El compostaje de la canal Biocontained para el control de brote de enfermedades infecciosas en el ganado

El video muestra un ejemplo de un estudio que se llevó a cabo en el Centro de Investigación de Lethbridge, patrocinado por el programa CRTI del gobierno federal, así como por Agricultura de Alberta. El objetivo del proyecto es evaluar la compostación de algodón como método de eliminación de cadáveres durante un brote de enfermedad infecciosa en una población de ganado vacuno. Esta técnica fue utilizada previamente por el Dr. Lloyd Spencer de la CFIA para controlar el brote de gripe aviar ocurrido en el valle de Fraser hace algunos años.

El objetivo del proyecto consiste básicamente en controlar eficazmente al agente infeccioso y evitar que se propague a otras poblaciones de ganado circundantes. Para lograr esto, es necesario contar con una respuesta muy rápida en cuanto al desarrollo de un método de eliminación y tenerlo listo y operativo, idealmente en un período de 24 horas. Por ello, en el diseño de este experimento en particular, utilizamos materiales disponibles localmente para todo el proceso de compostaje, que podrían adquirirse fácilmente nuevamente de proveedores agrícolas locales, lo que nos permite construir las estructuras en un plazo de 24 horas.

El marco exterior de la estructura se basó en el uso de paja de cebada como estructura. Colocamos pequeñas capas de paja en la parte inferior de la estructura por si hubiera algún filtrado procedente del proceso general de compostaje, y para que esos pequeños fardos actuaran absorbiendo cualquier líquido. Luego utilizamos fardos cuadrados grandes como paredes exteriores de la estructura.

Nuestro objetivo fue evaluar si podíamos utilizar un modelo similar, pero a una escala mucho mayor, para manejar el gran tamaño corporal de los bovinos de feedlot de tamaño completo. El nivel de contención que empleamos en este estudio fue mucho más alto que el que se tendría en un proceso típico de compostaje. Utilizamos grandes fardos de paja para contener toda la pila de compostaje dentro de un marco estructurado.

Recogimos estiércol del feedlot del centro de investigación Lepar y lo preparamos previamente haciéndolo pasar por un esparcidor de estiércol para airearlo, de modo que calentara los nuevos montones. Ahora bien, esta es básicamente la primera vez que se intenta esto a una escala tan grande y sin un nivel tan alto de contención. Y una de las preocupaciones que tuvimos en relación con nuestro primer intento fue si obtendríamos o no una cantidad significativa de líquido proveniente del proceso de compostaje.

Por lo tanto, colocamos deliberadamente un sistema de drenaje, la pila de compostaje, como medio para intentar recolectar cualquier líquido que pueda producirse durante el proceso de compostaje. Utilizamos plástico estándar para ensilaje. Este es el mismo plástico disponible que utilizan los corrales de engorda para cubrir sus fosas de ensilaje.

La idea del plástico consiste en incluirlo para lograr un nivel muy alto de seguridad. Básicamente, todo lo que se encuentra en la pila de compostaje queda retenido dentro de la barrera de plástico. Colocamos una capa de paja de cebada en el fondo de la estructura de compostaje como material absorbente, y también para ayudar a facilitar el proceso de compostaje.

Además, colocamos transmisores de temperatura dentro del propio compost. Estos transmisores registran continuamente la temperatura durante todo el proceso de compostaje, y luego recuperamos dichos transmisores al final del proceso y descargamos los datos de temperatura correspondientes a toda la duración del compostaje. Ahora bien, una de las desventajas del uso del plástico es que existe una alta probabilidad de que restrinja el flujo de oxígeno hacia la pila de compostaje.

Aquí utilizamos una tubería de drenaje sencilla, del tipo que normalmente se emplea en la construcción de viviendas, y colocamos estos tubos cada aproximadamente 5 metros a lo largo de toda la estructura de compostaje. La finalidad de esto era garantizar que el aire descendiera hacia la pila de compost, para que el proceso de compostaje fuera aeróbico y no anaeróbico, en cuyo caso el oxígeno quedaría excluido y básicamente se produciría un proceso similar al del ensilado. Y eso era precisamente lo que queríamos evitar.

Queríamos que el oxígeno entrara en la estructura para maximizar la degradación de los cadáveres. Estos bovinos se obtuvieron de feedlots locales en los que los animales murieron principalmente de neumonía, una causa natural. No sacrificamos ni matamos a estos animales para el estudio.

Ahora, estos tubos que colocamos dependían únicamente de la aireación pasiva, que consiste simplemente en el aire que se mueve normalmente a través del tubo desde la atmósfera circundante. No utilizamos ventiladores ni nada por el estilo porque, nuevamente, en caso de un brote de enfermedad infecciosa, no querríamos estar expulsando el agente infeccioso fuera de la estructura de compostaje y hacia la zona circundante. En el caso de un brote normal, no se implementaría el grado de detalle que tenemos aquí, pero debido a que esto es un experimento, utilizamos estas estructuras que llamamos pirámides de recuperación de muestras como un método para implantar muestras en el compost y luego extraerlas en fechas posteriores.

Para estudios posteriores, utilizamos microorganismos modelo, tanto bacterias como virus, que colocamos en estas pequeñas bolsas blancas y luego ubicamos en el triángulo, para finalmente introducirlos en la estructura de compostaje. La idea consiste en asegurarnos de que el proceso de compostaje esté eliminando microorganismos, de modo que el agente infeccioso sea destruido durante dicho proceso. También agregamos extremos adicionales de sustrato, como tejido, tejido cerebral y queratina, que es la proteína que forma las pezuñas y los cuernos.

La queratina es muy resistente a la digestión, y queríamos ver si podíamos lograr una descomposición de esta proteína altamente resistente durante el proceso de compostaje; si observábamos una descomposición significativa, tendríamos una buena indicación de que los cadáveres también se degradarían completamente. Empacamos las pirámides con estiércol porque queremos asegurarnos de que el ambiente dentro de la pirámide sea muy similar al del resto del estiércol circundante. Durante el proceso de compostaje, solo se devuelven tres bolsas.

Todo el material se pesó en las bolsas antes de colocarlo en la pirámide, o bien se contó el número de microbios antes de colocarlos en la pirámide. En este caso, simplemente vamos a proporcionarlos ahora; además, en cada una de las pirámides, también incorporamos mediciones de temperatura para medir efectivamente la temperatura en el lugar de cada pirámide individual. Dentro del montón de compost, colocamos más de 20 de estas pirámides en el montón, a dos profundidades distintas: una a aproximadamente medio metro de profundidad dentro del montón, y otra a un metro de profundidad, en la zona donde se colocaron los cadáveres.

Ahora, bajo condiciones normales, la mayoría de estas bacterias modelo no causarían enfermedades graves en las personas, pero en condiciones normales, cuando se enfrenta un brote infeccioso, notará que los empleados usan guantes y trajes protectores, aunque durante un brote de enfermedad infecciosa también llevarían mascarillas y botas especiales. El nivel de equipo de protección sería mucho más alto si se estuviera enfrentando un brote real de enfermedad. Una vez que introdujimos los cadáveres, colocamos aproximadamente 16 animales en cada una de estas estructuras de compostaje.

Luego tomaríamos el estiércol y los cubriríamos usando ese estiércol calentado, y se puede ver la cantidad de vapor que desprende, lo que indica que el estiércol ya está calentándose. Antes de introducirlo en la pila de compostaje, colocamos el estiércol y llenamos completamente la estructura, de modo que ahora los cadáveres mismos se encuentran a aproximadamente un metro y medio por debajo de la superficie del estiércol. Aquí lo pueden ver.

Luego agregamos ventilaciones de aire adicionales en la parte superior del montón, con el fin de asegurar nuevamente que contamos con un proceso de compostaje aeróbico. ¿Debemos pasar al siguiente espacio en Fred? Porque eso es: también utilizamos estas ventilaciones para medir los tipos de gases de efecto invernadero que se estaban emitiendo.

Durante el proceso de compostaje, todo se selló herméticamente para garantizar que, en caso de que existiera un agente infeccioso en la pila, tuviera una probabilidad muy baja de escapar. Y puede observarse cómo colocamos neumáticos en la parte superior, lo cual básicamente restringe el acceso de aves o comederos transportadores a toda la pila, asegurando así que el agente infeccioso no se transfiera a otros posibles vectores. Los cables que observa son los que utilizamos para transmitir la temperatura desde el interior de la pirámide hasta una computadora que tenemos en el exterior de la estructura de compostaje; monitoreamos la temperatura en más de 48 sitios diferentes dentro de cada pila de compostaje para tener una idea de la variación espacial en la eficiencia del proceso. Los tubos se utilizaron para medir el oxígeno a diversas profundidades dentro de la pila de compostaje.

Como se mencionó anteriormente, es muy importante que el oxígeno penetre en la pila. Ahora bien, debido al grado de detalle que estamos utilizando aquí en cuanto a la colocación de esas pirámides, el tiempo que nos llevó construir estas estructuras fue mucho mayor que en condiciones normales. Usted no colocaría las pirámides ni tomaría el grado de precaución que estamos tomando aquí, con el fin de asegurarnos de no dañar ninguno de nuestros instrumentos experimentales que hemos colocado en la pila en diferentes momentos.

Luego, durante el proceso de compostaje, ingresábamos a la estructura y extraíamos los triángulos de su interior desde esas profundidades de uno a medio metro por debajo de la superficie del estiércol, y posteriormente medíamos si los microbios habían sobrevivido o no durante el proceso de compostaje, la cantidad de tejido que se había degradado durante dicho proceso, y las cadenas y la resistencia del triángulo nos permitían simplemente extraerlos directamente a través del compost y recuperar nuestras muestras. En este momento, en condiciones normales, si se tratara de un brote verdaderamente infeccioso, las temperaturas dentro del montón de compostaje, dado que podemos monitorearlas desde el exterior, sabemos que ya han alcanzado temperaturas de 70 grados Celsius, y por encima de aproximadamente 55 grados Celsius, la mayoría de los agentes infecciosos son eliminados; y cuando realizamos las mediciones sobre los microbios y los virus que introdujimos, los organismos modelo que colocamos en el montón, los virus fueron eliminados en una semana y los microbios fueron eliminados en dos semanas.

Ahora, esto es nosotros abriendo la pila tras la finalización del proceso de compostaje. Este proceso ha durado aproximadamente 150 días. La temperatura estuvo por encima de 70 grados en regiones de la pila durante períodos superiores a 70 días.

La temperatura tendía a ser más alta en la parte superior de la pila que en la inferior, pero todas las regiones de la pila superaron los 55 grados Celsius. Ahora que estamos vaciando la pila de compostaje, si se hubiera tratado verdaderamente de un brote de enfermedad infecciosa, el agente infeccioso habría sido esencialmente eliminado como resultado del proceso de compostaje. Durante este procedimiento, mientras retiramos el material, también recuperamos los transmisores, los transmisores de temperatura que han estado dentro de la pila durante todo el tiempo, y los extraeremos para luego cargarlos en una computadora y medir cuál fue la temperatura durante todo el proceso de compostaje en el lugar donde estuvo el animal.

Descubrimos que había cierta evidencia de huesos y tejidos aún presentes, pero los animales ciertamente ya no eran reconocibles. Tras el proceso de compostaje, el tamaño de los tejidos era relativamente pequeño, todos mucho menores de un kilo o 500 gramos. Tras desmontar la estructura de compostaje, volvimos el material y lo colocamos en filas al aire libre, momento en el cual cualquier tejido restante se degradaría durante el proceso secundario de compostaje.

El factor crítico es que, en el momento de esa apertura final, el agente infeccioso ya habría sido eliminado como resultado de las altas temperaturas alcanzadas durante el proceso prolongado de compostaje y del tejido cerebral. Aproximadamente el 98 % de este se degradó dentro de los primeros dos meses del proceso de compostaje.