近期，先进环境装备与污染防治技术全国重点实验室在废物资源化与循环经济领域发表重要评述文章，系统提出了将市政污泥转化为高价值单原子催化剂（SACs）的新概念与技术路径，为破解污泥处置难题、实现废物原子级高值化利用提供了全新思路。相关研究以“Turning sewage sludge into valuable catalysts through atomic-level circularity”为题，发表于Nature Reviews Materials。
市政污水处理过程中产生的大宗废弃污泥一直是全球环境治理中的难题。传统的焚烧、填埋等方式成本高昂且存在二次污染风险，而厌氧消化、生物炭等资源化技术多停留在有机质的低价值回收，难以解决重金属等有害组分的归宿问题，凸显了传统“体相循环”（宏观物质回收）模式的局限。实现污泥的高效、清洁与高值化资源利用已成为城市可持续发展面临的关键瓶颈。
基于此，本评论文章首次系统提出了“原子级循环”新范式，阐述了污泥资源化在原子尺度催化中的闭环利用理念。文章指出，市政污泥中富含的过渡金属（Fe, Co, Ni, Cu等）和杂原子（N, P, S）等，恰好是构建高性能SACs所需的关键元素，其固有的化学复杂性和异质性不再是负担，而是创造高熵、高活性催化中心的独特优势。通过“热解-球磨-酸蚀”协同工艺，这些组分可自发重组为具有高熵特性的SACs，在水净化、制氢和电催化等多个重要领域表现出优异性能，媲美传统合成材料。该策略不仅突破了“体相回收”的瓶颈，更在原子尺度上实现了废弃物的元素级功能重构与价值提升。
文章进一步从材料设计、工程放大、政策法规和经济评估等多维度，展望了该技术从实验室走向产业化的机遇与挑战，并强调其对构建“分子级循环经济”的引领性意义。这一理念为重新审视复杂废弃物的资源价值提供了全新视角，对全球固废资源化和功能材料创新具有重要的理论与实践价值。
图 从市政污泥到原子级功能材料
该工作得到了国家自然科学基金、博士后创新人才支持计划等项目的支持。
论文链接：https://doi.org/10.1038/s41578-025-00834-x
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