... das seit sechs Jahren ununterbrochen geladen und entladen wird. Nach rund 15.000 Zyklen besitzen die Batterien immer noch 95 Prozent ihrer Kapazität. „Ein Elektroauto mit so einer Batterie hätte eine Lauf leistung von sechs Millionen Kilometern“, sagt Dahn. Und: „Wir können Batterien bauen, die ein Jahrhundert halten.“ Damit würde er drei Probleme lösen:
→ Den Rohstoff-Mangel: Die großen Autohersteller wollen ab 2030 jährlich rund 40 Millionen Elektrofahrzeuge herstellen. Allein um den Bedarf an immer neuen Autobatterien zu decken, müssten 20 neue Lithium-Bergwerke, 10 neue Kobalt-Minen und 22 Nickel-Minen im XXL-Format in Betrieb gehen – all das scheint wenig realistisch. Die Schlussfolgerung von Analysten: Spätestens ab 2030 werden die Rohstoffe für neue Batterien knapp werden.
→ Das Volumen: Riesige, stationäre Pufferbatterien sollen helfen, die Produktionsschwankungen bei Wind- und Solarkraftwerken auszugleichen. Nur langlebige Batterien können diese gewaltige Aufgabe erfüllen, weil sie ohne ressourcenfressende Ersatzbatterien auskommen.
→ Die Entsorgung: Schon jetzt fallen jährlich 705.000 Tonnen alter Autobatterien an. Lediglich fünf Prozent davon werden recycliert. Wenn die Autohersteller weiterhin kurzlebige Akkus verbauen, wird sich diese Menge bis 2040 auf jährlich neun Millionen Tonnen erhöhen. Doch die schonende, effiziente Rohstoffrückgewinnung steckt noch in den Kinderschuhen. Stattdessen werden Batterien zermahlen, verbrannt oder in Chemiebädern aufgelöst.
Derzeit arbeiten die meisten Forscher an Speichermedien, die sich schnell laden lassen, vor allem für E-Mobile. Denn die sollen so bequem werden wie herkömmliche Verbrennerautos. Für Dahn ist das ein Irrweg: „Die billigen fossilen Brennstoffe haben uns alle bequem gemacht. Diese Ära geht zu Ende.“
Neben seinen Lithium-Ionen-Langstreckenläufern entwickelt der Professor auch Batterien, die mit reichlich vorhandenen Rohstoffen arbeiten, etwa Eisen und Mangan. Bis die funktionieren, müssen verbesserte Lithium-Batterien die Aufgabe des Stromspeicherns erfüllen. „Wir haben Zeit bis etwa 2050, um die großen Fragen rund um Batterien zu lösen. Das sollte reichen.“
2 Satelliten, die für uns die Erde erkunden
Eine Armada von Minisatelliten wird die Erde mit bisher unerreichter Genauigkeit obser vieren. Mit den hochauf lösenden Aufnahmen kann jeder User Umwelt verbrechen aufdecken – oder Traumstrände entdecken.
Wie verbessert das die Welt?
Aufnahmen aus dem All verschaffen uns ein besseres Bild des Planeten.
Wann wird das Realität?
Noch in diesem Jahrzehnt. Bis 2030 werden 17.000 Satelliten ins All geschossen.
Woran könnte es scheitern?
Am Geld. Wenn sich nämlich zu viele Sat-Firmen um zu wenige Umsätze streiten. Außerdem laufen Astronomen Sturm gegen zu viele künstliche Himmelskörper im Orbit.
Urwaldbäume zählen, Methanlecks in einer Pipeline entdecken, den Nährstoffgehalt von Ackerland prüfen – all das (und noch viel mehr) können Kleinsatelliten, die selbst die entlegensten Winkel der Erde erforschen. Und das in Hunderten von Wellenlängen, die unsichtbar sind für das menschliche Auge. Und mit Radar, das sogar dichte Wolkendecken durchdringt.
Allein 2021 wurden 1.743 solcher „Smallsats“ mit weniger als 600 Kilogramm Gewicht in eine Umlaufbahn geschossen. Bis Ende des Jahrzehnts, schätzen die Marktforscher von Euroconsult, werden 17.000 dieser Geräte um die Erde kreisen, angetrieben von der steigenden Nachfrage nach Bildern aus dem All.
Ganz vorn dabei ist die internationale Initiative Climate TRACE, an der unter anderem der ehemalige US-Politiker Al Gore federführend beteiligt ist. Das Bündnis aus rund 50 Organisationen sammelt die Aufnahmen von mehr als 300 Satelliten sowie tausenden anderen Sensoren auf dem Boden und der Luft und stellt die Datenströme unentgeltlich Forschern, Beamten, Umweltschützern oder Privatleuten zur Verfügung.
Das amerikanische Unternehmen Albedo hingegen will Satellitenaufnahmen verkaufen, die zehn Zentimeter kleine Gegenstände auf der Erdoberfläche zeigen. Andere versprechen, Fotos von jedem Punkt der Erde innerhalb von 48 Stunden auf die Handy-App zu liefern. In Zukunft sollen noch aktuellere Bilder verfügbar werden. Einzige Voraussetzung: eine gültige Kreditkarte.
Ein Problem wird freilich immer größer: Mit jedem neuen Satelliten steigt die Gefahr von Kollisionen im All. Umso wichtiger wird es, die neuen Perspektiven der Satelliten sorgfältig zu nutzen.
3 Roboter, die Hand anlegen
Das Maschinenzeitalter hat begonnen – aber anders als erwartet. Smarte Roboter arbeiten als Hilfskräfte auf Stundenlohnbasis. Den A rbeitsplatz sollen sie aber niemandem wegnehmen, versichert der US-amerikanische Roboter-Verleiher Saman Farid im Inter view.
Wie verbessert das die Welt?
Auch kleine Unternehmen können komplexe Maschinen einsetzen. Dadurch produzieren sie effizienter und können menschliche Arbeitskräfte entlasten.
Wann wird das Realität?
Schon passiert. Viele Firmen bieten die preiswerte Komplettmiete von Blechkollegen bereits an – zu Preisen, die unter dem Stundenlohn für Menschen liegen.
Woran könnte es scheitern?
Am Widerstand in der Belegschaft. An steigenden Preisen für Roboter.
Roboter können stupide oder gefährliche Arbeiten erledigen. Weil sie aber teuer und kompliziert sind, hat der Unternehmer Saman Farid ein neues Geschäftsmodell entwickelt, um den Maschinen zum Durchbruch zu verhelfen – zunächst ausschließlich in den USA.
TERRA MATER: Mr. Farid, Sie vermieten Roboter zum Stundenlohn. Wie kamen Sie darauf?
SAMAN FARID: Ich habe im Silicon Valley jahrelang Roboter-Start-ups finanziert und gesehen, dass sich die Entwickler schwer tun, ihre komplexen Erfindungen vom Labor in den Markt zu bringen. Was ein Forscher an der Stanford University entwickelt, ist oft meilenweit entfernt von den praktischen Bedürfnissen einer kleinen Firma im Mittleren Westen mit 100 Angestellten. Mein Mitgründer Misa Ilkhechi kennt die andere Seite des Marktes – er hat Roboter verkauft. Dabei sah er, dass sich kleine Firmen schwertun, ein Konzept für den Robotereinsatz zu entwickeln. Das ist auch der Grund, warum sich namhafte Roboterhersteller lieber auf große Kunden ausrichten, denen sie mit einem Vertrag 50 Geräte liefern können. Die Kleinen haben das Nachsehen. Das wollen wir ändern – indem wir „Robots as a Service“ anbieten.
Ist der Markt reif für mechanische Leiharbeiter?
Unser Modell wird gut angenommen. Wir merken, dass in den USA wieder mehr vor Ort produziert wird. Wir vermieten Roboter aller namhaften Marken zum Komplettpreis ab acht Dollar die Stunde. Darin sind alle Kosten enthalten, also der Roboter selbst, Installation, Programmierung und Wartung. Ein menschlicher Arbeiter würde mindestens mit zwölf Dollar zu Buche schlagen, wir sind also um gut dreißig Prozent billiger. Und der Kunde zahlt erst, wenn der Roboter in der Halle steht und funktioniert. Einen einzigen Roboter zu kaufen kann Jahre dauern. Bei uns dauert es in der Regel ein bis fünf Monate, bis er arbeitet.
Für wen lohnt sich diese Art der Miete?
Wir vermieten vor allem Greifarme für die Vertragsfertigung und die Verpackung von Verbrauchsgütern, die schnell umgeschlagen werden. Also alles von Zahnstochern, Zahnpasta, Dosen und Flaschen bis hin zu Schrauben, die in Automobilfertigungsstraßen eingespeist werden. Wenn das gewünscht wird, installieren wir auch eine ganze Zelle, in der der Roboter einen Karton baut, die Waren hineinpackt, den Karton zuklebt und aufs Förderband hebt. Vierzig Prozent unserer Kunden fangen mit einem Roboter an, mieten dann aber rasch einen zweiten oder dritten dazu.
Und bei den Belegschaften regt sich keine Sorge, wegrationalisiert zu werden?
„Ein Mensch am Fließband bekommt zwölf Dollar pro Stunde, ein Roboter nur acht. Und er kann drei Schichten am Stück durcharbeiten.“
Nein. Unsere Kunden haben ein anderes Problem: Sie finden nicht genug Personal, um ihre Fabriken mit voller Kapazität laufen zu lassen. Mit Robotern können sie eine zweite oder dritte Schicht hinzufügen und die vorhandene Belegschaft anders einplanen oder sogar auf Fortbildung schicken.
Sind Mietroboter eine kleine Nische, oder wird das ein großer Markt werden?
Das Prinzip der Leihroboter ist ideal für kleinere Unternehmen – damit können auch sie rasch die Vorteile der neuen Technologie nutzen. Die Nachfrage ist daher groß. Wir haben vor, mehr als eine Million Roboter in US-amerikanischen Fabriken zu installieren.
4 Neue Impfstoffe, nach altem Prinzip
Eine neue Generation von Schutzimpfungen soll dem Immunsystem helfen, Krankheiten wie Malaria oder sogar Krebs zu besiegen.
Eine Injektion könnte genügen, um bisher schwer behandelbare Krankheiten zu vermeiden oder gar zu heilen. Die Grundlage dieser Vision ist die mRNA-Technologie, an der Wissenschaftler seit 40 Jahren arbeiten und die sie unter dem Druck der Covid-Pandemie perfektioniert haben.
So hat der amerikanische Pharmariese Pfizer angekündigt, eine neue Grippeimpfung auf mRNA-Basis zu entwickeln. Konkurrent Moderna mit Sitz in Massachusetts wiederum entwickelt gleich mehrere Dutzend mRNA-Vakzine, einige davon werden sogar schon in klinischen Studien getestet. Geplant sind Wirkstoffe, die vor neuen Covid-Varianten, Atemwegserkrankungen, Aids, Hepatitis oder auch der Stoffwechselerkrankung Mukoviszidose schützen.
Das Prinzip ist dabei immer das gleiche: Die injizierten mRNA-Moleküle dringen an der Einstichstelle in Muskelzellen vor und bringen sie dazu, auf ihrer Oberfläche Strukturen zu bilden, die jenen der Krankheitserreger ähneln. Das Immunsystem erkennt diese Strukturen gleichsam als Warnung und bereitet sich auf die Ankunft weiterer Krankheitserreger vor.
Genau darin besteht die Wirkung der Schutzimpfung: Die Abwehrkräfte des Körpers können schneller und heftiger auf einen Erreger reagieren.
Wie verbessert das die Welt?
Diese Substanzen unterstützen die genialen Abwehrkräfte des Körpers und könnten uns so gesünder machen.
Wann wird das Realität?
Das hängt davon ab, wie lange die Studien dauern, wie sie ausgehen und wann die neuen Wirkstoffe zugelassen werden können – sprich: von Fall zu Fall unterschiedlich.
Woran könnte es scheitern?
Wenn schwere Nebenwirkungen und Spätfolgen von mRNA-Vakzinen entdeckt werden.
Der deutsche mRNA-Pionier Biontech hat bereits erste Ergebnisse bei der Behandlung von Tumoren vorgestellt. Hier wird das Immunsystem angeleitet, körpereigene Krebszellen als Feinde zu erkennen.
Der Nachteil der mRNA-Impfstoffe: Sie sind wärmeempfindlich und verderben relativ rasch. Deshalb forschen Wissenschaftler an DNA-Vakzinen, die ähnlich wirksam, aber einfacher herzustellen und robuster sind. Sie müssen auch nicht einmal mit einer Nadel injiziert werden. Die indische Pharmafirma Zydus Lifesciences hat einen Covid-Impfstoff entwickelt, der auf die Haut gesprüht wird. Haltbare, hitzebeständige und leicht zu verabreichende Impfstoffe könnten in Ländern mit schwacher medizinischer Infrastruktur einen großen Unterschied machen: Krankheiten wie das Zika-Fieber, Darmkrebs oder auch Malaria ließen sich damit wirkungsvoller als bisher bekämpfen.
5 Daten verschenken, zum Nutzen aller
Web-Konzerne schlagen enorme Profite aus den persönlichen Informationen ihrer arglosen Nutzer. Würden diese mit ihren digitalen Spuren sorgfältiger umgehen, könnte hingegen die A llgemeinheit profitieren.
Wie verbessert das die Welt?
Treuhänder achten auf die Sicherheit unserer privaten Daten; Forscher und Planer können trotzdem von ihnen profitieren.
Wann wird das Realität?
Schön langsam. Transparentere Datentreuhänder gibt es in der EU bereits.
Woran könnte es scheitern?
Wenn sich Verbraucher weiterhin von Tech-Konzernen mit vermeintlichen Gratis-Diensten über den Tisch ziehen lassen.
Ein Tapser auf einen Link, eine Anfrage an die Navigations-App, eine Eingabe bei einer Suchmaschine, eine Pulsmessung per Smartwatch – jede dieser alltäglichen Handlungen hinterlässt Datenspuren, die Aufschluss geben über unsere Interessen, Lebensgewohnheiten, Produktvorlieben und unsere Gesundheit.
Indem wir einmal auf „Zustimmen“ geklickt haben, verschenken wir diese Daten. Große Konzerne wie Google oder Facebook verkaufen diese Geschenke für viel Geld an Unternehmen, damit die ihrerseits ihre Werbebotschaften möglichst zielgenau an die passenden Kunden richten können.
Die dänische Datenschutzexpertin Pernille Tranberg will dieses Konzept auf den Kopf stellen. Ihre Idee: Unsere Daten landen bei Treuhändern, den sogenannten Data Trusts. „Dort lagern sie wie Geld auf einem Bankkonto, und ich kann entscheiden, wem ich Zugriff darauf erlaube“, so Tranberg. Damit könnten User ihre Daten etwa für Gesundheitsexperten zugänglich machen, die nach Hinweisen auf eine Epidemie Ausschau halten, oder für Stadtplaner, die aus Bewegungsprofilen ablesen können, welche Verkehrsflächen wann von Schadstoffen oder Lärm besonders belastet werden. Wenn hingegen ein kommerzielles Unternehmen Zugriff auf ein Datenkonto will, muss es die strengen Nutzungsbedingungen akzeptieren und unter Umständen auch für die Datennutzung zahlen.
Dieses Konzept ist kompatibel mit den Vorstellungen der EU, die mit ihrer „Europäischen Datenstrategie“ ebenfalls daran arbeitet, das Geschäft mit den persönlichen Informationen zu regulieren.
Am Ende der Entwicklung sieht Tranberg eine neue Infrastruktur, die „nicht mehr auf der Ausbeutung unserer Daten beruht, sondern auf einer regulierten und transparenten ‚Datendemokratie‘“. Sie ist überzeugt: „Wenn ich meine Daten in die Hände streng regulierter Treuhänder gebe, kann das für jeden von uns – und für die Allgemeinheit – nur von Vorteil sein.“
10 der besten Ideen aller (bisherigen) Zeiten
Diese Erfindungen und Entwicklungen haben tatsächlich die Welt verändert.
1 Vor ungefähr 5.500 Jahren Das Rad
Auf einmal ging es rund. In Mesopotamien, im nördlichen Kaukasus, im heutigen Polen und auch in der Gegend um das heutige Ljubljana – überall begannen Menschen vor rund 5.500 Jahren, Wagenräder zu zimmern. Die Idee muss irgendwie in der Luft gelegen sein. Die ersten Exemplare wurden aus Brettern zusammengefügt und dann rund geschnitten. Oder sie bestanden aus Baumscheiben mit mittig eingefügten Achslagern aus besonders harten Holzsorten. Fahrzeuge, die auf solchen Rädern rollten, waren Kultwagen mit Starrachsen, die nur geradeaus fahren konnten. Möglicherweise brachten damit Hinterbliebene ihre toten Helden zum Grab.
Die Nachfolger dieser Modelle waren einachsige Karren, die überregionalen Transport und Handel erst richtig in Schwung brachten.
2 Vor rund 3.600 Jahren Der Gummiball
So manches Mitglied einer altertümlichen Kultur jagte vielleicht Bündeln aus plumpen Fellknäueln hinterher oder ausgestopften Kuhblasen. Die Menschen Mittelamerikas aber hauchten vor rund 3.600 Jahren dem einfachsten und vielseitigsten aller Spielgeräte Leben ein: Sie formten Bälle aus einer Mischung von Latex und dem Saft von Prachtwinden – und diese Kugeln sprangen, wenn sie auf dem Boden landeten. Damit wurde das Spiel herausfordernder.
Dabei ging es um mehr als bloßen Zeitvertreib: Offenbar waren Matches – etwa bei den Azteken – eng mit Ritualen und auch Menschenopfern verbunden. Bisher haben Archäologen in Mittelamerika etwa 1.500 Ballspielplätze entdeckt. Sie nehmen an, dass sich europäische Invasoren ab dem Jahr 1500 von den Einheimischen zu eigenen Ballspielen inspirieren ließen – die dann die Welt eroberten.
3 Vor rund 2.500 Jahren Die Kanalisation
Solange Menschen Abwässer vor oder neben ihre Haustüren gossen, konnten keine dicht bebauten Metropolen entstehen. Frühe Lösungsversuche des Problems waren offene Rinnsale, die sich etwa durch Mesopotamiens Siedlungen zogen. Einen ersten echten, nach oben hin abgeschlossenen Kanal bauten Menschen erst vor rund 2.500 Jahren in Rom, im Zeitalter der etruskischen Könige. Durch den spülten sie alles in den Tiber, was sie eben nicht vor oder neben der Haustüre deponieren wollten. Die Aquädukte, die Wasser in die Stadt brachten, sorgten dafür, dass alles immer im Fluss blieb – beziehungsweise dorthin gelangte. So konnte die Stadt wachsen und gedeihen und mit ihr auch das Imperium Romanum. Der Kanal, genannt cloaca maxima, ist übrigens bis heute ein Teil der kommunalen Abwasseranlagen in Rom.
4 14. Jahrhundert Die Brille
Wenn Sie über 50 sind und diesen Absatz lesen können, dann verdanken Sie das mit großer Wahrscheinlichkeit einer Brille. Beschreibungen über die vergrößernde Wirkung von Linsen verfasste bereits Plinius der Ältere (er lebte von 23 oder 24 bis 79 n. Chr.). Erste Darstellungen von Linsen auf der Nase sind heute auf Fresken aus dem 14. Jahrhundert in norditalienischen Kirchen zu sehen. Der Staatsmann, Philosoph und Naturwissenschaftler Benjamin Franklin (1706–1790) entwickelte Bifokallinsen; der Astronom George Airy schuf 1825 die ersten Linsen zur Korrektur von Astigmatismus. Als Brillenträger sind Sie übrigens in guter und stetig wachsender Gesellschaft: Lag der Anteil der Brillenträger unter den erwachsenen Mitteleuropäern in den 1950er-Jahren noch bei 43 Prozent, so ist er bis heute auf 66 Prozent gestiegen.
5 Um 1450 Der Buchdruck
Wer ein Buch haben wollte, musste zu Mönchen oder Nonnen ins Kloster gehen, dort viel zahlen, monate- oder gar jahrelang warten – und konnten dann ein Unikat aus gebundenen handgeschriebenen Blättern in Empfang nehmen. Der Inhalt? Irgendetwas mit Religion natürlich.
Das änderte sich erst, als Johannes Gutenberg um 1450 den Buchdruck mit beweglichen Metall-Lettern entwickelte. Jede seiner Lettern zeigte einen (spiegelverkehrten) Buchstaben. Aus einzelnen Lettern fügte Gutenberg Wörter und Sätze zusammen, färbte die Lettern mit Tinte und presste das Ganze aufs Papier. Hatte er die gewünschte Auflage erreicht, setzte er die Lettern neu zusammen, zur nächsten Seite des Buches. Sein wichtigstes Produkt war übrigens die Bibel. Später sorgten leistbare Bücher für die Verbreitung von Bildung und Unterhaltung, von Propaganda und – Druckfehlern.
6 1770 Die Dampfmaschine
Qualmend pumpten sie Wasser aus englischen Kohleschächten oder trieben Webstühle an. Doch erst als im Jahr 1770 der schottische Erfinder James Watt die Dampfmaschine effizienter und mittels Fliehkraftregler besser regulierbar machte und Richard Trevithick 1790 die Hochdruck-Dampfmaschine entwickelte, konnte die Technologie ihren Siegeszug beginnen: als Antrieb für Lokomotiven, Schiffe und sogar Luftschiffe. Die Dampfmaschine gilt heute als die Triebkraft der Industriellen Revolution.
7 1885 Das Telefon
„Mister Watson, kommen Sie her!“ Das waren die ersten Worte, die Alexander Graham Bell in das eben von ihm und seinem Assistenten Thomas Watson fertiggestellte Telefon rief. Ja, rief – denn das Gerät war noch ein wenig schwerhörig. Entwickelt hatten die beiden den Apparat bei dem Versuch, gleichzeitig mehrere Nachrichten durch eine Telegrafenleitung zu morsen. Dazu wollten sie die verschiedenen Botschaften in je unterschiedlichen Tonhöhen senden und empfangen. Zur Übermittlung von Sprache mit ihren verschiedenen Tonhöhen war es von da an nicht mehr weit. Zunächst galt das Telefon als Kuriosität, mit der reiche Amerikaner ihre Gäste unterhielten. Doch schon bald entwickelte es sich zum wichtigsten Kommunikationsmittel der Gegenwart.
8 1886 Der Geschirrspüler
Wieder eine dieser Erfindungen, von denen behauptet wird, sie hätten mehr zur Emanzipation der Frauen beigetragen als jedes politische Engagement. Warum hier allerdings vorausgesetzt wird, dass Geschirrspülen Frauensache sei, bleibt unklar. Eindeutig erspart die Maschine der Menschheit Milliarden von öden Arbeitsstunden – die jetzt etwa für politisches Engagement, fürs Erfinden oder für den Müßiggang verfügbar werden. Entwickelt wurde der erste praktikable Spüler übrigens von der Amerikanerin Josephine Cochrane im Jahr 1886. Ihr (oder ihrem Mann?) fehlte nicht etwa die Zeit für den lästigen Abwasch. Sie hatte es bloß satt, dass ihre Bediensteten beim händischen Spülen immer wieder ihr wertvolles Geschirr ausschlugen.
9 1928 Antibiotika
Alexander Fleming ließ 1928 ein Schälchen voller Bakterien unbeaufsichtigt in seinem Labor herumstehen und ging ins Wochenende. Als er zurückkam, hatte der Pilz Penicillium notatum die Bakterien befallen und dezimiert. Auf Grundlage dieser Entdeckung entwickelten Briten und Amerikaner das erste Antibiotikum, Penicillin. Diesem Wirkstoff folgten viele weitere antibakterielle Arzneien, die aus vormals lebensbedrohlichen Infektionen leicht behandelbare Malaisen machten. Zur Erinnerung: Vor den Antibiotika konnte schon eine im Schuh wundgescheuerte Ferse samt folgender Infektion tödlich enden. Als Fleming 1945 für seine Entdeckung mit dem Nobelpreis ausgezeichnet wurde, sagte er punktgenau voraus: Durch den ungezielten Einsatz der neuen Arznei würde der Mensch noch widerstandsfähigere Bakterien heranzüchten. Daher sollten Antibiotika sorgfältiger verschrieben und eingesetzt werden, nur so würden sie langfristig ihre fast magische Heilwirkung behalten.
10 1947 Der Transistor
Es klingt ein wenig nach einem Taschenspielertrick: Ein elektrischer Bauteil leitet zunächst Strom so gut wie Plastik – also nicht. Dann legt man eine schwache elektrische Spannung an, und schwups ist das Bauteil nun leitend. Das Material, aus dem es besteht, heißt ob dieser Wandlungsfähigkeit Halbleiter. Die Funktion des Bauteils ist also die eines Schalters, der sich ganz ohne Mechanik ein- und ausknipsen lässt, er wird Transistor genannt. Entwickelt haben ihn die Amerikaner William Shockley, John Bardeen und Walter Hauser Brattain im Jahr 1947, elf Jahre später bekamen sie dafür den Nobelpreis.
Wenn ein Transistor dann noch miniaturisiert wird, wenn weiters „nicht leitend“ als „0“ und „leitend“ als „1“ interpretiert wird und das dann wiederum nach den Regeln der binären Logik verstanden wird – dann ergibt das die wichtigste Erfindung des 20. Jahrhunderts. Transistoren stecken heute millionenfach in Computerchips und somit in jedem Computer, Handy, Auto, E-Bike oder Haushaltsgerät.
6 Gesunde Nahrung, sparsam erzeugt
Neue Lebensmittel werden in der Herstellung mit weniger Wasser, Land und Energie auskommen. Weil sie nicht aus dem Stall oder vom Acker kommen, sondern aus dem Labor.
Wie verbessert das die Welt?
Wir können mit viel weniger Ressourcen mehr Lebensmittel produzieren.
Wann wird das Realität?
Erste Bioreaktoren laufen, jetzt muss die Technik in großem Maßstab skaliert werden.
Woran könnte es scheitern?
Derzeit noch an den Kosten, später vielleicht an der Angst der Verbraucher vor Gentechnik und Essen aus dem Labor.
Mais, Weizen und Co sind wertvolle Lebensmittel. Doch mehr als die Hälfte davon landet in den Futtertrögen von Tieren – und erst ihr Fleisch wird von Menschen verzehrt. Dieser Umweg verbraucht mehr Ressourcen, als notwendig wäre. Deswegen arbeiten Forscher daran, den Hunger nach Eiweiß mit Methoden zu stillen, die keine Ackerflächen, Dünger und Wasser benötigen und Tiere unbehelligt lassen.
Im Zentrum der Überlegungen stehen Bioreaktoren voller genetisch umprogrammierter Organismen. Mit dem richtigen Verfahren und entsprechend designten Bakterien wollen Lebensmitteltechniker Hühnereiweiß, Gelatine und jede Menge andere Bausteine für die Lebensmittelherstellung generieren.
Noch futuristischer geht es zu, wenn im Labor Fleisch entstehen soll. Hier verwenden Forscher Zellen lebender Tiere, um sie an Miniaturgerüsten zu synthetischem Muskelgewebe zu vermehren. Mit den richtigen Nährstoffen, Farben, Fettzellen, Vitaminen und Mineralien entstehen so Steaks und Filets, für die kein Tier leiden musste. Auch Antibiotika und Methanemissionen bleiben dem Konsumenten und der Umwelt erspart.
Derzeit entwickeln mehr als 70 Firmen weltweit solche Fleischzuchtprogramme. Weitere 40 Life-Science-Unternehmen bieten Zelllinien und erforderliche Hardware an, um Fleisch 2.0 herzustellen.
Optimistische Schätzungen gehen davon aus, dass tierisches Eiweiß aus dem Labor im kommenden Jahrzehnt ein 140 Milliarden Dollar schweres Geschäft wird. Das wäre ein Zehntel des Volumens der weltweiten Fleischindustrie.
Ein Vorreiter der Industrie ist die kalifornische Firma Eat Just. Die wurde 2011 gegründet und hat bisher das Äquivalent von 100 Millionen Eiern aus pflanzlichen Rohstoffen erzeugt. Seit 2020 verkauft Eat Just Zellkultur-Hühnchen in Singapur. Weitere Fabriken in den USA sollen folgen.
Die Grazer Firma Econutri kocht zwar auf kleinerer Flamme, hat aber ebenso ehrgeizige Ziele. Das Unternehmen ist aus der Technischen Universität Graz hervorgegangen und verwendet spezielle Bakterien, die Kohlendioxid in hochwertiges Protein verwandeln.
Was bei Econutri aus dem Bioreaktor kommt, lässt sich als Tierfutter verwenden und könnte in naher Zukunft sogar zu Lebensmitteln weiterverarbeitet werden. Das Verfahren würde nicht nur Ressourcen schonen, sondern auch Treibhausgas aus der Atmosphäre binden.
Econutri-Gründer Helmut Schwab beschäftigt sich schon seit seiner Dissertation mit Bakterien, die Kohlendioxid als alleinige Kohlenstoffquelle nutzen. „Diese Idee ist alt, aber die Zeit war noch nicht reif. Bis vor kurzem konnte man Kohlendioxid noch ungestraft in die Luft blasen“, erinnert sich Schwab.
Jetzt hat er Investoren gewonnen, um einen Pilotreaktor an der TU Graz in Betrieb zu nehmen. Der Druckreaktor hat ein Volumen von 300 Litern. Nach rund 30 Stunden des Fermentierens entstehen pro Liter bis zu 80 Gramm verwertbare Proteine.
„Unsere Technologie bietet eine Möglichkeit, Kohlendioxid in wert volle Produkte umzuwandeln und Protein auf k leiner Fläche schonend vor Ort zu erzeugen.“
Die weitere wichtige Zutat ist Wasserstoff, der als Energiequelle für die Bakterien dient und sich mit Hilfe von Strom aus erneuerbaren Energiequellen durch Elektrolyse erzeugen lässt. Ohne „grünen“ Wasserstoff als Energiequelle geht die chemische Rechnung also nicht auf.
„Unsere Technologie bietet eine Möglichkeit, Kohlendioxid in wertvolle Produkte umzuwandeln und Protein auf kleiner Fläche schonend vor Ort zu erzeugen. Die Anbindung der Elektrolyse lässt uns Wasser teilweise im Kreislauf führen, sodass Frischwasser eingespart werden kann“, erklärt Schwab.
Ab 2023 will das Unternehmen mit Industriepartnern Reaktoren mit Volumina zwischen 50 und 100 Kubikmetern bauen. Eine große Fabrikanlage könnte pro Jahr 3.500 Tonnen Kohlendioxid aus der Atmosphäre entfernen. Das entspricht dem Ausstoß von mehr als 2.000 Autos im gleichen Zeitraum.
Da die geplanten Proteinreaktoren modular sind, könnten sie relativ einfach auch in armen Ländern direkt neben Fabriken gebaut werden, die große Mengen an Kohlendioxid ausstoßen. Die erforderliche Energie, um die Bakterien mit Wasserstoff zu versorgen, würden Solar- oder Windkraft liefern. Bis Econutri Lebensmittel für den Menschen herstellen kann, werden allerdings noch Jahre vergehen, gibt Schwab zu bedenken. „Die Auf bereitung der Proteine ist hier viel aufwendiger, kann jedoch durch den Einsatz von Gentechnik wesentlich effizienter gestaltet werden.“ Die Skepsis der Konsumenten gegenüber gentechnisch veränderten Organismen erweise sich hier als Hemmschuh. „Hier müsste noch ein Umdenken stattfinden“, meint Schwab.
7 Echte Intelligenz – aus der Maschine
Künstliche Intelligenz basiert bisher vor allem darauf, dass Computer menschliches Handeln imitieren. Neue Systeme sollen verhindern, dass sie dieselben Fehler begehen wie wir.
Wie verbessert das die Welt?
Algorithmen treffen lebenswichtige Entscheidungen. Die müssen richtig, gerecht und rational sein.
Wann wird das Realität?
Hoffentlich schon bald. Denn vom Kreditantrag bis zur Diagnose beim Arzt sind herkömmliche Algorithmen bereits im Einsatz.
Woran könnte es scheitern?
Große Unternehmen hüten ihre Algorithmen als Geschäftsgeheimnis, und Politiker verschlafen es, mehr Transparenz per Gesetz einzufordern.
Künstliche Intelligenz bestimmt zunehmend unser Leben. Dabei ist nicht immer ganz klar, wie diese Intelligenzen ticken. Die US-amerikanischen Informatikerinnen Alex Hanna und Timnit Gebru fordern deshalb Software, die nachvollziehbar funktioniert und ethisch vertretbare Antworten liefert.
Das Problem liegt in der Art und Weise, wie Programmierer heute sogenannte künstliche Intelligenzen erschaffen: Sie bringen den Computer dazu, aus vorliegenden Trainingsdaten Gesetzmäßigkeiten abzuleiten – und auf neue Fragen gemäß diesen Regeln zu regieren. Das führt naturgemäß dazu, dass Computer Entscheidungen reproduzieren, die sie in den Trainingsdaten erlernt haben.
So erklärt sich etwa, warum das als Meilenstein gepriesene Sprachprogramm GPT-3 so schnell sexistische, rassistische und andere peinliche Töne anschlägt: Es wurde mit Texten aus Internet-Foren trainiert. Deswegen ist GPT-3 bislang nur einem ausgesuchten Kreis von Forschern zugänglich. Die versuchen nun, dem Programm Manieren beizubringen.
Ähnlich sieht es bei Programmen aus, die in Personalabteilungen zur Anwendung kommen. Der Online-Händler Amazon etwa entwickelte eine Software, die anhand von Lebensläufen besonders vielversprechende Job-Bewerber auswählen sollte. Als Trainingsdatei verwendeten die Ingenieure ihre eigene Personalkartei. Die hier aufgelisteten Personen waren überwiegend hellhäutige Männer. „Kein Wunder“, sagt Hanna, „dass das Programm lernte, überwiegend weiße Männer zu empfehlen.“
Timnit Gebru stolperte über vergleichbare Fehler in einem Sprachprogramm, als sie beim Suchmaschinenanbieter Google arbeitete. Als sie das Problem öffentlich kritisierte, wurde sie gekündigt. Jetzt will sie mit ihrem Distributed AI Research Institute willige Geister bündeln, um gegenzusteuern.
Ihre zentrale Forderung besteht darin, dass sämtliche Trainingsdatensätze mit einer Deklaration versehen werden. Die soll benennen, welche Daten hier mit welchem Hintergrund und nach welchen Kriterien gesammelt worden sind. Dieser erste Schritt würde helfen, tendenziöse Entscheidungen von Computern zu vermeiden, meint sie.
„Künstliche Intelligenz ist nur ein Werkzeug, dem wir fälschlicherweise magische Kräfte zuschreiben“, sagt Hanna. „Nur wenn der notwendige Wille dafür vorhanden ist, kann diese Technik auch für positive Ziele unterstützend wirken, etwa um Randgruppen zu helfen. Diese dringend nötige Diskussion hat jetzt begonnen.“
8 Flugtaxis, jetzt wirklich
Eine erstaunlich große Zahl von Ingenieuren arbeitet daran, die Vision vom fliegenden Pendler vehikel doch noch zu ver wirklichen.
Wie verbessert das die Welt?
Ein alter Menschheitstraum wird endlich wahr!
Wann wird das Realität?
Demnächst. Prototypen fliegen bereits, auch die ersten Start- und Landeplätze gibt es schon.
Woran könnte es scheitern?
An zu hohen Betriebskosten; am Widerstand lärmgeplagter Städter; an den Luftfahrtbehörden.
Noch in diesem Jahrzehnt soll die gut abgelegene Idee endlich Realität werden: Flugdrohnen bringen Passagiere in wenigen Minuten von A nach B – zunächst innerhalb von Ballungsräumen. „Ab 2025 werden die ersten Anbieter den Betrieb aufnehmen“, prognostiziert Gregor Grandl, Senior Partner bei Porsche Consulting. Er beschäftigt sich seit Jahren mit Drohnen und ist überzeugt, dass nun endlich die Zeit dieser Flugtaxis gekommen ist. „Die Frage ist nur, wie groß der Markt wird und wie schnell er sich entwickelt.“ Die Antwort gibt er sich selbst: Zunächst werden Drohnenflüge teuer sein und sich daher nur für besondere Anlässe eignen. Stretch-Limousinen bekommen also Konkurrenz. Doch ab 2035 werden laut seiner Vorhersage rund 23.000 Lufttaxis in 20 bis 30 Städten im Linienbetrieb unterwegs sein, die meisten davon als Flughafenzubringer.
Noch gibt es aber ein paar Probleme: Die Hersteller brauchen bessere Batterien, um ihren Fluggeräten mehr Reichweite zu verschaffen. Und es muss ihnen gelingen, die Drohnen leiser zu machen. Grandl vergleicht den Geräuschpegel aktueller Prototypen mit dem eines Lastwagens. Für einen akzeptablen Linienbetrieb über besiedeltem Gebiet dürften die Flieger nicht mehr Krach machen als ein Pkw.
Derzeit basteln Ingenieure in rund 100 neu gegründeten Firmen wie Joby, Volocopter und Lilium sowie in etablierten Luftfahrtunternehmen wie Airbus und Boeing an Prototypen. Fast überall schwebt den Konstrukteuren eine Kombination aus Rotoren und Tragflächen vor. Mit Rotoren können die Drohnen auf engem Raum senkrecht starten und landen, Tragflächen eignen sich für den Reiseflug über Distanzen ab 20 Kilometer. Welches Konzept sich durchsetzt – und welches von den Aufsichtsbehörden in Europa, den USA und China zugelassen wird –, ist dabei noch offen.
Doch schon jetzt herrscht in der Branche Auf bruchstimmung: Im Frühjahr sammelte die Betreiberfirma Urban-Air Port mit einem ersten Drohnenflugplatz, genannt Vertiport, wichtige Erfahrungen für den Linienbetrieb. Für die kommenden fünf Jahre plant die Company die Errichtung von gleich 200 solcher Start- und Landeplätze.
Mit Platon unter der Dusche
Unser Autor weiß, wann und wo die guten Ideen sprudeln – und was passieren muss, damit sie nicht den Bach runtergehen.
TEXT: THOMAS VAŠEK
Gute Ideen fallen nicht einfach vom Himmel. Und wenn doch, dann heißt das noch lange nicht, dass sie auch jemand aufhebt. Eine Idee zu haben, das ist das eine. Etwas daraus zu machen, das ist etwas ganz anderes. Und dass eine Idee nicht ganz so gut war, wie man zunächst dachte, erkennt man oft auch daran, dass niemand etwas daraus macht.
Eine „Idee“ – das ist ein schöpferischer Gedanke, ein Einfall, eine Inspiration. Ideen können brauchbar oder weniger brauchbar sein, originell oder abwegig, kreativ oder gar revolutionär. Sie können langsam in uns reifen; sie können uns aber auch ganz plötzlich überfallen, uns womöglich gar beherrschen. Manche Menschen klammern sich ihr Leben lang an unrealistische Vorstellungen. Andere wiederum haben überhaupt keine Idee.
Das griechische Wort eidos (lat. idea) leitet sich vom Verb idein ab, das „sehen“ oder „einsehen, erkennen“ bedeutet. In der Umgangssprache bezeichnete es vor allem die äußere Form oder Gestalt eines Gegenstands. Die griechischen Philosophen verstanden unter eidos das, was einen Gegenstand zu dem macht, was er ist. Für Platon war eine Idee eine Art geistiger Prototyp einer Sache – ungeworden, ewig, unvergänglich. In der modernen Bedeutung meinen wir damit das nur geistig Vorgestellte, Gedankliche. Eine Idee ist etwas, was zunächst einmal nur in unseren Köpfen existiert. Ideen kann man nicht sinnlich wahrnehmen, man kann sie nicht sehen oder anfassen – und doch können sie sich auf wundersame Weise materialisieren.
Kreative Ideen lösen Probleme, sie bringen Produkte hervor, sie verändern die Welt. Einst galten schöpferische Leistungen als Göttergeschenk – man erklärte sie aus höherer Inspiration. Heute suchen Psychologen und Hirnforscher nach den Faktoren, die kreatives Denken beeinflussen. Ihre wichtigste Erkenntnis lautet, dass gute Ideen nicht einfach aus dem Nichts entstehen. „Eine wahrhaft kreative Errungenschaft ist so gut wie nie das Ergebnis einer schlagartigen Erkenntnis, eines plötzlich aufflackernden Lichts in der Dunkelheit, sondern das Resultat jahrelanger harter Arbeit“, schreibt etwa der ungarisch-amerikanische Psychologe Mihály Csíkszentmihályi.
Gute Ideen setzen Wissen voraus. Wer nichts weiß oder kann, der kann auch nicht kreativ sein. Denn erst auf der Basis von Wissen kann man neue Verbindungen und Zusammenhänge herstellen. Ohne die leiseste Ahnung zu haben, was andere schon gedacht haben, laufen wir Gefahr, das Rad noch einmal zu erfinden. Aber Wissen und Intelligenz allein bringen noch keine guten Ideen hervor. So kann jemand über außerordentliche analytische Fähigkeiten verfügen – und trotzdem zeitlebens keinen wirklich kreativen Einfall haben.
Kreative Menschen haben die Fähigkeit, Probleme neu zu definieren, Fragen aus ungewohnten Blickwinkeln zu betrachten. Dabei konzentrieren sie sich auf das Wesentliche, auf das big picture, statt sich mit Details abzugeben. Sie haben nicht nur Spaß an dem, was sie tun. Sie sind auch bereit, Risiken einzugehen und Widerstände zu überwinden. Neue Ideen haben immer viele Feinde – nämlich jene, die sich durch sie bedroht fühlen. Oft braucht es auch jemanden, der die Bedeutung einer scheinbar nebensächlichen Information erkennt. Kreative Leistungen entstehen daher in der Regel in einem stimulierenden Umfeld, das Neugier und Interesse fördert – nicht unbedingt in der einsamen Denkerklause.
Eine Idee ist noch keine Erfindung, eine Erfindung noch keine Innovation. Selbst die brillanteste Idee ist erst einmal nur eine geistige Vorstellung, die niemandem nutzt. Sie muss erst eine konkrete Gestalt annehmen, in der man erkennen kann, was sie wirklich taugt. Erst der Prototyp zeigt, ob die Idee tatsächlich „funktioniert“, ob sie ein Problem löst oder nicht. Aber auch die technologisch ausgereifteste Erfindung ist noch kein innovatives, marktfähiges Produkt. Was eine Idee am Ende wirklich wert ist, zeigt sich erst in der konkreten Anwendung.
Die schlauesten Erfindungen scheitern oft daran, dass sie kein Bedürfnis befriedigen – dass also die entsprechenden Produkte oder Services einfach niemand haben will. Die einschlägigen Beispiele für solche Flops sind Legion, man denke nur an Googles sagenhafte Datenbrille „Google Glass“. Oft ist aber auch die Zeit noch nicht reif für eine bestimmte Idee. Die ersten Elektroautos gab es schon in der Frühzeit des Automobils. Doch erst heute setzt sich die Idee durch, nicht nur aufgrund technologischer Fortschritte, sondern aus Gründen des Klimaschutzes.
Gute Ideen lassen sich nicht erzwingen. Es reicht auch nicht, jemanden dazu aufzufordern, doch bitte „kreativ“ zu sein. Kuschelige Workshops und Brainstormings bringen nicht unbedingt brauchbare Ideen hervor. Das Neue entsteht eher dort, wo es Herausforderungen und Probleme gibt – und Menschen, die bereit sind, mit Regeln und Gewohnheiten zu brechen.
Mit anderen Worten: Gute Ideen brauchen Reibung und Konflikt. Ebendeswegen müssen sie irgendwann raus aus den Köpfen – und mitten hinein ins Getümmel der Wirklichkeit, wo sie sich dann bewähren oder auch nicht. Insofern ist Kreativität immer ein zutiefst sozialer Prozess.
Die zündende Idee mag einem allein in der Dusche kommen. Aber umsetzen muss man sie immer gemeinsam mit anderen. Und erst wenn die Idee der kritischen Prüfung durch andere standhält, taugt sie auch wirklich was.
Einen guten Einfall für sich zu behalten – das ist jedenfalls eine schlechte Idee.
9 Virtuelle Welten, schöner als die Realität
Computer sollen in Zukunft all unsere Sinne so überzeugend stimulieren, dass wir den größten Teil unserer Zeit in frei gestaltbaren, virtuellen Welten zubringen werden. Nur ein paar Dinge müssten noch geklärt werden.
Wie verbessert das die Welt?
In einer vom Computer vorgegaukelten Welt können wir Dinge erleben, zu denen wir physisch nicht in der Lage sind. Und wir können Menschen begegnen – über beliebige Distanzen hinweg.
Wann wird das Realität?
In seinen Grundzügen gibt es das schon seit ein paar Jahren. Schrittweise Verfeinerungen gibt es regelmäßig vor Weihnachten – in Form neuer Datenbrillen.
Woran könnte es scheitern?
Am Publikum – wenn sich nur wenige Nerds in den Cyberspace locken lassen, fehlen die Umsätze für die teure Umsetzung der schillernden Vision.
Computer werden hy perrealistische Welten erschaffen, die alle Freiheiten und Freuden bieten. Fragt sich nur, wer dort wirk lich leben will.
David Chalmers, Philosoph an der University of New York, ist sich sicher: Schon bald werden hunderte Millionen von Menschen einen großen Teil ihrer Existenz in computergenerierten Welten, in virtuellen Realitäten (VR) verbringen. Und sie werden dabei mindestens genauso glücklich sein wie in dieser analogen Welt.
Der Übertritt in immer perfektere VRs ist für Chalmers nur ein technisches, also ein lösbares Problem. „Die Headsets“ – die tragbaren Guckkästen, die uns schon heute plump gezeichnete Welten vorgaukeln – „werden kleiner, wir werden zu Brillen, Kontaktlinsen und am Ende zu Augen- oder Gehirn-Implantaten übergehen“, prognostiziert Chalmers. Auch virtuelle Berührungs-, Geruchs- und Geschmackserlebnisse werden dann möglich sein. Der Philosoph ist sich sicher: „Innerhalb der nächsten 100 Jahre werden diese Realitäten nicht mehr von der realen Welt zu unterscheiden sein.“ Elon Musk, hyperaktiver Technikunternehmer und zwischenzeitlich reichster Mensch der Welt, sieht das übrigens ganz ähnlich.
Schon bringt sich „Meta“, der Konzern hinter dem sozialen Netzwerk Facebook, in Stellung. Bis 2026 will die Firma vier neue VR-Brillen auf den Markt bringen, um den Übertritt in elektronische Paralleluniversen bequemer zu machen. Ausbildung, Arbeit und soziales Leben sollen dort stattfinden. Luxusmarken wie Estée Lauder oder Gucci positionieren sich bereits, um im virtuellen Raum echte Geschäfte zu machen. Ihr Kalkül: In ein paar Jahren werden jene Jugendlichen, die heute durch virtuelle Spielwelten wie „Minecraft“, „Fortnite“ oder „Roblox“ toben, ihr erstes selbst verdientes Geld in vertrauter virtueller Umgebung ausgeben wollen.
Zweifel an solchen Szenarien meldet ausgerechnet Philip Rosedale an. Ausgerechnet, weil er wohl der Mensch ist, der über die größte Erfahrung in Sachen VR verfügt. „Ich träumte schon als Kind davon, im Raum zu schweben und neue Welten zu bauen, die nur auf einem Rechner existieren“, erinnert er sich. Also baute der Serienunternehmer aus San Francisco zwischen 1999 und 2003 das erste digitale Paralleluniversum auf und nannte es Second Life. Bis heute ist Second Life die größte virtuelle Welt im Netz, täglich loggen sich rund eine Million Menschen ein. Die meisten kommen aus Europa, und ihre maßstabsgetreu im elektronischen Spielfeld gebauten Immobilien nehmen laut Rosedale inzwischen genauso viel Platz ein wie das echte Los Angeles, also rund 1.300 Quadratkilometer.
Trotzdem glaubt Rosedale, dass selbst die schillerndsten Simulationen der Zukunft nur eine kleine Minderheit von Gästen anlocken werden. „Auch das Metaverse von Facebook kann in den kommenden zehn Jahren keine soziale Begegnungsstätte für Normalverbraucher werden.“ Das liege an der Sehnsucht des Menschen nach analogen und authentischen Begegnungen. Selbst Millennials, die in virtuellen Spielplätzen groß geworden sind, suchen nach solchen Erlebnissen, sagt Rosedale, der vier Kinder zwischen 14 und 21 hat. „Es gibt keinerlei Belege, dass Jugendliche den virtuellen Welten die Treue halten, wenn sie erwachsen werden. Das Gegenteil ist der Fall: Sobald sie älter werden, suchen sie die Nähe zu ihren Freunden.“
Erwachsene, die heute in Second Life eintauchen, so erzählt Rosedale, tun dies, weil sie sich in der physischen Welt nicht heimisch fühlen und in VR eine ungewohnte Freiheit erleben können. „Manche Nutzer sind physisch beeinträchtigt, andere fühlen sich in ihrem normalen Leben ausgegrenzt, etwa weil sie in einer kleinen Gemeinde wohnen, die sie nicht so akzeptiert, wie sie sind.“ Diese Kunden finden sich auch damit ab, dass Second Life bei einer Überlastung der Rechner kollektiv langsamer wird – ein Beleg dafür, dass sie keine perfekte Illusion suchen, sondern eine nette, notfalls auch pixelige, ruckelnde Ablenkung vom Alltag.
Die hochauflösenden, mit allen Sinnen erfahrbaren virtuellen Welten, die dem Philosophen Chalmers vorschweben, wären zudem gefräßige Datenkraken, warnt Rosedale. Perfektionierte VR-Brillen und -Sensoren würden Augenbewegungen, Puls oder auch Gangmuster der Besucher an die Betreiber übermitteln. „Die könnten daraus Rückschlüsse ziehen auf unsere physische und psychische Gesundheit.“
Die ganz reale Sorge vor Datenmissbrauch könnte also dafür sorgen, dass die schönen neuen virtuellen Welten ein wenig anders aussehen, als sich das ihre lautesten Proponenten heute erträumen.
10 Sauberer Treibstoff aus Licht und Abgas
Forscher mixen aus Treibhausgasen und erneuerbarer Energie „grünen“ Sprit. Vorerst liefern sie noch kleine Mengen. Bald aber könnten klimaneutrale Treibstoffe Flotten von Flugzeugen, Schiffen und Lkw befeuern.
Wie verbessert das die Welt?
Neue Brennstoffe ersetzen die fossilen Klimaschädlinge Öl, Gas und Kohle.
Wann wird das Realität?
Jetzt! Testanlagen laufen bereits. Dank gesetzlicher Vorgaben werden die Hersteller ihre Produktion massiv steigern.
Woran könnte es scheitern?
Daran, dass es noch nicht genug sauberen Strom für die Herstellung dieser Treibstoffe gibt.
Kohlendioxid in der Atmosphäre heizt den Klimawandel an. Nun arbeiten Wissenschaftler daran, das Gas als Rohstoff für saubere Treibstoffe zu nutzen. Notwendig sind dafür perfektionierte technische Verfahren und reichlich Strom aus erneuerbaren Quellen. Damit könnten die Raffinerien der Zukunft exakt maßgeschneiderte Treibstoffe für herkömmliche Verbrennungsmotoren ausspucken. Erste Testanlagen produzieren bereits derartiges „Syngas“, also synthetisch hergestellten Treibstoff – wenn auch vorerst noch in kleinen Mengen.
Besonders effizient würden solche Anlagen überall dort arbeiten, wo große Mengen Kohlendioxid (CO2) anfallen, etwa bei Zementwerken, und wo es reichlich Sonnen- oder Windenergie gibt. Das fertige Produkt ließe sich mit bewährter Technologie leicht transportieren. Länder in Afrika könnten auf diese Weise zu Exportnationen auf blühen.
Besonders Fluglinien sind interessiert an klimaneutralen Kraftstoffen, nicht zuletzt, weil laut Vorgaben der EU ab dem Jahr 2030 mindestens fünf Prozent des Flugzeugtreibstoffs aus nachhaltigen Quellen kommen muss. Für 60 maßgebliche Unternehmen der Branche ist das noch zu wenig: Sie haben sich zur Initiative „Clean Skies for Tomorrow“ formiert und fordern gemeinsam einen doppelt so hohen Anteil sauberer Treibstoffe in den Tanks von Business-Jets und Ferienfliegern.
Führend bei der Entwicklung des sauberen Sprits sind die Schweizer Firma Synhelion und ihr deutscher Konkurrent Ineratac. Das Prinzip der Kohlenwasserstoff-Zauberei geht auf das sogenannte Fischer-Tropsch-Verfahren zurück, das zwei deutsche Chemiker vor knapp 100 Jahren zum Patent anmeldeten. Dabei werden in einem Reaktor CO2und Wasserstoff unter hohem Druck und Hitze zu synthetischen Treibstoffen umgewandelt. Der Clou: Je nach Bedarf kann eine Anlage Kerosin, Benzin oder Diesel herstellen. Deshalb wird die Technologie auch „Power to X“ genannt, da jede beliebige Sprit-Sorte verfügbar ist.
Die Idee für Synhelions „Solarkerosin“ entstand im Labor von Aldo Steinfeld an der renommierten Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) in Zürich. 2016 wurde aus einer Miniraffinerie auf dem Dach der Hochschule ein Unternehmen, das Großes vorhat. „Es ist uns gelungen, diese Technologie unter realen Bedingungen aus dem Labor zu holen“, sagt Synhelion-Gründer und -CEO Philipp Furler.
Mastermind Steinfeld hat indessen am spanischen Energie-Institut IMDEA eine Testanlage mit Solarturm eingerichtet, die die Produktion des Prototyps um den Faktor 10 steigert.
Synhelion baut derweil auf dem Gelände des Brainergy Park in Jülich (nahe Köln) seine eigene industrielle Demonstrationsanlage. Ein Spiegelfeld und ein Turm sollen konzentrierte Sonnenenergie für die Erzeugung von flüssigem synthetischem Treibstoff liefern. Bis 2030 will das Unternehmen weitere kommerzielle Anlagen schaffen und damit 700.000 Tonnen pro Jahr produzieren – zu Kosten von höchstens einem Euro pro Liter. Zum Vergleich: Die Luftfahrt verbrennt pro Jahr rund 300 Millionen Tonnen Kerosin, das vor dem Ukraine-Krieg zu 60 Cent pro Liter zu haben war. Als ideale Raffinerie-Standorte nennt Furler Wüstengebiete. Denn dort gibt es reichlich Sonnenenergie für den Betrieb des Reaktors. „In 18 Jahren wollen wir eine jährliche Produktion von 40 Millionen Tonnen erreichen“, so Furler.
Ähnlich ehrgeizige Pläne verfolgt Ineratec. Das Unternehmen hat seine Wurzeln im Karlsruher Institut für Technologie und wurde 2016 aus der Forschungsuniversität der Helmholtz-Gemeinschaft ausgegründet. Die Pilotanlage in Hamburg läuft seit März und wird im regulären Betrieb pro Tag eine Tonne Kraftstoff erzeugen. „Damit sind wir der weltweit größte Produzent derartiger Treibstoffe“, sagt Ineratec-Mitgründer Philipp Engelkamp. Im kommenden Jahr wird die Ausbeute bis zu zehn Tonnen am Tag betragen. Eine Anlage, die in drei, vier Jahren einsatzbereit sein soll, wird gar 35.000 Tonnen pro Jahr liefern. Das Besondere an der Raffinerie: Sie ist modular aufgebaut. Wer zum Produzenten von CO2-neutralem Rohöl werden will, wird eine beliebige Anzahl von in sich kompletten Anlagen ordern können. Die Nachfrage, so Engelkamp, sei schon jetzt „gigantisch“.
Schon in wenigen Jahren wollen Pioniere der Branche pro Jahr 35.000 Tonnen des Öko-Sprits herstellen.
Falsch abgebogen
10 Beispiele für Ideen aus der Technikgeschichte, die sich aus gutem Grund nicht durchgesetzt haben. Zumindest nicht bisher.
1 Der Hyperloop
Wie wäre es, Passagiere mit enormer Geschwindigkeit durch eine Art Rohrpost von einem Ort zum nächsten zu schießen? Die Idee einer solchen „atmosphärischen Eisenbahn“ ließ sich der britische Mechaniker George Medhurst bereits im Jahr 1799 patentieren. 2013 wärmte Elon Musk die alte Idee wieder auf, nannte sie Hyperloop und sprach von enorm großem wirtschaftlichen Potenzial.
Einige Start-up-Companys griffen die Idee auf, auch die Technische Universität München entwickelt mit. Erste Teststrecken sind ein paar hundert Meter lang, zu mehr hat es angesichts der enormen Kosten noch nicht gereicht. Elon Musk selbst hat übrigens nicht in die Technologie investiert.
2 Das atombetriebene Auto
Zu Beginn des Atomzeitalters waren den Träumen der Techniker keine Grenzen gesetzt. Kernenergie, so die allgemeine Erwartung, würde billig und leicht verfügbar sein. Und bei den Reaktoren sahen sie eine Miniaturisierung voraus. 1958 zählte William Clay Ford sen., jüngster Enkel Henry Fords I., eins und eins zusammen und präsentierte den Ford Nucleon – genaugenommen einen Prototyp im Maßstab 1: 2,66. Die Limousine in elegantem Rot fiel durch ihren langen und breiten Kofferraum auf. Dort nämlich sollte ein Kernreaktor für den Vortrieb sorgen. Eine „Tankfüllung“ würde für 8.000 Kilometer reichen, aufgebrauchte Brennstäbe wären an den Tankstellen zu tauschen. Der Nucleon ging natürlich nie in Serie, das Modell steht heute im Henry Ford Museum in Dearborn, Michigan.
3 Der Weltraumlift
Material in den Weltraum zu bringen ist teuer und schmutzig: Warum die Dinge also nicht per Lift in den Orbit heben? 1895 träumte der russische Weltraumpionier Konstantin Ziolkowski von einem 35.786 Kilometer hohen Turm, ein halbes Jahrhundert später kam seinem Landsmann Juri Arzutanow die Idee, ein Seil von einem Satelliten bis zum Erdboden herabzulassen. Und an dem könnten dann ja Frachtcontainer nach oben reisen.
Prinzipiell ist die Idee ja gut: Die Fliehkraft würde die außerirdische Endstation in Position halten. Allerdings gibt es bisher kein Material, das stark genug ist, den Zugkräften und den stratosphärischen Winden zu widerstehen. Ob der Weltraumlift jemals verwirklicht wird, steht also bis auf weiteres in den Sternen.
4 Kryokonservierte Menschen
Angenommen, ein Mensch leidet an der Gegenwart. Wäre es dann nicht schön, er könnte sich einfrieren lassen, ein paar Jahrzehnte „durchtauchen“ und sich erst in einer besseren Zukunft wieder auftauen lassen? Klingt verlockend, scheint aber kaum realisierbar: Beim Einfrieren bildet der Körper nämlich zerstörerische Eiskristalle. Immerhin meldeten Forscher im vergangenen Sommer einen Erfolg: Sie hatten Teile einer Schweineleber ins Tief kühlfach gelegt und Stunden später wiederbelebt. Mehr geht nicht. Dem Glauben an die Kryonik tut das keinen Abbruch: Etwa 400 Menschen weltweit liegen derzeit tot in stickstoffgekühlten Sarkophagen – und hoffen, eines Tages aufgetaut und zu neuem Leben erweckt zu werden.
5 Der Jetpack für alle
Sean Connery tötet einen Bösewicht, schnallt sich seinen Raketenrucksack um und flieht – die Szene aus dem James-Bond-Film „Feuerball“ aus den 1960er-Jahren ließ Menschen lange davon träumen, eines Tages mit eigenem Rucksack vom Büro nach Hause zu fliegen. In Sachen Marktreife hat sich in der Zwischenzeit nicht viel getan – außer in einem Fall: Tatsächlich verwenden Astronauten bei Weltraumspaziergängen eine ähnliche Technologie. Zum irdischen Fortbewegungsmittel wird es der Raketenrucksack jedoch nicht bringen.
6 Der Donau-Oder-Kanal
Angeblich dachte schon Karl der Große (768 – 814) daran, die Donau und die Oder mit einem rund 320 Kilometer langen Kanal zu verbinden. Das hätte Wien einen direkten Wasserweg in polnische Bergbauregionen, nach Frankfurt an der Oder und weiter zur Ostsee gebracht. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts flackerte die Idee wieder auf, später ließen die Nationalsozialisten in Wien Zwangsarbeiter von der Lobau in Richtung Nordost graben. Sie schafften drei Becken mit einer Gesamtlänge von 4,2 Kilometer. In den 1990er-Jahren brachten tschechische Politiker die Idee erneut aufs Tapet – holten sich aber eine krachende Abfuhr von Umweltschützern.
7 Die Mensch-Maschine-Mischung
In der Science-Fiction-Serie „Der Sechs-Millionen-Dollar-Mann“ aus den Jahren 1973 bis 1978 verliert Astronaut Steve bei einem Unfall einige Körperteile. Die werden allerdings im Handumdrehen durch bionische Teile ersetzt. Von da an ist Steve als unbesiegbarer Geheimagent unterwegs. Diese Verschmelzung von Menschen mit Technologie wird Transhumanismus genannt und ist für manche die natürliche Evolution des Homo sapiens. Technologien, die wir heute an unseren Körpern tragen, sollen wir künftig in uns tragen; an Stelle des Menschen wird dereinst der Cyborg stehen. Manch eine Entwicklung ist vielversprechend – etwa die Idee, Menschen mit Rückenmarkverletzungen durch ein Exoskelett wieder auf die Beine zu bringen. Anderes ist utopisch: dass etwa implantierte Speicherkarten Erinnerungsprobleme beseitigen könnten.
8 Zeitreisen
Ende der 1920er-Jahre baute der Londoner Ingenieur Gordon Earl Adams die wohl massivste Zeitmaschine der Geschichte – aus dutzenden Schwungrädern. Einige davon müssen Tonnen gewogen haben. Trotzdem blieb er stets in der Gegenwart gefangen. 2009 wiederum veranstaltete der Physiker Stephen Hawking eine Party ausschließlich für Zeitreisende. Natürlich kam niemand. Denn die Einladung dafür ließ Hawking erst vier Jahre danach auf sehr haltbarem Papier drucken – in der Hoffnung, dass unsere technisch avancierteren Nachfahren ihr Folge leisten würden. Weil aber eben niemand gekommen war, schloss der Physiker: Reisen in die Vergangenheit werden auch in Zukunft nicht funkionieren.
9 Überschall-Passagierflieger
Moment! Was macht diese Idee in dieser Liste? Flog nicht die französisch-britische Concorde mit doppelter Schallgeschwindigkeit über den Atlantik? Und gab es nicht auch ein russisches Pendant zu dem Flieger? Stimmt natürlich. Bis im Juli 2000 in Paris 109 Menschen beim Absturz einer Concorde ums Leben kamen. Danach blieben zuerst die Passagiere aus, dann verweigerten viele Flughäfen der Concorde die Landegenehmigung – das Flugzeug war einfach viel zu laut. Im November 2003 beendeten die Betreiber die Ära der Überschall-Passagierjets. Zuletzt meldete das US-Start-up-Unternehmen Boom, Vorbestellungen für 40 Stück eines Supersonic Jets für 65 Passagiere erhalten zu haben. Der Zeitplan der Company ist jedoch derart ambitioniert, das einige Fachleute die Geschichte für einen PR-Stunt halten.
10 FCKW als Kühlmittel
In den späten 1920er-Jahren zirkulierten explosive und/oder giftige Gase durch die Eingeweide von Klimaanlagen und Kühlschränken. Also entwickelte der Amerikaner Thomas Midgley Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) als Alternative. Die setzten sich schnell durch, kamen später auch als Treibmittel in Spraydosen zum Einsatz. In den 1970er-Jahren erkannte der spätere Nobelpreisträger Paul Crutzen, dass diese Substanzen die Ozonschicht der Erdatmosphäre durchlöchern würden; bald darauf bewahrheitete sich die Prognose. Die FCKW wurden 1987 verboten. Das Ozonloch schließt sich indessen nur langsam.
Text: Saskia Jungnikl-Gossy
