Physicochemical Mechanisms and Environmental Benefits of Using Basic Oxygen Furnace Slag for Sewage Sludge Stabilization
| dc.contributor.author | González Combarros, Rosana | |
| dc.contributor.author | González-Tolivia, Esther | |
| dc.contributor.author | Díaz, Mario | |
| dc.contributor.author | Collado, Sergio | |
| dc.date | 2026 | |
| dc.date.accessioned | 2026-10-21T07:23:37Z | |
| dc.date.issued | 2026 | |
| dc.description.abstract | The increasing demand for inorganic alkalis in industrial processes, coupled with the environmental challenges of their production, has driven interest in sustainable alternatives. This study evaluates the feasibility of basic oxygen furnace (BOF) slag for sewage sludge stabilization by comparing its performance with commercial agents (NaOH and CaO) in batch hydrolysis experiments. The results reveal that BOF slag effectively increases the sludge pH to 12.4 at a dosage of 1.9 g/g of TSS. Although this dosage is higher than that required for NaOH (0.2 g/g) and CaO (1.0 g/g), BOF slag achieves comparable stabilization through a synergistic mechanochemical mechanism. Regarding heavy metals, BOF slag demonstrated superior immobilization capacity compared to caustic treatments; soluble lead (Pb) levels were maintained at 0.52 μg/g, significantly lower than the 9.2 μg/g release observed with NaOH. Pathogen reduction was notably effective, with Salmonella completely inactivated and coliforms reduced to <10 CFU/g using an optimal particle size of 0.6–1 mm. Furthermore, the economic assessment indicates that BOF slag reduces treatment costs by 15–30% compared with those associated with commercial alkalis. From an environmental perspective, the use of this byproduct results in a net carbon footprint reduction of 68–91% per ton of treated sludge, highlighting its potential as a cost-effective and low-carbon alternative for the circular economy in wastewater treatment. | |
| dc.description.alternative | La creciente demanda de álcalis inorgánicos en los procesos industriales, junto con los problemas ambientales asociados a su producción, ha impulsado el interés por alternativas más sostenibles. Este estudio evalúa la viabilidad de utilizar escorias procedentes de convertidores de oxígeno básico (BOF) para la estabilización de lodos de depuradora, mediante la comparación de su comportamiento con el de agentes alcalinizantes comerciales (NaOH y CaO) en experimentos de hidrólisis por lotes. Los resultados muestran que las escorias BOF permiten aumentar el pH de los lodos hasta 12,4 con una dosis de 1,9 g/g de sólidos suspendidos totales (SST). Aunque esta dosis es superior a la necesaria para el NaOH (0,2 g/g) y el CaO (1,0 g/g), las escorias BOF consiguen una estabilización comparable mediante un mecanismo mecanoquímico sinérgico. En relación con los metales pesados, las escorias BOF mostraron una mayor capacidad de inmovilización que los tratamientos con álcalis cáusticos, con concentraciones de plomo (Pb) soluble de 0,52 μg/g, considerablemente inferiores a los 9,2 μg/g registrados con NaOH. La reducción de microorganismos patógenos también fue eficaz, con una inactivación completa de Salmonella y una disminución de coliformes por debajo de 10 UFC/g al utilizar un tamaño de partícula óptimo de 0,6–1 mm. Además, la evaluación económica indica que el empleo de escorias BOF permite reducir los costes de tratamiento entre un 15 y un 30 % respecto a los álcalis comerciales. Desde el punto de vista ambiental, el aprovechamiento de este subproducto supone una reducción neta de la huella de carbono de entre el 68 y el 91 % por tonelada de lodo tratado, lo que lo convierte en una alternativa de menor coste y menores emisiones para favorecer la economía circular en el tratamiento de aguas residuales. | |
| dc.description.sponsorship | The authors are grateful for the financial support from the State Research Agency (Spanish Ministry of Science and Innovation) [project MCIU-22-PID2021-125942OB-I00]. | |
| dc.identifier.citation | Combarros, R. G., González-Tolivia, E., Díaz, M., & Collado, S. (2026). Physicochemical mechanisms and environmental benefits of using basic oxygen furnace slag for sewage sludge stabilization. *ACS Omega, 11*, 24436–24448. https://doi.org/10.1021/acsomega.5c13402 | |
| dc.identifier.doi | https://doi.org/10.1021/acsomega.5c13402 | |
| dc.identifier.issn | 2470-1343 | |
| dc.identifier.uri | https://reunir.unir.net/handle/123456789/23612 | |
| dc.language.iso | eng | |
| dc.publisher | ACS Omega | |
| dc.relation.funding | Agencia Estatal de Investigación (AEI) | |
| dc.relation.publisherversion | https://pubs.acs.org/acsodf/article/11/16/24436/5145986/Physicochemical-Mechanisms-and-Environmental | |
| dc.rights | openAccess | |
| dc.rights.license | CC BY | |
| dc.rights.uri | https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ | |
| dc.subject | Basic oxygen furnace slag | |
| dc.subject | Sewage sludge stabilization | |
| dc.subject | Alkaline hydrolysis | |
| dc.subject | Heavy metal immobilization | |
| dc.subject | Pathogen inactivation | |
| dc.subject | Waste valorization | |
| dc.subject | Circular economy | |
| dc.subject | Carbon footprint | |
| dc.subject.ocde | 2.00.00 - Ingeniería, Tecnología::2.04.00 - Ingeniería química | |
| dc.subject.ocde | 2.00.00 - Ingeniería, Tecnología::2.05.00 - Ingeniería de materiales | |
| dc.subject.ocde | 2.00.00 - Ingeniería, Tecnología::2.07.00 - Ingeniería ambiental | |
| dc.subject.ocde | 2.00.00 - Ingeniería, Tecnología::2.07.00 - Ingeniería ambiental | |
| dc.title | Physicochemical Mechanisms and Environmental Benefits of Using Basic Oxygen Furnace Slag for Sewage Sludge Stabilization | |
| dc.type | article | |
| dc.type.version | info:eu-repo/semantics/publishedVersion | |
| oaire.awardNumber | MCIU-22-PID2021-125942OB-I00 | |
| oaire.citation.endPage | 24448 | |
| oaire.citation.issue | 16 | |
| oaire.citation.startPage | 24436 | |
| oaire.citation.volume | 11 | |
| oaire.projectfunding | PID2021-125942OB-I00 | |
| reunir.tag | ~OPU |


