{rfName}
Ma

Indexado en

APC

4 390,00 Dollars

Altmetrics

Investigadores/as Institucionales

Diaz, IsmaelAutor o CoautorRodriguez, ManuelAutor (correspondencia)

Compartir

7 de octubre de 2025
Publicaciones
>
Artículo
No

Machine learning-driven modeling framework for steam co-gasification applications

Publicado en: Fuel Processing Technology. 278 108340- - 2025-09-19 278(), DOI: 10.1016/j.fuproc.2025.108340

Autores:

Jadoon, Usman Khan; Diaz, Ismael; Rodriguez, Manuel
[+]

Afiliaciones

Univ Politecn Madrid, Escuela Tecn Super Ingn Ind, Dept Ingn Quim Ind & Medioambiente, C Jose Gutierrez Abascal 2, Madrid 28006, Spain - Autor o Coautor

Resumen

Steam co-gasification of biomass and plastic waste is a promising route for syngas production and waste valorization. However, accurately predicting syngas composition remains challenging due to inherent complexity and nonlinearity of the process. This study presents a comprehensive comparative analysis between conventional process simulators-based models (Aspen Plus), namely the thermodynamic equilibrium (TEM), restricted thermodynamic (RTM), and kinetic (KM) modeling approaches, and machine learning (ML) models for the prediction of the syngas composition. Using 208 experimental data points compiled from 20 published studies covering various feedstocks and gasification conditions in bubbling fluidized bed gasifiers (BFBG), the performance of the models was evaluated after extensive data preprocessing. Among several ML algorithms evaluated, the neural network (NN) delivered the lowest average root mean square error in syngas mol fraction predictions (0.0174), outperforming RTM (0.0966), KM (0.1378), and TEM (0.1470). To explore input-output relationships beyond interpolation, a conditional generative adversarial network (cGAN) generated synthetic data, which served as the basis for sensitivity and interpretability analyses. The NN, acting as a surrogate model, was paired with SHapley Additive exPlanations (SHAP) and Partial Dependence Plots (PDP) to quantify the effects and nonlinear interactions of key features on syngas yields providing actionable insights for process optimization.
[+]

Palabras clave

Biomass gasificationBubbling fluidized-bedCo-gasificationExplainable aiFirst-principle modelingFirst-principles modelingFluidized bed processFluidized bedsForecastingGasificationHydrogen-rich gasLearning systemsMachine learningMachine-learningMean square errorNonlinear simulationsOptimizationPerformancePilot-scaleReactorSensitivity analysisSensitivity analyzesSimulationSteam/coSyn gasSyngas compositionSyngas predictionSyngas productionSynthesis gasTemperatureThermodynamic equilibriaWastes

Indicios de calidad

Impacto bibliométrico. Análisis de la aportación y canal de difusión

El trabajo ha sido publicado en la revista Fuel Processing Technology 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 20/175, consiguiendo con ello situarse como revista Q1 (Primer Cuartil), en la categoría Engineering, Chemical.

[+]

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 2025-12-19:

  • 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: 12 (PlumX).
[+]

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 (Jadoon, Usman Khan) y Último Autor (RODRIGUEZ HERNANDEZ, MANUEL).

el autor responsable de establecer las labores de correspondencia ha sido RODRIGUEZ HERNANDEZ, MANUEL.

[+]

Reconocimientos ligados al ítem

This work was co-funded by Repsol and the European Union's Ho-rizon 2020 Marie Sk & lstrok;odowska-Curie program (Grant Agreement No. 945139) , under the "SDGine for Healthy People and Cities" initiative. Ismael Diaz and Manuel Rodriguez thank support from Comunidad de Madrid under the AgroSUSTEC-CM project (TEC-2024/BIO-27) .
[+]