Impianti di cremazione ecosostenibili. Confronti di alimentazione energetica – 3/5

Questo articolo è parte 3 di 5 nella serie Impianti di cremazione ecosostenibili

Crematori – Alimentazione energetica

Gli impianti cremazione necessitano di una alimentazione energetica esterna per avviare i processi di combustione ossidativa e per mantenere la temperatura dei fumi prodotti sopra gli 850 °C per vincoli normativi ai fini del contenimento delle emissioni inquinanti.
Il gas naturale attualmente è di gran lunga il combustibile di supporto più comune usato negli impianti di cremazione nel nostro Paese ed è un combustibile naturale con la minore percentuale di carbonio presente.
Il suo uso è diffuso sia nelle utenze industriali che domestiche; dopo la crisi geopolitica, dal marzo 2022, è caratterizzato da costi elevatissimi che spingono versa una sostituzione con fonti rinnovabili.
Il gas di petrolio liquefatto (GPL) e il gas naturale liquefatto (GNL) condividono molte caratteristiche con il gas naturale, ma è spesso usato solo nei casi in cui non ci sono infrastrutture locali per fornire gas naturale e il costo dell’installazione di un nuovo gasdotto di fornitura del gas naturale è proibitivo. Il GPL e il GNL richiedono l’installazione di serbatoi di stoccaggio e consegne regolari su strada per riempire i serbatoi, tutte procedure abbastanza comuni nella nostra industria a livello nazionale.
L’olio combustibile è ancora utilizzato comunemente in alcuni paesi dell’Est Europeo come combustibile di supporto per un crematorio.
Esistono diversi tipi di olio combustibile con diversi gradi di raffinazione che lo rendono applicabile alla tecnologia di cremazione. In generale, l’olio combustibile, pur essendo facile da immagazzinare e trasportare, non è considerato rispettoso dell’ambiente come il gas naturale, non è classificato come un combustibile a basso contenuto di carbonio, e contiene tracce di altri prodotti indesiderati.
Inoltre i bruciatori a olio combustibile richiedono una manutenzione più pressante e attenta per l’elevato grado di sporcamento degli ugelli rispetto a quelli a combustibile gassoso.
L’olio combustibile richiede uno stoccaggio in cisterne con un bacino di contenimento e devono essere prese precauzioni per l’approvvigionamento regolare al sito tramite autocisterna.
I prezzi dell’olio combustibile tendono ad essere più volatili di quelli del gas naturale e possono essere più soggetti a variazioni stagionali, dove i prezzi possono crollare durante i mesi estivi quando la domanda si riduce.
Nel complesso, l’olio combustibile convenzionale non ha alcun vantaggio rispetto al gas naturale. L’olio combustibile fossile di vari gradi è più usato per alimentare i processi industriali, ma ora il suo utilizzo è in declino ovunque, in particolare per le classi di olio combustibile più “pesanti”.
I biocarburanti sono un carburante alternativo simile al diesel minerale o “fossile”.
A differenza del diesel tradizionale, che è prodotto da olio minerale grezzo, il biodiesel è prodotto da una varietà di oli vegetali quali olio di palma, olio di colza, olio di soia, olio di semi di lino, olio di senape, olio di cotone.
Il Biodiesel può essere usato allo stesso modo dell’olio combustibile ed è facilmente applicabile ai crematori se si sostituiscono i bruciatori.
Il biodiesel è una fonte di energia sostenibile e rinnovabile a differenza degli oli combustibili minerali e presenta un contenuto di carbonio molto ridotto. L’uso del biodiesel richiede l’installazione di impianti di stoccaggio adeguati e la capacità di ricezione di consegne regolari tramite autocisterne.
Questa forma di carburante è molto utilizzata in Svezia, dove il Governo sta facendo molti sforzi per decarbonizzare tutti i processi industriali. Il Governo svedese ha infatti sviluppato un Piano Triennale per convertire tutti i siti a biocarburante, con l’obiettivo di raggiungere il 100% entro il 2023.
Anche nel campo della cremazione il biodiesel è molto impiegato e ne abbiamo avuto esperienza diretta in alcune installazioni con utilizzo di bruciatori a biodisel come a Jonkoping in Svezia.
Un’altra alternativa è il biogas. La decomposizione anaerobica dei materiali organici provenienti anche dalla raccolta differenziata dei rifiuti urbani crea un gas composto da metano e anidride carbonica.
Per trasformare il biogas in biometano con qualità di gas naturale, il gas grezzo o non raffinato viene prima purificato e compresso.
Il gas biometano compresso (CBM) è adatto ad un uso industriale e potenzialmente applicabile agli impianti di cremazione.
Dato che il biometano ha proprietà quasi identiche al gas naturale, è probabile che il biometano sarà sempre più introdotto nella rete di fornitura di gas naturale esistente che riduce costantemente l’apporto di carbonio di quello che è già diventato un combustibile ibrido con il passare del tempo.
Molti esperti del settore energetico ritengono che il biometano sia in grado di fornire in prospettiva un apporto significativo al fabbisogno energetico dei Paesi Occidentali, utile per i settori più difficili da decarbonizzare. Questo combustibile fornirà del calore ecologico ed è una fonte di energia rinnovabile.
Anche il Bio Propano o BioGPL è ora disponibile e la conversione di un impianto di cremazione da GPL a BioGPL non comporta costi impiantistici significativi, supponendo che il fornitore di combustibile possa offrire un’alternativa BioGPL.
La conversione dal gas naturale al BioGPL richiede invece l’installazione di serbatoi di stoccaggio e la modifica delle tubature e dei bruciatori degli impianti di cremazione, ma è un’alternativa molto più economica, meno impattante e più rispettosa dell’ambiente rispetto all’installazione di nuovi crematori riscaldati elettricamente, per esempio.
La conversione dei bruciatori a gas naturale a Biometano o BioLPG o Biodisel è una opzione concreta, richiede un progetto semplice e poco costoso e de-carbonizzerà effettivamente il processo di cremazione. Questa strada è già stata intrapresa da alcuni Paesi Europei quali Danimarca, Svezia e Paesi Bassi, e può essere attuata immediatamente.
Ci sono piani per produrre idrogeno in quantità crescenti in modo che i nostri impegni di de-carbonizzazione possano essere realizzati.
L’idrogeno è potenzialmente un combustibile adatto all’adozione in un crematorio alimentato a gas, ma un risultato più probabile è che molto dell’idrogeno prodotto sarà inserito nel sistema di distribuzione del gas naturale esistente (come attualmente il bioetanolo viene mescolato con la benzina), e quindi la sostituzione energetica in questa forma è molto semplice.
Un’altra opzione in considerazione è quella di convertire la rete di distribuzione del gas naturale per utilizzare fino al 100% di idrogeno, una volta che questo possa essere prodotto in quantità sufficienti al giusto prezzo.
L’elettrolisi per produrre idrogeno ha bisogno di molta energia elettrica, ma se questa fosse ottenuta da fonti rinnovabili allora il processo sarebbe ecologico.
L’energia elettrica da considerarsi è solo quella di origine rinnovabile, in particolare da fotovoltaico impiantisticamente integrata da un accumulo elettrico che è anch’essa una tecnologia caratterizzata da una forte evoluzione in termini di capacità, affidabilità e costo.

Crematori – confronto tra alimentazione elettrica e a gas metano

Gli impianti di cremazione elettrici che utilizzano l’energia prodotta da resistenze elettriche percorse da corrente sono già stati utilizzati in passato: i primi sono stati installati in Europa all’inizio degli anni ’30 e, negli anni ’90; un certo numero è stato installato in Italia e soprattutto Svizzera, Germania e Austria.
Ad oggi, in Italia non risultano impianti di cremazione elettrici funzionanti; i crematori elettrici operativi nel passato sono stati rimossi prima della fine del loro ciclo di vita previsto.
Questi forni elettrici di prima generazione avevano una serie di fattori che ne limitavano l’espansione sul mercato, quali alti costi di investimento, alti costi di manutenzione, scarsa flessibilità di utilizzo, costi operativi e gestionali elevati.
Attualmente alcuni costruttori di impianti di cremazione hanno sviluppato e installato principalmente in Olanda, Germania, Inghilterra e Danimarca impianti di cremazione alimentati elettricamente di nuova generazione.
Ci sono inoltre numerosi esempi di crematori elettrici operativi in alcuni paesi asiatici, ma questi non operano secondo gli standard europei in termini di prestazioni operative e ambientali.
Di seguito sono riportati i vantaggi e gli svantaggi dei forni crematori elettrici rispetto ai forni classici ad alimentazione con gas metano.
Porremo quindi le due tecnologie a confronto, sulla base della singola cremazione e su base annuale, tenendo conto di un numero tipico di cremazioni pari a 2.000 cremazioni/anno.
Il numero di cremazioni di 2000 all’anno viene mantenuto anche per il forno elettrico caratterizzato da tempi più lunghi per cremazione; il tempo medio di cremazione è di circa 75-85 minuti per il forno a fonti fossili mentre il forno elettrico è caratterizzato da un tempo medio di cremazione di circa 110-120 minuti.
Ciò è dovuto al fatto che nei forni a combustibili fossili (in genere metano) la presenza della fiamma avvia più rapidamente i fenomeni di combustione ossidativa.
Ad oggi, un bruciatore a gas nella camera primaria è considerato uno strumento essenziale nella cremazione del cadavere e a maggior ragione di resti mortali, in particolare verso la fine del ciclo di cremazione dove è necessario mantenere una temperatura maggiore uguale a 850°C, quasi in assenza di sostanze organiche presenti.
Quasi tutti gli operatori esperti di conduzione di impianti di cremazione conoscono e usano tecniche come la regolazione dell’equilibrio tra l’aria laterale della camera primaria e l’aria superiore per ridurre il tempo complessivo di cremazione.
Nella tabella che segue si riportano a confronto gli impatti ambientali di un forno crematorio alimentato a fonti fossili rispetto a un forno elettrico alimentato da fonti rinnovabili, da energia elettrica prodotta dal fotovoltaico in eventuale combinazione con energia elettrica da rete certificato IGO.


Tabella di confronto dei dati caratteristici tecnici e ambientali dei forni classici a metano e i nuovi forni elettrici

Di seguito l’istogramma di confronto relativo alla tabella sopra riportata.


Istogramma dei dati caratteristici tecnici e ambientali dei forni classici a metano (FF) e i nuovi forni elettrici (FTV)

A causa del lungo tempo necessario per portare un forno elettrico in temperatura, la procedura normale è quella di mantenere sempre il crematorio vicino alla temperatura di lavoro massima, in una situazione di stand by.
Le perdite di calore dall’involucro del forno crematorio elettrico o a metano quando è inattivo, sono minimizzate da alti livelli di isolamento e dalle serrande di tenuta dei fumi, ma questo vale anche per i crematori a gas. Di norma i forni elettrici richiedono l’utilizzo di un isolante microporoso che è il migliore prodotto per minimizzare le perdite di calore.
In genere si afferma che i crematori elettrici siano efficienti dal punto di vista energetico, ma i dati di confronto non sono ancora definitivi ed oggettivi in ragione della scarsità di dati statistici di impianti operativi. Certamente il crematorio elettrico non ha un bruciatore convenzionale di alcun tipo e ciò potrebbe comportare un aumento del tempo di ciclo del processo a volte superiore alle 2,0 ore.
Dalla tabella sopra riportata si evince che il forno elettrico ha una portata di fumi prodotti dal processo di cremazione di circa il 40% inferiore rispetto ad un forno a combustibile fossile con conseguenti vantaggi per l’impiantistica di depurazione fumi installata a valle del forno in termini di dimensioni, spazio, ingombri e di conseguenza di costi.
In termini di emissioni inquinanti nei fumi residui per la combustione del feretro (cioè bara e cadavere) provenienti da un forno elettrico queste sono notevolmente contenute, circa il 60% in meno rispetto alle emissioni dovute al forno a combustibili fossili in particolare per quanto riguarda CO2 e NOx.
Un crematorio elettrico potrebbe installare pannelli fotovoltaici per generare energia rinnovabile dall’irraggiamento solare con relativi accumulatori.
Per generare circa 50 kW, necessari ad un forno elettrico, in condizioni ottimali di irraggiamento sono necessari circa 350 mq. di pannelli, opportunamente posizionati e orientati in una zona aperta e soleggiata. Questo ridurrebbe l’impronta di carbonio.

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