Technologies de traitements des eaux pour industries pharmaceutiques

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Technologies de traitements des eaux pour industries pharmaceutiques

La qualité de l’eau pour usage pharmaceutique est gouvernée par des instruments réglementaires très stricts en matière d’exigences de pureté et de propriétés intrinsèques irréprochables. La qualité requise concerne aussi bien les eaux de process que les eaux de rejets. Ces derniers doivent être traités dans le but d’éliminer la présence de contaminants dont l’impact sur la santé et l’environnement sont néfastes. Quant aux eaux destinées à la production des médicaments ou à la stérilisation des équipements, les normes de puretés ne peuvent être atteintes qu’après traitements avancés dépendant des teneurs des matières présentes dans l’eau. Cette ressource est considérée comme matière première essentielle dans de nombreuses préparations pharmaceutiques telles que les préparations liquides orales non stériles, et les formes semi-solides comme les gels et les crèmes.

Il faut reconnaitre que l’émergence de l’industrie pharmaceutique représente un acquis en faveur d’une meilleure qualité de vie des citoyens mais aussi d’une amélioration du système de santé et des retombées socio-économiques positives. Cependant, la pollution engendrée devient de plus en plus préoccupante et cause un sérieux préjudice au bon fonctionnement des stations d’épurations.

Les rejets pharmaceutiques sont connus pour avoir des compositions très variables rendant leur conduite vers une centralisation dans des stations de traitement délicate. L’idéal est de doter chaque industrie pharmaceutique par un dispositif de traitement adéquat et conforme à la nature de l’effluent rejeté. En effet, dans le rejet, on s’attend souvent à des DBO très élevés, des rapports DCO/DBO faibles, des matières en suspensions importantes et des pH très variés. De plus, la présence des endotoxines (composants des lipopolysaccharides) et autres micoorganismes exige des contrôles rigoureux et des suivis permanents de l’eau traitée jusqu’à sa débouchée finale.

L’eau de l’industrie pharmaceutique est contrôlée aussi bien en amont qu’en aval de l’usine :

• En amont, pour des objectifs de traitements visant l’obtention des eaux ultrapures, des eaux pour injections et des vapeurs propres. L’eau d’arrivée est de qualité potable avant son affinement pour utilisation dans le process.
• En aval, pour la destruction de tous types de contaminations avant rejet dans l’environnement.

Parmi les traitements recommandés pour les eaux pharmaceutiques, on cite :

• Evaporation et distillation par condensation sous vide (Multi effect distillation) : Très recommandée, notamment pour les taux de purification des eaux grâce à l’accélération du processus de l’évaporation à des températures inférieures à l’ébullition pour atteindre des taux élevés de suppressions des résidus solides.
• Osmose inverse:  Traitement final complémentaire pour l’élimination des sels dissouts par filtration membranaire sous haute pression.
• Ultrafiltration membranaire: Permet d’éliminer les macro-molécules, les colloïdes, les matières en suspensions et les bactéries, grâce à l’exclusion stérique. Efficace pour les opérations de prétraitements précédant les ultimes purifications, elle est aussi parfois associée à la microfiltration.

Outre ces trois procédés dont l’efficacité est reconnue notamment dans le registre des eaux de rejets pharmaceutiques mais aussi et surtout pour la production de vapeurs purifiées ou des eaux d’injection comme dans le cas du process dit « flash » ou à multiple effet, on peut également inscrire plusieurs autres procédés de traitements avantageux et tributaires des qualités existantes et celles visées, comme par exemple :

• Adsorption sur charbon actif granulaire pour la rétention de molécules telles que les antibiotiques, vitamines, liqueurs issues des fermentations ou autres produits pharmaceutique présents dans les eaux usées. Ce traitement est aussi recommandé pour la réduction du paramètre COD ;
• Coagulation et sédimentation: basé sur un choix judicieux de floculant polymérique ou coagulant salin permettant l’agrégation des matières colloïdales hydrophiles et le dépôt des précipités. Les phases sont séparées par un système gravitationnel.
• Flottation: l’injection d’air permet le rassemblement des matières en suspension en flocons flottant en surface qui seront éliminés par raclage.
• Echange d’ions sur résines: permet le remplacement des ions responsables des duretés élevés par d’autres ions tels que le sodium et les chlorures. Ce traitement élimine les éléments traces métalliques, les fluorures, les nitrates et autres ions.
• Electrodéionisation: combinant l’électrodialyse membranaire et l’échange d’ions sur résines cationiques et anioniques dans un même dispositif, cette technique réduit à l’extrêmement minime la présence des substances chimiques chargées. Ces traitements produisent des eaux de très faibles conductivités électriques, particulièrement lorsque les groupements sont de types échangeurs forts (sulfonyls ou ammonium quaternaires) permettant de substituer par des protons et des hydroxyles. 
• Traitements oxydatifs (ozone, uv, photocatalyse …) : formation de radicaux très instables qui se dégradent, se combinent en se transformant en substances moins nocives et facilement extractibles.
• Neutralisation: permet de réguler le pH par des additions acides, basiques ou milieu tamponné.
• Autres traitement avancés comme les ultrasons ou les procédés membranaires hybrides.

Les traitements pharmaceutiques peuvent donc englober des méthodes physiques (flottation, sédimentation, adsorption), chimiques (précipitation, échange d’ions), thermiques (évaporation, condensation) ou biologiques (boues activées, disques rotatifs, bioréacteurs).

Il est bien entendu admis, que le choix du traitement approprié doit être confié à la technique permettant de répondre efficacement aux exigences des pharmacopées et des normes réglementaires.