Er ist aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken. Verwendet bei Schuhen, Kleidern und Rucksäcken, hat er sich innert kürzester Zeit verbreitet. Die Rede ist vom Klettverschluss. Inspiriert von der Natur, machte der Schweizer Ingenieur Georges de Mestral aus einer Idee eines der erfolgreichsten Massenprodukte. Vor 60 Jahren war er einer von wenigen Wissenschaftlern, die sich mit Naturphänomenen beschäftigten. Heute läge er damit voll im Trend. Dieser heisst Bionik.
Bioniker nehmen die Natur als Vorbild für die Technik. Beim Klettverschluss war es die Klettpflanze, die Forscher aufgrund ihrer vielen winzigen Haken, die an jedem Faden oder Haar haften bleiben, inspiriert hat. So war der Löwenzahn Vorbild für die Entwicklung des Fallschirms und die Grapefruit für den Velohelm. Derzeit beschäftigen sich Wissenschaftler mit einer luftreinigenden Farbe, abgeschaut von der Fotosynthese der Pflanzen, während andere versuchen, Frischwasser aus Salzwasser zu gewinnen, oder sich mit einem selbstheilenden Beton befassen. Auch in der Architektur und Medizin schauen Forscher immer wieder der Natur ab, wenn es darum geht, Fortschritte zu machen.
Gesellschaft steht auf Bio
Für den deutschen Bioniker Thomas Speck ist es höchste Zeit, dass die Bionik endlich die Aufmerksamkeit erhält, die sie verdient. «Bionik ist unsere Zukunft. Sie ist eine Chance, Entwicklungen zu machen, die das Leben verbessern.» Für den aktuellen Hype sind zwei Aspekte verantwortlich. Einerseits ermöglichen 3-D-Drucker Wissenschaftlern so zu bauen, wie es die Biologie tut: von klein zu gross. Lange Zeit waren die Geräte aber zu teuer, um in grossen Mengen zu produzieren. Heute ist dies anders. Ausserdem ist der gesellschaftliche Trend zu Natürlichkeit und Nachhaltigkeit nach wie vor sehr präsent.
Die Gesellschaft ist gemäss Speck überzeugt, dass bionische Produkte besonders nachhaltig sind, da sie in gewisser Weise aus der Natur stammen. Eine Annahme, die nicht ganz korrekt ist. Jedes Produkt muss einzeln getestet und untersucht werden, um eine Aussage über dessen Nachhaltigkeit machen zu können.
Schweiz hält mit
Die Bionik boomt weltweit. Zwar gehört die Schweiz noch nicht zu den führenden Nationen, dennoch braucht sie sich keineswegs zu verstecken. Auch dank ihren vielen Maschinenherstellern. So entwickeln Schweizer Forscher derzeit Materialien, die Robotern das Fühlen ermöglichen sollen. So sollen Roboter ein Glas heben können, ohne es zu zerbrechen. Oder Prothesen auf eine Entzündung am Gelenk hinweisen können. Erfindungen, von denen die Altenpflege und die Medizin profitieren könnten.
Ein weiterer Pluspunkt ist das Bildungssystem. Unsere Gesellschaft hat eine hohe Affinität zur Anwendung, die Studenten an den zahlreichen Fachhochschulen ausleben können. Eine Kultur, die viele Länder nicht kennen. Den Studiengang Bionik gibt es in der Schweiz jedoch nicht. Ein Nachteil? Nein. «Wenn Forscher aus unterschiedlichen Bereichen zusammenkommen, haben sie einen grossen Wissensvorteil und kreieren in der Gruppe Erfolgsstorys für bionische Entwicklungen», so Speck. Wäre da nur nicht das Problem der Finanzierung.
Mit Crowdfunding zur Erfindung
Forschung kann nur zum Produkt werden, wenn sie finanziert wird. Im Zeitalter der Digitalisierung müssen Wissenschaftler neue, innovative Wege einschlagen, Kleinsponsoring und Crowdfunding sind die Finanzierungsmethoden von heute. Zudem braucht es einen Ort, an dem Forscher, Industriepartner und Finanzgeber aus aller Welt aufeinandertreffen. Ein solches Matchmeeting findet alle zwei Jahre in Zürich statt. Seit der Lancierung 2012 ist die Veranstaltung SHIFT die führende Plattform, um bionische Projekte voranzutreiben.
Klar ist: Der Trend wird weitergehen. Denn die Schatztruhe Natur ist für die Wissenschaft noch lange nicht leer.
SHIFT Zurich 2018. Die Konferenz für Bionik mit dem Motto «Self-Organizing-Systems» findet am 23./24. August im Technopark und Marriott-Hotel statt.
Das Problem
Unsere Gesellschaft ist auf Beton gebaut. Doch normaler Stahlbeton ist anfällig: Durch Belastung entstehen nach und nach kleine Risse, er wird brüchig. Die Sanierung ist aufwendig und extrem teuer.
Das Projekt
Green Basilisk aus Holland hat einen Spezialbeton entwickelt, der Risse im Beton heilen kann. Der besondere Inhaltsstoff seines Zauberbetons: natürliche Bakterien. Diese werden mit Wasser und Betonkomponenten gemischt – fertig ist der Bio-Beton. Seine Wunderkraft entfaltet er, sobald er verbaut ist. Durch das eindringende Wasser werden die Bakterien aktiv und scheiden Kalkstein aus. Dieser füllt Betonrisse bis zu einer Breite von 0,8 Millimetern.
Die Natur als Inspiration
«Pflanzen und Tiere haben Möglichkeiten, sich selbst zu heilen und sich ihrer Umwelt anzupassen. Das haben wir bei Beton möglich gemacht», sagt CEO van der Woerd. Zwei Beispiele: Wenn man einen blühenden Löwenzahn pflückt, quillt ein weisser Saft hervor, der die Wunde verschliesst und eine Schutzschicht bildet. Auch bei Bäumen kann man dieses Phänomen beobachten. Beschädigungen der Rinde werden durch pflanzliches Gewebe überwuchert. Die Pflanze sorgt dafür, dass nicht zu viel Saft verloren geht und keine Krankheitserreger eindringen können.
Die Zukunft
Weniger Bauarbeiten, weniger Kosten, langlebige Konstruktionen – der Bio-Beton kann viel Gutes bewirken. «Wir denken, dass unser Beton die Art und Weise, wie wir bauen, revolutionieren wird, weil wir uns von der Natur haben inspirieren lassen.» Im Moment arbeiten vor allem Unternehmen in Holland mit dem selbstheilenden Beton, doch auch im Raum Asien wurden Bauwerke nach dem neuen Verfahren saniert. Nun will die Firma den ganzen europäischen Markt von ihrem Produkt überzeugen.
Das Problem
Unsere Gesellschaft ist auf Beton gebaut. Doch normaler Stahlbeton ist anfällig: Durch Belastung entstehen nach und nach kleine Risse, er wird brüchig. Die Sanierung ist aufwendig und extrem teuer.
Das Projekt
Green Basilisk aus Holland hat einen Spezialbeton entwickelt, der Risse im Beton heilen kann. Der besondere Inhaltsstoff seines Zauberbetons: natürliche Bakterien. Diese werden mit Wasser und Betonkomponenten gemischt – fertig ist der Bio-Beton. Seine Wunderkraft entfaltet er, sobald er verbaut ist. Durch das eindringende Wasser werden die Bakterien aktiv und scheiden Kalkstein aus. Dieser füllt Betonrisse bis zu einer Breite von 0,8 Millimetern.
Die Natur als Inspiration
«Pflanzen und Tiere haben Möglichkeiten, sich selbst zu heilen und sich ihrer Umwelt anzupassen. Das haben wir bei Beton möglich gemacht», sagt CEO van der Woerd. Zwei Beispiele: Wenn man einen blühenden Löwenzahn pflückt, quillt ein weisser Saft hervor, der die Wunde verschliesst und eine Schutzschicht bildet. Auch bei Bäumen kann man dieses Phänomen beobachten. Beschädigungen der Rinde werden durch pflanzliches Gewebe überwuchert. Die Pflanze sorgt dafür, dass nicht zu viel Saft verloren geht und keine Krankheitserreger eindringen können.
Die Zukunft
Weniger Bauarbeiten, weniger Kosten, langlebige Konstruktionen – der Bio-Beton kann viel Gutes bewirken. «Wir denken, dass unser Beton die Art und Weise, wie wir bauen, revolutionieren wird, weil wir uns von der Natur haben inspirieren lassen.» Im Moment arbeiten vor allem Unternehmen in Holland mit dem selbstheilenden Beton, doch auch im Raum Asien wurden Bauwerke nach dem neuen Verfahren saniert. Nun will die Firma den ganzen europäischen Markt von ihrem Produkt überzeugen.
Das Problem
Es herrscht dicke Luft: Feinstaub und Kohlendioxid belasten Mensch und Umwelt. Hauptverursacher ist der Strassenverkehr, aber auch die Industrie gehört zu den Übeltätern.
Das Projekt
Eine Farbe, die die Luft reinigt, könnte die Lösung sein. Airlite aus Italien neutralisiert Schadstoffe wie Stickoxide und eliminiert die gefährlichen Treibhausgase. Die Farbe reflektiert ausserdem das Sonnenlicht und reduziert Gerüche sowie Bakterien und Schimmel in Innenräumen.
Die Natur als Inspiration
Wir alle haben irgendwann irgendwie mitbekommen, dass Pflanzen Fotosynthese betreiben. Für ihren Stoffwechsel benötigen sie Wasser, Sonnenlicht und Kohlendioxid, woraus sie etwas Neues machen – Sauerstoff und Traubenzucker. Letzteres brauchen sie für ihr eigenes Wachstum, mit Sauerstoff hingegen können sie nichts anfangen. Den produzieren sie für uns. Nur so ist ein Leben für uns Menschen und Tiere möglich. Airlite macht nun fast dasselbe: Es wandelt Sonnenlicht, Wasser und Sauerstoff in Wasserstoff und Sauerstoff um. Dieser Prozess findet auch natürlich in der untersten Schicht der Erdatmosphäre statt, sozusagen ein Waschmittel für die Atmosphäre also.
Die Zukunft
Die Luftverschmutzung wird auch in den kommenden Jahren eines der grössten Umweltrisiken sein. Vielen ist jedoch nicht bewusst, dass die Luft in Innenräumen noch schlechter ist als jene draussen. Da die Gesellschaft fast zwei Drittel der Zeit in ihren eigenen vier Wänden verbringt, ist guter Wohn- und Arbeitskomfort fast unerlässlich. «Airlite muss die Gesellschaft erreichen, denn die Farbe kann unser Umfeld und somit die Gesundheit verbessern.»
Das Problem
Es herrscht dicke Luft: Feinstaub und Kohlendioxid belasten Mensch und Umwelt. Hauptverursacher ist der Strassenverkehr, aber auch die Industrie gehört zu den Übeltätern.
Das Projekt
Eine Farbe, die die Luft reinigt, könnte die Lösung sein. Airlite aus Italien neutralisiert Schadstoffe wie Stickoxide und eliminiert die gefährlichen Treibhausgase. Die Farbe reflektiert ausserdem das Sonnenlicht und reduziert Gerüche sowie Bakterien und Schimmel in Innenräumen.
Die Natur als Inspiration
Wir alle haben irgendwann irgendwie mitbekommen, dass Pflanzen Fotosynthese betreiben. Für ihren Stoffwechsel benötigen sie Wasser, Sonnenlicht und Kohlendioxid, woraus sie etwas Neues machen – Sauerstoff und Traubenzucker. Letzteres brauchen sie für ihr eigenes Wachstum, mit Sauerstoff hingegen können sie nichts anfangen. Den produzieren sie für uns. Nur so ist ein Leben für uns Menschen und Tiere möglich. Airlite macht nun fast dasselbe: Es wandelt Sonnenlicht, Wasser und Sauerstoff in Wasserstoff und Sauerstoff um. Dieser Prozess findet auch natürlich in der untersten Schicht der Erdatmosphäre statt, sozusagen ein Waschmittel für die Atmosphäre also.
Die Zukunft
Die Luftverschmutzung wird auch in den kommenden Jahren eines der grössten Umweltrisiken sein. Vielen ist jedoch nicht bewusst, dass die Luft in Innenräumen noch schlechter ist als jene draussen. Da die Gesellschaft fast zwei Drittel der Zeit in ihren eigenen vier Wänden verbringt, ist guter Wohn- und Arbeitskomfort fast unerlässlich. «Airlite muss die Gesellschaft erreichen, denn die Farbe kann unser Umfeld und somit die Gesundheit verbessern.»
Das Problem
Wasser haben wir mehr als genug. Nur: 97 Prozent davon ist Salzwasser, das wir nicht gebrauchen können. Weder zum Trinken noch für die Bewässerung des Bodens.
Das Projekt
Was wir brauchen, ist eine Möglichkeit, aus Salzwasser Frischwasser zu gewinnen. «Planet» hat mit dem Projekt Mangrove Still das geschafft. Die italienischen Wissenschaftler haben ein Gerät entwickelt, das mit Hilfe des Sonnenlichts Wasser für die Bewässerung des Landes oder zum Trinken herstellen kann. Dieser Vorgang passiert durch Verdampfung und Kondensation.
Die Natur als Inspiration
«Die Hauptquelle der Inspiration waren die Mangroven-Ökosysteme», sagt Entwickler Villa. Mangroven sind Baum- und Straucharten, die auch im Salzwasser überleben können. So ist es möglich, einen Lebensraum zu besiedeln, in dem es nur wenige konkurrierende Pflanzen gibt. Bei der Wasseraufnahme durch die Wurzeln scheiden die Mangrovenbäume bereits einen Teil der schädlichen Salzionen aus.
Die Zukunft
Das Projekt ist noch sehr jung, das Team hat erst vor drei Jahren damit begonnen. «Wenn wir es schaffen, grössere Anlagen mit der gleichen Technologie zu bauen, können wir das Land in Küstengebieten regenerieren und unser Ökosystem wiederherstellen.» Was es noch braucht: Investoren, die schon in diesem frühen Stadium der Entwicklung von der Marktfähigkeit des Projekts überzeugt sind.
Das Problem
Wasser haben wir mehr als genug. Nur: 97 Prozent davon ist Salzwasser, das wir nicht gebrauchen können. Weder zum Trinken noch für die Bewässerung des Bodens.
Das Projekt
Was wir brauchen, ist eine Möglichkeit, aus Salzwasser Frischwasser zu gewinnen. «Planet» hat mit dem Projekt Mangrove Still das geschafft. Die italienischen Wissenschaftler haben ein Gerät entwickelt, das mit Hilfe des Sonnenlichts Wasser für die Bewässerung des Landes oder zum Trinken herstellen kann. Dieser Vorgang passiert durch Verdampfung und Kondensation.
Die Natur als Inspiration
«Die Hauptquelle der Inspiration waren die Mangroven-Ökosysteme», sagt Entwickler Villa. Mangroven sind Baum- und Straucharten, die auch im Salzwasser überleben können. So ist es möglich, einen Lebensraum zu besiedeln, in dem es nur wenige konkurrierende Pflanzen gibt. Bei der Wasseraufnahme durch die Wurzeln scheiden die Mangrovenbäume bereits einen Teil der schädlichen Salzionen aus.
Die Zukunft
Das Projekt ist noch sehr jung, das Team hat erst vor drei Jahren damit begonnen. «Wenn wir es schaffen, grössere Anlagen mit der gleichen Technologie zu bauen, können wir das Land in Küstengebieten regenerieren und unser Ökosystem wiederherstellen.» Was es noch braucht: Investoren, die schon in diesem frühen Stadium der Entwicklung von der Marktfähigkeit des Projekts überzeugt sind.