Avaliação de vírus entéricos e bacteriófagos em sistema piloto de tratamento integrado de dejetos e carcaças de suínos

Abstract

As técnicas de suinocultura nos últimos anos no Brasil estão em constante desenvolvimento. A consequência mais evidente dessas mudanças foi a passagem para um regime confinado e com muitos animais nas granjas. Com isso, o manejo de dejeto e carcaças de suínos tornou-se um desafio ambiental e de saúde pública, devido à presença de diversos vírus entéricos nos resíduos. Um dos métodos utilizados no Brasil para o tratamento dos dejetos e carcaças é a biodigestão anaeróbia psicrofílica, que elimina também vírus como circovírus porcino 2 (PCV-2), vírus da hepatite E (HEV) e rotavírus A (RVA). Todos esses vírus são letais para suínos, e os dois últimos também são zoonóticos. A estratégia usual para detectar esses vírus é através da reação em cadeia da polimerase (PCR), que é uma técnica laboriosa. Métodos mais eficientes, como a utilização de bacteriófagos como bioindicadores são mais fáceis de operar e também resistentes à altas temperaturas. Sabendo disso, neste trabalho foi avaliada a presença de PCV-2, HEV e RVA, relacionando-os com os bacteriófagos F-específicos e colifagos somáticos em vários estágios de tratamento em um sistema piloto de biodigestão de dejetos e carcaças de suínos. Esse sistema é dividido em dois módulos de biodigestão de dejetos e carcaças de suínos. Quatro pontos amostrais foram estudados no sistema: (1) dejetos brutos da granja (fezes, urina, resíduos de água e ração); (2) digestato do biodigestor de dejetos de suínos; (3) digestato do biodigestor de carcaças de animais mortos; (4) lagoa de polimento (efluentes finais). A análise qPCR foi realizada a fim de detectar a presença de HEV, PCV-2 e RVA, e a técnica do duplo ágar para detectar os bacteriófagos F-específicos e colifagos somáticos. RVA e PCV-2 foram detectados nos Pontos 1 (3x10E5 CG/mL e 8x10E4 CG/mL), 2 (2x10E5 CG/mL e 2x10E4 CG/mL) e 3 (2x10E3 CG/mL e 6x10E3 CG/mL), não sendo detectados no Ponto 4. HEV não foi detectado em nenhuma das amostras. Todas as amostras testaram positivas para ambos os bacteriófagos (2.65x10E2 UFP/mL a 1.04x10E3 UFP/mL para F-específicos e 6.2x10E1 UFP/mL a 6.49x10E2 UFP/mL para colifagos somáticos). A presença de vírus entéricos nas amostras implica na presença desses vírus na cadeia de produção, ou seja, os animais em algum momento estão contaminados. Além disso, a lagoa de polimento foi fundadmental para a não-detecção de vírus entéricos no efluente final. Por outro lado, os bacteriófagos foram detectados em todas as amostras. Esses resultados mostram que os biodigestores, por si só, não foram efetivos na eliminação de vírus entéricos (RVA e PCV-2) e redução de bacteriófagos. Portanto, sugere-se melhorias em pré- e/ou pós-tratamento para fins de biofertilização e reuso hídrico. Ademais, são necessárias técnicas que garantem a qualidade sanitária dos digestatos a fim de evitar a contaminação animal e ambiental.

Pig farming techniques in Brazil are in constant development for the last few years. The most evident consequences of such regimen are the overpopulation and confinement of swine. As such, management of swine manure and carcasses has become an environmental and public health challenge, due to the presence of several enteric viruses in the residue. One method to treat manure and carcasses in Brazil is through psychrophilic anaerobic biodigestion, that efficiently eliminates viruses such as porcine circovirus 2 (PCV-2), hepatitis E virus (HEV) and rotavirus A (RVA). All three are deadly to swine, and the latter two are also zoonotic. The usual strategy to detect such viruses is polymerase chain reaction (PCR), which is remarkably laborious. More efficient methods, such as bacteriophages acting as bioindicators, are easy to operate and also resistant to high temperatures. To this end, we discern the presence of PCV-2, HEV and RVA against F-specific and somatic coliphage bacteriophages on various stages of a pilot system used to treat swine manure and carcasses. This system is mainly divided in two modules that use biodigesters for swine manure and carcasses. We collect samples at four points in the system: (1) gross waste from the farm (feces, urine, water and animal feed residue); (2) digestate from the swine manure biodigester; (3) digestate from the swine carcasses biodigester; and (4) polishing pond (final effluents). We perform RT-qPCR to detect HEV, PCV-2 and RVA, and a double agar technique to detect F-specific and somatic coliphages bacteriophages. We detect RVA and PCV-2 in Points 1 (3x10E5 GC/mL e 8x10E4 GC/mL), 2 (2x10E5 GC/mL e 2x10E4 GC/mL), and 3 (2x10E3 GC/mL e 6x10E3 GC/mL), but not in Point 4. We do not detect HEV in any of the samples. All samples tested positive for both bacteriophages (2.65x10E2 PFU/mL a 1.04x10E3 PFU/mL in the case of F-specifics and 6.2x10E1 PFU/mL a 6.49x10E2 PFU/mL for somatic coliphages). The existence of enteric viruses in the samples implies that they are present at some point of the production chain, i.e. animals are eventually contaminated. Furthermore, the polishing pond of Stage 4 is fundamental to the non-detection of viral particles in the final effluents of swine manure and carcasses. On the other hand, tested bacteriophages are still present in the samples. These results show that biodigesters alone are not effective in eliminating enteric viruses (RVA and PCV-2) and reducing the presence of bacteriophages. Therefore, pre- and/or post-treatment methods are required to destinate the effluents to biofertilization and water reuse. Hence, it is necessary to have more effective biodigesters that guarantee the sanitary quality of the digestates in order to avoid environmental and animal contamination.