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ANtibioticS and mobile resistance elements in WastEwater Reuse applications: risks and innovative solutions

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Comprendere il destino degli antibiotici e dell’antibiotico-resistenza nel riutilizzo delle acque reflue trattate in agricoltura

Il riutilizzo delle acque reflue trattate è considerato un metodo di gestione idrica interessante e sostenibile in agricoltura. Il progetto ANSWER ha effettuato una valutazione della diffusione e trasmissione degli antibiotici e dell’antibiotico-resistenza dalle acque reflue trattate al suolo e alle coltivazioni, analizzando al tempo stesso come determinate condizioni possano influenzarne la diffusione.

Cambiamento climatico e Ambiente
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Gli antibiotici vengono rilasciati nelle reti fognarie attraverso gli escrementi umani. Poiché la maggior parte di essi è resistente al trattamento biologico standard offerto dagli impianti di trattamento delle acque reflue urbane (ITAR), esiste una maggiore probabilità di contaminazione dell’ambiente ricevente e delle colture irrigate con acque reflue trattate, sia sotto forma di composti progenitori, sia di prodotti di trasformazione. Gli impianti di trattamento delle acque reflue sono veri e propri centri di proliferazione di batteri antibiotico-resistenti (ARB), nonché di propagazione dei geni responsabili dell’antibiotico-resistenza (ARG) e di altri elementi genetici mobili. Tuttavia, il loro potenziale assorbimento da parte delle colture irrigate con acque reflue trattate è ancora ampiamente sconosciuto.

Analizzare i livelli di batteri antibiotico-resistenti e di geni responsabili dell’antibiotico-resistenza nelle acque reflue trattate e negli ambienti riceventi

Con il sostegno del programma Marie Skłodowska-Curie, il progetto ANSWER ha analizzato i rischi associati al riutilizzo delle acque reflue urbane in agricoltura. Ciò è stato possibile grazie a un consorzio multidisciplinare di esperti ricercatori accademici e non, e di ricercatori nella fase iniziale della carriera (ESR). I collaboratori hanno esaminato l’intero ciclo di riutilizzo delle acque reflue a partire dal loro trattamento, utilizzando protocolli microbiologici e sistemi di biorilevamento esistenti e sviluppandone di nuovi, al fine di monitorare i batteri antibiotico-resistenti e i geni responsabili dell’antibiotico-resistenza. Inoltre, hanno studiato il loro sviluppo nel suolo, nelle colture e nelle risorse idriche mediante analisi chimiche avanzate e testando nuovi endpoint tossicologici. «Il nostro lavoro ha portato a varie scoperte interessanti, incluso il fatto che i batteri esogeni che prolificano nelle acque reflue possono permanere nel suolo a lungo», sottolinea la coordinatrice del progetto Despo Fatta-Kassinos, dell’Università di Cipro. «Specifici geni mobili di resistenza antibiotica sono fortemente associati agli effluenti delle acque reflue, che possono essere utilizzati per tenere traccia delle dinamiche del ciclo acque reflue-suolo-colture», prosegue. Adottando approcci basati su esperimenti e modelli, e con l’ausilio di avanzati strumenti analitici di tipo chimico, microbiologico e molecolare, i ricercatori hanno monitorato la propagazione di antibiotici, batteri antibiotico-resistenti e geni responsabili dell’antibiotico-resistenza a Cipro, in Spagna e in Portogallo, in condizioni ambientali reali e controllate. Per determinare il loro assorbimento, i ricercatori hanno misurato questi livelli in diverse colture.

Minimizzazione dei batteri antibiotico-resistenti e dei geni responsabili dell’antibiotico-resistenza

I collaboratori hanno effettuato la valutazione di diverse tecnologie standard e avanzate di trattamento delle acque reflue per la rimozione di antibiotici, batteri antibiotico-resistenti e geni responsabili dell’antibiotico-resistenza, tra cui fanghi attivi di tipo convenzionale, CAS, ozonizzazione, filtrazione a membrana e fotocatalisi. Tra i vari fattori, hanno scoperto che l’efficacia dei fanghi attivi convenzionali dipendeva dalle condizioni operative, dall’attività microbica e dalle pressioni selettive. Per quanto riguarda la filtrazione, le membrane con un peso molecolare di cut-off pari a 5 kDA si sono rivelate efficaci nel ridurre i geni responsabili dell’antibiotico-resistenza.

Assorbimento nelle colture

Per quanto riguarda la presenza di geni responsabili dell’antibiotico-resistenza nelle colture, i collaboratori del progetto ANSWER hanno scoperto che la causa sta nell’uso del letame come fertilizzante (anziché dell’acqua di irrigazione). Irene Michael-Kordatou, direttrice scientifica del progetto, afferma: «Uno dei risultati significativi del progetto è stato lo sviluppo di un modello di stomaco umano, che può aiutare a valutare i potenziali rischi di trasmissione dei batteri antibiotico-resistenti e dei geni responsabili dell’antibiotico-resistenza attraverso il consumo di colture irrigate con acque reflue». Ciò ha permesso di scoprire che i batteri antibiotico-resistenti e i geni responsabili dell’antibiotico-resistenza permangono per lunghi periodi, confermando l’ipotesi di una possibile trasmissione agli esseri umani, un argomento che necessita di ulteriori indagini.

L’importanza del progetto ANSWER e direzioni future

Per approfondire le conoscenze circa il relativo impatto su salute e ambiente, il progetto ANSWER ha sviluppato un database (ospitato dal network Norman) per favorire lo scambio di informazioni su antibiotici, batteri antibiotico-resistenti e geni responsabili dell’antibiotico-resistenza. I collaboratori hanno offerto raccomandazioni a ulteriore sostegno del processo decisionale nella relativa legislazione in materia di utilizzo delle acque reflue per scopi di irrigazione. Un libro educativo per bambini, «The Secret Handbook of the Blue Circle» ha permesso di aumentare la consapevolezza a proposito del ciclo dell’acqua e dell’utilizzo di acque reflue. Con uno sguardo al futuro, Fatta-Kassinos è fiduciosa sul fatto che «la rete del progetto ANSWER possa contribuire in modo sostanziale allo sviluppo di politiche di riutilizzo delle acque reflue, allo scopo di proteggere la salute dell’uomo e dell’ambiente».

Parole chiave

ANSWER, antibiotici, batteri antibiotico-resistenti (ARB), geni dell’antibiotico-resistenza (ARG), trattamento acque reflue, impianti, colture, trasmissione, acque reflue trattate

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