“Dentro de uma máquina de purificação, cada etapa do processo terá sua filtração com função específica” – afirma Alexandre Cunha, supervisor de vendas da Elga PureLab da Veolia. Os ultrafiltros são aplicados para obter água pura ou ultrapura livre de endotoxinas. A endotoxina é uma substância tóxica encontrada em produtos médicos derivados de bactérias presentes nos componentes de fabricação ou de contaminação do produto. 

Segundo pesquisas e testes feitos pela Veolia, para eliminar a contaminação por endotoxinas, é mais eficaz combinar diversas técnicas, como troca iônica, controle bacteriano via ultravioleta, ultrafiltração e sanitização química. As endotoxinas são carregadas negativamente e removidas por filtros carregados positivamente aplicados na fase final das técnicas de purificação para remover os vestígios da substância do sistema de água ultrapura. Para remover sílica, são usados os ultramicrofiltros.

Endotoxina

A endotoxina bacteriana ou lipopolissacarídeo (LPS) é uma substância tóxica, molécula abundante ligada à parede celular da membrana externa das bactérias gram-negativas. A endotoxina é um contaminante comum de produtos médicos derivados de bactérias que provêm de componentes da fabricação ou de contaminação do produto. 

É preciso removê-la antes da comercialização dos produtos. A contaminação por endotoxina (LPS) é um desafio nas indústrias alimentícia, cosmética e biofarmacêutica, por causar febre, vômitos, diarreia, hipertensão arterial, entre outros males, ao ser humano, e até morte. 

As endotoxinas deve ser controladas desde a água de formulação até o produto pronto. A endotoxina resiste ao calor, dessecação, pH extremo e tratamentos químicos. Existem diversas metodologias in vitro e in vivo para o controle de endotoxinas. 

Ultrafiltro

No processo de purificação, os ultrafiltros removem as endotoxinas biológicas ou macromoléculas (LPS e nucleases). “Os ultrafiltros são utilizados em todas as aplicações que requeiram água pura ou ultrapura livre de endotoxinas” – diz Cunha. 

As endotoxinas são moléculas biológicas presentes na água como substrato de matéria orgânica. “Os ultrafiltros removem as endotoxinas por corte nominal de peso molecular” – explica o supervisor. O material do ultrafiltro, segundo ele, é de fibra oca capilar em náilon de 5 KDa (quilodalton).

Fotos: Divulgação Veolia - Ultrafiltro 

Ultramicrofiltro

A função dos ultramicrofiltros é reter toda e qualquer partícula no processo de purificação que tenha tamanho maior que 0,05 micrômetro. “Ou seja, os ultramicrofiltros removem partículas residuais e, por serem dispositivos de filtração absoluta, têm função esterilizante” – menciona Cunha.

Sílica

Os ultramicrofiltros são muito eficientes para remover a sílica como substrato. “Os ultramicrofiltros são usados em todas as aplicações que requeiram controle da sílica. Por exemplo, em aplicações de reações enzimáticas” – comenta o supervisor. São dispositivos de filtração absoluta de 0,05 μm em membrana polietersulfona – polímero conhecido como PES.

Biofiltro

Elga é a marca global de água de laboratório da Veolia. O Purelab Chorus 1, com Biofiltro Elga, remove endotoxina, RNase, DNase e bactérias para fornecer água ultrapura direto da fonte de água pré-tratada. Instalado no Purelab, o Biofiltro produz água isenta de impurezas biológicas ativas, tornando-a adequada para aplicações que exigem uso de água ultrapura. 

Diagrama da membrana celular gram-negativa e Foto 

Água isenta

Houve a adição contínua de altos níveis de endotoxina na água alimentada com carga positiva do Biofiltro. Foi medida a concentração de endotoxina na água do produto. As bactérias foram isoladas da água purificada. Os microrganismos foram inoculados e depois incubados a 27ºC. O produto foi repetidamente autoclavado e filtrado, com membrana de filtro de 0,45 μm, resultando em endotoxina concentrada. Essa ação durou 5 minutos. Acompanhe na Tabela 1, mesmo com mais de 90 EU/ml e carregamento total de 800.000 EU, nenhuma endotoxina (<0,001 EU/ml) foi detectada na água do produto. 

Tabela 1

Livre de RNase e DNase

A presença de outras espécies biológicas ativas, como RNase e DNase, na água purificada causa sérios problemas. Em sistemas bem projetados e higienizados, elas não foram encontradas na água. Ambas são removidas por troca iônica e exposição a UV oxidante. Para testar ainda mais, o reservatório do Purelab foi preenchido com 1 mg/l de RNase e DNase, ou seja, 500 mil ou mais acima da detecção-limite. A água do produto ficou livre de RNase e DNase (RNase <0,002 ng/ml, DNase <0,02 ng/m).

TOC e resistividade

Além de removerem a endotoxina do produto, os filtros não podem contaminar a água. A resistividade rápida e o enxágue TOC de novos filtros são convenientes e indicados. A pureza da água não pode ser monitorada após o filtro. O Gráfico 1 mostra a rápida lavagem do Biofiltro por TOC e resistividade.

Gráfico 1

Sem bactérias

Dentro do Purelab, os níveis bacterianos são mantidos muito baixos na filtração inicial por osmose reversa e recirculação por câmara exposta à luz UV intensa a 254 e 185 nm. A sanitização regular restringe a formação de biofilme. A filtração de 0,2 μm do Biofiltro remove os vestígios finais de bactérias. Quando utilizada a solução de 1 x 107 UFC/ml, o Biofiltro removeu equivalente de bactérias com redução de Log de >8. Os valores do Purelab, com Biofiltro, durante seis meses, aparecem no Gráfico 2.

Gráfico 2

Filtros de ponto de uso

As endotoxinas são carregadas negativamente em pH>2 e removidas por filtros carregados positivamente aplicados no ponto de uso na fase final da série de técnicas de purificação. O Biofiltro Elga é um filtro de ponto de uso (POU) baseado em ultrafiltro (UF). A barreira física de um ultrafiltro pode restringir o fluxo, a não ser que haja grande área de superfície. Ou onde tamanho maior não seja aceitável, caso dos filtros de ponto de uso, porque compromete o desempenho. 

Esses ultrafiltros não são absolutos e permitem passar moléculas maiores. De acordo com as pesquisas e testes da Veolia, em vez somente da ultrafiltração de único ponto de uso, combinar tecnologias, como troca iônica, ultravioleta, ultrafiltração e sanitização química, é mais eficaz.

Gráfico 3

Os filtros de ponto de uso foram testados com níveis elevados de endotoxina, as bactérias isoladas da água e os microrganismos inoculados e incubados. O produto foi autoclavado e filtrado, gerando endotoxina concentrada. O Gráfico 3 exibe os valores, com mais de 90 EU/ml e carga total de 800.000 EU, nenhuma endotoxina (<0,001 EU/ml) foi detectada na água, o que equivale a >5 log redução. 

A rápida resistividade e o TOC enxaguam os novos filtros. O enxágue do TOC, visto no Gráfico 4, é mais eficiente do que um filtro de ponto de uso baseado em ultrafiltração, segundo a empresa. 

Gráfico 4

Ver referencias bibliográficas em nosso site:
www.meiofiltrante.com.br/Edicoes

Contato da empresa
Veolia: www.veolia.com