Biocontained Karkas Compostering voor de bestrijding van besmettelijke ziekte uitbreekt in Vee

De video toont een voorbeeld van een studie die is uitgevoerd bij het Lethbridge Research Center en is gesponsord door het CRTI-programma van de federale overheid, alsook door Alberta Agriculture. Het doel van het project is om het gebruik van katoenpalen te onderzoeken als methode voor de verwijdering van karkassen tijdens een uitbraak van een infectieziekte in een populatie vleesvee. Deze techniek werd eerder gebruikt door Dr. Lloyd Spencer van de CFIA om de vogelgriepuitbraak te beheersen die een paar jaar geleden plaatsvond in de Fraser Valley.

Het doel van het project is in essentie om het infectieuze agens effectief te beheersen en te voorkomen dat het zich verspreidt naar andere omliggende veepopulaties. Om dit te bereiken, is een zeer snelle reactie vereist in termen van het ontwikkelen van een verwijderingsmethode en het operationeel hebben hiervan, bij voorkeur binnen een periode van 24 uur. Daarom maken we in het ontwerp van dit specifieke experiment voor het gehele composteerproces gebruik van lokaal beschikbare materialen die gemakkelijk kunnen worden ingekocht bij lokale landbouwleveranciers, waardoor we de constructies binnen een periode van 24 uur kunnen bouwen.

Het buitenframe van de structuur was gebaseerd op het simpelweg gebruiken van gerstestro als constructiemateriaal. We hebben kleine strobalen onderin de structuur geplaatst voor het geval er lekkage zou optreden tijdens het totale composteerproces, zodat deze kleine balen elke vloeistof zouden absorberen. Vervolgens hebben we grote vierkante balen gebruikt als buitenmuren van de structuur.

Ons doel was dus om te onderzoeken of we een vergelijkbaar model konden gebruiken, maar dit zouden we opschalen naar een veel grotere omvang om rekening te houden met de grote lichaamsgrootte van volwassen vleesvee. Het niveau van omsluiting dat we in deze studie hebben toegepast, was veel hoger dan wat gebruikelijk is bij een typisch composteringsproces. We hebben grote strobalen gebruikt om de gehele composthoop binnen een gestructureerd raamwerk te houden.

We hebben mest verzameld bij de feedlot van het Lepar research center en deze vooraf behandeld door deze door een meststrooier te laten lopen om de mest te beluchten, zodat nieuwe partijen konden opwarmen. In feite is dit de eerste keer dat dit op zo'n grote schaal en zonder een zodanig hoog niveau van insluiting is geprobeerd. Een van de zorgen die we hadden bij de eerste poging was of er een aanzienlijke hoeveelheid vloeistof uit het composteringsproces zou vrijkomen.

Daarom hebben we doelbewust een afvoersysteem bij de composthoop geplaatst, om elke vloeistof die tijdens het composteringsproces kan ontstaan op te vangen. We gebruiken standaard kuilplastic. Dit is hetzelfde plastic dat beschikbaar is en door veevoerbedrijven wordt gebruikt om hun kuilvoerputten af te dekken.

Het idee van het plastic is om dit toe te voegen om een zeer hoog beveiligingsniveau te verkrijgen. In feite wordt alles in de composthoop vastgehouden binnen de plastic barrière. We leggen een laag gerststro op de bodem van de composteerstructuur als absorptiemiddel en om het composteringsproces te bevorderen.

Daarnaast hebben we temperatuurzenders in de compost zelf geplaatst. Deze zenders registreren continu de temperatuur gedurende het gehele composteringsproces; aan het einde van het proces halen we de zenders terug en downloaden we de temperatuurgegevens over de volledige duur van de compostering. Een van de nadelen van het gebruik van plastic is dat de kans groot is dat het de toevoer van zuurstof naar de composthoop beperkt.

Hier hebben we eenvoudige drainagebuizen of afvoerbuizen gebruikt die doorgaans bij woningbouw worden toegepast, en we hebben deze buizen met tussenpozen van ongeveer 16 voet over de gehele compoststructuur geplaatst. Het doel hiervan was om ervoor te zorgen dat er lucht in de composthoop stroomde, zodat het composteringsproces aeroob zou verlopen en niet anaeroob, waarbij zuurstof wordt uitgesloten en men in feite hetzelfde proces creëert als bij de productie van kuilvoer. Dat wilden we voorkomen.

We wilden dat er zuurstof in de structuur kon komen om de afbraak van de karkassen te maximaliseren. Deze runderen waren afkomstig van lokalestallen waarin de dieren voornamelijk waren gestorven aan longontsteking, wat een natuurlijke doodsoorzaak is. We hebben deze dieren niet geslacht of gedood voor de studie zelf.

Deze buizen die we hebben geplaatst, waren afhankelijk van passieve beluchting, wat simpelweg de luchtstroom is die normaal gesproken vanuit de omringende atmosfeer door de pijp beweegt. We hebben geen ventilatoren of soortgelijke middelen gebruikt, omdat u bij een uitbraak van een infectieziekte het infectieuze agens niet uit de compoststructuur en in de omgeving wilt blazen. In het geval van een normale uitbraak zou u niet dit niveau van detail implementeren, maar omdat dit een experiment is, gebruiken we deze zogenaamde baker-opvangpiramides als methode om monsters in de compost te plaatsen en deze op latere data weer te onttrekken.

Voor verdere studie gebruikten we modelmicroben, zowel bacteriën als virussen, die we in deze kleine witte zakjes plaatsten, vervolgens in de driehoek plaatsten en daarna in de composteerstructuur voegden. Het idee hierachter is dat we willen bevestigen dat het composteerproces microben doodt, zodat het infectieuze agens tijdens het composteerproces wordt vernietigd. We voegden ook aanvullende substraateinden toe, zoals weefsel, hersenweefsel en keratine, het eiwit waaruit hoeven en hoorns bestaan.

Keratine is zeer resistent tegen digestie, en we wilden onderzoeken of we deze zeer resistente proteïne konden afbreken tijdens het composteerproces; als we een significante afbraak zouden zien, zou dat een goede indicatie zijn dat de karkassen ook volledig zouden worden afgebroken. We vullen de piramides met mest omdat we willen garanderen dat de omgeving binnen de piramide zelf zeer vergelijkbaar is met die van de rest van de omringende mest. Tijdens het composteerproces worden er slechts drie zakken teruggehaald.

Al het materiaal werd gewogen in de zakken voordat het in de piramide werd geplaatst, of de aantallen microben werden geteld voordat ze in de piramide werden geplaatst. We gaan ze nu, in dit geval, bij elke piramide ook temperatuurmetingen toevoegen, zodat we daadwerkelijk de temperatuur meten op de locatie van elke individuele piramide. Binnen de composthoop hebben we meer dan 20 van deze piramides op twee dieptes geplaatst: één op ongeveer een halve meter diepte in de hoop zelf, en één op een meter diepte in het gebied waar de karkassen waren geplaatst.

Onder normale omstandigheden zouden de meeste van deze modelbacteriën geen ernstige ziekte bij mensen veroorzaken, maar bij een daadwerkelijke infectieuze uitbraak zult u merken dat de medewerkers handschoenen en beschermende pakken dragen; bij een uitbraak van een infectieziekte zouden ze daarnaast ook maskers en speciale schoenen dragen. Het niveau van de beschermende kleding zou veel hoger zijn als er sprake zou zijn van een echte ziekte-uitbraak. Nadat we de karkassen hadden geïntroduceerd, hebben we ongeveer 16 dieren in elk van deze composteerstructuren geplaatst.

Vervolgens nemen we de mest en dekken we deze af met die verhitte mest; u kunt zien dat er stoom vanaf komt, wat aangeeft dat de mest al opwarmt. Voordat het in de composthoop werd geplaatst, hebben we de mest toegevoegd en de structuur volledig gevuld, zodat de karkassen zelf nu ongeveer anderhalf meter onder het oppervlak van de mest liggen. Zoals u hier ziet.

Vervolgens hebben we extra beluchtingsopeningen in de bovenkant van de hoop geplaatst, wederom om te garanderen dat er sprake is van een aeroob composteerproces. Moeten we overspringen naar de volgende ruimte in Fred? Want dat is, we gebruiken deze openingen ook om de soorten broeikasgassen te meten die werden uitgestoten.

Tijdens het composteringsproces was alles stevig afgesloten om ervoor te zorgen dat, indien er daadwerkelijk een infectieuze agent in de hoop aanwezig was, de kans op ontsnapping zeer klein zou zijn. U kunt zien dat we banden bovenop hebben geplaatst, wat in feite de toegang van vogels of andere verspreiders tot de hoop als geheel beperkt, zodat wordt voorkomen dat de infectieuze agent wordt overgedragen op andere potentiële dragers. De draden die u ziet, gebruiken we om de temperatuur op de locatie van de piramide door te sturen naar een computer buiten de composteringsstructuur; we monitoren de temperatuur op meer dan 48 verschillende locaties binnen elke composthoop om een beeld te krijgen van de ruimtelijke variatie in de efficiëntie van het composteringsproces. De buizen werden gebruikt om het zuurstofgehalte op verschillende dieptes binnen de composthoop te meten.

Zoals eerder vermeld, is het essentieel dat zuurstof in de hoop kan doordringen. Vanwege de mate van detail die we hier toepassen bij de plaatsing van die piramides, nam het bouwen van deze structuren veel meer tijd in beslag dan onder normale omstandigheden het geval zou zijn. In een normale situatie zou u de piramides niet op deze manier plaatsen of zoveel voorzichtigheid betrachten om er zeker van te zijn dat de experimentele instrumenten, die op verschillende momenten in de hoop zijn geplaatst, niet beschadigd raken.

Vervolgens zijn we tijdens het composteringsproces in de structuur gegaan om de driehoeken uit de structuur te trekken vanaf dieptes van een halve meter onder het oppervlak van de mest. Daarna hebben we gemeten of de microben tijdens het composteringsproces hadden overleefd en hoeveel weefsel er tijdens het composteren was afgebroken; de kettingen en de sterkte van de driehoek stelden ons in staat om deze direct door de compost zelf omhoog te trekken en onze monsters te recupereren. Onder normale omstandigheden, wanneer men te maken heeft met een werkelijke infectieuze uitbraak, bereiken de temperaturen binnen de composthoop — aangezien we deze van buitenaf kunnen monitoren — temperaturen van 70 °C. Bij temperaturen boven de ongeveer 55 °C worden de meeste infectieuze agentia gedood. Toen we de metingen uitvoerden op de microben en virussen van de modelorganismen die we in de hoop hadden geplaatst, bleek dat de virussen binnen een week en de microben binnen twee weken waren gedood.

Nu openen we de hoop na voltooiing van het composteringsproces. Dit proces heeft ongeveer 150 dagen geduurd. De temperatuur was in bepaalde regio's van de hoop gedurende perioden langer dan 70 dagen boven de 70 °C.

De temperatuur was in de bovenste laag van de hoop over het algemeen hoger dan aan de onderzijde, maar in alle delen van de hoop werd de temperatuur van 55 °C overschreden. Nu we de composthoop aan het legen zijn, zou het infectieuze agens, in het geval dat er daadwerkelijk sprake was van een uitbraak van een infectieziekte, in essentie zijn gedood als gevolg van het composteringsproces. Tijdens deze procedure, terwijl we het materiaal verwijderen, halen we ook de temperatuurtransmitters terug die de hele tijd in de hoop hebben gezeten; we zullen deze verwijderen en in een computer laden om de temperatuur gedurende het gehele composteringsproces op de locatie van het dier te meten.

We stelden vast dat er bewijs was voor het behoud van enkele botten en weefsels, maar de dieren waren zeker niet langer herkenbaar. Na het composteringsproces was de omvang van het weefsel relatief klein, waarbij alles ruim minder dan een kilo of 500 gram bedroeg. Na demontage van de composteringsstructuur hebben we het materiaal omgezet en in buitenhopen geplaatst, waarna elk overgebleven weefsel tijdens het secundaire composteringsproces zou worden afgebroken.

De kritieke factor is dat op het moment van die uiteindelijke opening het infectieuze agens al zou zijn gedood als gevolg van de hoge temperaturen die werden bereikt tijdens het langdurige composteerproces en dat ongeveer 98% van het hersenweefsel binnen de eerste twee maanden van het composteerproces was afgebroken.