La détection rapide d’une dégradation progressive de la qualité microbiologique de ces bains, aux différentes étapes de traitement de surface (eau industrielle, eau déminéralisée, bains de dégraissage, de rinçage, de phosphatation, bain de cataphorèse, UFR, UFN) est importante pour suivre efficacement l’installation, prévoir et éviter les problèmes de qualité liés à un mauvais dépôt des peintures.
La mesure de la biomasse active par ATP-métrie (Adénosine Triphosphate) est un outil rapide de quantification de la flore microbienne présente dans les différents bains des installations de traitement de surface. Les résultats sont disponibles en moins de 6 min. Les sources de contamination microbienne peuvent être localisées précisément, et toute dégradation progressive de la qualité de l’eau déminéralisée peut être détectée immédiatement. L’utilisation de la technique pour la surveillance des installations permet de prévoir et diminuer les problèmes de qualité dus aux bains de traitement de surface. Le choix et l’efficacité des actions de traitement peuvent être évalués immédiatement après leur implémentation et revus si nécessaire.
Le présent document décrit l’utilisation de la technologie pour la surveillance de la contamination microbienne dans les installations de traitement des surfaces.
La technique d’ATP-métrie permet une mesure rapide de la concentration de la biomasse active dans l’eau. L’ATP-métrie est basée sur la quantification de la molécule d’Adénosine Triphosphate (ATP) qui représente l’énergie de toute cellule vivante.
La molécule d’ATP est retrouvée dans tous les organismes vivants et est indicatrice de l’activité métabolique et/ou de la viabilité de la biomasse présente dans les échantillons environnementaux. L’ATP est un transporteur d’énergie situé à l’intérieur des cellules biologiques vivantes, impliqué dans toutes les fonctions biologiques telles que la nutrition, l’entretien et la reproduction. Pour cette raison, la molécule d’ATP est un vrai indicateur de la biomasse vivante présente dans un échantillon d’eau.
L’ATP est quantifiée par une réaction de bioluminescence. L’enzyme luciférase catalyse la réaction entre la luciférine (subs-
substrat), ATP (cofacteur) et l’oxygène, ce qui entraîne une émission de lumière. Chaque molécule d’ATP consommée dans la réaction produit un photon de lumière. La production de lumière à partir de cette réaction est mesurée en utilisant un luminomètre, dans lequel la quantité de lumière produite est directement proportionnelle à la quantité d’énergie biologique présente dans l’échantillon. Cette réaction est linéaire sur une grande échelle, ce qui permet la mesure de la biomasse des eaux ultra-propres jusqu’aux eaux usées.
ATP + luciférine + O₂ → AMP + PPi + oxyluciférine + Lumière
Luciférase Mg²⁺
La mesure de l’ATP est directement liée à la flore microbienne vivante : elle permet de connaître rapidement la concentration des microorganismes contenus dans un échantillon.
Les différentes formes d’ATP quantifiables
On peut distinguer 3 types d’ATP contenu dans l’échantillon d’eau :
- • L’ATP intracellulaire (cATP), c’est-à-dire l’ATP contenu dans les cellules biologiques vivantes. C’est le vrai indicateur de flore totale vivante. La mesure de la biomasse active à travers le paramètre cATP inclut les bactéries cultivables, non cultivables ou difficilement cultivables.
L’augmentation de l’ATP intracellulaire dans les échantillons d’eau montre une prolifération des microorganismes et indique une dégradation de la qualité de l’échantillon. Si la biomasse active augmente au-dessus des niveaux cibles, l’installation est en dérive microbiologique et sa qualité n’est plus acceptable pour une production sans risque qualité. L’augmentation de la biomasse active peut être utilisée comme une alarme précoce des désordres microbiologiques dans l’installation et dans les bains de rinçage.
- • ATP extracellulaire (dATP)
L’ATP extracellulaire est libéré dans l’environnement quand les organismes sont mourants ou en mort programmée. L’ATP est peu stable dans l’environnement et est dégradé en quelques minutes. Par contre, au niveau d’une population bactérienne, de l’ATP extracellulaire est toujours trouvé : environ 25 % pour une population en conditions de croissance normale.
L’augmentation de l’ATP extracellulaire indique la mortalité de la population microbienne. En présence de traitements biocides efficaces, l’ATP extracellulaire augmente significativement dans l’échantillon d’eau.
- • ATP total
L’ATP total est la mesure de tout l’ATP contenu dans l’échantillon. Par conséquent, cette mesure inclut à la fois l’ATP intracellulaire et extracellulaire.
Surveiller la prolifération microbienne dans les eaux
Le kit QGA est dédié aux eaux peu chargées en matières en suspension et donc filtrables. Le kit mesure uniquement l’ATP intracellulaire (cATP) et permet ainsi une quantification directe des microorganismes vivants. L’échantillon d’eau est d’abord filtré à travers une seringue à laquelle est accroché un filtre. Seuls les microorganismes vivants sont retenus sur le filtre. Ensuite, par une étape de lyse des microorganismes, l’ATP intracellulaire est libéré. Après une dernière étape de dilution, l’ATP est mesuré en présence de l’enzyme Luminase. Les résultats sont fournis en pg ATP/ml grâce à la calibration avec un standard d’ATP, ce qui permet la reproductibilité des résultats.
L’analyse totale prend moins de 6 min.
Le kit QGA est utilisé pour les échantillons suivants :
- - Eau déminéralisée, eau industrielle, bains de rinçage, égouttures, bain de phosphate, affinage, ultrafiltration neuve (UFN).
Le kit TCM est dédié aux eaux chargées en matières en suspension. Ce kit est utilisé pour les échantillons d’eau difficilement ou non filtrables. Deux analyses sont effectuées en même temps : mesure de l’ATP total et mesure de l’ATP extracellulaire. L’ATP total est mesuré après lyse des microorganismes pour libérer l’ATP intracellulaire.
L’ATP extracellulaire est mesuré après libération par une solution détergente qui dissout tout ATP complexé à des débris ou matières en suspension. Cette étape permet une mesure complète de tout ATP extracellulaire.
Les deux mesures permettent de calculer deux paramètres importants :
- • L’ATP intracellulaire (tATP – dATP), représentative de la concentration en microorganismes vivants dans l’échantillon d’eau.
- • Le BSI ou indice de stress de biomasse (dATP/tATP) : ce paramètre indique la toxicité de l’environnement aqueux. L’efficacité des biocides ajoutés dans les bains de rinçage peut être évaluée à travers le paramètre BSI : un biocide est efficace si le BSI est supérieur à 50 %. Les biocides les plus efficaces atteignent 100 % de BSI.
L’analyse complète avec le kit TCM nécessite 15 min.
Le kit TCM est utilisé pour les échantillons suivants :
- - Bain de cataphorèse, bains d’UFR.
Surveiller la qualité de l’eau dans les installations de traitement de surfaces
La quantification de la biomasse active en utilisant les kits QGA et TCM permet une localisation précise des zones de prolifération bactérienne, suivie, si nécessaire, d’actions correctives (nettoyage mécanique d’un bain, suivi de traitement chimique) et la validation de leur efficacité. Plus la détection des désordres biologiques est précoce, plus rapide peut être la mise en place d’actions correctives. De la première cartographie biologique d’une installation jusqu’à la vérification des traitements, seulement quelques heures sont nécessaires (les méthodes traditionnelles nécessitent 24 à 48 h pour fournir les premiers résultats biologiques).
Les bénéfices de l’utilisation de cette technologie pour le traitement de surfaces en industrie automobile sont :
- • Mesure en temps réel de la concentration en microorganismes dans les échantillons et réponse immédiate sur le niveau
[Publicité : Tethys Instruments]
Bains de cataphorèse et d’UFR
[Photo : Bains de cataphorèse et d’UFR]
Points de surveillance ATP
• Détection précoce de la dégradation de la qualité de l’eau et localisation des zones à risque de prolifération de bactéries dans les différents bains.
• Quantification de la vraie flore totale présente dans les bains aqueux : micro-organismes cultivables ou non cultivables, responsables à même titre de la dégradation de la qualité de l’eau et de la qualité de traitement des surfaces et de peinture par cataphorèse.
• Identification des origines de contamination microbienne (eau industrielle, eau déminéralisée).
• Optimisation des contrôles : réduction des analyses par culture, à délai de réponse long.
Plusieurs audits ont été effectués sur des installations de traitement des surfaces en industrie de l’automobile. Ces audits ont été réalisés à l’aide des kits QGA et TCM. Le but des interventions a été de déterminer les origines de la contamination microbienne dans les différents bains, d’identifier les zones les plus critiques et de corriger les traitements appliqués afin de diminuer la contamination biologique.
Étude de cas 1
Les résultats après cartographie de l’installation se présentent comme suit :
Point de prélèvement — Équivalent cellulaire ATP | % Stress
Arrivée eau bâche
Bâche eau déminéralisée
Stade 7 eau industrielle
Stade 8 eau industrielle
Stade 9 eau déminéralisée
Stade 10 eau déminéralisée
Affineur
UFR
UFR 2
Bain cataphorèse
| Fn | Localisation | cATP | BSI | Kit |
|---|
| 1 | EL Alcalin | 51,86 | — | QGA |
| 2 | EL Stade 5 | 5,06 | — | QGA |
| 3 | Entrée stockage ED | 10,37 | — | QGA |
| 4 | Sortie stockage ED | 8,89 | — | QGA |
| 5 | Bâche Eau TTS | 1,14 | — | QGA |
| 6 | Pulvérisation stade 1 | 8,16 | — | QGA |
| 7 | Stade 5 | 2,04 | — | QGA |
| 8 | Stade 6 | 28,06 | — | QGA |
| 9 | Stade 7 | 860,64 | — | QGA |
| 10 | Stade 8 | 2,36 | — | QGA |
| 11 | Stade 9 | 78,83 | — | QGA |
| 12 | Stade 10 | 9,93 | — | QGA |
| 13 | Bain cataphorèse | 51,94 | — | QGA |
Valeurs au-dessous du seuil d’alerte (préconisation aqua-tools)
Valeurs en dessous du seuil d’alerte (préconisation aqua-tools)
Seuil non défini
Optimisation de traitements :
– Contrôle de l’efficacité des traitements (dernier bain de rinçage en ED et UFR).
– Correction des actions de traitements et des fréquences d’injection, si nécessaire.
– Validation immédiate des nouveaux traitements.
Économie d’eau : suivi de la dégradation de l’eau pour pilotage des étapes de purge.
Économie de biocides : réduction des doses utilisées si possible et réduction des coûts de traitement.
La qualité du bain de cataphorèse et des UFR apparaît être de bonne qualité microbiologique. Le problème principal se situe au niveau de l’affineur, où la contamination dépasse largement le niveau recommandé. De même, l’eau industrielle à l’étape 7 introduit dans l’installation une contamination microbienne non négligeable. Ces deux niveaux nécessitent donc une surveillance particulière, sachant que le dernier stade (stade 10) avant le bain de cataphorèse présente une valeur d’ATP très acceptable. L’arrivée eau de bâche et la réserve d’eau déminéralisée affichent également des valeurs élevées ; elles doivent être contrôlées régulièrement afin de maîtriser la dérive. Un nettoyage mécanique et chimique de la bâche eau déminéralisée a été recommandé.
Lexique
ATP = adénosine triphosphate (biomasse)
cATP = ATP intracellulaire (biomasse active)
BSI = indice de stress de la biomasse (biomasse morte)
QGA = kit de mesure directe de la cATP (échantillon filtrable)
TCM = kit de mesure indirecte de la cATP (échantillon non filtrable)
Aqua-tools fournit des niveaux seuils de la qualité de l’eau dans les différents bains, basés sur l’ATP-métrie, permettant des prises de décisions immédiates.
Étude de cas 2
Les résultats après cartographie de l’installation se présentent comme suit : plusieurs points de l’installation ont montré des valeurs élevées, nécessitant une attention particulière pour contrôler efficacement la qualité microbiologique des bains.
[Publicité : MACHEREY-NAGEL]
[Photo : Tableau de mesures de biomasse active]
...trée une contamination supérieure aux seuils recommandés. L'eau industrielle utilisée dans les bains de dégraissant 1 et 2 apporte une quantité importante de bactéries. Il est nécessaire de revoir la procédure de désinfection de cette eau.
Il a été démontré pendant cet audit que la qualité de l'eau brute et déminéralisée après un traitement UV devait être améliorée rapidement.
Le bain de rinçage 3, dernier bain avant le bain de cataphorèse, a été identifié comme une source de pollution de bactéries dans le bain de cataphorèse.
Conclusion
Dans les deux études de cas, la cartographie et la localisation de la contamination bactérienne ont été effectuées en trois heures. Ces exemples montrent que la mesure de la biomasse active est une technologie de terrain rapide et performante, permettant une identification en temps réel des problèmes liés à la prolifération des microorganismes dans les installations de traitement de surfaces.
Les décisions concernant l'amélioration de la qualité des bains peuvent être prises immédiatement et les nouvelles actions correctives appliquées et validées.
Des sites comme Renault et PSA sur leurs sites européens utilisent cette technologie pour améliorer leur plan de suivi de leur traitement de surfaces.
[Publicité : HITEC]
[Publicité : SIDAC]
