Surveillance de la qualité de l'eau

L'eau est un composant essentiel d'une grande variété de procédés industriels. Elle peut être utilisée comme ingrédient dans un produit fini, comme agent nettoyant pour préparer des équipements ou des matériaux à leur utilisation ou réutilisation, et comme réactif à des fins d'analyse. Ses multiples utilisations rendent la qualité de l'eau importante pour évaluer la présence de micro-organismes. S'il est tentant de penser que l'eau n'est pas sujette à la contamination microbienne comme le sont des substrats plus riches en nutriments ou plus hospitaliers, ce n'est pas le cas : en effet, les micro-organismes peuvent se développer et se propager dans l'eau pure, voire ultra-pure.

Il existe plusieurs façons de Les micro-organismes qui se développent dans un système de purification d'eau peuvent affecter la qualité de l'eau. Par exemple :

• Ils produisent des métabolites indésirables tels que des pyrogènes, de l’ARNase et d’autres enzymes qui peuvent nuire au produit dans lequel l’eau est utilisée.

• Ils peuvent se développer à travers des filtres de 0,22 µm, ce qui nuit à la capacité des filtres à éliminer les micro-organismes de l’eau.

• À des titres suffisamment élevés , de nombreux micro-organismes peuvent former des biofilms très résistants à l’élimination, peuvent favoriser la croissance et la prolifération d’agents pathogènes et peuvent se détacher périodiquement et être libérés dans le courant d’eau, entraînant des pics soudains de contamination.

La contamination de l'eau affecte non seulement les techniques d'analyse utilisées, mais aussi les éléments et procédés secondaires tels que la préparation des milieux de culture et le nettoyage des équipements et de la verrerie. Il est donc important de surveiller la qualité de l'eau afin de garantir que sa propreté et ses niveaux de contamination microbienne sont acceptables pour l'usage prévu.

Exigences en matière de qualité de l'eau

De nombreux systèmes de purification d’eau sont surveillés en permanence pour une variété d’indicateurs de qualité de l’eau, et des alertes automatiques sont déclenchées par le système lorsque des niveaux inhabituels sont détectés.

Les paramètres utilisés pour définir le niveau de qualité d'eau acceptable peuvent varier selon la sensibilité de l'application et le niveau de qualité requis. L'eau utilisée en milieu industriel, clinique ou de laboratoire est généralement classée en trois types :

• L'eau de type 1, ou ultrapure, est le type le plus pur et convient à une utilisation dans la HPLC, la culture cellulaire, la spectroscopie de masse et d'autres applications qui nécessitent un très haut niveau de pureté.

• L'eau de type 2, ou pure, est généralement utilisée pour fabriquer des milieux, des tampons et d'autres solutions moins sensibles à la qualité de l'eau que celles énumérées ci-dessus.

• L'eau de type 3, ou de qualité primaire, peut être utilisée lorsque la propreté est requise mais que des niveaux élevés de précision ne le sont pas, comme pour le remplissage des bains-marie et le nettoyage de la verrerie.

Il est parfois difficile de comprendre que différentes normes de qualité de l'eau utilisent une terminologie similaire pour désigner des éléments légèrement différents. L'une des normes les plus utilisées est celle définie par ASTM International. La version la plus récente du document définissant ces normes, ASTM La norme D1193-06(2018) a été publiée en 2018. ASTM International définit la pureté de l'eau selon une échelle allant du type 1 au type IV, qui prend en compte divers facteurs tels que la conductivité, le pH et la teneur en minéraux. Elle fournit également une sous-norme qui évalue le niveau de contamination microbienne en fonction des quantités de bactéries hétérotrophes et d'endotoxines (un sous-produit bactérien) présentes dans l'eau.

L'autre échelle la plus couramment utilisée est la norme ISO 3696:1987 pour l'eau destinée aux laboratoires d'analyse, également mise à jour en 2018. L'échelle ISO définit les qualités d'eau des grades 1 à 3, le grade 1 étant le plus élevé. À l'instar des normes ASTM, la norme ISO évalue diverses propriétés de l'eau ; cependant, elle ne précise pas de niveaux appropriés ou tolérables de contamination microbienne pour les différentes qualités d'eau.

Processus de traitement de l'eau et surveillance de la qualité de l'eau

Des systèmes de purification utilisant différentes technologies de purification sont utilisés pour atteindre des niveaux de qualité de l'eau conformes aux normes décrites ci-dessus. Idéalement, le système de purification de l'eau traitera divers contaminants, tels que les minéraux, les composés organiques et les particules, ainsi que, bien sûr, les micro-organismes.

Pour éliminer spécifiquement la contamination microbienne de l’eau, un processus optimal de traitement de l’eau utilisera des techniques telles que :

• L'osmose inverse (OI) , qui force l'eau à travers une membrane avec de très petits pores qui bloquent le transit de la plupart des bactéries et des virus.

• La lumière ultraviolette, qui tue directement les bactéries et les virus (bien que cette approche n'élimine pas les micro-organismes tués de l'eau). Les lampes UV émettant une longueur d'onde de 185 nm génèrent de l'ozone à partir de l'oxygène, un oxydant qui tue les microbes, tandis que les lampes émettant à 254 nm ciblent l'ADN des virus, des champignons et des bactéries .

• Filtration, généralement avec un filtre de 0,22 µm, qui élimine les bactéries de la solution.

Maintenir un débit élevé en concevant la distribution d’eau purifiée via une boucle de recirculation est un moyen efficace de maintenir la qualité de l’eau. La prévention de la stagnation de l’eau limite la formation potentielle de biofilms .

Il est à noter que les systèmes d'échange, généralement à lit mixte, à usage unique ou régénérable, qui éliminent les ions chargés de la solution, n'ont aucun effet sur les microbes et peuvent même être, dans certaines circonstances, une source de prolifération microbienne .

Contrairement à d'autres contaminants comme les particules ou les minéraux dissous, l'élimination de la majorité des micro-organismes n'est pas une étape définitive, car des traces peuvent repeupler l'eau et générer des niveaux de contamination détectables. Ainsi, les systèmes devraient idéalement être surveillés en permanence pour détecter la présence de microbes afin de garantir que les différentes techniques appliquées maintiennent efficacement la teneur microbienne à des niveaux suffisamment bas pour ne pas avoir d'impact négatif sur le produit final.

Malheureusement, la plupart des systèmes de surveillance existants ne sont pas conçus pour évaluer la concentration de micro-organismes. Par conséquent, la nécessité d' entretenir en permanence les systèmes de purification de l'eau, et notamment de surveiller les concentrations microbiennes, peut représenter une charge considérable pour une organisation dynamique. Heureusement, il existe désormais des systèmes de surveillance autonomes, faciles à utiliser et ne nécessitant ni équipement spécialisé ni enregistrement manuel fastidieux. L'intégration d'un tel système à votre processus de purification de l'eau pourrait être la clé pour prévenir efficacement la prolifération de contaminants microbiens dans les réservoirs de stockage, les canalisations de distribution et autres équipements.

Conclusion

• La qualité de l’eau est essentielle pour de nombreuses applications et la contamination microbienne constitue une menace sérieuse pour la qualité de l’eau utilisée dans une gamme de processus industriels.

• La présence de micro-organismes dans un système de purification de l’eau peut avoir un impact sur la qualité de l’eau de plusieurs manières, comme la production de métabolites indésirables, l’altération de la fonction de filtration et la formation de biofilms.

• De nombreux indicateurs de qualité de l'eau actuellement utilisés peuvent être mesurés en continu par le système de purification d'eau et déclencher des alertes automatiques lorsque les niveaux dépassent les limites spécifiées. Cependant, la plupart des indicateurs couramment utilisés n'évaluent pas le niveau de contamination microbienne des systèmes de purification d'eau ; une approche alternative est donc nécessaire.

• Maintenir la propreté et la stérilité des systèmes de purification de l’eau, et surveiller les niveaux microbiens en particulier, peut être un fardeau pour une organisation très occupée.

• Des solutions de surveillance faciles à utiliser, autonomes, sans équipement et sans stylo sont désormais disponibles. Elles peuvent enregistrer et analyser les numérations microbiennes pour aider à prévenir la repousse microbienne dans les réservoirs de stockage et les canalisations de distribution.