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Immunology and Infection

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

doi: 10.3791/1946 Published: May 6, 2010

Summary

El uso de materiales fácilmente disponibles, este sistema de compostaje permite biocontained efectiva en el lugar de eliminación de cadáveres de animales grandes que surgen en el caso de brote de enfermedad infecciosa. Este procedimiento elimina la mayoría de los agentes infecciosos en los cadáveres y el estiércol contaminado. Una vez que un agente infeccioso se confirma no viables, compost maduro puede propagarse como fertilizante.

Abstract

Los sistemas intensivos de producción ganadera son especialmente vulnerables a los desastres naturales o intencionales (bioterrorismo) los brotes de enfermedades infecciosas. Un gran número de animales que viven dentro de un área confinada permite la rápida difusión de la mayoría de los agentes infecciosos a través de una manada. La contención rápida es la clave para controlar cualquier brote de enfermedad infecciosa, por lo que el vaciado se realizan a menudo para evitar la propagación de un patógeno para el ganado mayor. En esa circunstancia, un gran número de cadáveres de ganado y el estiércol contaminado se generan que requieren una rápida disposición.

El compostaje se presta como un método de eliminación de respuesta rápida de cadáveres infectados, así como el estiércol y el suelo que pueden albergar agentes infecciosos. Hemos diseñado un procedimiento de mortalidad bio-contenido de compostaje y probado su eficacia en la degradación del tejido bovino y desactivación microbiana. Hemos utilizado los materiales disponibles en la finca o comprarse desde las tiendas locales de suministros agrícolas a fin de que el sistema puede ser implementado en el sitio de un brote de la enfermedad. En este estudio, las temperaturas superaron los 55 ° C por más de un mes y los agentes infecciosos en el ganado vacuno implantado cadáveres y el estiércol se inactiva dentro de los 14 días de compostaje. Después de 147 días, los cadáveres estaban completamente degradados. Los pocos huesos largos restantes se degrada aún más con un ciclo de compostaje en pilas adicionales abierta y el compost maduro final fue adecuado para la aplicación al suelo.

Duplicar las estructuras de compost (las dimensiones finales de 25 mx 5 mx 2,4 m, L x W x H) fueron construidas con pacas de paja de cebada y forrada con láminas de plástico negro pesado ensilaje. Cada uno estaba cargado con paja suelta, los cadáveres y el estiércol de un total de ~ 95,000 kg. Una capa base de 40 cm de paja de cebada sueltos se colocó en cada bunker, en la que se colocaron 16 ganado de engorda mortalidad (peso promedio de 343 kg) de la forma transversal a una distancia de aproximadamente 0,5 m. Para la aireación pasiva, longitud de la tubería flexible, perforada de drenaje de plástico (15 cm de diámetro) se colocaron entre las canales adyacentes, que se extiende verticalmente a lo largo de dos paredes en el interior, y con los extremos pasó a través del plástico en el exterior. Los cadáveres fueron cubiertos con estiércol húmedo aireado feedlot (~ 1,6 m de profundidad) en la parte superior del búnker. Plástico fue doblado en la parte superior y se sella con cinta adhesiva para establecer una barrera de contención y ocho orificios de aireación (50 x 50 x 15 cm) fueron colocados en la parte superior de cada estructura para promover la aireación pasiva. Después de 147 días, las pérdidas de volumen y la masa de los materiales compostados un promedio de 39,8% y 23,7%, respectivamente, en cada estructura.

Protocol

Duplicar las estructuras de compost se construyeron en el Centro de Investigación de Lethbridge (LRC) en Lethbridge, Alberta, Canadá (Fig. 1). Grandes pacas rectangulares de paja de cebada (260 x 120 x 80 cm; L x W x H) fueron utilizados para las paredes, y pacas pequeñas (100 x 40 x 45 cm) para la planta. Balas de gran tamaño fueron orientadas de tal forma las paredes fueron de 120 cm de espesor, lo que maximiza la estabilidad de la pared y aislamiento térmico. Las pacas pequeñas que forman el suelo estaban orientados con una cuerda horizontalmente para maximizar la absorción en el caso de una fuga, dando un piso de 45 cm de espesor. Las dimensiones totales de las estructuras fueron de 25 mx 5 mx 2,4 m, L x W x H). La obra tenía una pendiente de aproximadamente 1, y las estructuras estaban orientadas a estimular el flujo de lixiviados hacia el puerto de muestreo que se inserta para la evaluación experimental. Estiércol de corral húmedo se mezclan y airean por el procesamiento a través de un esparcidor de estiércol y acumulando durante 24 horas antes de la construcción de las estructuras de contención.

Los bunkers de compost se alineaban con una lámina de plástico negro / blanco utilizado para cubrir los montones de ensilaje. Suficiente excedente que quedaba en la parte superior en cada dirección para permitir una eventual plegable y el sellado de la cama de compost en el bunker. Para combatir la brisa del ambiente, los neumáticos se utiliza para ponderar el plástico en el búnker de la paja hasta que se cargó, pero estos fueron retirados antes de que los cadáveres de la puesta. Una vez que el puerto de muestreo de lixiviados (necesaria para la toma de muestras experimentales sólo) se instaló, la paja de cebada sueltos se añadió en la estructura de contención biológica para formar una capa base de aproximadamente 40 cm de espesor. Esto se logró mediante la entrega de una bala sola ronda, con un cargador frontal, y de forma manual la distribución de la paja a lo largo del bunker.

Dieciséis ganado de engorda mortalidad fueron colocados sobre la cama de paja. Estos eran animales que habían muerto en las últimas 48 horas a cerca de corrales de engorde comerciales, la mayoría de haber sucumbido a la enfermedad respiratoria bovina. Los cadáveres estaban alineados transversalmente en el bunker de compostaje (Fig. 1), con un espacio de aproximadamente 0,5 m entre las canales. Para proporcionar aireación pasiva, longitud de tubo flexible perforada de drenaje de plástico (15 cm de diámetro) se colocaron entre las canales adyacentes, integrado en la base de paja suelta. Los extremos de los tubos se dirigieron verticalmente a lo largo de las paredes laterales que se extienden más allá de la parte superior del bunker, y en su lugar temporalmente con los neumáticos se extiende más allá de la superficie superior de las paredes.

Pre-acondicionado estiércol feedlot se ha cargado en los bunkers para cubrir los cadáveres a una profundidad final de 1,6 m. El estiércol se carga en la pared lateral del búnker, al pasar de un extremo de la estructura hacia el otro. Las pirámides de recuperación de la muestra se describe a continuación se coloca en lo más profundo prescrito en la capa de estiércol durante esta etapa. Una vez que el búnker se llenó, el plástico se dobló sobre la parte superior del abono acumulado y de los extremos de la tubería perforada se aprobaron a través de él a fin de que se encuentra al exterior de la envoltura. El plástico fue sellada con cinta adhesiva para establecer una barrera de contención alrededor de la paja, los cadáveres y el estiércol. Ocho orificios de aireación (50 x 50 x 15 cm) fueron colocados en la parte superior de cada estructura para promover la aireación pasiva, y en forma de T conectores se adjunta a cada extremo de la longitud de la tubería perforada para promover el flujo de aire a los tubos.

En este estudio piloto, experimental modificaciones a las estructuras de compost se han incorporado para permitir la investigación de inactivación de patógenos y la degradación del tejido durante el proceso de compostaje estático. Las muestras de tejido y microbiana pre-cuantificados por el peso del tejido o la enumeración microbiana se termosellado en bolsas de nylon de la muestra (5 x 9 cm, de 50 micras de tamaño de poro), y se empaquetan en cajas de acero especializados piramidal, designado como Baker Pirámides Recuperación (BRP) 1. Estas pirámides fueron diseñadas para permitir su recuperación de la matriz de compost a intervalos durante el proceso de compostaje sin comprometer seriamente la contención o la alteración de la dinámica del proceso de compostaje dentro de un BRP, ocho bolsas (cada uno de los ocho tipos de muestras) fueron incluidos en el abono mismo que se utilizó para llenar el bunker, de forma que cada bolsa estaba rodeado de estiércol y sin bolsas estaban en contacto directo uno con el otro. BRP de estiércol y una bolsa llena se adjunta a la longitud de la cadena de registro y suspendido a una profundidad de 80 cm y 160 cm en la matriz de compost. Las cadenas estaban anclados a postes de madera que abarca los bunkers en intervalos de 1,5 m (Fig. 1). T-tipo termopares situados en cada uno de BRP se llevaron a cabo también a lo largo de las cadenas de un registrador de datos colocados externamente a la estructura de compost. En los intervalos especificados, BRP se retiraron verticalmente desde el compost con un trinquete vienen a lo largo del cable tirador, y el plástico se volvió a sellar. En el clima naturalmente áridas del sur de Alberta, la lluvia ha recibido poca información en tsu período, pero la envoltura de plástico y forma de cúpula del material de compostaje fueron eficaces para la promoción de la escorrentía lateral para ser absorbido por las paredes de paja bunker.

Discussion

Después de 147 días de compostaje estático, las pérdidas de la masa total de materia seca (MS), materia orgánica, carbono total y nitrógeno total fueron del 23,7, 35,6, 52,9, 49,6, y 41,4%, respectivamente 2. Dentro de cada estructura, el volumen de los materiales compostados disminución de 118 a 71 m 3. La descomposición de los tejidos de bovinos controlados clasificado como el cerebro> cascos de hueso>. Después de tan sólo 7 días de compostaje,> 90% del tejido cerebral DM se había descompuesto, y el 80% de la pezuña de DM se había descompuesto en 56 días de compostaje. Pérdida total de la viabilidad de Escherichia coli O157: H7 y la Enfermedad de Newcastle se logró en 14 días.

Los sistemas intensivos de producción ganadera son especialmente vulnerables a los brotes de enfermedades infecciosas naturales o intencionales. Vivienda un gran número de animales dentro de un área confinada da lugar a los agentes infecciosos más rápida difusión de toda la población. La contención es la clave para controlar cualquier brote de enfermedad infecciosa, por lo que la despoblación se utiliza con frecuencia como un medio de prevenir la propagación del agente infeccioso de la población de ganado mayor. Los resultados del escenario de despoblación en un gran número de cadáveres de ganado y el estiércol contaminados que requieren una rápida disposición. El compostaje se presta como un método de eliminación de respuesta rápida de cadáveres infectados, así como el estiércol y el suelo que pueden albergar agentes infecciosos. Planteamos un procedimiento de compostaje que se pueden realizar en el lugar del brote de la enfermedad, utilizando materiales fácilmente disponibles en las fincas o locales de suministros agrícolas, tiendas. En nuestro estudio, los agentes infecciosos asociados con cadáveres de ganado de carne y el estiércol se inactiva dentro de los 14 días de compostaje, una temperatura del sustrato supera los 55 ° C por más de un mes. La producción de lixiviados es extremadamente baja, probablemente debido a la naturaleza absorbente de la capa de base de paja suelta y nuestra haber optimizado el contenido de materia seca al inicio del compostaje. Los rendimientos totales de los lixiviados fueron menos de 3 ppm de la masa de compost inicial (es decir, <300 g por estructura). Coliformes fueron detectados en el lixiviado de hasta 5,8 log10 UFC / ml a los 14 días, pero no detectable después de 101 días de compostaje. Después de 147 días, las canales de bovinos fueron casi completamente degradados con sólo unos pocos huesos largos siendo reconocible. Los huesos se degradaría aún más durante el ciclo de abono adicional libre después de la hilera de estructuras biocontained se abrieron, dando compost maduro adecuado para la aplicación al suelo.

En conclusión, el compostaje se crean las condiciones que presentan reto importante para la supervivencia de los microorganismos más patógenos. Libre de bacterias, protozoos y virus se inactiva rápidamente por la temperatura alta alcalinidad y alta de la proteasa y las actividades de nucleasa en compost. Esta descomposición de éxito maduras ganado de engorda cadáveres indica que este procedimiento de compostaje disposición estática sería conveniente para todo el ganado común. Se debe tener cuidado, sin embargo, para asegurar que el carbono óptima: relaciones de nitrógeno y los niveles de humedad están presentes para matar microbios condiciones que deben alcanzarse. Patógenos por sí más resistentes al calor, tales como las bacterias que forman esporas (por ejemplo, el ántrax), o aquellos que son inusualmente recalcitrantes, como los priones, puede seguir siendo infeccioso después del compostaje. Estudios para esclarecer la suerte de estos tipos de microorganismos durante el proceso de compostaje están llevando a cabo en nuestro laboratorio.

Figura 1
Figura 1. Representación esquemática del sistema de compostaje de bioseguridad que incluye paredes de fardos de paja y el piso, caja de láminas de plástico, la base de paja suelta, cadáveres de ganado, tubos de estiércol, plástico perforado de ventilación y salidas de aire, así como las modificaciones experimentales (lixiviados del puerto, la recuperación de la muestra pirámides y los sensores de temperatura. (A) Imagen transversal (sección transversal). (B) Imagen longitudinal (pared lateral eliminado). Todas las medidas están en cm. A partir de Xu et al. (2009) 2

Disclosures

No hay conflictos de interés declarado.

Acknowledgments

Este proyecto se llevó a cabo con fondos de la Industria Química, Biológica, Radiológica y Nuclear (CBRN) Iniciativa de Investigación y Tecnología (CRTI) de la Agencia de Inspección Alimentaria de Canadá, y los priones Alberta Research Institute. La Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China proporcionó una beca (N º 30620120430) a W. Xu. Los autores agradecen a Brant Baker y Fred Van Herk, así como Ruth Barbieri, Lisa Kalischuk Tymensen, Andrew Olson, Selinger Lorna, Wallins Geoff y Zahiroddini Homayoun por su asistencia técnica.

References

  1. Reuter, T. A simple method for temporal collection of tissue and microbial samples from static composting systems. Canadian Biosystems Engineering. 50, 6.17-6.20 (2008).
  2. Xu, W. A biosecure composting system for disposal of cattle carcasses and manure following infectious disease outbreak. J. Environ. Qual. 38, 437-450 (2009).
El compostaje de la canal Biocontained para el control de brote de enfermedades infecciosas en el ganado
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Reuter, T., Xu, W., Alexander, T. W., Gilroyed, B. H., Inglis, G. D., Larney, F. J., Stanford, K., McAllister, T. A. Biocontained Carcass Composting for Control of Infectious Disease Outbreak in Livestock. J. Vis. Exp. (39), e1946, doi:10.3791/1946 (2010).More

Reuter, T., Xu, W., Alexander, T. W., Gilroyed, B. H., Inglis, G. D., Larney, F. J., Stanford, K., McAllister, T. A. Biocontained Carcass Composting for Control of Infectious Disease Outbreak in Livestock. J. Vis. Exp. (39), e1946, doi:10.3791/1946 (2010).

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