentamicin, oxytetracycline and tylosin, were used at four concentrations each. It was verified that at concentrations normally found in swine manure effluents, only amoxicillin and tilosine had an inhibitory effect. In the third and last stage, the combined effect of these antibiotics was evaluated, by testing all the possible combinations using the five antibiotics. It was observed that the combination of all the antibiotics and the several combinations of these compounds associated four by four and three by three had an inhibitory effect on anaerobic digestion. For the two by two combination, only the amoxicillin and gentamicin association failed to present an inhibitory effect.