Door een doorgedreven intensivering van de landbouw in de EU-27 is een lineair gebruikspatroon van meststoffen de norm geworden, met als gevolg drie resulterende problemen. Ten eerste moet een grote hoeveelheid synthetische meststoffen worden toegevoegd aan de bodem om de verliezen door oogsten, slecht bodemmanagement en de afwezigheid van meststofrecuperatie voor hergebruik uit afvalstromen te compenseren. Aangezien deze synthetische meststoffen geproduceerd moeten worden via energie-intensieve processen (1-2% van de globale energievraag) of het mijnen van eindige fossiele voorraden (die vaak buiten de EU-27 liggen) is deze gang van zaken onhoudbaar, zowel van een ecologisch, economisch als politiek oogpunt. Ten tweede, de verliezen van meststoffen ten gevolge van slecht bodemmanagement en onvoldoende behandeling van meststofrijke afvalstromen leiden tot eutrofiëring (algengroei in zowel zoet- als zoutwater), ecosysteemdegradatie (aangezien veel natuurlijke ecosystemen negatief reageren op hogere meststofconcentraties) en zelfs opwarming van de aarde (door de productie van N2O uit denitrificatieprocessen). Tenslotte worden meststofrijke afvalstromen die wél worden opgevangen voor ze worden geloosd vaak behandeld met energie-intensieve processen die de meststofwaarde vernietigen in plaats van recupereren. Deze drie problemen hebben onderzoek gemotiveerd om op zoek te gaan naar alternatieven in de vorm van beleids- en landbouwmaatregelen om bodemmanagement te verbeteren en meststoffen te recupereren uit afvalstromen. In deze thesis wordt de piste van recuperatie onderzocht.
Synthetische meststoffen bestaan voornamelijk uit drie elementen, ook wel bekend als macronutriënten: stikstof (N), fosfor (P) en kalium (K). Voor deze elementen zijn de verliesprocessen, bronnen en grondstofstromen relatief goed gekend. Naast voedselafval is afvalwater één van de belangrijkste stromen die nutriënten bevat. In huishoudelijk afvalwater komen tot 80% van de totale N, 50% van de totale P en 70% van de totale K uit menselijke urine voort, hoewel urine minder dan 1% van het totale debiet vertegenwoordigt. Gezien de concentraties van deze nutriënten in de grootteorde van gram per liter liggen is urine daarom een uitstekende doelstroom voor nutriëntrecuperatie. In deze thesis wordt een nieuwe, kost- en energie-efficiënte behandelingstechniek voor nutriëntrecuperatie uit urine onderzocht, nl. SATURN (Solar-Assisted Treatment of Urine with Recovery of Nutrients). Deze techniek is gestoeld op 2 kerntechnologieën, zijnde membraandistillatie of membraanstripping voor recuperatie van N (als ammoniak) en kaliumstruvietprecipitatie voor recuperatie van P en K (als een kristalvormig materiaal KMgPO4.6H2O).