Home » Blog » Água Ultra Pura: Características e Aplicações

É fácil pensar que a água que sai das nossas torneiras pode ser usada em qualquer lugar. Embora a água potável fornecida por um município seja tratada e mantida em padrões específicos de segurança e saúde, ela geralmente contém impurezas que podem ter um impacto significativo em certos processos de fabricação e produtos finais.

A água encontrada na natureza em seu estado natural possui uma série de impurezas. A quantidade e o tipo dessas impurezas variam de acordo com o local de obtenção da água e podem ser classificadas em 5 tipos:

• Sólidos suspensos;
• Compostos orgânicos dissolvidos;
• Compostos inorgânicos dissolvidos;
• Microrganismos;
• Gases dissolvidos.

A água comum é uma mistura bem conhecida de suspensão e íons e também contém proteínas, álcoois, cloraminas, resíduos de pesticidas e detergentes.

A água normalmente contém gases. O excesso de CO2 pode ser dissolvido para formar H2CO3 e, portanto, diminui o pH da água. Os microrganismos vivos na água são bactérias, fungos e algas.

A necessidade da remoção dessas impurezas vai depender de onde a água será utilizada e o grau de pureza necessário irá determinar os diferentes tipos de tratamento para adequar às classificações da água.

Basicamente há 5 tipos de águas utilizadas em laboratórios e indústrias: água potável, água reagente, água purificada, água para injetáveis e água ultrapura.

A água potável é o ponto de partida para a produção dos demais tipos de água. Ela é obtida a partir do tratamento da água retirada de mananciais e segue as especificações determinadas pela Portaria 2914 do Ministério da Saúde que detalha os requisitos de potabilidade da água para consumo humano.

Produzida a partir da água potável por um ou mais processos como filtração, destilação ou deionização, a água reagente é geralmente utilizada na limpeza de materiais e equipamentos e também no abastecimento de equipamentos como autoclaves e banho-maria. Deve atender às especificações estabelecidas na literatura apropriada.

Produzida a partir da água potável ou da água reagente, a água purificada é obtida por uma combinação de processos como múltipla destilação, osmose inversa, eletro-deionização e ultrafiltração, para atender às especificações apropriadas. É geralmente utilizada no preparo de soluções reagentes, meios de cultura, diluições, tampões, análises clínicas, fabricação de medicamentos e cosméticos e outros.

Mais uma das classificações, a água para injetáveis atende aos requisitos químicos da água purificada. Exige controle de endotoxinas, partículas e esterilidade. É utilizada como solvente ou veículo de injetáveis e na preparação de produtos farmacêuticos parenterais, princípios ativos de uso parenteral, produtos estéreis e na limpeza de equipamentos usados para preparação destes produtos.

A água ultra pura é requerida em aplicações mais exigentes, principalmente em laboratórios de ensaios, para diluição de substâncias de referência, em controle de qualidade e na limpeza final de equipamentos e utensílios utilizados em processos que entrem em contato direto com a amostra que requeira água com esse nível de pureza. É ideal para métodos de análise que exigem mínima interferência e máxima precisão e exatidão.

Água ultra pura para uso industrial

Existem várias tecnologias disponíveis para atender aos rígidos padrões de água de alta pureza em diferentes setores industriais.

Os componentes típicos de um sistema de purificação de água incluem o seguinte:

• Carvão ativado – A água é filtrada através do carbono para remover o material orgânico dissolvido e o cloro;
• Filtragem de partículas – A água é filtrada através de uma barreira física, removendo partículas e microrganismos;
• Ultrafiltração (UF) – Os filtros de membrana removem partículas, bactérias e patógenos extremamente pequenos;
• Osmose inversa – A água é pressionada através de uma membrana semi-permeável na direção oposta ao fluxo natural com força suficiente para exceder a pressão osmótica, rejeitando sólidos dissolvidos;
• Troca Iônica – As resinas removem impurezas iônicas da água e são regeneradas através de um processo químico reversível;
• Eletrodeionização – Combina troca iônica e membranas seletivas de íons com corrente direta para remover impurezas iônicas sem a necessidade de ácidos e produtos químicos cáusticos;
• Luz ultravioleta (UV) – Bactérias, vírus e protozoários são expostos à luz UV, danificando seu DNA e tornando-os inativos.

Diferentes indústrias têm regulamentos específicos a seguir para garantir que a água ultrapura atenda às suas necessidades. Como cada aplicação é única, um sistema de purificação de água pode incluir uma única tecnologia ou uma combinação de várias tecnologias para alcançar os melhores resultados.

1. Farmacêuticos e cuidados pessoais

Nos mercados farmacêuticos e de cuidados pessoais, as regulamentações de água de alta pureza são definidas pela Farmacopeia dos Estados Unidos, USP e organizações equivalentes em outras partes do mundo. A USP fornece padrões mínimos de pureza química orgânica e iônica e contaminação microbiana para proteger a saúde e a segurança dos consumidores que usam os produtos.

Ambas as classes têm níveis mínimos específicos para determinados parâmetros. Isso inclui o conteúdo de carbono orgânico total (TOC), bem como a quantidade de bactérias e endotoxinas. Outro parâmetro importante é a condutividade, que fornece uma indicação de materiais inorgânicos presentes na água e geralmente é expressa em unidades de microsiemens (µS) por centímetro.

Uma variedade de tecnologias de tratamento de água é utilizada para atingir esses padrões de qualidade e normalmente inclui uma combinação de abrandadores, filtragem em carvão, luz UV, ultrafiltração, osmose inversa, troca iônica, eletrodeionização e filtragem final. Além disso, o sistema de tratamento de água deve ser higienizado regularmente para impedir o crescimento de bactérias usando a tecnologia química, de calor ou de ozônio.

2. Indústria médica

O mercado de assistência médica tem necessidades muito específicas de qualidade da água de alta pureza, vinculadas a várias aplicações em hospitais, instalações de atendimento clínico e instituições de pesquisa médica. As autoridades de padrões nacionais e internacionais estabeleceram diretrizes de qualidade da água para garantir o atendimento da mais alta qualidade aos pacientes.

A água de alta pureza é fonte de água de alimentação para equipamentos em quatro áreas principais de aplicação, descritas nas seções a seguir:

• Química clínica e patologia: água de grau reagente é necessária para testes e análises laboratoriais. A má qualidade da água pode afetar a eficácia e a precisão dos testes, a operação do equipamento e a eficiência geral do processo.

• Reprocessamento de dispositivos médicos: a água de alimentação de alta pureza é usada para lavadoras, desinfetadoras e esterilizadores a vapor para limpar e esterilizar instrumentos cirúrgicos e dispositivos médicos. A orientação sobre a qualidade da água é fornecida pelas especificações da Associação para o Avanço da Instrumentação Médica (AAMI). A baixa qualidade da água pode causar danos ao instrumento, reduzir a eficiência da limpeza e muito mais.

• Diálise: água de alta pureza é usada como água de alimentação para máquinas de diálise e para reprocessamento e reutilização de dialisadores. A qualidade incorreta da água pode ter um efeito adverso na saúde do paciente e na qualidade do tratamento.

3. Aplicações na indústria de semicondutores

Água ultrapura é usada extensivamente na indústria de semicondutores. O consumo de água de grau molecular pela indústria de semicondutores pode ser comparado com o consumo de água de uma pequena cidade; uma única fábrica pode utilizar água ultrapura a uma taxa de 5500 m3/dia.

A água ultra é utilizada para lavar materiais semi-condutores após a aplicação de produtos químicos, para diluir os produtos químicos, em sistemas de imersão de fotolitografia ou como composição para fluido de arrefecimento em algumas aplicações críticas. A água ultra pura é mesmo, por vezes, usada como uma fonte de umidificação do ambiente.

Porém, a aplicação mais importante da água ultra pura é na limpeza, quando a base do circuito integrado é criado. Para utilização como um agente de limpeza e condicionamento, as impurezas que podem causar a contaminação do produto, eficiência ou impacto no processo (por exemplo, taxa de corrosão) devem ser removidos da água. Em processos de polimento químico-mecânica, a água é usada em adição aos reagentes e partículas abrasivas.

4. Caldeiras de alta pressão

Em vários setores industriais, passou-se a utilizar a biomassa como uma fonte nobre de geração de energia, tais como os setores de celulose, sucroalcooleiro e agroindústrias. Resíduos florestais (casca de pinus, eucalipto, acículas) e o bagaço de cana de açúcar deram impulso à cogeração de energia.

Para fazer o melhor uso destes combustíveis na geração de eletricidade, as empresas destes setores passaram a utilizar caldeiras de alta pressão (que vão de 50 até 100 bar de pressão) gerando vapor para as turbinas, e o vapor remanescente sendo utilizado nos processos industriais como agente de aquecimento, ou transportador de calor.

Isto requer uma qualidade cada vez maior do vapor que será utilizado nas turbinas e este vapor depende da qualidade da água que está na caldeira. O vapor que deixa a caldeira pode provocar erosão, corrosão e depósito (incrustação) nas palhetas das turbinas.

Por várias razões, um tratamento rigoroso deve ser utilizado para a água da caldeira, com o objetivo de preservação dos equipamentos.

Para atingir a qualidade de água de make-up requerida pelos fabricantes de caldeiras de alta pressão, recomenda-se duas tecnologias: osmose inversa ou troca iônica, tecnologias que competem entre si, e às vezes, se complementam.

O investimento com equipamentos certos e programas de tratamento de água ajustados às necessidades do processo previnem muitos danos aos equipamentos e à saúde.

A Flush Engenharia desenvolve soluções para o tratamento de água, utilizando técnicas avançadas de tratamento, incluindo os processos de separação por membranas, garantindo a pureza da água tratada para as mais diversas aplicações.

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Por Gabriela Marques dos Ramos