Een Amerikaans technologiebedrijf hoopt een heel oud idee eindelijk te laten werken door zelfverwarmende drankblikjes te lanceren. HeatGenie ontving onlangs 6 miljoen dollar om hun blikontwerp in 2018 op de markt te brengen. meer dan 15 jaar nadat Nestle een soortgelijk idee had verlaten. Toch gaan de principes achter de technologie veel verder terug tot 1897, toen de Russische ingenieur Yevgeny Fedorov de eerste zelfverwarmende bus uitvond. Dus hoe werken deze blikken, waarom het niemand gelukt is ze tot een succes te maken, en wat is de nieuwe aanpak van HeatGenie? Om dat te beantwoorden, we moeten terug naar de Tweede Wereldoorlog.

De imposante kliffen van Pointe de Hoc kijken uit over de stranden van Normandië waar de geallieerde troepen op 6 juni 1944 landden. De aanvallen markeerden het begin van de bevrijding van het door Duitsland bezette Europa. En de kliftoppen waren de perfecte plek voor artilleriestukken die alle troepen konden vernietigen die probeerden de bruggenhoofden van Ohama en Utah aan te vallen.

Het geallieerde commando wist dit en zo, om de aanval zeker te stellen, de marine bombardeerde Pointe de Hoc. Bang dat dit misschien niet genoeg is, ze hadden ook een back-upplan. Een team van US Rangers beklom de 30 meter hoge kliffen en, na het lokaliseren van de wapens, ze hebben hun granaten ingezet, het vernietigen van de wapens. De sleutel tot hun succes was de keuze voor op thermiet gebaseerde ladingen. Dit waren niet het soort "hoge explosieven" die normaal in granaten worden gevonden, maar gebruikte in plaats daarvan een chemische reactie die temperaturen produceerde die hoog genoeg waren om het staal van de vuurmechanismen van de artillerie te smelten.

Verrassend genoeg, de thermiet die de rangers gebruikten is ongelooflijk eenvoudig. Het is gewoon roest (ijzeroxide) en aluminiumpoeder. Samen gemengd zijn ze volkomen veilig en stabiel - dat wil zeggen totdat het mengsel een energieke kick krijgt, meestal door een magnesium-metaalzekering aan te steken. En dan begint het vuurwerk. Het aluminium pakt de zuurstof uit de roest en produceert daarbij ijzer en een enorme hoeveelheid warmte. De reactie kan gemakkelijk 2 bereiken, 500℃, heet genoeg om gesmolten (vloeibaar) ijzer te produceren.

De volgende video toont de reactie in slow motion. Het felle licht aan het begin is gewoon de magnesiumverbranding. Vervolgens, als de lont doorbrandt tot de thermiet, dingen worden indrukwekkend, een gesmolten buis en een vlammende plas ijzer achterlatend.

Thermiet is een extreem voorbeeld van een exotherme reactie, een chemische reactie die energie produceert in de vorm van licht en warmte. Vuur, typisch het resultaat van een reagerende koolstof en zuurstof, is waarschijnlijk de exotherme reactie waarmee we het meest vertrouwd zijn. Maar er zijn er nog veel meer. In feite hadden veel van dezelfde troepen die die dag op de stranden van Normandië landden een ander exemplaar in hun rantsoenpakketten, in de vorm van zelfverwarmende blikken soep.

Deze waren in wezen een kachel en kunnen in één worden gerold, met een buis van cordiet (meestal gebruikt als drijfgas in munitie voor kleine wapens) die door het midden van het blikje loopt om als brandstof te dienen. De blikjes waren snel en gemakkelijk te gebruiken en konden worden aangestoken met een sigaret, waardoor troepen in minder dan vijf minuten een warm vlees kunnen bereiden. Helaas, ze hadden ook de neiging om te ontploffen, de verzamelde squaddies overladen met gloeiend hete soep.

Vanaf dat moment, er zijn talloze pogingen geweest om zelfverwarmende blikken tot een mainstream product te maken. De meesten vertrouwden op een wat minder explosieve reactie om de warmte te leveren, hoewel sommigen nog steeds worstelen met het probleem om niet op te blazen. Ongebluste kalk (calciumoxide) warmt snel op wanneer het wordt gemengd met water. Maar het is niet bijzonder efficiënt, produceert ongeveer 60 calorieën aan energie per gram reactant (één calorie verwarmt één milliliter water met 1℃).

Het resultaat is dat, om de drank met 40℃ te verwarmen, je hebt een verwarmingselement nodig dat bijna de helft van de verpakking in beslag neemt. Dat is zo ongeveer OK als je een klein drankje wilt op een warme dag, maar in het diepst van de winter, wanneer je misschien echt een warm drankje wilt, je eindigt alleen met een lauwe koffie.

Krachtigere blikken

Wat nodig is, is een veel efficiëntere reactie. Iets, zoals thermiet misschien? Zo gek als het inpakken van een blikje met een reactie die een artilleriegeweer kan uitschakelen, lijkt misschien precies wat HeatGenie van plan is. In de afgelopen tien jaar, het bedrijf heeft talloze patenten ingediend die het gebruik van thermiet in zelfverwarmende blikken beschrijven. Het blijkt dat de reactie van de US Rangers nog steeds te heet is om aan te pakken, dus ze hebben de zaken een beetje teruggedraaid door de roest te vervangen door een minder reactief maar niet minder bekend materiaal, siliciumdioxide. Dus de nieuwste generatie verwarmde blikken wordt gestookt op aluminium en gemalen glas.

Wanneer deze reactie wordt geactiveerd, schopt het nog steeds maar liefst 200 calorieën per gram reactant uit en kan het 1 bereiken. 600℃. Gezien de moeilijke geschiedenis van zelfverwarmende verpakkingen, het vrijgeven van zoveel energie uit het blikje in je hand kan een beetje een zorg zijn, dus verschillende patenten van HeatGenie dekken veiligheidskwesties.

Deze omvatten een complexe opstelling van "firewalls" die het zogenaamde "vlamfront" kunnen blokkeren als het te heet wordt, en energieabsorberende "koellichamen" om ervoor te zorgen dat de warmte efficiënt rond de drank wordt overgedragen, evenals ventilatieopeningen om stoom af te blazen. Met alles wat plaats is, het bedrijf beweert dat slechts 10% van de verpakking wordt ingenomen door de verwarmingselementen, die in twee minuten nog steeds een warme koffie kan produceren (hoewel de exacte temperatuur niet is onthuld).

Dus, ruim een ​​eeuw na Fedorovs eerste pogingen, heeft HeatGenie final het zelfverwarmende blikje gekraakt? Afgaande op de patenten en investeringen, het bedrijf heeft misschien de technische kant geregeld, maar of het echt een heet product in handen heeft, is iets heel anders.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees het originele artikel.