Nos últimos anos, os requisitos e as exigências de purificação de água, técnicas e aplicações na Ciência e Medicina propiciaram selecionar o grau correto de água e o método mais assertivo diante dos atuais desafios em relação às impurezas e variações na água potável, que tem diversas substâncias em solução ou suspensão e impurezas adicionais.
A água potável pode variar significativamente suas características, dependendo da região geográfica e das estações do ano. "Enquanto os consumidores domésticos consideram a água da torneira como sendo ‘pura’, os cientistas de laboratório e profissionais de saúde olham para ela como estando altamente contaminada.
Os cientistas analíticos e investigadores preocupam-se com os elementos e compostos em concentrações baixas – gamas de partes por bilião (ppb) ou inferiores. Grande parte destes contaminantes podem ter efeitos negativos em aplicações através da interação com outras substâncias, incluindo a substância em análise" – analisa Verena Fernandes, gerente de desenvolvimento de negócios da Veolia.
Existem cinco classes de impurezas na água potável e na água natural:
• Partículas em suspensão;
• Compostos inorgânicos dissolvidos;
• Compostos orgânicos dissolvidos;
• Microrganismos e biomoléculas;
• Gases dissolvidos.
Fonte: Veolia.
"Os métodos de purificação da água para aplicações na área científica e médica retiram as impurezas da água potável, enquanto minimizam a contaminação adicional dos componentes do sistema de purificação e o crescimento bacteriano" – explica Verena. Além disso, proporcionam uma perspectiva geral completa sobre a água, fornecendo detalhes sobre os tipos de impurezas encontradas nela e as tecnologias, design de sistema e componentes necessários para removê-las eficazmente.
A seleção das etapas iniciais de um sistema de purificação dependerá das características da água de alimentação e todo o processo tem início com uma etapa de pré-tratamento.
"As principais tecnologias de purificação de água são esquematizadas e para cada uma são apresentadas as suas vantagens e restrições. Por exemplo, determinadas tecnologias podem remover grandes quantidades de várias impurezas, enquanto outras podem remover um tipo específico de impureza até níveis extremamente baixos" – ressalta Verena. 

Controle mais rígido
Nas aplicações mais comuns da água ultrapura encontradas no mercado farmacêutico, estão a formulação e a produção de medicamentos, diluição de substâncias de referência, etapa final na limpeza de utensílios e equipamentos. "Os fabricantes de medicamentos e dispositivos médicos devem garantir a qualidade da água ultrapura, controlando os parâmetros especificados e documentando os resultados e métodos utilizados. As grandes mudanças estão relacionadas às formas de controle dos resultados, integridade de dados, rastreabilidade de dados, armazenamento digital e proteção contra fraudes" – adverte Marcus Simionato, gerente de vendas da Suez Water Technologies and Solutions.
Atualmente, as exigências em proteção contra fraudes em resultados alterados estão altíssimas, muitos controles e documentação evidenciando os controles são exigidos. "Falhas na execução dos procedimentos de proteção de dados, de manutenção das boas condições técnicas dos instrumentos e na documentação das evidências podem gerar desde não conformidades até o fechamento de uma planta. As perspectivas de futuro caminham cada vez mais na direção de armazenamento de dados em forma digital, eliminar possibilidades de fraudes e formas cada vez mais rígidas de controle e evidenciamento dos procedimentos executados" – aponta Simionato.

Uso restrito e específico
"As utilizações da água ultrapura têm se tornado cada vez mais específicas e restritas a cada tipo de aplicação, garantindo que nenhum contaminante esteja presente e prejudique a análise ou pesquisa do laboratório" – avalia Daniela Modé, gerente comercial da Merck Brasil – Milli-Q^® Lab Water Solutions.
Para entendermos os tipos de filtros utilizados nestes casos, vejamos os filtros polidores finais para cada aplicação que a Merck desenvolveu recentemente: o Biopak^®, por exemplo, garante água livre de pirogênio, proteases, nucleases e bactérias; o VOC-Pak^® permite água para análises de compostos orgânicos voláteis em água, solo e ar; o EDS-Pak^® propicia água para análise de disruptores endócrinos – "hormônios"; o LC-Pak^® proporciona água para análise de traços orgânicos; o Millipak^®, filtro 0,22 µm para água livre de bactérias e partículas orgânicas; e o Millipak^® Gold, filtro 0,22 µm estéril, assegurando água livre de partículas orgânicas e bactérias.
Por isso, de acordo com Simionato, a água ultrapura – 18,2 MOhm de resistividade ou 0,054 mS de condutividade – é utilizada em aplicações bem específicas. Por exemplo, na lavagem de placas com microchips, nas quais é importante a água estar absolutamente livre de sais que podem ser prejudiciais; e também na indústria farmacêutica, na fabricação de ampolas para injeção ou corpos plásticos, entre outros. Segundo ele, no Brasil, o uso para a alimentação de caldeiras de alta pressão – até 150 kg de pressão – é muito mais abrangente com o uso em larga escala de sistemas de grande porte que produzem água com 0,1 mS de condutividade e sílica abaixo de 10 ppb, por exemplo.
O mercado de microeletrônicos/semicondutores – prensa de "chips", drives e visores planos é muito consumidor de água ultrapura. "Por isso, a água ultrapura utilizada na produção de microeletrônicos demanda o maior nível de limpeza que existe e deve ter carga orgânica mais baixa que a exigida para uma água de injetáveis, por exemplo. Com as partes eletrônicas sendo projetadas e fabricadas cada vez em tamanhos menores, a tendência de futuro é que a água usada nestes processos tenha parâmetros cada vez menores também, chegando a zero" – avalia Simionato.

Perfil
A Farmacopeia Brasileira, 5ª edição, elenca três tipos de água para uso farmacêutico: a água purificada (AP); a água para injetáveis (API); e a água ultrapurificada (AUP).

Água purificada
• Aplicações: na produção de formas farmacêuticas, na lavagem de material, soluções reagentes, meios de cultura, tampões, diluições, microbiologia em geral, análises clínicas, técnicas, aplicações diversas em laboratórios, principalmente em análises qualitativas ou quantitativas menos exigentes (determinações em porcentagem).

Água ultrapura
• Características: para análises que exigem mínima interferência e máxima precisão e exatidão. Baixa concentração iônica, baixa carga microbiana e baixo nível de Carbono Orgânico Total (TOC). Água purificada tratada por processo complementar.
• Aplicações: dosagem de resíduos minerais ou orgânicos, endotoxinas, preparações de calibradores, controles, SQR, espectrometria de absorção atômica, ICP/IOS, ICP/MS, espectrometria de massa, procedimentos enzimáticos, cromatografia a gás, CLAE (ppm ou ppb), biologia molecular e cultivo celular etc.
• Alguns parâmetros: condutividade de 0,055 a 0,1 µS/cm a 25,0 °C ± 0,5 °C (resistividade > 18,0 MΩ-cm); TOC ≤ 500 ppb para uso farmacêutico.
• Contagem do número total de bactérias heterotróficas: no máximo, 10 UFC/100 mL. Ausência de pseudomonas e coliformes.
Fontes: Farmacopeia Brasileira, Veolia e Suez.
A água ultrapura abrange desde as mais simples até as complexas e sofisticadas aplicações:
• Cromatografia [Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (HPLC); Cromatografia Líquida de Ultraeficiência (UHPLC); Cromatografia Líquida de Ultraeficiência acoplada à Espectrometria de Massas (LC-MS); e Cromatografia Iônica acoplada à Espectrometria de Massas (IC-MS)].
• Análise elementar [Espectrometria de Absorção Atômica (AAS), Espectrômetro de Massa com Plasma Indutivamente Acoplado (ICP-MS) e (Espectrometria de Emissão Atômica por Plasma Acoplado Indutivamente (ICP-OES)].
• Cultura celular, biologia molecular e bioquímica [Proteína C Reativa (PCR), genética, sequenciamento de DNA, microanálise de DNA e RNA]. Fonte: Merck Brasil.

Inteligência de gestão
Atualmente, são diversos instrumentos analíticos responsáveis pela seguridade do sistema de geração de água ultrapura. Desde a análise on-line de parâmetros, como pH, dureza, condutividade e TOC (Carbono Orgânico Total), até outros fundamentais, para cumprimentos das normas e suas exigências na qualidade de água final tratada.
Os sistemas da Veolia trabalham com inteligência de gestão em suas tecnologias dos sistemas de geração PW e WFI, denominados Orion e Polaris, que atuam com a digitalização e a extração de valor das operações e serviços com grande quantidade de dados.
A Aquavista^TM é uma plataforma de Internet das Coisas (IoT) que pode ser implementada para uma tecnologia única, um conjunto de instrumentos analíticos, produtos padronizados, desde os operadores até a administração. Ela proporciona à indústria uma ferramenta para administrar de maneira eficiente as plantas e os equipamentos de tratamento da água.
"Os dados são agregados e podem ser enriquecidos por um conjunto de algoritmos e aplicações de processos de água inteligentes e armazenados. Todas as funções ficam disponíveis em tempo real, fornecendo um painel com a informação geral necessária para a tomada das decisões comerciais corretas para a planta" – salienta Verena.

Acompanhe agora o exemplo da Veolia do valor agregado e a importância hoje dos serviços digitais:
• Rendimento aprimorado dos ativos e maior eficiência da planta;
• Custos operacionais e de capital menores, menor índice de manutenção, redução do uso de produtos químicos e do consumo de energia;
• Visão completa do equipamento ou planta mesmo de um local remoto;
• Resposta mais rápida e intervenção proativa para reduzir os riscos;
• Análise preventiva para mitigar os pontos críticos;
• Minimização dos impactos ambientais e promoção da sustentabilidade;
• Segurança e fiabilidade com sistema avançado em nuvem;
• Painel intuitivo adaptado às especificações, necessidades e sistemas;
• Monitoramento de múltiplos ambientes por um único portal.
Existem instrumentos analíticos com altíssima precisão. Simionato, da Suez, cita o caso dos analisadores de TOC Sievers, que cobrem um intervalo analítico dinâmico de 0,03 ppb até 50 ppm para água pura e ultrapura e fornecem soluções em diversos setores e aplicações para análises COT (Carbono Orgânico Total) e condutividade, com tempo de análise-turbo que pode chegar a 4 segundos, com operação em laboratório, on-line automatizada ou at-line.
Os sistemas de ultrapurificação de água Merck contam com tecnologia de ponta para atender às exigências laboratoriais, demandas diversas e avanços tecnológicos. O último lançamento da empresa, a linha Milli-Q^® IQ 7003-7015, disponibiliza um display smart touch-screen para fácil acesso à qualidade da água e ao monitoramento da durabilidade dos consumíveis; dispensação remota volumétrica ou assistida (gota a gota), com máxima precisão no preparo de soluções; sistema inovador de troca de consumíveis (twist) que agiliza e facilita a troca dos filtros, feita até pelo próprio usuário do equipamento; gerenciamento de dados com rastreabilidade total por meio de relatórios personalizados via USB ou conexão remota Wi-Fi integrada.
Além disso, a Merck lançou o software Milli-Q^® Connect, que trabalha integrado com o sistema de purificação de água Milli-Q^® e possibilita aos usuários acesso remoto a um portal exclusivo via computador, smartphone ou tablet: acompanhamento em tempo integral de qualidade de água, controle das manutenções preventivas, rápido diagnóstico e solução de alertas e alarmes, verificação de fluxo e capacidade de produção da estação de água.

Avanços tecnológicos
Com estas novas tecnologias da Merck, obtém-se maior precisão da qualidade e rastreabilidade da água gerada, o que otimiza a produção e a rotina dos clientes, além de facilitar os processos de validação e calibração dos equipamentos. No âmbito ecológico/sustentável, as lâmpadas ultravioletas UV usadas nos sistemas de purificação, sem mercúrio, não contaminam o meio ambiente.
Por meio das novas tecnologias, foram reduzidos também o consumo de água e de energia dos produtos Merck, assim como diminuiu o uso de plásticos na construção dos equipamentos. Os sistemas de água da empresa contam com a tecnologia E.R.A^® (Evolutive Reject Adjustment – Ajuste Evolutivo do Rejeito da Osmose Reversa), que reduz até 50% no consumo de água potável.
A tecnologia Orion, da Veolia, fornece água pura (PW), ultrapura e água de injeção (WFI) para indústrias farmacêuticas, cosméticas e de biotecnologia. O sistema de água purificada Orion tem módulo de osmose reversa aprimorado e recupera até 90% da água, reduzindo os custos operacionais. Não necessita de regeneração com químicos, atende vazões de 500 a 10 mil litros por hora e conta com 80 configurações padronizadas que atendem às necessidades específicas de cada cliente. 
O Orion tem controle automatizado via PLC, o que diminui o envolvimento do operador, e possui chaves de acesso e alarmes que impedem o uso não autorizado. A pré-montagem do skid prevê economia no espaço com pré-tratamento, osmose reversa + CEDI (eletrodeionização), controle microbiológico e sanitização térmica de até 85ºC. Fabricado e projetado conforme as diretrizes da ISPE para água e vapor, a água pura tratada pelo Orion é higienizada periodicamente para prevenir a contaminação bacteriana.
Entre os atuais avanços tecnológicos, o EDI, ou eletrodeionização, pode ser considerado um dos mais relevantes, de acordo com Simionato. "Esta tecnologia substitui as resinas em sistemas de troca iônica convencionais por não precisar de regenerações constantes com ácido e soda porque a regeneração do sistema é feita por meio de corrente elétrica, que quebra as moléculas de água em H+ e OH-. Além disso, há vantagem na produtividade, já que a célula opera de forma contínua" – explica. Com a tecnologia, segundo ele, é possível obter águas para aplicações que exigem condutividade abaixo de 0,1 mS e sílica abaixo de 10 ppb, atendendo às demandas para caldeiras de alta pressão.
A Suez está em fase de comissionamento de uma planta no Rio de Janeiro com capacidade de produção de 100m³/hora que usará osmose reversa e "polimento" com eletrodeionização (em vez de troca iônica), em um contrato de serviços que prevê a operação da planta por 15 anos, com remuneração pela água produzida.

Normas e estatutos
De acordo com Daniela, da Merck, as normas e os estatutos que regem os parâmetros de água ultrapura podem ser divididos em três segmentos:
• Industrial [International Organization for Standardization (ISO), American Society for Testing and Materials (ASTM), Chinese National Standards – Guobiao Standards (GB) e Japonese Industrial Standards (JIS)].
• Laboratórios Clínicos e Biomédicos [Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI)].
• Farmacopeias [United States Pharmacopeia (USP), European Pharmacopeia (EP) e Japonese Pharmacopeia (JP)].
Existe uma variedade de normas publicadas que definem a qualidade da água necessária para aplicações específicas. Cada setor ou indústria atende um tipo de lei e/ou norma no uso da água pura. Verena, da Veolia, cita a ASTM e a ISO 3696, que fornecem diretrizes para aplicações laboratoriais; as diretrizes CLSI definem os requisitos de qualidade da água para laboratórios clínicos.
Segundo ela, a indústria farmacêutica segue a RDC nº 17, da Agência Nacional de Vigilância Sanitária (Anvisa). A área veterinária, as leis do Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (Mapa). Determinados laboratórios irão também adotar normas da Farmacopeia Europeia, Americana ou Japonesa. Eles acompanham, principalmente, a ASTM, entre as normas normalmente seguidas para água pura, assim como as portarias da Anvisa, USP, FDA e CLSI. 
Segundo Daniela, para a Merck, não há desafios para se adequar às normas e especificações dos estatutos. "Os equipamentos de ultrapurificação de água Milli-Q^® excedem todos os requisitos necessários exigidos devido à combinação adequada das tecnologias – state-of-art – existentes nos nossos equipamentos, tais como osmose reversa de alto desempenho, eletrodeionização (EDI), resinas de troca-iônica IQ-nano e filtros finais de alta eficiência. O resultado prático disto é que os produtos serão aprovados por processos de auditoria rígidos e exigentes sem dificuldades, além de serem passíveis de calibração e validação" – afirma a gerente comercial.

Desafios
Para Simionato, os desafios relacionam-se mais com as demandas microbiológicas. "Por não ter cloro, a água purificada é mais propícia ao desenvolvimento microbiológico, que se não for evitado, poderá formar o biofilme, que é difícil de se detectar e de ser removido. O biofilme é uma camada orgânica, de origem microbiológica, que fica aderida à tubulação e favorece o crescimento microbiológico porque protege os microrganismos da ação dos agentes químicos, do calor e do efeito da velocidade da água. Para prevenir o crescimento de microrganismos e a formação do biofilme, a água purificada deve ser mantida em anel sob recirculação geralmente feito de aço inox 316 L polido, de baixíssima rugosidade" – conclui.

Contatos
Merck Brasil: www.merckgroup.com
Suez Water: www.suezwatertechnologies.com.br
Veolia: www.veoliawatertech.com/latam