De geschiedenis van het vuurwerk

Hoe de mensheid de angst voor het vuur overwon en er nuttig gebruik van maakte

Het schouwspel van spelend vuur en opvliegende gloeiende houtskooldeeltjes door kampvuren moet als eerste 'vuurwerk' worden beschouwd in de menselijke beschaving op aarde.
Gefascineerd was de mens door het vuur, dat enerzijds bescherming bood, verlichting verzorgde voor het zien in de duisternis (klik hier), een wapen vormde tegen wilde dieren of verwarming en comfort bracht in het leven. Vooral was dat van belang voor het bereiden van eten: niet alleen doodde het schadelijke microben of maakte giftige stoffen onwerkzaam, maar ook kwamen meer voedingsstoffen beschikbaar.  Maar vuur kon ook een groot gevaar betekenen en alles ongecontroleerd  vernietigen. 

De mens is in de 3 miljoen jaar dat die de aarde bevolkt, meer dan een miljoen jaar vertrouwd met vuur, en het maken van vuur is al minstens 300.000 tot 400.000 jaar bekend. Dat is relatief laat, zeker in Europa.
Reeds in de oudheid werden vuurfeesten gehouden, meestal rond de zonnewenden.
Rond december en januari is dat het Germaanse Joelfeest wanneer de dagen lengen (klik hier). Van zijn heidense wortels onderging Yule een gechristianiseerde hervorming resulterend in Kerstmis. De pyrotechnische uitvinding van de betrouwbare lucifer zou nog erg lang op zich laten wachten. Pas in Europa in de 19e eeuw vond deze uitvinding plaats. 

Maar ver daarvoor wist men al vuur te gebruiken door het brandend te houden wanneer het was ontstaan door natuurlijke omstandigheden, zoals bij blikseminslag of van vulkanische oorsprong.
Uit ervaring bleek dat door wrijving van droog hout ook warmte kon worden ontwikkeld. Vonken konden ontstaan door het slaan van steen op ijzer, die droog gras of mos lieten branden.

Gebruik van vuur was de voorbode voor de beschaving, immers kon door het vuur verschillende metalen uit ertsen worden gehaald door reductie en waarmee werktuigen en gereedschappen worden gesmeed.
De vuureffecten konden wilde beesten afschrikken, of onzichtbare demonen hebben bezworen. Rituelen met vuur bij geboorte, dood of andere gebeurtenissen begeleid met zang en dans bestaan nog steeds bij primitieve volkeren.

Heden te dage rollen brandende ronde balen hooi en stro van een heuvel, zoals tijdens de Germaanse Paasfeesten, en slingeren prachtige wolken van vonken rond. Door de heftige luchtbewegingen verspreiden de gloeiende houtskooldeeltjes zich. Vochtig of veel harshoudend hout en vooral ook bamboe dat in het vuur wordt geworpen, knettert en knalt behoorlijk hard door de plotselinge vrijkomende gasdruk van het hete water.

Ook verschillende soorten aarde, mineralen en ertsen die in het vuur worden geworpen, geven kleurveranderingen aan de vlam. Zoals koperhoudende aarde voor de kleuren blauw-groen, natriumhoudende zoals zeezout voor geel-oranje en calciumhoudend kalk voor oranje-rood.

Uit de oertijd moeten zeker de wijdverbreide rituelen voortgekomen zijn om met vuur niet alleen wilde beesten te verdrijven, maar vooral ook allerlei onzichtbare boze geesten te verjagen. Brengers van ongeluk en tegenspoed, en het geluk te verwelkomen.
Toen het christendom zich in Europa verspreidde, werden de van oorsprong heidense vuurrituelen vooral door het katholieke deel van Europa behouden. Bekend zijn tegenwoordig de grote zomerse vuurwerkfestivals in Duitsland, Frankrijk maar vooral natuurlijk landen als Italië, Malta en Spanje (Valencia), die de beschermheiligen vereren.

De ontwikkelingsgeschiedenis van het vuurwerk zoals wij dat kennen, en die van het buskruit en de toepassingen daarvan in wapens, lopen parallel. Voor vuurwerk is vaak nog steeds buskruit nodig. Buskruit is ook geen uitvinding van een of enkele personen, buskruit is niet plotseling ontstaan. Velen hebben eeuwenlang eraan bijgedragen om buskruit te perfectioneren, zowel verhoudingsgewijze als in intensieve zuiveringsmethoden van de grondstoffen. En niet te vergeten, het grote belang van de intensieve en innige langdurige menging van de ingrediënten.

De sterkste aanwijzingen heeft China omdat daar veel op schrift is gesteld en zij een 5000-jarige beschavingsgeschiedenis hebben. De voorkennis werd vergaard rondom de 9e eeuw in de 13e eeuw via de met Chinezen handel drijvende Perzen en  Mongolen door de Arabieren waarschijnlijk overgenomen en verder verspreid.
In de eerste helft van de 14 eeuw zouden de vervaardiging en het gebruik van buskruit en ontwikkeling van vuurwapens zich langzaam door Europa  uitbreiden en voortzetten (klik hier) en zich tot een ware industrie ontwikkelen. Uit het gebruik van mortieren met kanonnen ontstond weer het gebruik van vuurwerk shells.

Hoewel het principe van de vuurpijl al gauw bekend werd in de 12e eeuw in China, werden het eerste grootschalige gebruik van vuurpijlen gemeld in de strijd van de Chinezen tegen de Mongolen in 1232.
In het jaar 1264 was er sprake van een zogenaamde 'grond-rat', een stuk vuurwerk dat aangedreven werd door buskruit en een grote gelijkenis had met de latere voetzoeker of serpent. Vooral in Zuid-Europa was dit het geval en zou het kindervuurwerk zijn geweest (vlgs. Roger Bacon en de latere T.L. Davis). De naam 'rotje' zou zijn afgeleid van ditzelfde soort vuurwerk, eveneens de afleiding van het woord 'rat' naar 'rot'.
De vuurwerk mortierbom werd pas ontwikkeld nadat eerst kanonnen voor oorlogsdoeleinden werden geproduceerd en de eerste mortiergranaten waren ontwikkeld, zo'n driehonderd jaar later.

De landen India en Bengalen spelen zeker ook een belangrijke rol in de geschiedenis van het vuurwerk. Immers was daar salpeter vaak direct voorradig als delfstof. Het ligt er gewoon aan het oppervlak, o.a. in de delta van de Ganges waar de Nederlandse VOC in de 18e eeuw zelfs een raffinaderij bouwde. En salpeter is te vinden in India bij de grotten van Madurai en Tuticorin. De Hollanders waren daar in de 17e eeuw ook.

De Portugezen probeerden aldaar sinds het jaar 1588 de salpetergronden te bemachtigen (klik hier). Sommig grotsalpeter was zo zuiver dat het maar één of twee keer gezuiverd of geherkristalliseerd hoefde te worden.
Het is goed voor te stellen dat reeds vroeg in de beschaving mensen in de salpetergrotten woonden en die daar ook vuur stookten. Toen men de grond mogelijk gebruikte om het vuur te doven, wakkerde salpeter dat vuur juist weer aan, door het vrijkomen van zuurstof. Het effect is gelijk aan het aanblazen van vuur, waardoor de gedachte moet zijn geweest dat salpetergrond vastgehouden 'lucht' bevatte. Die 'lucht' was het gas zuurstof, nodig voor de verbranding.

Op die manier is ook voor te stellen dat men mengsels van houtskool en salpeterhoudende grond maakte, niet alleen in India en Bengalen, maar ook in China en elders in de wereld. Dit kruit werd niet alleen voor 'Bengaals' licht gebruikt, maar ook als medicijn. Ongetwijfeld is houtskool dan het werkzame bestanddeel geweest, en niet de salpeter.
China beschikt in de provincie Hunan over uitgestrekte velden die rijk zijn of waren aan salpeteraarde. Niet toevallig ontstond daar nu juist de vuurwerkindustrie, met name in en rondom Liuyang.
Hoewel de geheime kennis waarschijnlijk een reis om de wereld heeft gemaakt, en ook via de Mongolen werd verspreid die met op buskruit gelijkend materiaal oprukten tot aan Polen en Hongarije in het jaar 1241, werd omstreeks diezelfde tijd in Europa het buskruit op twee plaatsen herontdekt. Die herontdekking leverde de ontwikkeling van het Europese kanon op. Klokkengieterijen waren immers gespecialiseerd in het gieten van brons en ontwikkelden de eerste vuurwapens.

Mogelijk is het geheim van het buskruit reeds verspreid met de kennis van het maken van papier. Toen het uitbreidende Arabische Rijk in het oosten het Chinese keizerrijk ontmoette omstreeks 740 na Chr., werden Chinese gevangenen gemaakt en hen belangrijke procesgeheimen ontfutseld.
De uitvinding van het buskruit wordt toegeschreven aan de Chinezen, hoewel buskruit een lange ontwikkelingsgeschiedenis doorgemaakte. Door het ontbreken van de juiste samenstelling wordt het dus nog niet als echt buskruit beschouwd. Het wordt als proto-buskruit gezien, een voorloper, nu zo'n 16 eeuwen geleden. Buskruit in de huidige samenstelling is echter een ontwikkeling van 5 eeuwen geleden en de huidige moderne verhoudingen zijn pas de laatste 100 jaar praktisch ongewijzigd. Overigens heeft elk land waar buskruit wordt geproduceerd, nog steeds zijn eigen samenstelling die iets afwijkt van de standaard receptuur, de verhouding van 75:15:10.

De kennis over buskruit in China werd zover bekend grotendeels doorgegeven door Taoïstische monniken (klik hier). Zo beschrijft de Taoïstische monnik Ko Hung (265-317 na Chr.) een mengsel, bestaande uit steenzout (ongezuiverd salpeter), zwavel en azijn. Azijn had mogelijk de functie voor het uitwassen van onzuiverheden in salpeter en zwavel, zoals kalk dat daardoor in oplossing gaat.
De eerste vermelding van salpeter vindt men in de Ji Ni Zi in de 4de eeuw. Op het einde van de 5de eeuw werd salpeter geïdentificeerd. Als hoofdbestanddeel diende het zo vaak als mogelijk gezuiverd te worden voor de juiste werking, door herkristallisatie.

Het woord 'salpeter' zoals wij dat gebruiken, komt van de Latijnse woorden sal (zout) en petrae (stenen), zout van steen, omdat het zout oorspronkelijk van de stenen rondom stallen en mestvaalten geschraapt werd - en daar als een bloemig wit gevederde kristalgroei aanwezig is. De samenstelling van deze kristallen is opvallend rijk aan kaliumnitraat -  vaak zo'n 95 %, en de rest is carbonaat en magnesium-, calcium en ammoniumnitraat.

Salpeter is dus als sediment ook te vinden in minerale zout grotten en steengroeven - door bacteriële inwerking op urine en uitwerpselen van dieren en als percolatiewater, dat door bodemwater is oplost en uitkristalliseert. Dit soort salpeter is vaak  vermengd met andere kalkzouten zoals fosfaat, carbonaat, sulfaat en klei, maar kan eveneens van hoog gehalte zijn. Natuurlijke bronnen bevatten salpeter in verschillende samenstellingen en verhoudingen, afhankelijk van de vindplaats.

Om deze salpetersoorten om te zetten tot bruikbaar salpeter voor buskruit, kalisalpeter of kaliumnitraat dat minder vochtaantrekkend is, moeten deze zouten chemisch worden omgezet door het bijmengen van potas. Dat is as dat overblijft na houtverbranding en dat voornamelijk uit kaliumcarbonaat bestaat. Door ionenwisseling ontstaat bij het oplossen van de zouten het kaliumzout. Het element kalium wordt ook wel 'potash' genoemd in het Engels, of potassium in het latijn. Van deze zouten is kalisalpeter het minst hygroscopisch (wateraantrekkend), waardoor de eigenschappen van het buskruit aanzienlijk kon worden verbeterd.

In zijn Ben Cao Jing Ji Zhu (492 n. Chr.) schreef Tao Hong Jing dat er een blauw purperen vlam ontstond als men salpeter in het vuur strooide. Salpeter moet echter gezuiverd worden want anders is het onbruikbaar in buskruit mengsels. De salpeter werd verzameld en opgelost in potten met water. Daarna werd het water gekookt en na de indamping en uitkristallisatie werden de onzuivere elementen weggenomen via de oplossing of 'moederloog'.

Van groot belang is ook de kwaliteit van de gebruikte houtskoolsoorten. Niet elke boom- of plantensoort is geschikt. Het beste houtskool voor grotere en snellere gasproductie in buskruit is die van de zachtere houtsoorten met een minimale as vorming, zoals hout van de wilg of de linde boom. In Japan zweren ze bij houtskool van de hennep plant. Voor vonken vorming is houtskool van de hardere pijnboomsoorten meer geschikt - waaruit barbecue houtskool grotendeels bestaat. (klik hier voor een video over de productie van houtskool).

In Europa werd het buskruit dus door de alchemisten herontdekt, mogelijk via oude geschriften waardoor het niet helemaal origineel is. Dankzij hun vele experimenten, hun drang naar kennis op zoek naar het onsterfelijkheidselixir en de geheime formules om onedele metalen zoals lood om te zetten in goud en zilver, de Steen der Wijzen, ontdekten zij veel nieuwe chemische elementen en verbindingen. Die vormden zeer nuttige grondstoffen of waren de aanleiding tot nieuw onderzoek. Ze ontwikkelden tal van nieuwe technieken om stoffen beter te zuiveren of te scheiden. Waarschijnlijk gebruikten ze chemicaliën die analoog waren met de bestanddelen van buskruit. 



De herontdekking van het buskruit in Europa zou worden toegeschreven aan Marcus Graecus die in zijn Latijns boekwerk melding maakte. Wederom twee monniken, de Duitse Franciscaner monnik Berthold Schwarz (1313?) en in Engeland aan de monnik Roger Bacon een eeuw eerder (1214 - 1294), hadden beide gelijkwaardige ontdekkingen gedaan. Beide heren waren actief in de alchemie. Bacon gaf ook les en was bekend als ene Doctor Mirabilis.

Er wordt echter getwijfeld aan dit fraaie verhaal. Berthold Schwarz staat in de annalen van de Duitse stad Freibrug vooral bekend vanwege het gebruik van buskruit voor vuurwapens en door een vuurwerkboek (klik hier). Bacon zou honderd jaar daarvoor zijn informatie hebben gehaald uit oude geschriften die via het Grieks en Latijn zijn vertaald uit het Arabisch. Ook zou hij eerder kennis hebben gemaakt met Chinees vuurwerk, maar het buskruit dat hij maakte, had niet de explosieve kracht en samenstelling.

Vooral van groot belang is de militaire ontwikkeling geweest en de toepassingen van buskruit als aandrijfmiddel in kanonnen en lichte wapens om projectielen te verschieten. Hoewel het eerste kanon geschut waarschijnlijk in China tijdens de Song dynastie werd vervaardigd, werd de eerste kanon in Europa op het Iberische schiereiland ingezet tegen de Moren. Onduidelijk is echter of de kennis niet van Arabische origine is, daar de Moorse cultuur destijds in hoger aanzien stond. 

Zowel alchemisten als zij die zich met de techniek van wapens en kanonnen bezig hielden, hadden grote invloed op de pyrotechniek of vuurwerkerij. Zowel de pyrotechniek voor oorlogsdoeleinden als die voor kunstvormen, amusement en recreatie. Ontdekkingsreizigers als Marco Polo en zijn familie brachten het Chinese en Mongoolse vuurwerk naar Italië, alhoewel boze tongen beweren dat Polo misschien nooit echt in China is geweest. Het waren in ieder geval de Italianen die de vuurwerkkunst verbeterden met nieuwe vondsten en die kunstvaardigheid in Europa en in de toen nog jonge Verenigde Staten verder verspreidden.

Samen met de schutterij, de kanonniers, de talrijke ambachtslieden en onderzoekers werden nieuwe pyrotechnische effecten ontwikkeld.
Het aantal nieuwe ontdekkingen - zoals die van het geheimzinnige elementaire witte fosfor in de 17e eeuw - was zó groot, dat ook gerenommeerde natuuronderzoekers geïnteresseerd raakten in de pyrotechniek. Soms gingen ze zelfs zo ver dat ze veronderstelden dat veel natuurverschijnselen te verklaren waren met de vuurwerkverschijnselen en buskruit. Wanneer er onweer in de lucht was, dacht men dat de geest (gas of damp) van nitraat, zwavel en fosfor in de lucht waren.

Zelfs bij de ontdekking van statische elektriciteit en de uitvinding van de Leidse Fles dacht men nog in termen van buskruit en explosies. Het is dan ook niet zo verwonderlijk dat omstreeks die tijd de liberale stroming van de verlichting steeds meer invloed kreeg. Het doen van experimenten en objectief onderzoek op basis van waarneming was van meer belang, de rede en filosofie, in tegenstelling tot de eeuwenoude hegemonie van dogma's uit de theologie en bijgeloof in het vaak duistere en onverklaarbare. De zuivere en toegepaste wetenschap speelde dus een steeds belangrijkere rol.

In Frankrijk was de laatste beroemde alchemist Antoine Laurent Lavoisier (Parijs,1743 – 1794), ook wel de vader van de moderne scheikunde genoemd. Hij hield zich behalve met belastinginning namens de Franse koning bezig met de productie van buskruit in de maalmolens van Essone.
Lavoisier leidde ook Éleuthère Irénée du Pont de Nemours op (klik hier) - die later vluchtte in verband met de Franse Revolutie, en zou buskruit gaan maken in de Verenigde Staten van Amerika. De kwaliteit van het buskruit kon bepalend zijn of een oorlog werd gewonnen of verloren, zoals tijdens de Amerikaanse burgeroorlog (klik hier). Voor de landontginning, exploratie, ontwikkeling en aanleg van wegen was buskruit van groot belang. Hij kreeg belangrijke opdrachten van president Jefferson en werd zo de grootste fabrikant van explosieven, ook bekend als DuPont.
Lavoisier zelf stierf tijdens de Franse Revolutie op de guillotine, als royalist en belastingpenning inner des Konings.

Ook de beroemde Franse chemicus en natuurkundige Louis Joseph Gay-Lussac (1778 – Parijs, 1850) hield zich bezig met de productie en zuivering van salpeter, ten behoeve van de grote vraag naar buskruit. Buskruit diende voor oorlogsdoeleinden die in belang voorop gingen, als wel in vredestijd voor de ontwikkeling van wegenbouw, waterwerken en in de mijnbouwgebieden.

De biologische nitrificatie methode om salpeter te maken door middel van rottende stapels stalmest en urine, was een reeds bekende techniek maar behoefde verfijning. Vermengd met bouwafval, steenresten en slachtafval en dergelijke, afgedekt met lagen stro, ontstond door bacteriële inwerking ammoniak dat door oxidatie werd omgezet van nitriet in nitraat. Het stinkende mengsel van organisch en anorganisch afval bleef in stapels van 1,5 meter hoog op wijde akkers een jaar rotten. Waarna het materiaal werd 'geoogst' en met heet water behandeld, vervolgens met potas werd vermengd en vervolgens moest worden uitgekookt. Na herhaaldelijke herkristallisatie ontstond redelijk zuiver kalisalpeter. Deze methode was het meest efficiënt bij een zomerse temperatuur van 35 graden C en viel stil in de winter.

Er zijn volgens Johan Verachtert in zijn studie over de middeleeuwen voldoende aanwijzingen dat kennis over buskruit in de 13e eeuw door de Mongolen en Arabieren via handelsroutes en oorlogswegen zowel over zee als over land, van China naar Europa is gebracht. 
De geheimen van Chinees kunstvuurwerk zijn later ook door zeevarende ontdekkingsreizigers en handelsnaties uit Holland, Engeland, Spanje, Portugal en Italië met hun contacten aldaar, per boot via de zeeroutes vanaf China en India naar Europa gebracht. In Europa heeft de ontwikkeling van het kunstvuurwerk zich verder voltrokken via Italië, geïnspireerd en gedomineerd door hun beroemde kunstzinnigheid, vindingrijkheid en gevoel voor stijl.

Reeds in de 17e eeuw had Nederland een ambassade in China, een kolonie op Deshima in Japan en VOC handelsposten in India en Bengalen (klik hier: Patna en Chhapra). Voor  salpeter als delfstof bestond er zelfs een salpeter raffinaderij.  De ambassadeur berichtte regelmatig van het prachtige Chinese vuurwerk, dat vooral op gebruik van buskruit en fijne ijzerdeeltjes bleek te berusten. De Hollanders en later de Engelsen leerden op hun beurt de Japanners weer over vuurwerk, dat ze daar toen nog niet kenden.

Aan het Hof van de rijke adel, te weten de koningshuizen van Frankrijk, de Bourbon in Versailles, in Engeland  de Tudors en Hanover in London en in Rusland de Romanovs in St. Petersburg, werden in de 16e en 17e eeuw grote kunstvuurwerk spektakels vertoond. Landen als Duitsland verspreidden de kennis vooral naar het Russische hof, de Italianen naar het Franse Hof en de Nederlanders en Denen naar het Engelse Hof (klik hier).

In het begin van de 16e eeuw bestonden de Nederlanden uit gebieden met hun eigen wetten en regels. Over deze gebieden heerste de Habsburgse landsheer Karel V. Zijn vader, hertog Filips de Schone, was een telg uit het geslacht van de Bourgondiërs dat vanaf de 14e eeuw een groot aantal hertogdommen en graafschappen in de Nederlanden had verworven. Zijn moeder was de erfgename van de Spaanse Aragon en Castilië. Filips stierf toen Karel nog jong was. In 1515 werd hij als 15-jarige al heer der Nederlanden, een jaar later ook koning van Spanje en over de bezittingen in de Nieuwe Wereld. In het jaar 1519 volgde zijn verkiezing tot keizer van het Duitse Rijk.

In de 16e eeuw had bijgeloof nog veel mensen in hun greep. Zo geloofden ze in tovenarij, boze geesten en heksen. Volgens de kerk was tovenarij een daad van de duivel en het kwaad.
Wanneer een oogst mislukte, door ziektes vele dorpelingen stierven of andere tegenslagen plaatsvonden, werd dit gezien als een straf van God. En de mens zocht een zondebok, iemand aan wie ze de schuld konden geven. Dit leidde veelal tot beschuldigen van hekserij.

Vuurwerk was nog vrij onbekend bij het gewone volk en de explosies en lichtflitsen werden in die tijd vaak als beangstigend ervaren. Zeker was dat het geval bij de gewone burgerij die vaak onaangekondigd werd verrast met door de adel in opdracht ontstoken vuurwerk. Met de licht- en geluidseffecten die veelal leken op natuurlijke donder en bliksem. Of anders wel van verre gelijkend op een hemels vuur als van een regen van onheilspellende meteorieten.

Vuurwerkers werkten voornamelijk voor de hoge adel, de koningshuizen, en vooral ook voor de jonge kroonprinsen in hun opleiding tot koning. Van de angst voor het onbekende van vuurwerk maakte de adel dankbaar gebruik om hun overwicht en macht te bevestigen tegenover het gewone volk. Alsof zij tevens heer en meester waren over de krachten der natuur.  

In die tijd leefde Cornelis Drebbel (Alkmaar 1572 - Londen 1633), die zich met veel zaken bezig hield. Hij was niet alleen alchemist en uitvinder, maar ook goochelaar en was als ingenieur met allerlei interessante constructies en projecten actief. Hij kan zeker tot een van de eerste internationaal bekende en erkende pyrotechnici van de wereld worden gerekend. Maar liefst een eeuw eerder dan die eer te beurt viel aan de gebroeders Ruggieri, Italianen die bekend zouden worden aan het Franse Hof. Vuurwerk in die tijd was nog voornamelijk op buskruit en het gebruik van exotische mineralen gebaseerd en had nog weinig kleur. Dat is ook op veel schilderijen uit die tijd te zien.

In Engeland verzorgde Drebbel voor de Prins van Wales de Koninklijke Vuurwerken en werd hij tevens bekend door het gebruik van magische goocheltrucs. Zoals die met het zogenaamde ´fulminerend goud', ook wel knalgoud, kraakgoud of klatergoud genoemd (zie p. 399 Beginselen der natuurkunde, van Winkler uit de 18e eeuw).

Dat knalgoud diende zowel voor 'lust ende vermaeck' als voor militaire marinetoepassingen in bommen zoals tijdens de expeditie bij het Franse La Rochelle in 1628. Daar waar de Engelsen de protestantse Franse Hugenoten bescherming wilden bieden.
Mogelijk wist Drebbel ook zuurstof te ontwikkelen uit salpeter in zijn eigen ontworpen duikboot voor de Engelse marine, hoewel zuurstof als gas nog niet officieel was ontdekt. Men dacht eerder aan iets als opgesloten 'lucht'.

Het knalgoud was geen ontdekking van Drebbel. Eerder had de Duitse alchemist Sebald Schwaertzer in zijn Chrysopoeia Schwaertzeriana in 1585 van het knalgoud melding gemaakt (klik hier). Drebbel had met het 'Aurum Fulminans' echter een fantastisch magische tovertruc, want door middel van de explosieve ontledingskracht van het poeder kon hij bijvoorbeeld een muntstuk of een lepel met een knal hoog laten opvliegen. Een ieder in grote verbazing achterlatend. In de late middeleeuwen moet het zeer geheimzinnige en onbekende krachtenspel een ongelooflijke indruk hebben gemaakt.

Overigens is fulminerend goud niet hetzelfde als de chemische fulminaat verbinding (- ONC), die in de vorm van zilverfulminaat tegenwoordig wordt gebruikt als explosief in bepaalde knalerwten. Zoals de Pop-pop of Tricky, waarbij zakjes grof zand zijn afgevuld met 1,5 mg zilverfulminaat.
Het knalgoud betreft een stel van complexe amorf polymere goud-stikstof-waterstof verbindingen dat kan variëren in samenstelling al naar gelang de uitgangsstoffen, de overmaat en de mate van zuivering door uitwassen met water en ammonia. Het zijn hoog explosieve verbindingen die in gevoeligheid sterk variëren en vaak een echte detonatie vertonen, in tegenstelling tot de explosieve verbranding van buskruit.

Hoewel het element ijzer al lang bekend was, werd het in fijn verdeelde vorm pas in vuurwerk gebruikt toen men ontdekte dat Chinezen dit in hun vuurwerk verwerkten voor briljante vonkeffecten.
Rond het jaar 1740 hielden vijf Italiaanse broers genaamd Ruggieri zich bezig met de ontwikkeling van fraai roterend grondvuurwerk en verhuisden zij vanwege hun grote kennis op pyrotechnisch gebied naar Frankrijk. Om aldaar aan het adellijke Hof van Versailles in hoge kringen te verkeren om de allernieuwst ontwikkelde kunstvuurwerken te vertonen.

De komst van buitenlandse pyrotechnici, zowel in Engeland als in Frankrijk, leidde soms tot jaloezie en onderling geruzie. Onder andere tussen de Parijse vuurwerkfamilie Dodemant en Pietro Ruggieri. Daarbij werden in het jaar 1749  rivaliserende vuurwerken opgesteld voor het stadhuis, waarbij zelfs veertig doden en driehonderd gewonden vielen. Ondanks dit vreselijke ongeluk werd de oudste broer Petronio benoemd door de Franse Louis de XV als de Vuurwerker des Konings. Gaetano Ruggieri bleef echter definitief in Engeland na een groot vuurwerkspektakel in London's Greenpark. Hij werd uitgenodigd als docent te werken bij de Woolwich Royal Laboratory waar onder andere munitie en militair vuurwerk werden vervaardigd.

De vele nieuwe ontdekkingen en uitvindingen, zoals die van statische elektriciteit en de Leidse fles, leidden in de 18e eeuw aanvankelijk nog tot het verkeerde idee dat vuurwerk en buskruit iets te maken hadden met  natuurkundige verschijnselen. Immers was er licht als 'vuur' en geluid van een knal bij ontlading, een andere verklaring was er nog niet.

Een belangrijke nieuwe stap in de pyrotechniek wer gezet door de ontdekking in 1786 van kaliumchloraat, door de Franse graaf Claude-Louis Berthollet (1748 - 1822). Hij was in eerste plaats arts en later ook chemicus. Hij wilde het 'Berthollet-zout' vooral als vervanging voor salpeter gebruiken in buskruit, maar na een zware explosie bleek het daar veel te gevoelig en instabiel voor. Met name in combinatie met ongezuiverd en zuurhoudend zwavel en andere sulfiden was het soms levensgevaarlijk.

Chloraat werd bereid door chloorgas door een warme alkalische oplossing te leiden, dat op weg naar de synthese ook hypochloriet ofwel het zeer nuttige bleekwater (Eau de Javel) opleverde. Na de ontdekking en de ontwikkeling van elektriciteit en het principe van de dynamo, werd chloraat goedkoop via de elektrolytische weg uit een gewone zoutoplossing bereid bij waterkrachtcentrales. Zoals in Zwitserland en Scandinavië.

Met chloraat was het pas goed mogelijk fraai kleurenlicht te produceren in vuurwerk. Niet alleen vanwege de hogere verbrandingstemperaturen die te bereiken zijn, maar ook omdat chlorides vaak een geschikter en dus helder kleurenspectrum bezitten.
Vele kleurenlicht producerende verbindingen werden ontdekt en vuurwerkers met name in Italië en Frankrijk experimenteerden ermee, tot groot enthousiasme van de hoge adel en hun buitenlandse gasten.

Chloraat werd aanvankelijk ook voor de ontwikkeling van tal van explosieven gebruikt. Tevens was het van groot belang voor de ontwikkeling van slaghoedjes, waardoor de ontsteking van buskruit opeens veel makkelijker werd. Met name voor vuurwapens en munitie was dat het geval. Later bleek chloraat onvoldoende sterk als explosief toen er nieuwe stoffen werden ontwikkeld, en in de slaghoedjes vormde de neerslag van het gevormde kaliumchloride corrosie in de wapens.

Voor de ontwikkeling van veiligheidslucifers is het chloraat zelfs onontbeerlijk gebleken. Het betreft hier een nauwkeurige balans die niet zo makkelijk is af te lezen van het op zich eenvoudige concept.
Ook de Chinezen waren mogelijk de eersten die een soort van lucifers maakten: bamboe flinters gedoopt in gesmolten zwavel. Er was wel eerst vuur nodig om ze aan te steken.

In Europa was vele eeuwen later de Ierse alchemist en filosoof Robert Boyle (1627 - 1691) die voor het eerst houtjes doopte in witte fosfor, dat toen pas was ontdekt. Witte fosfor is bij 40 graden C makkelijk ontvlambaar aan de lucht, pyrofoor dus. 
In zijn Sceptical Chymist uit 1661 doet Boyle hiervan nog geen verslag (klik hier), dat zou duren tot het jaar 1680.
Later werd witte fosfor en chloraat gecombineerd, een gevaarlijke sas die bij wrijving ontbrandt en zich alleen veilig in een waterige massa laat verwerken. Pas toen door een Zweedse uitvinding het veel veiliger en niet giftige rode fosfor werd gescheiden van het chloraat in de luciferkop en het strijkvlak, ontstond de veiligheidslucifer (Zwaluw).  

Na de dood van Petronio Ruggieri in 1794 namen zijn zoons Michèl-Marie en Claude-Fortuné de zaken waar, als vertegenwoordigers van de volgende generatie vuurwerkers. Claude benaderde de pyrotechniek op een meer wetenschappelijke basis en probeerde met de zich ontwikkelende moderne chemie een brug te slaan naar de wetenschap. Hij publiceerde diverse belangrijke werken, waaronder Elémens de Pyrotechnie in 1801 (klik hier), Pyrotechnie Militaire in 1812, Principes de Pyrotechnie in 1821 - dat ook in het Engels werd vertaald, de Notes Explicites in 1825 en Précis Historique in 1830.

Dus vanaf heden geen Flogiston theorie meer of rare geheime recepten, maar voortaan degelijke natuurwetenschap op basis van ook door andere wetenschappers controleerbare experimenten!
De Duitse chemicus Justus von Liebig (1803 - 1873) wordt beschouwd als de pionier in de ontwikkeling van kunstmest, waaronder salpeter. Hij stopte met zijn apothekersstudie na een ongelukkig experiment met knalkwik en werd later in Parijs een leerling van Gay-Lussac.
Voor salpeter werden nieuwe import mogelijkheden gevonden in de vorm van Chili-salpeter (klik hier), dat gedolven werd in de Atacama woestijnen van het droge noorden, grenzend aan Peru en Bolivia. Dit Chileense salpeter of natriumnitraat is ook een uitstekende kunstmest dat voor een enorme voedselaanwas zorgde. Voor buskruit diende het natronsalpeter nog wel te worden omgezet in kalisalpeter.

Na de ontdekking van de nieuwe explosieve stoffen nitrocellulose (1832) en nitroglycerine (1847) kwam cordiet plaats maken voor het eeuwenlang gebruikte buskruit (klik hier). Het 500 jaar bekende buskruit voor militaire doeleinden en de wegen- en mijnbouw, werd vervangen door die veel efficiënter werkende organische nitraten. Cellulosenitraat (nitrocellulose) en glyceroltrinitraat (nitroglycerine) vormden bij de verbranding grotendeels gasvormige producten die veel meer energie opwekten. Hoewel Alfred Nobel niet de eerste was die nitroglycerine synthetiseerde (dat was de Italiaan Sobrero), was hij wel de eerste die de uitvinding van het goed bruikbare Dynamiet grootschalig ontwikkelde en er een enorm fortuin mee maakte.

Cellulosenitraat wordt in de vuurwerkerij maar met mate gebruikt, als kruit in ijsfonteintjes met microsterren. Of wordt het verkocht als flitswatten, een schertsartikel, en als flashpaper voor goochelaars. Cellulosenitraat kan niet altijd buskruit vervangen, omdat het een goede gasafsluiting nodig heeft voor de benodigde drukopbouw. Daardoor is het geschikter voor moderne munitie, niet voor gewoon vuurwerk. Cellulosenitraat is een instabiele stof en heeft stabilisatoren nodig die de katalytische ontleding tegengaan.
Buskruit is echter nog steeds een belangrijke basis in de kunstvuurwerkerij. Oud buskruit waarbij het nitraat onder invloed van vocht door uittreding, migratie en herkristallisatie slechter is geworden in kwaliteit, kan makkelijk weer worden opgewerkt. Dat kan niet met cellulosenitraat. Men werkt echter aan methoden om cellulosenitraat ook voor aandrijving in vuurwerk te gebruiken.

In de 19e eeuw speelde de wetenschap met talrijke ontdekkingen en vindingen een grote rol, de industriële revolutie. Met uitvindingen als de stoommachine, gas- en elektriciteitsgebruik door aanleg van netwerken van buizen en leidingen naar huizen en fabrieken. Maar ook de telefoon, elektronica als de draadloze zender en radio, Tv, de elektromotor, de dynamo, de wasmachine, de benzine- en dieselmotor voor zorgden voor een ware revolutie. De auto, het straalvliegtuig, de raketmotor.  De techniek en wetenschap in de analyse, de chemie en natuurkunde als zodanig lieten de donkere tijden van weleer ver achter ons. Tal van aardolieproducten werden ontwikkeld, zoals plastics en synthetische medicijnen. De periode van de alchemie en haar geheimzinnige hocus-pocus was definitief voorbij.

Voor de grote vraag naar kleurstoffen was de ontwikkeling en productie van anilinekleurstoffen in het vooroorlogse Duitsland van belang. In 1909 werd in Duitsland het chemische stikstofbindingproces (Haber-Bosch) ontwikkeld voor de synthese van salpeterzuur door oxidatie van ammoniakgas, van belang voor zowel de productie van explosieven als voor de nitraten in kunstmest. Duitsland nam daarmee een voorsprong op Frankrijk, dat daarvoor altijd sterk geweest was op het gebied van de scheikunde.

Salpeterzuur en anorganische nitraten konden vanaf nu synthetisch en goedkoop in chemische fabrieken op grote schaal worden bereid. De biologische productiemethoden en de import van salpeter als delfstof waren niet langer nodig. Daardoor kon vooral Duitsland zelf ook de productie voor de oorlogsindustrie opvoeren zonder afhankelijk te zijn van andere landen. De benodigde stikstof komt immers uit de ons allen omringende lucht.

Kunstvuurwerk was niet langer het domein van de aristocratie, de mensen met het geld en de geheimzinnige zonderling.
Het gewone publiek werd via drogisten en apothekers bekend met het vuurwerk, in Nederland onder andere via de firma Loeff in Den Haag, zo rond einde 19e eeuw. Zij waren immers gewend te mengen en te roeren met chemicaliën en kenden de receptuur. Apothekers die in de handel gingen door hun mengsels en producten in het groot te produceren, werden massaproducenten in de farmaceutica, lichaamsverzorging en cosmetica.

De opkomende fotografie in de 19e eeuw zorgde voor blitslicht chemicaliën zoals magnesium, aluminium en zirconium, en in 1886 werd in Zwitserland bij een waterkrachtcentrale de eerste elektrochemische chloraat-fabriek gebouwd. De elektro-chemie produceerde ook de metalen aluminium en magnesium. De ontwikkelingen leidden tot het foto flitslicht kruit, dat sinds begin 20e eeuw in veranderde samenstelling als 'flash kruit' het buskruit verving in knalladingen voor vuurwerk.

Kinderarbeid in Brock's vuurwerkfabriek in 1920

De eerste kunstvuurwerk fabriek in Nederland was onder andere G.J. Ruijsch in Utrecht eind de 19e eeuw. Die kondigde op 8 augustus 1886 een groot vuurwerk aan tijdens de wielerwedstrijd in Nijmegen - in de voorloper van de autokampioen (klik hier). Ruijsch werd later de Nederlandsche Pyrotechnische Fabriek, en daarnaast waren er A. J. Kat in Leiden en J.S. Schuurmans in Leeuwarden, die Italiaanse vuurwerk fabricagemethoden introduceerden. Hun waar in consumentenvuurwerk was zeer beperkt en kwam vooral uit Duitsland.
In Engeland staat nog de oudste vuurwerkfabriek gesticht in 1698 door John Brock. Doordat in Engeland de industriële revolutie al 100 jaar eerder plaatsvond dan in Nederland, was er een enorme vraag aan arbeidspersoneel en werden er ook veel kinderen vanaf 10 jaar oud ingezet.

Er ontstaan in de 20e eeuw in heel Europa tal van vuurwerkbedrijven, de handel bloeit op en men verzint de vreemdste producten om aan de man te brengen.
In Duitsland verkoopt men in 1908 zelfs allerlei kunstvuurwerk voor op de fiets, inclusief strijker rotjes om zich tegen tegen lastige honden te verweren (klik hier). Fietsers in de 20e eeuw werden nogal eens door dolle honden belaagd, ook in Nederland. Al gauw kwam men er achter dat het meer met de opvoeding van het dier te maken, of gewoon aanlijnen.

Tijdens de 1e en 2e W.O. schakelen veel vuurwerkbedrijven over op productie voor de oorlogsindustrie. Zoals bij de fabricage van parachute-vuurpijlen en lichtfakkels, een Deense uitvinding die dateert van 1820.
 

Na de 2e W.O. hebben de mensen hun handen vol aan opruimen van resten munitie en het opbouwen van het land. Oude munitie vormt ook een gevaarlijke hobby voor menige schooljongen.

Voor het publiek werd het langzamerhand een jaarlijkse gewoonte om kant-en-klare rotjes, vuurfonteintjes, voetzoekers, luchthuilers en Romeinse kaarsen via kleine winkeliers aan te kopen, en later zelfs bij warenhuizen als V&D. Het oudejaarsavondvuurwerk werd betrokken niet via de groothandel maar direct van de fabriek. Het vuurwerk was toen nog veelal op gewoon buskruit gebaseerd en de keuze was zeer beperkt. Ook experimenteerden veel jongeren thuis en waren chemicaliën gewoon te koop bij de drogist.

De opkomende handel en industrie betekende enerzijds dat mensen zich meer luxe konden permitteren. Anderzijds was het goedkoper worden van grondstoffen en duurder worden van handarbeid een start om het vuurwerk als kant-en-klaar massaproduct uit landen met goedkope arbeidskracht te halen zoals China. Het vuurwerk van daar was niet beter maar wel goedkoper en gevarieerder.

De ouderwetse drogist met chemicaliën verdween steeds meer uit het straatbeeld en maakte plaats voor het 'parfumerie en cosmetica' type dat nauwelijks meer interessante chemische grondstoffen verkocht. Ook de apotheek heeft nagenoeg geen chemicaliën meer maar betrekt al zijn medicijnen van de groothandel, die weer afhankelijk is van de farmaceutische of chemische fabriek.

Hiermee was ook het thuis experimenteren met chemicaliën afgelopen, een hobby die veel jongens zowel in Europa als in de V.S. uitoefenden in de jaren tussen 1930 en 1980. De vooruitgang in de natuur- en scheikunde hadden de hobbybouwdozen en modelraketbouw ooit zeer populair gemaakt. De hobbydozen zijn er nog wel, maar er zitten geen interessante chemicaliën meer in. Zie hier de terreur van de tuinbroeken en alfa's in een vervrouwelijkte maatschappij van angsthazen en slappe homoseksuelen.

Die terreur van angsthazen is overigens internationaal, overal vond en vindt een uitbanning plaats van het elk beetje risico of gevaar. Eerder werd een schram of buil gezien als onderdeel van een jongensavontuur, van de ontdekking van het onbekende en onverwachte in de wereld van de aanstaande wetenschapper. Het is een ware plaag voor het zich pril ontwikkelende jeugdige natuurwetenschappelijke intellect. (klik hier: Home Chemistry in the Golden Age of Science) In Nederland en Duitsland waren de boeken van Dr. Hermann Römp zeer populair, evenals de boeken Mengen en Roeren boeken van Edel en de Kosmos experimenteerdozen.

Rond de jaren 1960 kwam de import vanuit China via Hong Kong op gang. Het door de Chinezen gebruikte buskruit was duidelijk inferieur doordat men onvoldoende mengde, maalde en samenperste: het moet vooral allemaal snel en goedkoop. Het meeste Chinese vuurwerk is dan ook van matige kwaliteit. Alleen de grote variatie, een breder pallet aan kleurenlichteffecten en de relatief lage prijs maakte het Chinese vuurwerk erg populair. Overigens, anno 2015 is Chinees vuurwerk door de winst woekerende Nederlandse bedrijven peperduur geworden.

Gaandeweg werd het (kalium)nitraat in vuurwerk deels vervangen door chloraat (gesynthetiseerd in 1830) en perchloraat (1918) en nieuwe brandstoffen geïntroduceerd zoals magnesium (ontdekt in 1828 en pas toegepast in 1865), aluminium (1894), magnalium en titaan (1960), dat goedkoop beschikbaar kwam door de ontwikkelingen eerst in de fotografie en de lucht- en ruimtevaart. Met de ontwikkeling van de flitslamp, elektronisch flitslicht en de elektronische camera - ingebouwd in de GSM telefoon - waren ook de fotografie chemicaliën niet meer nodig. Zelfs het grootste bedrijf ter wereld, Kodak, de trots van Amerika, ging daardoor ter ziele. Het computertijdperk had zijn wonden nagelaten. De natuur- en wiskunde lijken het op dit terrein te gaan winnen van de scheikunde. De chemische industrie werd lange tijd voor vies en vervuilend versleten.

Duitsland is traditioneel sterk in de chemisch technologische sector, naast Frankrijk. Vuurwerk uit Duitsland, Frankrijk, Spanje maar vooral ook de Italiaanse ambachtelijkheid en vernuft staan voor de hoge kwaliteit bekend.
Uit Duitsland, Frankrijk en Zwitserland komen nog altijd kwalitatief de beste grondstoffen, waaronder Duits pyro aluminium voor de productie van flash kruit (ook wel wit kruit, flits- , flash kruit of aluminium-kruit genaamd), dat buskruit vaak vervangt als explosief in rotjes.

Chloraat en perchloraat worden goedkoop geproduceerd in landen waar elektriciteit wordt opgewekt door waterkrachtcentrales: Zwitserland, Scandinavië, Spanje, Italië en China. Chinees goedkoop perchloraat is echter vaak vervuild met chloraat en is dus niet goed gezuiverd.
Chinees flash kruit heeft vaak ook een andere en goedkopere samenstelling met stoffen die chemisch een minder stabiele sas vormen. Hier tellen economische overwegingen zwaarder dan de veiligheid. Perchloraat kwam enkele jaren gelden in opspraak als milieu-vervuilende toxische stof, maar bepaalde bronnen wezen ook op de natuurlijke aanwezigheid van perchloraat in de aardbodem. Er zijn inmiddels micro-organismen ontdekt die chloraat en perchloraat afbreken (klik hier).

Door concurrentie uit China en aanscherping van de wetgeving op het gebied van milieu, maar vooral ook na de grootvuurwerk 1.3G ongelukken (niet gescheiden van 1.2 en 1.1 massa-explosief materiaal) in Culemborg en Enschede, is heden te dage alleen Schuurmans als bedrijf in Nederland nog overgebleven - dat overigens geen consumentenvuurwerk meer vervaardigd. Maar ook die hing een dubieus faillissement boven het hoofd.

De verkoop van consumentenvuurwerk is gestabiliseerd, de economische recessie - de dubbele dip - hebben wel degelijk invloed op het vuurwerkgebruik in het algemeen. Met name op de shows wordt bezuinigd die minder frequent en minder groot zijn, niet alleen in Nederland en Europa, maar ook in de VS. Tal van Oranjecommissies voor de viering van Koningsdag hebben vanwege tanende belangstelling en inkomsten, veelal het grote vuurwerk afgeschaft.

Het aantal ongelukken blijkt dalen de afgelopen jaren, ook al is het vuurwerk zwaarder geworden. Hoewel er geen aanleiding is voor ongerustheid, is er vanuit politiek uiterst links een tendens te bespeuren consumentenvuurwerk om milieuredenen en geluidsoverlast op termijn te willen afschaffen.
Dat is op zich vreemd omdat vuurwerk maar een geringe invloed heeft op het milieu. De gebruikte chemicaliën zijn steeds milieuvriendelijker worden, en ook bij Schiphol is bewezen dat de dieren zich weinig aantrekken van lawaai, zelfs wanneer ze daar met speciaal vuurwerk worden weggejaagd. Gebruik van plastic kan makkelijk worden teruggedrongen door duidelijk afspraken te maken met de industrie.