人类排泄物中养分循环利用的技术路径与发展趋势：农业应用的创新解决方案

为解决全球农业养分供应不足与环境污染的双重挑战，研究人员系统评估了从人类排泄物中回收氮(N)、磷(P)、钾(K)等养分的14,000余项技术研究，梳理出尿液分离、污泥热解等五大技术路径，发现现有技术成熟度已具备规模化应用条件。该研究为构建可持续养分循环体系提供了重要技术路线图，论文发表于《Water Research X》。

　　

全球农业正面临严峻的养分危机：一方面化肥价格波动威胁粮食安全，另一方面过量施肥导致水体富营养化等环境问题。据测算，人类排泄物中含有城市污水系统60%的氮和50%的磷，但传统处理方式造成大量资源浪费。这种"既短缺又过剩"的矛盾促使科学家重新审视人类排泄物的资源价值。

欧洲可持续磷平台(ESPP)的研究团队通过系统分析14,000篇文献，构建了完整的养分循环技术图谱。研究创新性地将技术路径分解为"来源流-处理技术-目标养分-回收产品-农业应用"五个维度，其中尿液分离处理、污泥热解等创新技术展现出特殊潜力。

关键技术包括：(1)文献计量法追踪技术演进趋势；(2)ESPP技术成熟度评估体系；(3)跨源流技术关联性分析。特别关注了从市政污水侧流化学沉淀回收鸟粪石(struvite)、污泥热解制备生物炭(biochar)等工业化应用案例。

研究结果部分：

1. 技术选项全景图
   绘制出涵盖尿液、粪便、市政污水三大来源的42种技术组合，其中尿液分离系统的研究活跃度最高（占总文献量38%），特别是选择性结晶(selective crystallization)和膜分离技术。

2. 研究趋势演变
   发现三个显著特征：尿液处理研究呈指数增长（2010-2023年文献量增长8倍）；污泥热解技术后来居上；磷回收(P-recovery)始终是研究热点，占技术类论文的62%。

3. 技术成熟度评估
   ESPP目录显示：污水侧流化学沉淀、污泥湿法提磷等15项技术已达工业化规模，如AirPrex鸟粪石回收系统已在全球30余座污水厂应用。而电化学磷提取(ePhos)等新兴技术仍处于中试阶段。

4. 研究网络特征
   尿液处理领域表现出更强的学科交叉性，技术组合论文占比达27%，显著高于粪便处理(13%)和市政污水(18%)领域。

这项研究证实，现有技术已能实现人类排泄物中70-90%养分的回收利用。特别值得注意的是，碱性尿液脱水等分散式处理技术在农村地区具有特殊优势。论文建议政策制定者应加快成熟技术的推广应用，而非等待"完美方案"。该成果为联合国可持续发展目标(SDGs)中"负责任的养分管理"提供了关键技术支撑，对缓解全球磷矿资源枯竭危机具有战略意义。