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Impacto en los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS)

Investigadores/as Institucionales

Castells, BlancaAutor (correspondencia)Paredes, RobertoAutor o CoautorLeón, DavidAutor o CoautorAmez, IsabelAutor o Coautor

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13 de marzo de 2025
Publicaciones
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Artículo
Sí

Kinetic and thermodynamic insights into sewage sludge torrefaction: Energetic optimization and safety considerations

Publicado en: Energy Nexus. 17 100377- - 2025-03-01 17(), DOI: 10.1016/j.nexus.2025.100377

Autores:

Castells, Blanca; Paredes, Roberto; Leon, David; Amez, Isabel
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Afiliaciones

Univ Politecn Madrid, ETS Ingn Minas & Energia, Rios Rosas 21, Madrid 28003, Spain - Autor o Coautor
Univ Politecn Madrid, Lab Oficial JM Madariaga LOM, Madrid, Spain - Autor o Coautor
Univ Politecn Madrid, Tecnol Ctr TECMINERGY, Madrid, Spain - Autor o Coautor
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Resumen

In the current energetic scenario, biofuels play a crucial role, with torrefaction being one of the most popular pretreatments as it significantly reduces the main disadvantages of these fuels. This study provides novel insights into torrefied sewage sludge as a solid biofuel by examining both the energetic conversion process and associated safety issues. To do so, torrefaction was carried out at three different temperatures (220 degrees C, 250 degrees C, and 300 degrees C) and two residence times (30 and 60 min), resulting in seven distinct samples. These samples underwent proximate analysis, thermogravimetric analysis (TGA), and differential scanning calorimetry (DSC) in air, nitrogen, and oxygen atmospheres to simulate combustion, pyrolysis, and determine heating values respectively. The analysis reveals that torrefaction at 300 degrees C for 60 min produces the best results, enhancing the higher heating value (HHV) by 6% and increasing reaction heat by 16%. Additionally, we observed lower pyrolysis activation energies in samples torrefied for 30 min compared to 60 min. The kinetic parameters were meticulously evaluated, showing a clear relationship between torrefaction parameters and pyrolysis activation energy. For instance, the activation energy (Ea) for raw sewage sludge was found to be between 338.02 kJ/mol and 375.43 kJ/mol. In contrast, torrefied samples showed reduced Ea values mostly under 300 kJ/mol. For the first time, we assessed self-ignition risk through TGA, finding that while most samples exhibit low risk, the increased heating value from torrefaction does elevate this risk. This comprehensive evaluation not only advances the understanding of sewage sludge torrefaction but also offers a practical framework for integrating biofuels into sustainable energy systems, supporting global efforts toward cleaner energy transitions.
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Palabras clave

BiomassBiomass pyrolysisClean water and sanitationCombustionDifferential scanning calorimetryFtirFueKinetic analysisModelPyrolysis characteristicsSelf-ignition risSelf-ignition riskSusceptibilityTgaThermal-analysisThermogravimetric analysisThermogravimetryTorrefaction

Indicios de calidad

Impacto bibliométrico. Análisis de la aportación y canal de difusión

El trabajo ha sido publicado en la revista Energy Nexus debido a la progresión y el buen impacto que ha alcanzado en los últimos años, según la agencia WoS (JCR), se ha convertido en una referencia en su campo. En el año de publicación del trabajo, 2025, se encontraba en la posición 26/376, consiguiendo con ello situarse como revista Q1 (Primer Cuartil), en la categoría Environmental Sciences.

Independientemente del impacto esperado determinado por el canal de difusión, es importante destacar el impacto real observado de la propia aportación.

Según las diferentes agencias de indexación, el número de citas acumuladas por esta publicación hasta la fecha 2026-04-25:

  • WoS: 3
  • Scopus: 3
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Impacto y visibilidad social

Desde la dimensión de Influencia o adopción social, y tomando como base las métricas asociadas a las menciones e interacciones proporcionadas por agencias especializadas en el cálculo de las denominadas “Métricas Alternativas o Sociales”, podemos destacar a fecha 2026-04-25:

  • La utilización de esta aportación en marcadores, bifurcaciones de código, añadidos a listas de favoritos para una lectura recurrente, así como visualizaciones generales, indica que alguien está usando la publicación como base de su trabajo actual. Esto puede ser un indicador destacado de futuras citas más formales y académicas. Tal afirmación es avalada por el resultado del indicador “Capture” que arroja un total de: 19 (PlumX).

Es fundamental presentar evidencias que respalden la plena alineación con los principios y directrices institucionales en torno a la Ciencia Abierta y la Conservación y Difusión del Patrimonio Intelectual. Un claro ejemplo de ello es:

  • El trabajo se ha enviado a una revista cuya política editorial permite la publicación en abierto Open Access.
  • Asignación de un Handle/URN como identificador dentro del Depósito en el Repositorio Institucional: https://oa.upm.es/92406/

Como resultado de la publicación del trabajo en el repositorio institucional, se han obtenido datos estadísticos de uso que reflejan su impacto. En términos de difusión, podemos afirmar que, hasta la fecha

  • Visualizaciones: 35
  • Descargas: 43
Siguiendo con el impacto social del trabajo, es importante enfatizar el hecho de que, por su contenido, puede ser asignado a la línea de interés del ODS 6 - Clean water and sanitation, con una probabilidad del 82% según el algoritmo mBERT desarrollado por Aurora University.
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Análisis de liderazgo de los autores institucionales

Existe un liderazgo significativo ya que algunos de los autores pertenecientes a la institución aparecen como primer o último firmante, se puede apreciar en el detalle: Primer Autor (CASTELLS SOMOZA, BLANCA) y Último Autor (AMEZ ARENILLAS, ISABEL).

el autor responsable de establecer las labores de correspondencia ha sido CASTELLS SOMOZA, BLANCA.

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Objetivos del proyecto

Los objetivos perseguidos en esta aportación se centran en profundizar en el proceso de torrefacción de lodos de depuradora como biocombustible sólido. Se pretende analizar el efecto de diferentes temperaturas (220 °C, 250 °C y 300 °C) y tiempos de residencia (30 y 60 minutos) sobre las propiedades energéticas y cinéticas del material. Asimismo, se busca evaluar mediante análisis termogravimétrico y calorimétrico las características de combustión, pirólisis y valores caloríficos. Otro objetivo es determinar los parámetros cinéticos, especialmente la energía de activación, y su relación con las condiciones de torrefacción. Finalmente, se pretende caracterizar el riesgo de autoignición asociado a los productos torrefactados para optimizar la seguridad en su uso energético.
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Resultados más relevantes

Los resultados más relevantes del estudio se centran en la optimización energética y la seguridad de la torrefacción de lodos residuales. En primer lugar, la torrefacción a 300 °C durante 60 minutos incrementó el valor calorífico superior (HHV) en un 6% y aumentó el calor de reacción en un 16%. En segundo lugar, se observaron energías de activación para la pirólisis menores en muestras torrefactadas por 30 minutos en comparación con 60 minutos, con valores de Ea para lodos crudos entre 338,02 y 375,43 kJ/mol, y la mayoría de las muestras torrefactadas presentaron Ea inferiores a 300 kJ/mol. Finalmente, se evaluó por primera vez el riesgo de autoignición mediante análisis termogravimétrico, concluyendo que aunque la mayoría de las muestras presentan bajo riesgo, el aumento del valor calorífico eleva este riesgo.
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