Purificación del agua
La pureza y calidad del agua es muy importante y básica para la industria, ya sea farmacéutica o química y bioquímica, pues pueden encontrarse partículas en suspensión disueltas en el agua, compuestos de tipo orgánico, variadas impurezas, así como otros contaminantes, que hacen imposible o muy difícil el trabajo con agua de uso común o corriente en los procesos de laboratorio o industria. El agua es esencial para llevar a cabo numerosas aplicaciones y procesos en investigación e industriales, por lo que existen numerosos procesos de control, que analizan la resistividad, la conductividad, las partículas en suspensión y sus tamaños, la cantidad y tipo de microorganismos presentes, etc., con la finalidad de clasificar la calidad del agua y los usos que podrán hacerse con ella. Existen usos que son tolerantes con la aparición en agua de ciertas impurezas, pero la mayoría, técnicas más precisas, como puede ser la cromatografía entre otras, tienen como exigencia la eliminación prácticamente en su totalidad, de las sustancias extrañas.
El agua es un disolvente esencial y muy bueno, además es de fácil y económica obtención, pudiéndose encontrar en prácticamente en todo el planeta, hecho que también hace que se encuentre expuesta a prácticamente cualquier tipo de contaminantes. Como por ejemplo:
– Partículas sedimentarias: las partículas procedentes de sedimentos pueden ser eliminadas con relativa facilidad, utilizando filtros concretos.
– Microorganismos: Las bacterias han sido todo un reto en lo que a purificación del agua se refiere, pues la alta velocidad de crecimiento de los microorganismos, el pequeño tamaño, así como su buena resistencia, han hecho que se diseñen procedimientos exclusivos para su tratamiento, que consisten, entre otras cosas en la detección del tipo de microorganismo, inhibición de crecimiento, etc. Las colonias de bacterias pueden ser eliminadas a través de desinfectantes, pero hay que hacer una purificación más profunda para eliminar la totalidad de sus secreciones, y fragmentos. Además los desinfectantes utilizados no deben interferir en el posterior uso que se le vaya a dar al agua tratada.
– Endotoxinas, ARN, ADN, pirógenos: Estos fragmentos derivados de las células de microorganismos son contraindicadas si el agua se va a utilizar en laboratorios con cultivo de tejidos.
– Sustancias inorgánicas: las sustancias inorgánicas disueltas pueden ser variadas, por ejemplo puede tratarse de fosfatos, calcio, magnesio, nitratos, silicatos, elementos como cloro o hierro, y un largo etc. Estos elementos pueden encontrarse disueltos en agua debido a la exposición que haya tenido el agua en su entorno. Generalmente estas sustancias interfieren en la dureza del agua, así como en su basicidad o acidez. Para analizar las concentraciones de los iones presentes, se suele utilizar la conductividad eléctrica.
– Sustancias orgánicas: en este caso podemos hablar de pesticidas, residuos de plantas o animales, etc. Se analiza el carbono total para medir la cantidad de CO2 emitida por los organismos que se oxidan. El agua que se encuentra libre en la materia orgánica se usa por lo general en procesos de análisis orgánicos, como pueden ser la cromatografía líquida, la espectrometría de masas, etc.
La aplicación del agua en procesos científicos requiere la eliminación de ciertos contaminantes. Pero por otro lado, la industria farmacéutica, en la creación de productos, es exigente con que, en la gran mayoría de los casos, se elimine totalmente toda posible impureza.
Hay diferentes métodos para la purificación del agua. La efectividad de ellos, depende del tipo de contaminación presente, así como la posterior aplicación del agua. Entre los más comunes encontramos:
Filtrado:
– Filtrado en grueso: conocido también como filtrado de partículas, se realiza utilizando un filtro a de base arenosa, de entorno a 1 mm, pudiendo llegar a ser filtros de una hasta 1 micra.
– Microfiltrado: usa materiales filtrantes de entre 1 a 0,1 micras, generalmente vienen usados para el filtrado bacteriano.
– Ultrafiltrado: mediante este proceso se consiguen eliminar restos y fragmentos celulares, así como también pirógenos y endotoxinas.
– Ósmosis inversa: Este es el método más refinado en cuanto a filtración de agua, pues en lugar de utilizar el típico filtro, éste método cuenta con un material poroso que hace las veces de tamizador, con la finalidad de eliminar partículas de muy pequeño tamaño.
Destilación: Es quizás el método más conocido y antiguo. Se trata de un proceso económico. El agua debe pasar por el proceso de destilado, y seguidamente ser almacenada para su posterior uso, con lo que no es muy fiable, pues en dicho periodo de almacenaje puede volver a contaminarse, por lo que hay que extremar las condiciones.
Absorción a través de carbono activo: El carbono activado hace un funcionamiento similar al de un imán, atrayendo a elementos como el cloro y otros compuestos de tipo orgánico.
Radiación UV: utilizando una longitud de onda concreta, consigue esterilizar el agua de bacterias y otros microorganismos.
Desionización: conocida también como intercambio de iones, se usa para la producción de agua purificada para una demanda constante. Consiste en el paso del agua por unas capas de material resina. Este material cuenta con una carga negativa que crea la eliminación de los iones positivos, a la vez que la resina que cuenta con una carga positiva, realiza la eliminación de los iones negativos. Si se mantienen un control de los cartuchos de resinas, puede conseguirse un agua bastante pura.
Los equipamientos que se encargan de la purificación del agua pueden desinfectarse con agua caliente a unos determinados tiempos y temperaturas. Este proceso se usa, incluso comúnmente a nivel del hogar, para desactivar los microbios presentes en el agua. Pero este proceso no elimina otras sustancias.
La esterilización a través de agua caliente conlleva la aparición de intercambiadores de calor para poder calentar y enfriar de manera gradual a demanda, por ejemplo en los procesos de ósmosis inversa. Suele controlarse el tiempo, tanto para calentar, como para enfriar, para proteger los equipos que se quieren esterilizar de posibles daños perpetuos y poder garantizar así, no solo la buena desinfección del equipo sino además el funcionamiento correcto de este.
El proceso de esterilización a través de agua caliente cuenta con diferentes fases:
-inicio
-calentamiento
-retenimiento
-enfriamiento