9月9日，清华大学刘锐平教授在Resources, Conservation and Recyclingy发表了题为“Recovery of C, N, and P from waste activated sludge by enzymatic anaerobic fermentation: Stoichiometry and metatranscriptomics analysis”的研究论文，提出酶促厌氧发酵工艺从剩余污泥中回收碳、氮、磷资源，并通过元素化学计量分析和宏转录组分析揭示了元素的迁移转化机制。
在污水处理厂中，大量剩余污泥（WAS）的产生曾被视为重大难题，但其富含资源的特性如今已被绿色环保、零污染的社会所认可。剩余污泥可作为重要原料，用于生产可再生能源（如氢气、甲烷和生物柴油）、高附加值化学品（如聚羟基脂肪酸酯PHA、单细胞蛋白SCPs）以及磷资源。与此同时，联合国可持续发展目标（SDGs）强调通过综合资源回收促进全球资源循环，实现可持续发展。通过污泥生物精炼回收碳、氮、磷元素，可降低运行成本并创造额外效益。
本研究分析了酶促厌氧发酵过程中碳、氮、磷的化学计量关系及功能微生物组的作用。结果表明，酶解预处理使污泥上清液中碳、氮、磷的释放量提高了21.8%-26.3%。宏转录组分析显示，酶解预处理强化了后续发酵中有机碳降解、氨转化和磷溶出的代谢过程。具体而言，酶解使内源碳水解酶活性提升48.4%-72.7%，并上调糖酵解、丙酮酸代谢等胞内碳代谢途径；氨转运与转化效率显著提高46倍，促进谷氨酰胺及内源氨基酸合成；同时，酶解刺激磷酸酶分泌并增强细菌对磷的摄取。这些效应使碳、氮、磷的回收率（作为反硝化碳源和鸟粪石）提升13.7%-41.8%，污泥干重减少24.3%~28.1%。生命周期评估（LCA）表明，相较于传统A²/O工艺，该工艺使CO₂排放由净正值转为净负值。本研究为酶促厌氧发酵中元素的再分配与代谢机制提供了新见解，并提出通过污泥生物精炼实现污水碳、氮、磷回收的潜在策略。
