Chaque année, les agriculteurs aux États-Unis achètent des dizaines de millions de livres d'antibiotiques qui sont approuvés pour une utilisation chez les vaches, les cochons, volailles et autres animaux d'élevage.

Lorsque les agriculteurs réutilisent le fumier des animaux comme engrais ou litière, les traces des médicaments s'infiltrent dans l'environnement, soulevant des inquiétudes quant au fait que l'agriculture pourrait contribuer à l'augmentation des bactéries résistantes aux antibiotiques.

De nouvelles recherches donnent des indications troublantes en ce qui concerne l'ampleur de ce problème.

Selon une paire de nouvelles études dirigées par Diana Aga, Doctorat, Henry M. Woodburn Professeur de chimie à l'Université du Buffalo College of Arts and Sciences, deux des systèmes de traitement des déchets les plus élitistes disponibles aujourd'hui dans les fermes n'éliminent pas complètement les antibiotiques du fumier.

Les deux technologies - digestion anaérobie avancée et filtration par osmose inverse - laissent derrière elles des niveaux préoccupants de résidus d'antibiotiques, qui peut inclure à la fois les médicaments eux-mêmes et les molécules dans lesquelles les médicaments se décomposent.

En outre, l'étude a révélé de nouvelles découvertes sur les excréments solides, qui est souvent filtré du brut, fumier humide avant la mise en œuvre des technologies de traitement.

Les chercheurs ont découvert que cette matière solide peut contenir des concentrations plus élevées d'antibiotiques que le fumier non transformé, une découverte particulièrement inquiétante car cette matière est souvent rejetée dans l'environnement lorsqu'elle est utilisée comme litière pour animaux ou vendue comme engrais.

« Nous espérions que ces technologies de traitement avancées pourraient éliminer les antibiotiques. ils n'étaient pas aussi efficaces que nous le pensions, " dit Aga.

Elle offre un peu d'espoir, cependant :« Du côté positif, Je pense qu'un processus en plusieurs étapes qui comprend également le compostage à la fin du système pourrait réduire considérablement les niveaux d'antibiotiques. Nos études antérieures sur la litière de volaille ont démontré que jusqu'à 70 pour cent de réduction des antibiotiques appelés ionophores peuvent être obtenus après 150 jours de compostage. Tester cette hypothèse sur le fumier de ferme laitière est la prochaine phase de notre projet, et nous voyons des résultats positifs."

La recherche sur la filtration par osmose inverse a été publiée en ligne en janvier dans la revue Chémosphère . L'étude sur la digestion anaérobie avancée - une collaboration entre UB et Virginia Tech - est parue en ligne en mars dans la revue Pollution environnementale .

Les systèmes de traitement des déchets ne sont pas conçus pour éliminer les antibiotiques

Selon la Food and Drug Administration des États-Unis, plus de 30 millions de livres d'antibiotiques approuvés pour une utilisation dans le bétail destiné à l'alimentation ont été vendus ou distribués aux États-Unis en 2016. Et ce ne sont qu'une fraction du total des antibiotiques utilisés chaque année dans le monde chez les humains et les animaux.

Bien que la nouvelle recherche se concentre sur les fermes laitières, les résultats indiquent un problème plus important.

"Aucun des systèmes de traitement que nous avons étudiés n'a été conçu pour éliminer les antibiotiques des déchets comme objectif principal, " dit Aga. " La digestion anaérobie avancée est utilisée pour réduire les odeurs et produire du biogaz, et l'osmose inverse est utilisée pour recycler l'eau. Ils n'étaient pas destinés à traiter l'élimination des composés antibiotiques.

« Ce problème ne se limite pas à l'agriculture :les systèmes de traitement des déchets aujourd'hui, y compris ceux conçus pour traiter les eaux usées municipales, les déchets hospitaliers et même les déchets des industries de fabrication d'antibiotiques, ne pensez pas au traitement antibiotique. Il s'agit d'un enjeu mondial extrêmement important car l'augmentation de la résistance aux antibiotiques dans l'environnement est sans précédent. Nous devons commencer à y réfléchir si nous voulons empêcher la propagation continue de la résistance dans l'environnement."

Aga est partisan de l'approche « One Health » pour lutter contre la résistance aux antimicrobiens, qui encourage les experts travaillant dans les hôpitaux, l'agriculture et d'autres secteurs liés à la santé humaine et animale à travailler ensemble, car les humains et les animaux sont souvent traités avec des antibiotiques identiques ou similaires.

Aga était un présentateur invité à un forum international la semaine dernière sur les dernières recherches sur la résistance aux antimicrobiens. L'événement, à Vancouver, Canada, a été coprésidé par des représentants du UK Science and Innovation Network, Wellcome Trust et Centers for Disease Control and Prevention des États-Unis.

Le caca a différentes parties et toutes doivent être traitées

Pour mener la recherche, les scientifiques ont visité deux fermes laitières dans le nord de l'État de New York.

Les deux installations extraient une grande partie des matières solides du fumier de vache avant de soumettre les boues restantes à des techniques de gestion des déchets de haute technologie. Pour traiter le goop restant, une ferme utilise la digestion anaérobie avancée, qui utilise des micro-organismes et la pasteurisation pour décomposer et convertir la matière organique en produits comprenant du biogaz, tandis que l'autre ferme utilise l'osmose inverse, qui fait passer le lisier à travers une série de membranes pour purifier l'eau.

Les deux technologies ont réduit les résidus d'antibiotiques dans le lisier, mais n'a pas fait grand-chose pour réduire les niveaux de la matière solide restante. Ceci est particulièrement inquiétant car la recherche a également révélé que les composés antibiotiques ont tendance à migrer des parties liquides du fumier vers les solides pendant le traitement, ce qui en fait sans doute plus important à traiter que ce dernier.

La préoccupation concernant les excréments solides est accentuée par le fait que les techniques de traitement ne sont mises en œuvre qu'une fois que la plupart des solides sont déjà séparés du lisier brut, ce qui signifie que la majeure partie de la matière solide peut ne pas être traitée.

Quelques conclusions clés de chaque étude :

• La recherche sur la digestion anaérobie avancée a examiné une classe populaire d'antibiotiques appelés tétracyclines, constatant que ces médicaments et leurs produits de dégradation ont migré de la partie fluide des boues vers la partie solide au cours du traitement. A la fin du processus, les solides contenaient des niveaux plus élevés d'antibiotiques tétracyclines que le fumier brut d'origine. L'étude a également révélé que les parties liquides et solides des boues contenaient des gènes qui confèrent une résistance à ces antibiotiques.
• L'étude sur l'osmose inverse a examiné dans quelle mesure cette technique de purification de l'eau a éliminé les antimicrobiens synthétiques appelés ionophores, qui sont utilisés pour favoriser la croissance des vaches laitières et pour traiter la coccidiose, un coûteux, maladie parasitaire dans l'industrie bovine qui affecte principalement les jeunes veaux. La recherche a révélé que l'osmose inverse filtre efficacement les ionophores de la partie liquide du fumier. Cependant, de faibles niveaux de médicaments persistaient dans l'eau « purifiée » après traitement en raison de la détérioration des membranes utilisées dans le processus de filtration. Aussi, la matière solide extraite de l'eau lors de l'osmose inverse contenait encore des niveaux élevés d'ionophores. Finalement, l'étude a révélé qu'avant le traitement, de nombreux ionophores semblent avoir déjà migré dans la partie solide du fumier brut qui est éliminé avant même le début de l'osmose inverse.

"Les deux systèmes que nous avons étudiés sont une bonne première étape pour réduire la propagation des antibiotiques et potentiellement réduire la résistance dans l'environnement, mais notre étude montre qu'il faut faire plus, " dit Aga. " Nous devons examiner différentes pratiques de gestion des déchets qui, peut-être en combinaison, pourrait réduire la propagation des composés antibiotiques et la résistance dans l'environnement.

Aga indique que le compostage est un domaine à explorer. Son équipe étudie comment la digestion anaérobie avancée peut être utilisée conjointement avec le compostage de matières solides pour éliminer les antibiotiques et leurs produits de dégradation du fumier. Les premiers résultats de la recherche, pas encore publié, sont prometteurs, dit Aga.