Hoy en día, los fertilizantes que contienen nitrógeno y fósforo son indispensables para la agricultura industrial a mediana y gran escala. Para satisfacer la creciente demanda de nutrientes y reducir la huella ecológica acompañante de la producción de fertilizantes primarios, son necesarios y deben desarrollarse procesos y tecnologías para la recuperación de nutrientes. Este estudio representa la base de una extensión del proceso de extracción por intercambio iónico (ILS), que es un proceso combinado de extracción e intercambio iónico utilizando zeolita natural para la recuperación de nitrógeno. En experimentos por lotes con un agitador especial lleno de zeolita, se determinaron el mecanismo y la cinética de la recuperación simultánea de amonio y fosfato mediante zeolita natural. Se alcanzaron cargas de zeolita de 6.78 mg PO g y, tras la regeneración, se lograron tasas de recuperación de fosfato de hasta el 75% de la concentración inicial. La velocidad de precipitación de fosfato está controlada principalmente por el valor de pH de las aguas residuales sintéticas. La eliminación de fosfato en experimentos simultáneos no afecta la adsorción de amonio en la zeolita. Estos hallazgos y los diferentes mecanismos de eliminación de amonio y fosfato conducen a aplicaciones versátiles en el tratamiento de aguas residuales y revelan un gran potencial de la zeolita natural en procesos de recuperación simultánea de nutrientes.