Quali tecnologie per la cremazione del futuro?

Tendenze in atto e misure tecniche per l’efficientamento e l’indipendenza energetica in Italia. Un esempio dal Belgio.

La sfida energetica ed ambientale

La nuova Commissione Europea ha recentemente riconfermato l’impegno verso l’attuazione del Green Deal europeo che prevede una transizione energetica tesa al progressivo raggiungimento di una maggior indipendenza energetica attraverso lo sviluppo delle fonti rinnovabili e un minor utilizzo di fonti fossili. Il Green Deal europeo punta a raggiungere la neutralità climatica entro il 2050 riducendo le sostanze climalteranti in atmosfera, fra le quali il metano, responsabile con l'anidride carbonica di circa un terzo del riscaldamento climatico attuale.

Nell’ambito degli strumenti e delle politiche per fronteggiare i cambiamenti climatici, un ruolo fondamentale è svolto dal monitoraggio delle emissioni dei gas climalteranti (gas serra). In Italia, nel 2021, le emissioni totali di gas serra, espresse in CO2 equivalente, sono diminuite del 20% rispetto al 1990, anno in cui è partito il monitoraggio.
Secondo i dati dell’Agenzia Europea dell’Ambiente, nel 2023 la contribuzione delle emissioni da impianti di cremazione a livello europeo è stata inferiore all’1% per tutti i tipi di inquinanti eccetto il mercurio (Hg), valore critico in alcuni Paesi Europei dove l’uso dell’amalgama dentaria è ancora molto diffuso. Non è questo il caso dell’Italia, dove il suo impiego è marginale. Per quanto riguarda la contribuzione di questo settore all’emissione totale di diossine e furani, in Europa è riportata essere dello 0,2%. Il protocollo di Kyoto definisce i gas serra ritenuti responsabili del riscaldamento globale (global warming) quali: l’anidride carbonica (CO2), il biossido di Azoto (N2O), il metano (CH4), l’esafloruro di zolfo (SF6) oltre al vapore acqueo (H2O).

In Italia tutti i 91 crematori installati ad oggi sono dotati di sistemi di filtrazione, molti dei quali moderni e recenti, collocando il nostro Paese tra le Nazioni più “virtuose” dal punto di vista delle emissioni, come dimostrato da una recente analisi SEFIT-ISPRA.

L’impianto di cremazione è costituito da un forno a doppia camera con post-combustore ossidativo (2 sec. 850°C), caldaia/recuperatore per il raffreddamento dei fumi a circa 180-200°C prima dell’ingresso nella filtrazione, costituita da due stadi: uno stadio di adsorbimento chimico dei composti inquinanti con iniezione reagente e reattore per aumentare il tempo di contatto e la miscelazione reagente/effluenti gassosi ed uno stadio finale con filtro a maniche per l’abbattimento del particolato. I sistemi di controllo e gestione locale e in remoto dei principali parametri di processo, completano l’impianto tipo.

Diverse Agenzie Regionali per la Protezione Ambientale (ARPA) hanno condotto approfondite campagne di misura sull’ambiente circostante un impianto crematorio senza rilevare differenze certe e misurabili del tasso di inquinamento tra quando l’impianto è in funzione e quando è spento. Ne deriva che il contributo di un forno crematorio alle concentrazioni che determinano la qualità dell’aria a livello locale è sostanzialmente ininfluente. Ciò nonostante dobbiamo rilevare che l’installazione di questi impianti a servizio della cittadinanza è stata spesso avversata e posta sotto scacco da un immobilismo indotto da un ambientalismo minoritario, velleitario e ideologico, cavalcato, in modo alterno, da tutte le parti politiche, nessuna esclusa. (Sindrome NIMBY _ Not In My Back Yard).

Pertanto anche il settore degli impianti crematori e della cremazione in generale, come altri settori industriali della nostra società, è chiamato ad affrontare la transizione energetica e la sfida ambientale.

Gli accadimenti sanitari del 2020 e quelli geopolitici del 2022 ancora in atto, hanno determinato un cambio di paradigma nell’impostazione delle strategie economiche, sociali e ambientali a livello globale e nazionale; si è passati da una globalizzazione con una condivisione di materie prime e servizi, ad un contesto di una drastica necessità di inversione delle strategie nazionali volte al perseguimento dell’equilibrio e dell’autonomia della propria struttura energetica e socio-economica.

Ad una nuova strategia politica ed economica nazionale si associano altri due aspetti generali cogenti: la necessità, a livello globale, di contrastare il cambiamento climatico e l’assoluta necessità di incrementare il contributo delle energie rinnovabili nel mix di fabbisogno energetico nonché di ridurre contestualmente la fornitura ed il consumo di fonti fossili.

In quest’ultimo ambito il contributo potenziale del fotovoltaico è fondamentale, in ragione anche degli elevati valori di irraggiamento solare che caratterizzano il nostro territorio nazionale e che costituiscono una vera e propria risorsa energetica.

Una nuova visione

A fronte di queste mutate condizioni globali, in Italia alcuni crematori hanno installato impianti fotovoltaici, altri hanno razionalizzato l’utilizzo degli impianti di cremazione cercando di contenerne i consumi, altri hanno continuato ad operare in continuità con il passato.

Nel Centro e Nord Europa molti Direttori di crematori hanno reagito prontamente, a questa nuova situazione, chi sostituendo i forni a gas con forni elettrici di ultima generazione, chi utilizzando biocombustibili quali il biodiesel o il biometano, chi sperimentando nuove strade impiegando l’idrogeno in blend come fonte energetica (Crematorio di Reading in UK).

Il Crematorio di Uitzicht in Belgio ha affidato alla nostra Società una analisi di fattibilità per valutare le possibili opzioni per ridurre l’impronta carbonica del crematorio limitando, per quanto possibile, gli interventi impiantistici sulle attuali tre linee di cremazione alimentate a gas metano.
Lo stato attuale delle tre linee di cremazione installate presso il crematorio di Kortrijk può essere definito come “On Grid”, in quanto caratterizzate da una alimentazione dalla rete sia del gas metano che dell’energia elettrica.

Gli obbiettivi dello studio di fattibilità che abbiamo eseguito sono volti a contribuire alla transizione energetico-ambientale ed economica dell’impianto di cremazione di Uitzicht.

In particolare:

La riduzione nel ricorso a fonti fossili;
La riduzione delle emissioni di gas climalteranti, a parità di servizio energetico reso, delle emissioni di CO2 per contribuire al contrasto al cambiamento climatico e delle emissioni inquinanti per migliorare “la qualità dell’aria” del territorio circostante;
La riduzione dei costi dei servizi energetici per i cittadini e per gli operatori economici sul territorio, anche tramite una nuova imprenditorialità (i “Prosumers”) nella produzione di energia da fonti rinnovabili e da sinergie da recupero di calore.

L’impianto di cremazione è stato considerato non come centro del problema ma in termini di INPUT (l’alimentazione energetica) e di OUTPUT (il recupero energetico). In tal modo abbiamo individuato una serie di misure tecniche di efficientamento energetico ed ambientale degli impianti di cremazione esistenti.

Abbiamo quindi esaminato la possibilità di adottare nuove tecnologie che tendono a:

Sostituire le fonti fossili: energia elettrica e metano.
Ridurre l’impatto globale in termini di emissioni di CO2.
Migliorare la qualità dell’aria a livello locale riducendo le emissioni inquinanti (PM, NOx, SO2, ecc.).
Ridurre i costi correnti del servizio per la società di gestione che si riverberano sul costo della cremazione per la società.

Le soluzioni proposte sono state valutate singolarmente ed in modo separato, ma possono essere attuate congiuntamente per migliorare le prestazioni ambientali ed energetiche dell’impianto crematorio di Uitzicht, tendendo a raggiungere un impatto “nullo” per l’attività di cremazione attraverso la riduzione dell’utilizzo di combustibili fossili.
In particolare, l’utilizzo di fonti rinnovabili è una soluzione tecnologica che può essere adottata indipendentemente dalla scelta del combustibile con cui alimentare gli impianti di cremazione e dal tipo di recupero termico che può essere adottato.
Nella nostra analisi di fattibilità, abbiamo preso in considerazione tre misure di efficienza tecnica relative all’INPUT, fornitura di energia (H2, elettrica e bio-metano), e una relativa all’OUTPUT, recupero di calore.

Tutte le quattro soluzioni possono essere combinate tra loro e integrate con un impianto di produzione di energia da fonti rinnovabili (solare o eolica).

Le misure tecniche che riguardano l’alimentazione energetica sono:

A1. Alimentazione a biometano in sostituzione parziale (in blend) o totale del metano. Il biometano è una fonte energetica rinnovabile che si ricava da biomasse agricole, agroindustriali o rifiuti solidi organici. è un gas avente caratteristiche e condizioni di utilizzo corrispondenti a quelle del gas metano e idoneo alla immissione nella rete del gas naturale. Il biometano viene acquistato direttamente dai fornitori di gas attivi sul mercato i quali lo immettono in rete e non risulta necessaria alcuna modifica degli impianti.
A2. Alimentazione elettrica da fonti rinnovabili (nel caso Italia il fotovoltaico risulta la più idonea) in sostituzione parziale o totale dell’energia elettrica dalla rete. In ogni caso l’energia rinnovabile recuperata ed utilizzata incrementa la sostenibilità complessiva. A livello ambientale i forni elettrici contribuiscono notevolmente al miglioramento della qualità dell’aria, sia a livello di CO2 che a livello di inquinanti così detti a “valenza locale” quali particolato, NOx, SOx soprattutto se abbinati ad alimentazione da fonti rinnovabili.
A3. Elettrolizzatore alcalino per la produzione di idrogeno verde. L’elettrolizzatore alcalino produce idrogeno (H2) e tende a sostituire il metano (in blend) nel processo di incinerazione. L’elettrolizzatore è una Misura Tecnica che per essere ambientalmente virtuosa è necessario che venga abbinata al fotovoltaico, andando a costituire una misura di efficientamento complessa (MIT com) producendo idrogeno verde.

Le misure tecniche che riguardano il recupero termico sono:

R4. REC. Recupero di calore. Recupera l’energia termica dai fumi prodotti dalla combustione. è la forma di recupero più semplice dal punto di vista impiantistico e può prevedere un utilizzo endogeno al crematorio per riscaldamento locali e uso sanitario, oppure endogeno con piccole reti di teleriscaldamento fino a 1 km di distanza dall’impianto (Comunità energetiche locali). Può anche essere utilizzata in combinazione con altre MET elementari come l’ORC o la MAS elencate successivamente.
R5. ORC. Recupero termico per alimentare un ciclo cogenerativo ORC (Organic Rankine Cycle) per un utilizzo endogeno dell’energia elettrica e per alimentare una rete di teleriscaldamento esterno. Il sistema ORC è un cogeneratore a fluido organico che alimentato termicamente dal recuperatore (RC), genera energia elettrica e energia termica che vengono utilizzate per ridurre l’utilizzo di energia elettrica di rete e energia termica che può essere utilizzata per un teleriscaldamento esterno o per alimentare una macchina ad assorbimento per produrre raffrescamento interno e conservazione delle salme. Comporta costi di investimento ancora alti, a causa di rendimenti energetici bassi alle piccole potenze; è una soluzione realistica per crematori con almeno tre o più linee di cremazione abbinate per migliorare l’economia di scala.
R6. MAS. La macchina di assorbimento, viene alimentata direttamente dal recuperatore REC o dall’ORC e genera un flusso freddo che può essere utilizzato per il raffrescamento degli uffici nel periodo estivo e per la refrigerazione del locale di conservazione delle salme per tutto l’anno. Sono disponibili sul mercato impianti frigoriferi di assorbimento di piccola taglia con investimenti accessibili.

Le misure identificate sono:
Soluzione 1: impianto fotovoltaico abbinato a elettrolizzatore alcalino per la produzione di idrogeno verde. L’idrogeno verrebbe utilizzato come combustibile in miscelazione con il gas naturale.

Soluzione 2: impianto fotovoltaico abbinato a forni elettrici. L’elettricità prodotta andrebbe ad alimentare delle resistenze elettriche per fornire quota parte dell’energia termica necessaria per la cremazione.

Soluzione 3: installazione di un gruppo cogenerativo ORC (Organic Rankine Cycle) in grado di fornire energia termica ed energia elettrica parzialmente per copertura autoconsumi (servizio endogeno), parzialmente per teleriscaldamento (servizio esogeno). Possibilità di abbinamento con macchina ad assorbimento per raffrescamento locale deposito feretri realizzando una soluzione trigenerativa.

Soluzione 4: utilizzo di biometano abbinato a impianto fotovoltaico.

Le varie soluzioni ipotizzate vengono valutate in base ad un metodo tecnico scientifico e si basano sull’analisi di una terna di parametri che considerano aspetti tecnici (costi energetici, emissioni di anidride carbonica (CO2), consumo di fonti fossili), aspetti ambientali a livello locale (emissioni di particolato, di ossidi di azoto di ossidi di zolfo) e aspetti socio-economici (costi del servizio di cremazione, servizi offerti, bacino di utenza).

L’analisi valutativa che considera più variabili va calata nella specifica realtà di ciascun crematorio di volta in volta preso in esame, per cui non è possibile trarre delle indicazioni valide per tutti i crematori.

Le due soluzioni che attualmente vengono più comunemente adottate in Europa da parte dei Direttori di impianti di cremazione per aumentare la sostenibilità ambientale dei propri impianti, sono quella del forno elettrico e dei biocombustibili come alternativa al gas metano di rete.

(segue seconda parte).

Fabrizio Giust