L’eau est un élément essentiel d’une grande variété de processus industriels. Il peut être utilisé comme ingrédient d’un produit final, comme agent de nettoyage pour préparer les équipements ou les matériaux à être utilisés ou réutilisés, et comme réactif à des fins d’analyse. En raison de ses nombreuses utilisations, il est important de considérer la qualité de l’eau en termes de présence de micro-organismes. S’il est tentant de présumer que l’eau n’est pas sujette à la contamination microbienne comme le sont les substrats plus riches en nutriments ou plus hospitaliers, ce n’est pas le cas : en fait, les micro-organismes peuvent se développer et se propager dans l’eau pure, voire ultrapure.
Les micro-organismes qui se développent dans un système de purification de l’eau peuvent avoir un impact sur la qualité de l’eau de plusieurs façons. Par exemple :
- Ils produisent des métabolites indésirables tels que des pyrogènes, de l’ARNse et d’autres enzymes qui peuvent nuire au produit dans lequel l’eau est utilisée.
- Ils peuvent se développer à travers les filtres de 0,22 um, 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, favoriser la croissance et la prolifération d’agents pathogènes, et peuvent périodiquement se détacher et être libérés dans le flux d’eau, ce qui entraîne des pics de contamination soudains.
La contamination de l’eau affecte non seulement les techniques d’analyse dans lesquelles l’eau est utilisée, mais aussi des éléments et des processus secondaires tels que la préparation des milieux de culture et le nettoyage de l’équipement et de la verrerie. C’est pourquoi il est important de surveiller la qualité de l’eau pour s’assurer que sa propreté et ses niveaux de contamination microbienne sont acceptables pour l’usage auquel elle est destinée.
Exigences en matière de qualité de l’eau
De nombreux systèmes de purification de l’eau sont contrôlés en permanence pour une variété d’indicateurs de la qualité de l’eau, et des alertes automatiques sont déclenchées par le système lorsque des niveaux hors normes sont détectés.
Les paramètres utilisés pour définir le niveau de qualité de l’eau acceptable peuvent varier en fonction de la sensibilité de l’application et du niveau de qualité requis. L’eau utilisée dans les milieux industriels, cliniques ou de laboratoire est généralement classée dans l’un des trois types suivants :
- L’eau de type 1, ou ultrapure, est la plus pure et convient à l’HPLC, à la culture cellulaire, à la spectroscopie de masse et à d’autres applications qui exigent un très haut niveau de pureté.
- L’eau de type 2, ou pure, est généralement utilisée pour la fabrication de milieux, de tampons et d’autres solutions qui sont moins sensibles à la qualité de l’eau que celles énumérées ci-dessus.
- L’eau de type 3, ou eau de qualité primaire, peut être utilisée lorsqu’une certaine propreté est requise mais pas de hauts niveaux de précision, comme pour le remplissage des bains-marie et le nettoyage de la verrerie.
Il est quelque peu déroutant de constater que les différentes normes de qualité de l’eau utilisent une terminologie similaire pour désigner des choses légèrement différentes. L’une des normes les plus utilisées est celle définie par ASTM International. La version la plus récente du document définissant ces normes, ASTM D1193-06(2018), a été publiée en 2018. ASTM International définit la pureté de l’eau à l’aide d’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 norme secondaire qui évalue le niveau de contamination microbienne en fonction des quantités de bactéries hétérotrophes et d’endotoxine (un sous-produit bactérien) que l’eau contient.
L’autre échelle la plus utilisée est la norme ISO pour l’eau destinée aux laboratoires d’analyse, la norme ISO 3696:1987, qui a également été mise à jour en 2018. L’échelle ISO définit les qualités d’eau de grade 1 à 3, le grade 1 étant le plus élevé. Comme les normes ASTM, la norme ISO évalue une variété de propriétés de l’eau ; cependant, elle ne spécifie pas les 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 un certain nombre de technologies de purification distinctes 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 s’attaque à toute une série de 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 fait passer l’eau à travers une membrane dotée 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 um, qui élimine les bactéries de la solution.
Maintenir un débit élevé en concevant la distribution de l’eau purifiée à travers 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 l’échange d’ions, généralement à lit mixte, à usage unique ou régénérable, qui élimine les ions chargés de la solution, n’a aucun effet sur les microbes et peut même, dans certaines circonstances, être 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 mesure permanente, 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 s’assurer 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 majorité des systèmes de surveillance existants ne sont pas conçus pour évaluer le niveau des micro-organismes. Ainsi, la nécessité d’entretenir constamment les systèmes de purification de l’eau, et de surveiller les niveaux microbiens en particulier, peut représenter une charge importante pour une organisation très occupée. Heureusement, il existe désormais des systèmes de surveillance autonomes, faciles à utiliser et ne nécessitant pas d’équipement spécialisé ou d’enregistrement manuel laborieux. L’intégration d’un tel système dans votre processus de purification de l’eau pourrait être la clé d’une prévention efficace de la recroissance des 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 toute une série 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 façons, comme la production de métabolites indésirables, l’altération de la fonction du filtre 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 de l’eau et déclencher des alertes automatiques lorsque les niveaux dépassent les limites spécifiées. Cependant, la plupart des indicateurs couramment utilisés ne permettent pas d’évaluer le niveau de contamination microbienne dans les systèmes de purification de l’eau, d’où la nécessité d’une autre approche.
- Le maintien de la propreté et de la stérilité des systèmes de purification de l’eau, et la surveillance des niveaux microbiens en particulier, peuvent constituer une charge pour une organisation très occupée.
- Il existe désormais des solutions de surveillance faciles à utiliser, autonomes, sans équipement et sans stylo, qui permettent d’enregistrer et d’analyser les numérations microbiennes afin d’aider à prévenir la recroissance microbienne dans les réservoirs de stockage et les canalisations de distribution.