Análisis de muestras: Laboratorio o a campo?

Introducción

Hace unos 30 o 40 años cuando una empresa debía analizar sus insumos, productos o los residuos y efluentes generados las opciones se limitaban al laboratorio propio o externo. Los desarrollos para realizar análisis “in situ” (es decir en el lugar donde las muestras se generan) eran relativamente pocos. Actualmente esta situación ha cambiado. El fuerte crecimiento tanto en cantidad como en calidad de métodos “in situ” (desde tiras reactivas hasta sofisticados equipos portátiles) permite contar con una herramienta versátil y rápida que, como ocurre con cualquier otro método analítico, debe ser utilizado conociendo sus alcances y limitaciones.

Es importante destacar que el análisis de muestras “in situ” ni compite ni se contrapone con el de laboratorio. De hecho son estrategias analíticas que se complementan y cumplen roles diferentes. A modo de ejemplo, cuando el objetivo del análisis es acompañar una partida de exportación en muchos casos se debe recurrir a un laboratorio certificado. En el otro extremo, cuando se trata de seguimiento de procesos la alternativa de análisis “in situ” debe ser investigada. Entre ambos extremos hay una gran variedad de modalidades que, en la medida que se desarrollen dentro del contexto de sistemas de gestión/aseguramiento de la calidad y respondan a las necesidades concretas del proceso productivo son herramientas útiles.

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Qué ofrece el mercado?

El gran desarrollo de métodos y equipos nos permite contar hoy en día con una amplia variedad de opciones: desde determinaciones 100 % cualitativas (presencia/ausencia) hasta las 100 % cuantitativas (cuánto hay del analito) con resultados cuya calidad llega a ser equivalente a las de un análisis de laboratorio. Cada método tiene sus alcances y sus limitaciones que deben ser cuidadosamente evaluados al considerar implementar un sistema integral que combine análisis “in situ” con controles en laboratorio estratégicamente seleccionados.

El más sencillo de los sistemas “in situ” está conformado por los papeles y tiras reactivas, que han evolucionado mucho en los últimos años. En la actualidad la oferta es amplia, desde tiras donde por inmersión en una solución se obtienen resultados cuali e incluso semicuantitativos hasta sistemas más elaborados que, recurriendo a comparaciones visuales, proporcionan resultados cuantitativos con un error que si bien es mayor que el que ofrece un análisis en laboratorio, está en muchos casos dentro de los límites requeridos para poder tomar decisiones. Sus ventajas más importantes son simplicidad operativa (son fáciles de usar y por ende el entrenamiento del personal que los utilizará no es complejo), no requieren instalaciones especiales y permiten obtener resultados muy rápidamente.

Un poco más elaborados pero también fáciles de utilizar son los kits de reactivos donde nuevamente las opciones son múltiples. Desde aquellos diseñados para hacer comparaciones visuales hasta los que requieren equipos portátiles de complejidad variable, el espectro es amplio. Ofrecen una mayor precisión que las tiras reactivas siendo en muchos casos utilizados en los laboratorios ya que permiten reemplazar procedimientos más laboriosos con resultados de calidad equivalente. Al igual que en el caso anterior, no es necesario contar con instalaciones especiales y son rápidos pero requieren mayor capacitación del personal.

Por último están los equipos portátiles (espectrofotómetros, cromatógrafos, electrodos sensibles, etc.) que son más costosos y requieren personal técnico capacitado en su manejo. Son muy útiles, por ejemplo, cuando la demora que conlleva enviar muestras a un laboratorio (propio o externo) incide negativamente en el proceso productivo o se traduce en un significativo incremento en los costos. También son una solución cuando el acceso al laboratorio (por distancia, características de las muestras y/o del analito, etc.) es un problema. En la actualidad están teniendo un gran desarrollo los sistemas que permiten medir simultáneamente varios parámetros y/o procesar muchas muestras juntas. Resultan particularmente útiles en algunas líneas de producción.

Un párrafo aparte merecen, por su gran desarrollo y simplificación, los kits para determinaciones microbiológicas (bacterias y virus) y de algunos contaminantes o toxinas (por ejemplo micotoxinas o metales pesados). Las múltiples opciones disponibles permiten obtener resultados de buena calidad con equipamientos menos costosos y/o procesos menos elaborados reduciendo significativamente los tiempos de respuesta con respecto a los métodos tradicionales.

Por último se deben mencionar los métodos especialmente desarrollados muchos de los cuales ya son utilizados en la agroindustria. Un claro ejemplo es la medición en planta del índice de actividad ureásica. Dentro de esta categoría, el uso de métodos “in situ” para cuantificar macro-componentes en los minerales utilizados como materia prima en la elaboración de mezclas minerales es una vía aún no explorada pero que ofrece interesantes ventajas. Entre los métodos más desarrollados pero no tan divulgados se puede mencionar la microscopía (lupa) de materias primas (incluyendo minerales) que, adecuadamente complementada con análisis de laboratorio permite obtener excelentes resultados.

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Ventajas y desventajas

Hasta acá lo que ofrece el mercado aportando herramientas rápidas y eficaces. Pero como en todo método analítico, su selección e implementación requiere no solamente conocer sus alcances y limitaciones sino también las características del sistema en el cual se utilizará (requerimientos del proceso de elaboración, insumos, producto elaborado, residuos y efluentes generados, etc.). Independientemente del método seleccionado y del proceso que se desea controlar, es imprescindible diseñar protocolos de verificación (eventualmente validación), muestreo y control adecuados ya que son determinantes para lograr un sistema ágil, eficiente y eficaz.

Como en toda decisión empresarial ocupa un lugar fundamental la relación entre los costos directos e indirectos asociados a su inclusión en el sistema de gestión (calidad, ambiental, seguridad, etc.) y lo que se ahorra, por ejemplo, en menores reclamos, retrasos y/o mermas en producción. Quizás la ventaja más evidente es la posibilidad de incorporar al sistema de control/aseguramiento de la calidad métodos de análisis de respuesta rápida que no requieren instalaciones y/o personal técnico especializado. Menos evidente pero no menos importante es su utilidad al momento de gestionar rechazos o reclamos de productos. No hay que olvidar que, como sucede cada vez con mayor frecuencia, aspectos técnicos que no siempre son suficientemente controlados (muy especialmente cuando este control requiere enviar muestras a un laboratorio) ofrecen puntos débiles en una estructura de comercialización que son aprovechados por la competencia o los compradores. En estos casos la falta o demora en la respuesta ante rechazos y/o reclamos se traduce en una imagen negativa de la empresa, del producto (y en los casos en que está respaldado por una marca país del país mismo) muy difíciles de remontar. Un protocolo de control “in situ” adecuadamente diseñado y documentado aportará herramientas adicionales para defender el producto.

Cómo se controla un sistema “in situ”

Una vez tomada la decisión es necesario seleccionar a partir de consideraciones técnicas el sistema que mejor se adapta a las necesidades del proceso a controlar y a las posibilidades de la empresa y diseñar los protocolos de muestreo/ seguimiento/controles y documentación más adecuados. Estos protocolos (que son el corazón de todo sistema analítico) son determinantes para asegurar la validez y confiabilidad de los resultados. Es por ello que tanto en la etapa de la selección del sistema que mejor se adapta a cada caso particular como en la puesta en marcha (incluyendo protocolos de verificación, validación, control y seguimiento) es conveniente contar con el asesoramiento de un profesional con experiencia.

Cabe destacar que todos los métodos rápidos (kits) comercializados son validados por la empresa elaboradora, es decir que pueden demostrar objetivamente que son aplicables al sistema y la modalidad de medición prevista y sus resultados son confiables. Pero dada la cantidad y variedad de sistemas a analizar en la agroindustria, corresponde al usuario verificar/demostrar que son aplicables a su estructura y, en caso de ser necesario, validarlos para sus muestras. Y como ya se mencionó le corresponde al usuario diseñar procedimientos y protocolos de control, documentación, etc. Son ellos los que permitirán identificar y corregir posibles desvíos por errores que son inevitables cualquiera sea el sistema analítico al que se recurra, acceder rápidamente a la información y poder demostrar ante quien lo requiera (o cuestione) su validez.

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Aspectos ambientales

El crecimiento lento pero continuo de las estrategias llamadas verdes está impulsando al químico analítico a incorporar consideraciones ambientales a su trabajo diario. Si bien los puntos críticos (tales como la selección de métodos menos contaminantes, gestión ambientalmente sustentable de residuos y efluentes, seguridad del operador, etc.) aún no han sido totalmente integrados al trabajo diario, lentamente está creciendo la conciencia de la necesidad de ocuparse de las consecuencias ambientales.

Como sucede en otros casos, todas las evaluaciones que se han realizado han demostrado que los desarrollos asociados a la química analítica verde o sustentable se traducen no solamente en un mejor rendimiento ambiental sino también en mayor seguridad para el operador y reducciones en los costos. En el caso particular de los métodos “in situ” (que son los que interesan en este artículo) se reduce significativamente la contaminación ambiental asociada a la toma, conservación y envío de muestras al laboratorio pero también se reducen los insumos, la generación de residuos y efluentes, horas hombre invertidas por análisis y los riesgos del operador. Es ésta la base sobre la cual se apoyan dos de los principios de la química analítica verde según los cuales se deben preferir los métodos “in situ” y los que permitan determinar el analito en la forma más directa posible. Ubicar el sistema de medición lo más próximo posible al punto de generación de las muestras acorta los tiempos muertos de espera, simplifica la operatoria, minimiza los pre-tratamientos y permite medir mejor parámetros poco estables que requieren métodos de conservación especiales.

Aspectos culturales

Los desarrollos técnicos permiten que cada vez más parámetros puedan ser controlados con la modalidad “in situ” y las ventajas que ofrece esta posibilidad son importantes: son más rápidos que un análisis de laboratorio (aún cuando la empresa cuente con laboratorio propio), agilizan los controles y la toma de decisiones, descomprimen la presión sobre el laboratorio, en la mayoría de los casos son menos contaminantes y minimizan los riesgos para el operador. A esto hay que sumarle que pueden ser realizados por personal no especializado (siempre que esté adecuadamente capacitado y los sistema de control estén activos) y no requieren instalaciones adicionales por lo cual los costos (directos + indirectos) son menores.

Desde el punto de vista del laboratorio, al ser un complemento de su trabajo permiten disminuir la cantidad de muestras que deberá procesar rescatando su rol indeclinable en los desarrollos asociados al control/ verificación y eventualmente validación, los controles específicos requeridos por la normativa vigente y sobre todo en el desarrollo, selección y/o puesta a punto de nuevos métodos (tarea que suele quedar relegada por la presión del trabajo diario) o a determinaciones más complejas o delicadas que requieran personal y equipamiento especializado. A estas ventajas hay que sumar las rara vez contabilizadas ventajas ambientales. La pregunta que cabe formularse es porqué aún no están suficientemente generalizados.

Como suele suceder los principales inconvenientes derivan de aspectos culturales. Como ya se mencionó, al requerir en la selección y diseño de los protocolos un profundo conocimiento de los alcances y limitaciones de los métodos (evitando tanto la sobre utilización como la sub utilización) en esta etapa es necesario contar con profesionales con experiencia. Y acá son importantes las actitudes (que usualmente derivan de una inadecuada formación en cuanto a estos sistemas se refiere) que suelen llevar a los profesionales con más experiencia (por no decir los más viejos) a desconfiar de los métodos rápidos y a los más jóvenes a sobre valorarlos.

La incorporación de estos métodos al trabajo diario obliga a todos aquellos directamente o indirectamente relacionados con los controles (desde la toma de muestra hasta la entrega de los informes) a modificar la forma de encarar el trabajo. Aspectos hasta ahora claramente definidos como qué analizar, cuándo, cuánto, cómo, donde y porqué deben ser nuevamente evaluados.

Si se respetan estos dos principios básicos:

los análisis “in situ” no reemplazan a los de laboratorio sino que los complementan
todo sistema “in situ” debe contar con procedimientos y documentación de control compatibles con un sistema de gestión/aseguramiento de la calidad

es posible optimizar los esfuerzos (tanto en personal como en instalaciones e inversiones) obteniendo al mismo tiempo resultados válidos y confiables.

En la medida que los laboratorios incluyan estas modalidades complementando sus estructuras de trabajo se abrirán nuevas oportunidades más dinámicas y con un futuro prometedor lo cual por cierto requiere un cambio en la forma de pensar el análisis y el laboratorio.