En mi largo recorrido por los laboratorios me he encontrado con un recurso de mucho valor que se usa a diario ¿sabes cuál es? Exacto, el agua!
El agua es un reactivo indispensable dentro del laboratorio. Esto se debe en esencia a su capacidad para disolver una gran cantidad de sustancias y por ser relativamente barata.
Ahora bien, ¿el agua a usar dentro del laboratorio es la misma, independientemente del trabajo que realices? aunque te parezca sorprendente, muchos laboratorios usan el mismo tipo de agua para todas o casi todas las actividades científicas.
Por esta razón hoy quiero mostrarte que existen diversos tipos o clasificaciones del agua grado laboratorio, y que cada tipo o clasificación se usa con un fin específico. Además de esto, te daré algunos tips que te serán de mucha ayuda dentro de tu laboratorio.
Empecemos!
Clasificación del agua para laboratorio
Quiero que sepas que existen diferentes clasificaciones, pero todas buscan lo mismo: escoger el tipo adecuado de agua para cada actividad en particular. De este modo se pueden mencionar organismos internacionales como:
- El Instituto de Normas Clínicas y de Laboratorio (CLSI por sus siglas en ingles);
- La Organización Internacional de Normalización (ISO) y
- La Sociedad Americana para Pruebas y Materiales (ASTM).
El primero de ellos, el CLSI, clasifica al agua grado laboratorio de una manera muy sencilla. Considera que ésta simplemente sea “adecuada para su propósito”. También posee las siguientes clasificaciones: agua de laboratorio de reactivos clínicos, agua de reactivo especial (SRW por sus siglas en inglés) y agua de alimentación para instrumentos.
Por su parte, la ASTM posee una clasificación más detallada. Clasifica al agua grado laboratorio en cuatro tipos: tipo I, II, III y IV, siendo el tipo I el agua más pura y la tipo IV de menor pureza. En cada tipo se definen los valores de los parámetros fisicoquímicos requeridos que se citan a continuación:
- Conductividad a 25 °C;
- Resistividad a 25 °C;
- pH a 25 °C;
- Carbono orgánico total;
- Sodio, Sílice y Cloruro;
- Endotoxinas y
- La contaminación microbiológica.
Los valores requeridos en cada tipo se describen con mayor profundidad en la norma ASTM D1193-06, la cual puede ser encontrada en su página oficial.
Al igual que la ASTM, la ISO establece una clasificación detallada. Esta consiste en distinguir al agua grado laboratorio en tres grupos: uno, dos y tres.
En cada grupo también se especifican los valores de los parámetros fisicoquímicos como pH a 25 °C, conductividad, contenido de oxígeno, absorbancia a 254 nm, residuos después de la evaporación al calentar a 110 °C y el contenido de sílice. Una descripción más detallada se encuentra en la norma ISO 3696:1987.
En esta última clasificación, el agua tipo I también es llamada como agua ultrapura. Esta se usa para procedimientos altamente sensibles, tales como la cromatografía líquida de alta eficacia o HPLC.
El agua tipo II es también conocida como agua pura. Esta se usa generalmente para la preparación de soluciones, como las soluciones buffer. El último tipo de agua dentro de esta clasificación, agua tipo III, es el agua de primera calidad. Esta se usa principalmente para trabajos que no son críticos, tales como el lavado de material o para alimentar autoclaves.
Ahora que tienes una idea de la clasificación del agua requerida en el laboratorio, es conveniente indagar sobre los métodos más comunes para obtener la pureza del líquido requerido en cada actividad.
Métodos de tratamiento de agua grado laboratorio
Destilación
El método que más usa es la destilación. En este proceso se calienta el agua hasta su punto de ebullición, se condensa el vapor generado y se obtiene un líquido con una carga de contaminantes menor.
Una de las principales desventajas del método es que es lento. Esto ocasiona que el líquido deba de almacenarse hasta su uso. El almacenamiento prologando puede generar contaminación, principalmente por la posible ruptura del contenedor o por la lixiviación de contaminantes hacia el agua.
Además de esto, los costos energéticos, de personal y tiempo usados durante el proceso ocasionan que el método sea costoso, e incluso no es amigable con el medio ambiente.
Sin embargo, la destilación es un método flexible que posibilita la eliminación de una amplia gama de contaminantes y puede ser exitosa para muchas aplicaciones a nivel local.
Fuente de la imagen: https://www.pce-instruments.com/
Filtración
Dentro de este método existen grupos diversos de métodos de filtración que, ordenados de mayor a menor en cuando a su eficiencia de retener partículas, son:
- Osmosis inversa;
- Nanofiltración;
- Ultrafiltración;
- Microfiltración y
- Filtración convencional.
La filtración como tal es un proceso que sirve para preparar el agua antes de que sea tratada. En este proceso los filtros retienen partículas con un tamaño mayor al diámetro de sus poros. Estos pueden tener tamaños relativamente altos como 0.1 µm – 10 µm y diámetros de poros tan bajos como los usados para nanofiltración, que van desde 0.1 nm hasta 0.001 µm.
La filtración es un método eficiente y fácil de cambiar pero puede convertirse en un dolor de cabeza cuando no se realiza un buen mantenimiento. Este problema genera contaminación del agua y aumenta el ensuciamiento de los filtros, que en la mayoría de los casos son equipos costosos.
La ultrafiltración es una tecnología que permite eliminar endotoxinas y nucleasas celulares. Estos compuestos impiden el desarrollo de los cultivos celulares y de tejidos, además de perjudicar los medios de cultivo. Sin embargo la ultrafiltración no permite eliminar material disuelto.
Por su parte, la ósmosis es el método más versátil para el proceso de purificación del agua. Todo depende de la pureza del agua alimentada y de la efectividad de los filtros de membrana. En tales condiciones, las membranas de este tipo pueden retener efectivamente a bacterias, pirógenos (moléculas que producen fiebre) y moléculas orgánicas e inorgánicas disueltas.
Sin embargo, esta tecnología no permite remover eficazmente los gases disueltos en el agua. A parte de esto, debes ser muy minucioso en el pretratamiento realizado al agua alimentada, ya que puede generar ensuciamiento acelerado en los arreglos de las membranas de filtración.
Desionización
Esta técnica es también conocida como desmineralización o intercambio de iones, la cual elimina los iones presentes en el agua haciendo uso de resinas sintéticas. En este proceso los cationes presentes en el agua se convierten en iones de hidrógeno, es decir, una resina catiónica.
Por su parte, los aniones se convierten en iones de hidroxilo, o sea, una resina aniónica. Seguido de esto, los iones de hidrógeno e hidroxilo se combinan para originar agua pura. Esto facilita que en aguas con gran presencia de sales se obtengan características similares a las obtenidas por el proceso de destilación, con la ventaja de ser un proceso más rápido.
Sin embargo, este método no permite eliminar eficientemente sustancias orgánicas no cargadas, virus y bacterias. Además de esto, éste método requiere de un proceso de pretratamiento y de controles rigurosos. Por ejemplo, el agua obtenida se contamina fácilmente y puede corroer muchos materiales.
Electrodesionizacion
Combina las tecnologías de electrodiálisis y la de intercambio catiónico. Esta combinación permite eliminar los iones del agua purificada que se alimenta al sistema. Sus ventajas radican en su eficacia y eficiencia debido a que es un sistema que se regenera continua y automáticamente.
Sin embargo, el método se dificulta por sus requerimientos específicos, tales como necesitar de agua de alimentación de alta calidad. Además, este sistema no elimina los compuestos orgánicos, pirógenos y bacterias pero sí ofrece mejores cualidades en cuanto a la contaminación microbiana si se compara con tecnologías como la desionización.
Adsorción
Esta técnica es muy usada para eliminar el cloro y las cloraminas del agua alimentada, compuestos que son usados como soluciones desinfectantes. El método puede ser combinado con otras tecnologías para lograr una mayor resistividad y menor carga orgánica total. Por sí sola, la adsorción no elimina iónes y partículas. Es por esto que es recomendable usar la tecnología acoplada.
Entre sus principales ventajas destacan su bajo costo de energía y mantenimiento, el de poseer un sistema simple y fiable. Tales sistemas son las columnas de adsorción empacadas usualmente con carbón activado, un material con una extremada porosidad y área superficial.
Sin embargo, la naturaleza de los adsorbentes más comunes requiere equipos de dimensiones grandes. Esto provoca que se requieran altos costos de inversión y operación.
Oxidación ultravioleta
Este es un método efectivo para cuando se desean eliminar compuestos orgánicos y obtener agua con niveles bajos de carga orgánica total. Sin embargo, no permite eliminar compuestos como partículas, iones y coloides. El método se distingue frente a otros por evitar la contaminación ambiental, ofrecer un manejo sencillo, tener un bajo mantenimiento y bajos costos de operación de los equipos usados.
Conclusión
El agua de laboratorio es un reactivo y como tal debes tener las debidas precauciones para su manejo y utilización. Recuerda tener muy presente las clasificaciones mencionadas arriba para que puedas clasificar el agua que produce tu laboratorio.
Si estás pensando en reemplazar la tecnología para producir agua de laboratorio, ten presente los requerimientos de tus actividades técnicas, de esta manera te aseguras unos buenos equipos que cumplan con los objetivos de tu laboratorio.
Recuerda revisar las normas relacionadas en los primeros apartados del presente artículo, tanto si consideras las normas ISO, ASTM o CLSI.
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Hasta la próxima!
