Искусственное воспроизводство природных процессов минералообразования –является перспективным направлением обезвреживания и утилизации промышленных отходов.

В настоящее время промышленные отходы, как правило, обеззараживают, нейтрализуют и складируют на специализированных полигонах - местах захоронения. Выполнение этих операций сопряжено с большими материальными затратами. Мониторинг состояния отходов в процессе хранения (захоронения), поддержание надлежащего технического состояния полигонов и выведение значительных участков территорий из землепользования также приводят к безвозвратным потерям финансовых и земельных ресурсов.

Лишь небольшая часть отходов подвергается переработке с целью извлечения отдельных химических веществ (например, редкоземельных и цветных металлов) или утилизируется при производстве строительных материалов (например, цементов).

 Наиболее характерный пример нейтрализации промышленных отходов - их сжигание. Этот метод не может рассматриваться как экономически оправданный или ресурсосберегающий, поскольку многие органические вещества, которые могли бы быть использованы, сжигаются с дополнительными затратами энергии. Кроме того, содержащиеся в отходах тяжелые металлы переходят в оксидную форму и остаются в золе. Концентрация их в зольных остатках на 2-3 порядка (а иногда и более) выше, чем в сжигаемых отходах. Поэтому хотя метод сжигания позволяет значительно сократить объем отходов, при этом образуются еще более опасные для окружающей среды продукты в виде золы и шлаков, требующие специальных мер по утилизации или захоронению, а также вредные для биосферы газы.

 Для переработки токсичных отходов в европейских странах широко используется технология экобетонирования: смешивание отходов (после их нейтрализации) с цементом, известью или диоксидом кремния с последующим отвердеванием смеси. При правильном смешивании отходов с вяжущим агентом ионы тяжелых металлов оказываются связанными твердой фазой и таким образом противостоят выщелачиванию. Происходит своеобразное "капсулирование" токсичных веществ в твердой матрице - цементном камне, не пропускающем экотоксиканты в окружающую среду. Однако такая технология требует предварительной нейтрализации отходов, а для этого необходимо большое количество химических реагентов. Нужны также вяжущие вещества - цемент, известь и т. п. Кроме того, ряд веществ, составляющих отходы (например, серосодержащие), могут вызывать деградацию цементного камня, что приводит к постепенному разрушению твердой матрицы и проникновение загрязнителей в окружающую среду.

 Усовершенствованный метод обезвреживания токсичных отходов методом экобетонирования отличается тем, что при его реализации используется химическая активность токсичных веществ. Благодаря этому исключается нерациональная операция по из нейтрализации. Компоненты отходов участвуют в химических процессах формирования новообразований, обладающих вяжущими свойствами, и вследствие этого становятся "элементами" новой структуры благодаря создающейся в процессе переработки отходов минеральной матрице.

 Механизм преобразования токсичных отходов основан на использовании искусственного воспроизводства природных процессов минералообразования. Для этого используются специально трансформированные природные минеральные системы - глины, глинистые грунты. Алюмосиликаты этих пород в результате интенсивного гидролиза преобразуются в высокодисперсную минерально-матричную систему, обладающую сорбционной емкостью. Полученная таким образом минеральная матрица, согласно принципу Ле Шателье, стремится вернуться в исходное состояние и, благодаря этому, претерпевает самопроизвольный процесс регенерации, в ходе которого происходит синтез алюмосиликатных вяжущих композиций. В их состав вовлекаются всевозможные органические и неорганические химически активные загрязнители (токсиканты), содержащиеся в промышленных отходах. По существу этот процесс имитирует природные процессы формирования различных осадочных пород.

Новый метод экобетонирования получил название интеграционной минерально-матричной технологии (ИММ-технологии) обезвреживания различных видов промышленных отходов (жидких, вязкопластичных и твердых). Эта технология названа интеграционной потому, что при рационально подобранных компонентах системы суммируются потенциальные положительные химические свойства составляющих системы и их механические характеристики. Научной основой ИММ-технологии является теория синтеза неорганических вяжущих веществ в дисперсных минеральных средах, основанная на минерально-генетической концепции и теории оптимальных механических смесей (конгломератов), отличающихся повышенной плотностью, пониженной пористостью и, в результате этого, улучшенными прочностными и другими свойствами.

ИММ-технологии переработки промышленных отходов позволяют формировать безопасные для окружающей среды искусственные грунты, которые при соответствующей корректировке их состава могут быть использованы как строительные материалы (типа укрепленных грунтов) и в виде рекультивационных смесей и гидроизоляционных материалов. Эти технологии обеспечивают возвратную стоимость - стоимость произведенных на их основе материалов, то есть могут быть доходными. Из вязкопластичных и твердых отходов можно получать не только строительные материалы, но и брикетируемое твердое топливо и удобрения. Основные направления реализации ИММ-технологии представлены на рис. 1. Рассмотрим эти направления по группам получаемых конечных продуктов.