Qu’est-ce que l’eau ultra pure ?

eau ultra pure

L’eau potable contient des éléments dissous et de nombreuses particules en suspension. En interagissant avec d’autres substances, ces contaminants peuvent affecter les applications scientifiques. C’est pourquoi la plupart des laboratoires utilisent de l’eau ultrapure, obtenue à partir d’eau potable traitée par diverses technologies. Ces traitements permettent d’éliminer les impuretés de l’eau potable et de réduire les risques de contamination et de croissance bactérienne.

En pratique, outre l’eau du robinet, les laboratoires utilisent trois qualités d’eau différentes, différenciées par leur pureté chimique et microbiologique, disponibles en bouteille ou grâce à l’utilisation d’un générateur d’eau pure. Ces trois qualités répondent à des normes et recommandations internationales, telles que Pharmacopoea Europaea (Ph. Eur.) au niveau européen, recueil de prescriptions relatives à la qualité des médicaments.

Les différentes qualités d’eau et indicateurs

L’eau ultrapure (type I)

Composée de molécules d’eau (H2O) en équilibre avec les ions hydroxyle (OH-) et hydronium (H3O+), l’eau ultrapure (type I) est utilisée pour les applications critiques des laboratoires : préparation pour la phase mobile de la chromatographie liquide haute performance (HPLC), blancs et dissolution des échantillons de techniques analytiques clés telles que la spectrométrie d’absorption atomique (Four) ou encore la spectrométrie de masse à plasma couplé par induction (ICP-MS). Elle est également essentielle aux applications de biologie moléculaire, telles que la culture de cellules de mammifères.

Caractéristiques de l’eau ultrapure :

  • Résistivité : 18,2 MΩ.cm à 25°C (= Conductivité : 0,055 μS/cm à 25°C)
  • Carbone Organique Total (COT) : inférieur à 5 ppb
  • Bactéries : inférieur à 0,1 CFU/ml

« Nous utilisons l’eau ultrapure pour préparer toutes les phases mobiles aqueuses pour HPLC, ainsi que dans les tampons de préparation de nos échantillons. L’eau, avec les solvants, est un élément clé de l’analyse chromatographique. » (Ingénieur responsable d’un plateau technique dédié à l’extraction et à la caractérisation des biomolécules par chromatographie)

L’eau pure (type II)

D’une faible teneur en contaminants inorganiques, organiques ou colloïdaux, l’eau pure (type II) présente une qualité suffisante pour les applications de laboratoire telles que : la spectrométrie d’absorption atomique (Flamme), la préparation des supports, les solutions pH, les tampons, les analyses cliniques, etc…

Il est également fréquent d’utiliser des systèmes de production d’eau de type II pour alimenter un système de production d’eau de type I (eau utrapure).
L’eau pure (type II) est souvent comparée à de l’eau distillée ou bi-distillée.

Caractéristiques de l’eau purifiée :

  • Résistivité : supérieure à 10 MΩ.cm à 25°C. (= Conductivité inférieure à 0,1 µS/cm à 25°C)
  • Carbone Organique Total (COT) : inférieur à 50 ppb
  • Bactéries : inférieur à 10 CFU/ml

« L’eau distillée est utilisée pour nos milieux de culture (solutions-mères) destinés à enrichir l’eau de mer qui nous sert à cultiver nos microorganismes. »
(Technicien supérieur dans un laboratoire public de recherche sur les microalgues)

L’eau osmosée (type III)

Recommandée pour le travail non critique, l’eau osmosée (type III) est utilisée pour le rinçage des ustensiles en verre, les bains marie, l’alimentation des autoclaves et des systèmes de désinfection ainsi que les enceintes climatiques. Elle peut également alimenter un générateur d’eau ultrapure (type I).

Caractéristiques de l’eau osmosée :

  • Résistivité : supérieure à 0,05 MΩ.cm à 25°C (= Conductivité inférieure à 20 µS/cm à 25°C)
  • Carbone organique total (COT) : inférieur à 100 ppb
  • Bactéries : inférieur à 100 CFU/ml

« Cette eau vient directement alimenter l’autoclave, les machines à laver. Et elle vient alimenter notre système de production d’eau ultrapure. » (Chef de projets au sein d’une société spécialisée dans la recherche et le développement de réactifs pour les diagnostiques)

L’eau potable

La composition de l’eau de ville varie en fonction de l’origine géographique de la ressource (sources souterraines, de surface, en altitude, eau de rivière, etc.). Elle dépend aussi de la saison. En automne et en hiver, la qualité des eaux de surface est notamment modifiée par les feuilles mortes, les plantes en décomposition, etc.

Des travaux sur le réseau peuvent également altérer la composition de l’eau. Malgré ces variations, l’eau potable reste utilisable par les laboratoires pour certaines applications.
« Et pour les rinçages classiques, on utilise de l’eau du robinet. »
(Chercheur dans un laboratoire public de biologie structurale)

Conductivité, résistivité, COT

La conductivité de l’eau, exprimée en micro-Siemens par centimètre (μS/cm), traduit la capacité d’une solution aqueuse à conduire le courant électrique. La résistivité est l’inverse mathématique de la conductivité et traduit le même phénomène. Elle est exprimée en MégaOhms.centimètre (MΩ.cm).
La conductivité est proportionnellement liée au type d’ions présents : à leur concentration, à leur mobilité, à leur valence et à la température. Une eau à température élevée chargée d’ions ayant une grande mobilité présentera une grande conductivité.

Le Carbone Organique Total (COT) est utilisé comme indicateur non sélectif de la qualité de l’eau. En d’autres termes, il permet de mesurer la présence de matières organiques dans l’eau sans toutefois donner d’information sur leur nature. Les résultats sont exprimés en microgramme de carbone par litre d’eau (ppb).

L’eau en bouteille

L’eau pure est également disponible en bouteille, à différents niveaux de pureté. Ces différences de niveau ne permettent pas de garantir la reproductibilité des expériences et le contact prolongé avec le plastique ou le verre peut perturber les résultats des applications critiques.

De plus, une fois la bouteille ouverte, l’eau n’est plus en milieu clos et stérile, elle se charge donc des particules présentes dans l’air, ainsi que du dioxyde de carbone, lui donnant un caractère acide et faisant chuter sa résistivité. Au cours de plusieurs entretiens, certains experts et scientifiques ont souligné les intérêts de disposer d’un générateur d’eau pure.

« Disposer d’un dispositif de fabrication d’eau ultrapure dans le labo est très intéressant par rapport à l’eau en bouteille, sur le plan économique et pratique. Pas besoin de garder de stock et de le gérer, on est beaucoup plus flexible. C’est très pratique. » (Enseignant-chercheur en chimie du solide dans une école d’ingénieurs)

« Nous recommandons aux clients d’avoir une station pour produire de l’eau à la demande. En effet, le problème avec l’eau en bouteille, c’est qu’une fois que la bouteille est ouverte, la qualité n’est plus optimale. » (Responsable commercial d’une société commercialisant des appareils de mesure et des instruments analytiques)

« L’eau en bouteille existe pour nos appareils [mais] dès le moment où vous avez un appareil qui tourne pas mal, c’est mieux d’avoir un petit producteur d’eau. Ça va être plus qualitatif que de l’eau en bouteille. » (Chef de produit en chromatographie ionique)

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