9. technische methoden voor afbraak van medicijnrestanten
a) mestvergisting
Door zuurstofloze (anaërobe) afbraak van mest in een biogasinstallatie wordt methaan geproduceerd, waarmee elektriciteit gegenereerd kan worden. Onduidelijk is in hoeverre de anaërobe bacteriën in de methaanreactoren medicijnen afbreken.
Anaërobe afbraak van antibiotica is in water wel waargenomen: tylosine “verdwijnt” voor 80-85% binnen 21 uur 1). Tetracylcinen worden tijdens de vergisting van kalvermest niet afgebroken, maar omgezet in metabolieten. Zo wordt chlortetracycline omgezet in o.a. iso-chlortetracycline dat beter wateroplosbaar is. Hierdoor wordt het antibioticum door de vergisting mobieler dan het is in de onbehandelde mest 2).
Fermentatie van mest met enkele sulfonamiden en tripmetoprim liet zien dat sommige sulfa’s (sulfadiazine, sulfamerazine, sulfamethoxazole, sulfadimethoxine) en trimethoprim uit beeld verdwijnen, terwijl sulfathiazole, sulfamethazine, en sulfamethoxypyridazine persistent zijn 3). Over metabolietvorming tijdens het vergistingsproces is men in dit onderzoek weinig te weten gekomen; alleen van sulfadiazine kon men vaststellen dat het tijdens de fermentatie werd omgezet in 4-OH-sulfadiazine. Deze metaboliet vertoont een beduidend minder sterke antibioticawerking 3). Wat opvalt is dat in meerdere onderzoeken 4) naar de effectiviteit van vergisting voorbij wordt gegaan aan de rol van de reeds in mest aanwezige metabolieten en de metabolieten die tijdens het proces ontstaan, waardoor te snel verondersteld wordt dat het een effectieve techniek is om mest medicijnvrij te maken.
Mestvergisting is een natuurlijk proces dat in de darmen en sedimenten plaatsvindt en daarmee een optimale conditie voor het uitwisselen van resistentiegenen tussen verschillende bacteriesoorten. Aan een kant kunnen antibiotica in de mest het fermentatiepoces aanzienlijk beïnvloeden waardoor (tijdelijk) minder biogas wordt geproduceerd 5), aan de andere kant worden bacteriën door de antibiotica aangezet tot het aanmaken en uitwisselen van resistentiegenen (plasmiden). Zware metalen die antibioticaresistentie kunnen bevorderen worden tijdens de vergisting niet afgebroken. Verder is het lot van ziekteverwekkende bacteriën en virussen in dit proces onduidelijk.
Een vergistingsinstallatie neemt weliswaar weinig ruimte in beslag, maar brengt een hoge investering en aanzienlijke onderhoudskosten met zich mee. Vloeibare mest heeft een te laag organisch materiaal gehalte (varkensgier slechts 3 tot 5%), waardoor de mest met industrieel en huishoudelijk organisch afval vermengd zal moeten worden voor een optimale biogasproductie 6). Ook de aanvoer van de mest en de afvoer van het N-, P-, K-nutriëntenrijk restproduct is kostbaar. Wanneer meerdere veeteeltbedrijven bijeen gebruik maken van een (grotere) centrale installatie zijn deze kosten wellicht te overbruggen. De biogasinstallatie blijft een kwetsbaar proces, dat specifieke technische kennis en begeleiding vereist. Ook brengt deze techniek bedrijfsrisico’s met zich mee omdat methaan een explosief gas is.
b) verbranding
Door verbranding worden schadelijke bestanddelen van de mest, waaronder natuurlijke hormonen, medicijnen en ziekteverwekkende bacteriën, volledig vernietigd. De as kan opnieuw gebruikt worden voor N- en K-bemesting, al accumuleren zware metalen in de as en komen zo in de bodem terecht. Door de verbranding van biomassa wordt energie geproduceerd, maar een nadeel is dat bij herstart van de installatie telkens fossiele brandstof nodig is om de natte mest eerst te drogen. Verbranding vraagt verder om een grote investering en brengt hoge onderhoudskosten met zich mee, onder meer voor gasreiniging. Bij toevoeging van ander afval ontstaan nieuwe toxische afvalstromen, die om aparte en kostbare behandeling vragen, zie onder vorige maatregel.
c) oxidatie
Wanneer de urine gescheiden kan worden zouden de medicijnen daarin onschadelijk gemaakt kunnen worden door oxidatie, bijvoorbeeld d.m.v. ozon, UV of waterstofperoxide 7). Nadelen van oxidatie zijn dat het chemicaliëngebruik toeneemt en nieuwe chemische restproducten gevormd worden, waarvan de milieutoxiciteit onbekend is. Ook gebruiken deze methoden, vooral ozonatie, veel energie.
Sommige medicijnen, met name antibiotica, worden slechts gedeeltelijk (bijv. tetracycline) of bijna niet (bijv. erythromycine) via de urine, maar via de mest uitgescheiden. Bovendien worden antibiotica tijdens de oxidatie niet vernietigd. Omdat in de veeteelt overwegend antibiotica worden gebruikt, is deze methode niet geschikt.
Samenvattend kan van deze technische maatregelen gezegd worden dat ze allen ecologisch ongunstige neveneffecten en gezondheidsrisico’s met zich meebrengen; het medicijngebruik niet doen verminderen, noch het welzijn van de dieren verbeteren. Onduidelijkheid bestaat over de productie van schadelijke restproducten bij vergassing en oxidatie. Verder is de bijdrage aan de vermindering van medicijnenresten bij deze technieken beperkt; restproducten kunnen hierdoor nog steeds bijdragen aan resistentieverspreiding.
> terug naar overzicht maatregelen ter vermindering van veterinaire medicijnvervuiling
1) Ingerslev, F., and Halling-Sørensen, B., 2001, Biodegradibility of metronidazole, olaquindox and tylosin and formation of tylosin degradation products in aerobic soil/manure slurries, Chemosphere, 48:311-320.
2) Arikan OA 2008, Degradation and metabolization of chlortetracycline during the anaerobic digestion of manure from medicated calves, Journal of Hazardous Materials 158(2-3): 485-490.
3) Mohring et al 2009, Degradation and Elimination of Various Sulfonamides during Anaerobic Fermentation: A Promising Step on the Way to Sustainable Pharmacy?, Environ. Sci. Technol., 43(7):2569–2574
4) Zoals Ingerslev et al 2001; Carballa et al 2007, Fate of pharmaceutical and personal care products (PPCPs) during anaerobic digestion of sewage sludge, Water Research (...); en Shore L and A Pruden (Eds) 2009, Hormones and Pharmaceuticals Generated by Concentrated Animal Feeding Operations, p. 137-142 Springer.
5) Bronnen in Felming R and M Soos 2009, The Impact of Rumensin on the Production of Biogas - Literature Review - University of Guelph – Ridgetown Campus (pdf); Arikan OA 2008, Degradation and metabolization of chlortetracycline during the anaerobic digestion of manure from medicated calves, Journal of Hazardous Materials 158(2-3):485-490.
6) Sannaa MN, 2003, The Development of Biogas Technology in Denmark: Achievements & Obstacles, Department of Environment, Technology and Social Studies, Roskilde University RUC, Denmark. NB De samenstelling van mest afkomstig van bedrijven waarin het vee meer natuurlijke voeding krijgt, zal wellicht van betere samenstelling zijn.
7) o.a. Ching-Hua, H, Renew, J.E, Smeby, L.K, Pinkston, K and Sedlak, L.D., 2000, Assessment of potential antibiotic contaminants in Water and preliminary occurrence analysis, Proceeding, the 2nd International Conference 9-11 October 2001, Pharmaceuticals and Endocrine Disrupting Chemicals in Water, Minneapolis, Minnesota; Huber, M.M, Canonica, S, Park, G.P and Gunten, U.V., 2003, Oxidatin of Pharmaceuticals during ozonation and advanced oxidation process, Environ. Sci. Technol., 37(5):1016 -1024.