近日，南京师范大学环境学院有机废弃物循环利用及碳减排团队在在餐厨垃圾养分全面回收领域取得了显著突破。相关成果以“Hydrochar-nanocomposite membrane combined hydrothermal pretreatment for nutrient upcycling from anaerobic digestate”为题发表在环境领域的知名顶级期刊Water Research上。团队博士研究生张润毫为该论文第一作者，边博教授为通讯作者，南京师范大学环境学院为第一单位和通讯单位。
此次研究进展聚焦于资源高效回收再利用，这不仅对粮食生产至关重要，同时也能减轻生态系统的负担。研究中采用了水热预处理与聚偏氟乙烯（PVDF）-水热炭纳米复合膜相结合的方法，几乎实现了餐厨垃圾的完全资源化利用。通过结合靶向转化/富集和吸附/过滤两种功能，成功克服了传统营养膜浓缩技术中存在的选择性差、通量低以及成本高等问题。特别是在pH值介于3到11的条件下，优化后的镧掺杂水热炭（LKIH）磷回收率超过99%，显示出卓越的营养物回收潜力（每克可回收超过289.71毫克磷）。此外，新型设计的纳米复合膜在三次原位再生循环中处理了超过1000个床体积的高磷浓度沼液（28.9 mg/L），相比原始PVDF膜（仅能处理36个床体积），膜的利用率提高了近30倍。这一进步得益于配体交换和截留机制的协同作用，增强了纳米复合膜的耐用性和抗污染性能，从而促进了营养物质的选择性和高效回收，并使厌氧消化次生废物的转化达到了盈利状态（每吨28.51美元）。这项研究为缓解磷短缺危机提供了新的解决方案，并推动了有机废物管理与低碳增值处理的有效整合。
本研究还探索了解决大量厌氧消化副产物（如沼液和沼渣）合理处置的问题，这些副产物富含氮、磷和有机质，但同时也含有高盐分和有害细菌。通过采用一种创新性的方法——将水热预处理与高性能吸附材料结合，研究者们开发了一种具有原位调节能力和成本效益优势的改良聚合物非均相膜。这种组合不仅提高了膜系统的操作效率和营养物质截留能力，还解决了传统膜技术中的主要限制。通过这种方式，研究团队展示了如何更有效地从餐厨垃圾中回收营养物质，同时减少环境污染，为实现更加可持续的废物管理和碳减排策略开辟了新路径。
改进组合工艺对磷酸盐的回收机制
该工作得到了江苏省社会发展项目、江苏省研究生科研创新计划项目以及国家重点研发计划项目的资助。
