磷是生命所必须的营养物质，然而目前存在的“磷窘境”问题尚未得到良好的解决，即磷矿石储量不断减少，而水环境中的磷污染负荷不断增加，导致水体富营养化，威胁生态环境和人类健康。磷回收已被广泛视为补充磷资源和缓解富营养化的一种有前景的方法。在众多磷回收途径中，从玉米生物提炼厂进行磷回收被认为具有良好的潜力。目前，关于玉米生物提炼厂的评价主要针对玉米生物提炼厂内部的磷流动，未充分考虑有关磷回收对下游动物粪便排放的作用以及不同生产规模下可能存在的非线性环境影响，尚缺乏对玉米生物提炼厂磷回收技术的环境和经济影响的系统评估，这仍是该技术推广应用于可持续发展和磷循环经济的关键知识空白。

为了全面评估玉米生物提炼厂磷回收的可行性，本研究应用生命周期评价（Life Cycle Assessment, LCA）和技术经济分析（techno-economic analysis, TEA）比较有磷回收技术（P recovery case）和没有磷回收技术（base case）情景下的玉米生物精炼厂的环境和经济影响。研究将系统边界扩展到下游动物粪便排放（图1），并使用过程模型（SuperPro Designer)来模拟生产及磷回收过程，构建了不同的生产规模的玉米湿磨工厂和干磨工厂生命周期清单，为评估不同规模下磷回收的环境影响与经济成本边际效应提供了数据支撑。

图1. 玉米生物提炼厂的生产工艺流程和生命周期评价的系统边界示意图。（a）玉米湿磨工厂；（b）玉米干磨工厂。

研究进一步应用了ReCiPe 2016 (H)方法评价玉米生物提炼厂磷回收技术在中点环境类别上的环境影响，发现玉米生物精炼厂磷回收技术可以缓解70%以上的矿产资源短缺，避免40%左右的淡水富营养化问题。针对上述两个类别进行贡献分析（图2），研究发现矿物资源短缺的缓解主要归因于回收的磷肥料对于传统磷肥料的替代作用，而淡水富营养化问题的缓解主要归因于磷回收减少了动物饲料副产物中的磷含量，避免过剩的磷无法被动物吸收而随粪便排放到环境中，从而达成下游动物粪便磷排放量的降低。进一步分析不同生产规模下终点环境影响的变化，发现整体的环境影响随生产规模的增加呈现非线性降低的趋势（图3）。

图2.矿物资源短缺和淡水富营养化类别的环境影响以及关键贡献分析（生产规模：湿磨工厂投入67万公吨玉米/年，干磨工厂投入35万公吨玉米/年）。负值影响表示该类别的净环境收益，正值影响表示净环境损失。

图3. 不同生产规模下（a）玉米湿磨工厂和（b）玉米干磨工厂的归一化终点环境影响变化。此处归一化终点影响是指给定生产规模下的环境影响与基准情景（base case）下最小生产规模的环境影响的比值。

除了生命周期环境影响评价外，研究通过估计不同经济规模下动物饲料副产品和磷回收产品的最低售价（minimun selling price, MSP），分析了玉米生物提炼厂磷回收技术的经济可行性（图4）。当回收的含磷肥料的价格固定时，动物饲料副产品的MSP随着工厂容量的增加而降低。虽然磷回收技术在最小规模下暂时没有体现出经济优势，但随着生产规模的扩大，磷回收情景（P recovery case）相对于基准情景（base case）的经济效益却在不断增加。这一分析结果说明着大规模的玉米生物提炼厂在磷回收方面具有更大的盈利潜力。