El aumento de la población mundial ha provocado un incremento de la demanda de proteínas animales y el paso de sistemas ganaderos extensivos a intensivos.

Uso de antibióticos en la ganadería intensiva

La ganadería intensiva se caracteriza por la aplicación de antibióticos como promotores del crecimiento, lo que ha generado problemas de salud pública relacionados con la resistencia a los antibióticos. En las explotaciones porcinas, avícolas y ganaderas se utilizan aproximadamente 172, 148 y 45 mg de antibióticos por kg de animal vivo o sacrificado, respectivamente. Los antibióticos se absorben parcialmente en el intestino y/o se metabolizan mal debido a su estructura. Posteriormente, los antibióticos se transfieren al estiércol, por lo que entran en diferentes compartimentos ambientales donde pueden persistir durante muchos años o incluso décadas.

Índices de excreción de antibióticos en el estiércol

La tasa de excreción de antibióticos se evalúa mediante el porcentaje de radiocarbono recuperado en las heces. Diversos estudios de investigación han evaluado la excreción de antibióticos en el estiércol del ganado.

En los novillos alimentados con monensina, el 75% de este antibiótico se excretó al cabo de 3 días en las heces; sin embargo, no se produjo excreción por la orina. Al cabo de 7-11 días, la recuperación fue del 88-100%.

En el ganado vacuno alimentado con fluoroquinolonas, se recuperó el 91% de la radiactividad y el 67,4% se excretó por las heces.

En las gallinas ponedoras, la tasa de excreción de ciprofloxacino se situó entre el 45% y el 52% en 33 días.

En pollos de engorde alimentados con enrofloxacina a través del agua de bebida, la tasa de excreción fue del 74%.

En los cerdos, la tasa de excreción de sulfadiazina fue del 96% al cabo de 10 días y, en total, el 44% de la sulfadiazina aplicada se excretó en forma inalterada.

En cerdos de engorde alimentados con sulfamerazina, sulfacloropiridazina, sulfadimoxina y sulfaquinoxalina, la tasa de excreción aumentó con la disminución de la polaridad de la sulfonamida respectiva, resultando en las tasas de excreción más altas para la sulfaquinoxalina (85%) y la sulfacloropiridazina (62%) después de 13 días. Además, la sulfadimoxina y la sulfamerazina poseían tasas de excreción comparables del 38% y el 43%, respectivamente.

En vacas lecheras, el 20% de la oxitetraciclina inyectada se excretó a lo largo de 20 días. La oxitetraciclina forma complejos estables con cationes metálicos y se incorpora a los huesos, lo que puede dar lugar a una tasa de excreción comparativamente baja.

En las gallinas ponedoras, la tasa de excreción de la doxiciclina se situaba entre el 83% y el 96% al cabo de 15 días. La tasa de excreción de amoxicilina, un antibiótico betalactámico, se situó entre el 56% y el 68% al cabo de 12 días. Los betalactámicos pueden escindirse fácilmente en condiciones ácidas o alcalinas suaves, pero son más estables en condiciones ácidas débiles o fisiológicas.

En cerdos destetados a los que se administró lincomicina (lincosamida) y espectinomicina (aminoglucósido) a través del pienso, las tasas de excreción fueron del 32% y el 3% para la lincomicina y la espectinomicina, respectivamente, según los análisis de muestras de estiércol tras 5 semanas.

Las diferencias específicas de cada especie, la vía de administración de los antibióticos, las clases de antibióticos y el tiempo de recogida de los excrementos influyen en la tasa de excreción de los antibióticos. La inyección da lugar a una derivación del tracto digestivo, mientras que una aplicación a través del pienso puede provocar interacciones del compuesto activo con los componentes del pienso, reduciendo así los niveles de absorción intestinal. Varios estudios de investigación mencionados emplearon tiempos de recogida de estiércol de entre 10 y 38 días; sin embargo, se da por supuesto que 10 días son suficientes para obtener un resultado completo.

Efectos de los antibióticos en el tratamiento del estiércol

Los antibióticos actúan contra los microorganismos Gram-positivos y Gram-negativos, afectando así a los procesos en los que intervienen los microorganismos, como la producción de biogás durante la fermentación anaerobia. La digestión anaerobia consta de cuatro etapas: hidrólisis, acidogénesis, acetogénesis y metanogénesis, que contribuyen a la producción de biogás. Las sulfonamidas no tienen ningún efecto, o sólo efectos menores, sobre la producción de biogás, incluso en concentraciones de hasta 280 mg por lecho. La danofloxacina y la micospectona, una mezcla de espectinomicina y lincomicina, tienen un mayor impacto en la producción de biogás que en la de metano. La oxitetraciclina disminuye la producción de biogás, pero no afecta a la producción de metano. La colistina, un antibiótico a base de polimixina, aumenta la producción de biogás y metano durante la fermentación discontinua del estiércol. Cabe destacar que factores como el contenido de materia seca, el tiempo de retención y el tiempo de incubación respectivo influyen en los antibióticos y en su potencial para influir en la producción de biogás y metano.

Digestión, almacenamiento de estiércol y compostaje

La trimetoprima, que inhibe la síntesis de ácido fólico y suele aplicarse en combinación con las sulfonamidas con fines sinérgicos, se elimina en más de un 99% durante la digestión anaerobia. La rápida eliminación de este sinergista podría ser una de las razones de los efectos no observados de las sulfonamidas sobre la producción de biogás incluso en concentraciones elevadas. Las tasas de eliminación registradas para la sulfadiazina o la tetraciclina durante la digestión anaerobia por lotes, y para la sulfametazina durante el compostaje, se sitúan entre el 0% y el 100%, lo que sugiere que muchos antibióticos no son degradables de forma innata, sino que su eliminación depende de las condiciones específicas empleadas en el respectivo montaje experimental. Además, las tetraciclinas y la monensina se eliminan en mayor medida a 55 °C que a 22 °C o 38 °C en los tratamientos de digestión. La cantidad y el tipo de partículas sólidas presentes en el sistema influyen en la tasa de eliminación; por ello, en los estudios de compostaje las tasas de eliminación suelen ser superiores al 90%. La dilución del estiércol con agua aumenta la tasa de eliminación de la tilosina. Además, durante el almacenamiento del estiércol, no se produce una degradación completa de los antibióticos y la mayoría de ellos permanecen en la matriz como compuesto inicial o como producto de transformación no volátil.

Normas para la administración de antibióticos

La creciente demanda de alimentos de origen animal ha dado lugar a una producción ganadera intensiva y a gran escala, con la consiguiente formación de grandes cantidades de estiércol. Por otra parte, los antibióticos se detectan con frecuencia en el estiércol del ganado debido a su excreción en cantidades considerables. Cabe destacar que factores como las diferencias específicas de cada especie, la vía de administración de los antibióticos, las clases de antibióticos y el tiempo de recogida de los excrementos influyen en la tasa de excreción de antibióticos. Además, el contenido de materia seca, el tiempo de retención y el tiempo de incubación respectivo influyen en los antibióticos y en su potencial para influir en la producción de biogás y metano. En los países con ganadería intensiva y un elevado uso de antibióticos, las autoridades deberían estudiar medidas legislativas para reducir la entrada de antibióticos en el medio ambiente. Estas medidas incluyen normas reguladoras estrictas en relación con la administración de antibióticos en la cría de ganado y la aplicación de valores máximos de residuos en relación con el contenido de antibióticos del estiércol utilizado para la fertilización del suelo.

Se pueden solicitar referencias.

El artículo se basa en el trabajo de investigación «Occurrence and fate of antibiotics in manure during manure treatments: Una breve revisión» de Astrid Spielmeyer. Química y Farmacia Sostenibles volumen 9, 2018.