Avaliação do efeito de drogas veterinárias na produção específica de biogás de substratos agropecuários

Abstract

A digestão anaeróbia dos dejetos de animais permite a mitigação dos impactos ambientais e possibilita a geração concomitante de metano, que pode ser impulsionada pela digestão conjunta com substratos agrí-colas. Porém, pouco se sabe sobre a ação das drogas veterinárias pre-sentes nos dejetos sob a degradação de substratos de fonte celulósica. Portanto, ainda existe desafio para avaliação do potencial de produção de biogás (ou metano) destes substratos, uma vez que as metodologias padronizadas para ensaios de digestão anaeróbia preconizam o uso de inóculos anaeróbios adaptados aos substratos agropecuários e às condi-ções mesofílicas. Em função destes fatores o trabalho propõe: i) estabe-lecer metodologia, em escala laboratorial, para enriquecimento de inó-culo anaeróbio mesofílico para atender aos requisitos da norma VDI 4630; ii) investigar a influência de drogas veterinárias na produção de biogás de substratos agropecuários. Para isso foi avaliado método para aclimatação de mistura de três fontes de inoculantes, mantidos em con-dição mesofílica em reator de 40 litros, por meio de ciclos de alimenta-ção e reinoculação. O inóculo enriquecido demonstrou-se eficaz na digestão de substratos de referência (celulose, gelatina, cama de aviário e lodo), com recuperação de biogás a 99%. Também foram efetuados ensaios para avaliar a inibição na produção de biogás, conforme reco-mendações da Organização Internacional para Padronização (ISO). A inibição da produção de biogás pelas tetraciclinas foi significativa (CI10 em 3 dias entre 5,1 e 68 mg/L) em comparação com as concentrações encontradas em dejetos de suínos (podendo chegar até 764,4 mg/L). O efeito inibitório agudo na digestão da celulose seguiu a seguinte ordem: doxiciclina ~ metaciclina > tetraciclina ~ clortetraciclina > oxitetracicli-na. A digestão anaeróbia reduziu o teor de tetraciclinas entre 46,04 e 98,75%. Já a inibição pelos compostos tiamulina, tilosina, lincomicina e gentamicina foi menos significativa e pode ser considerada imperceptí-vel nas concentrações estimadas em dejeto de suínos. Porém, o acúmulo de ácidos orgânicos de cadeia curta (acético > 57 mg/L; propiônico > 111 mg/L; iso-butírico > 10 mg/L; iso-valérico > 116 mg/L) em altas concentrações de antibióticos indicam que estes compostos podem favo-recer outros processos inibitórios paralelos na digestão anaeróbia.<br>

Abstract : The anaerobic digestion of animal manure allows mitigating the envi-ronmental impacts and enables concomitant generation of methane which can be improved by co-digestion of agricultural substrates. How-ever, little is known about the action of veterinary drugs present in ma-nure in the degradation of cellulose source substrates. Therefore, there is still challenging to assess the biogas potential (or methane) of these substrates, since the standardized methodologies for anaerobic digestion assays suggest the use of anaerobic inoculum acclimated to agricultural substrates and mesophilic conditions. Because of these factors this work proposes: i) establish a methodology, in laboratory scale, for enrichment of mesophilic anaerobic inoculum to attend of VDI 4630 guidelines; ii) investigate the influence of veterinarian drugs in biogas production of agricultural substrates. To this was evaluated a method for acclimation of 3 inoculants sources mixture maintained in mesophilic condition in a 40-L reactor, through feeding and re-inoculation cycles. The enriched inoculum shown effectiveness on digestion of reference substrates (cel-lulose, gelatin, poultry litter and sludge) with 99% of biogas yield. It was also carried out tests to evaluate the inhibition on biogas produc-tion, as recommended by the International Standardization Organization (ISO). Inhibition of biogas by tetracycline compounds was significant (IC10 after 3 days between 5.1 and 68 mg/L) in comparison with the concentrations found in pig manure (up to 764.4 mg/L). The acute in-hibitory effect on cellulose digestion followed the following order: doxycycline ~ methacycline > tetracycline ~ chlortetracycline> oxytet-racycline. Anaerobic digestion reduced the tetracycline compounds content between 46.04 and 98.75%. Inhibition by compounds tiamulin, tylosin, gentamicin and lincomycin was less significant and could be imperceptible on the estimated concentrations occurrence in swine ma-nure. However, the accumulation of short chain organic acids (acetic > 57 mg/L; propionic > 111 mg/L; iso-butiric > 10 mg/L; iso-valeric > 116 mg/L) at high concentrations of antibiotics could indicate that these compounds may favor other parallel inhibitory effect in anaerobic di-gestion.