Ett amerikanskt teknikföretag hoppas kunna få en mycket gammal idé att äntligen fungera genom att lansera självuppvärmande dryckesburkar. HeatGenie fick nyligen 6 miljoner USD för att lansera sin burkdesign 2018, mer än 15 år efter att Nestle övergav en liknande idé. Men principerna bakom tekniken går mycket längre tillbaka till 1897, när den ryske ingenjören Jevgenij Fedorov uppfann den första självuppvärmningsburken. Så hur fungerar dessa burkar, varför ingen har lyckats göra dem till en framgång, och vad är HeatGenies nya tillvägagångssätt? För att svara på det, vi måste gå tillbaka till andra världskriget.

De imponerande klipporna i Pointe de Hoc har utsikt över Normandies stränder där allierade trupper landsteg den 6 juni 1944. Attackerna markerade början på befrielsen av det tyskt ockuperade Europa. Och klipptopparna var den perfekta platsen för artilleripjäser som kunde förgöra alla trupper som försökte attackera Ohamas och Utahs strandhuvuden.

Det allierade kommandot visste detta och så, för att säkra attacken, flottan bombarderade Pointe de Hoc. Rädd att detta kanske inte räcker, de hade också en reservplan. Ett team av US Rangers skalade de klippta 30 meter långa klipporna och, efter att ha lokaliserat vapnet, de satte ut sina granater, förstöra vapnen. Nyckeln till deras framgång var valet av termitbaserade laddningar. Det här var inte den sortens "sprängämnen" som normalt finns i granater, utan använde istället en kemisk reaktion som gav temperaturer som var tillräckligt höga för att smälta stålet i artilleriernas skjutmekanismer.

Förvånande, termiten som rangers använde är otroligt enkel. Det är bara rost (järnoxid) och pulveriserat aluminium. Blandade tillsammans är de helt säkra och stabila – det vill säga tills blandningen får en energisk kick, typiskt genom att tända en magnesiummetallsäkring. Och så börjar fyrverkerierna. Aluminiumet fångar syret från rosten och producerar i processen järn och en enorm värme. Reaktionen kan lätt nå 2, 500 ℃, tillräckligt varmt för att producera smält (flytande) järn.

Följande video visar reaktionen i slow motion. Det starka ljuset i starten är bara magnesium som brinner. Sedan, när säkringen brinner ner till termiten, saker blir imponerande, lämnar ett smält rör och en flammande pöl av järn.

Thermite är ett extremt exempel på en exoterm reaktion, en kemisk reaktion som producerar energi i form av ljus och värme. Brand, typiskt resultatet av ett reagerande kol och syre, är förmodligen den exoterma reaktion vi är mest bekanta med. Men det finns många fler. Faktum är att många av samma trupper som landade på stränderna i Normandie den dagen hade ett annat exempel i sina ransoneringsförpackningar, i form av självuppvärmande soppaburkar.

Dessa var i huvudsak en spis och burk rullad till en, med ett rör av kordit (mer vanligtvis används som drivmedel i handeldvapenammunition) som löper genom mitten av burken för att fungera som bränsle. Burkarna var snabba och lätta att använda och kunde tändas med en cigarett, låta trupperna förbereda ett varmt kött på mindre än fem minuter. Tyvärr, de hade också en tendens att explodera, överösa de samlade trupperna med rykande het soppa.

Sedan dess, det har gjorts många försök att göra självuppvärmande burkar till en vanlig produkt. De flesta förlitade sig på en ganska mindre explosiv reaktion för att ge värmen, även om vissa fortfarande har kämpat med problemet att inte sprängas. Bränd kalk (kalciumoxid) värms upp snabbt när den blandas med vatten. Men det är inte särskilt effektivt, producerar cirka 60 kalorier energi per gram reaktant (en kalori värmer upp en milliliter vatten med 1 ℃).

Resultatet är att, för att värma drycken med 40 ℃, du behöver ett värmeelement som tar upp nästan hälften av förpackningen. Det är nästan OK om du vill ha en liten drink en varm dag, men i djupet av vintern, när du kanske verkligen vill ha en varm dryck, du slutar bara med en ljummet kaffe.

Kraftfullare burkar

Vad som behövs är en mycket effektivare reaktion. Något, som termit kanske? Lika galet som att packa en burk med en reaktion som kan inaktivera en artilleripistol kan tyckas det är precis vad HeatGenie planerar. Under de senaste tio åren, företaget har lämnat in ett flertal patent som beskriver användningen av termit i självuppvärmande burkar. Det visar sig att reaktionen som används av US Rangers fortfarande är för het för att hantera, så de har dragit tillbaka sakerna lite genom att ersätta rosten med ett mindre reaktivt men inte mindre bekant material, kiseldioxid. Så den senaste generationen uppvärmda burkar drivs på aluminium och malt glas.

När denna reaktion utlöses sparkar den fortfarande ut hela 200 kalorier per gram reaktant och kan uppnå 1, 600 ℃. Med tanke på den oroliga historien om självuppvärmande förpackningar, att släppa ut så mycket energi från burken i din hand kan vara lite av en oro, så flera av HeatGenies patent täcker säkerhetsfrågor.

Dessa inkluderar ett komplext arrangemang av "brandväggar" som kan blockera den så kallade "flamfronten" om det skulle bli för varmt, och energiabsorberande "kylflänsar" för att säkerställa att värmen effektivt överförs runt drycken, samt ventiler för att släppa ut eventuell ånga. Med allt som är plats, företaget hävdar att bara 10 % av förpackningen tas upp av värmeelementen, som fortfarande kan producera ett varmt kaffe på två minuter (även om den exakta temperaturen inte har avslöjats).

Så, långt över ett sekel efter Fedorovs första ansträngningar, har HeatGenie slutligen spruckit den självuppvärmande burken? Att döma av patenten och investeringarna, företaget kan ha löst den tekniska sidan, men om den verkligen har en het produkt i händerna är en helt annan sak.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.