Unsere Ziele
Biologische Transformation technischer Werkstoffe
Technische Konstrukte der Vergangenheit und Gegenwart sind meist auf die Lösung einzelner Bedarfe oder Herausforderungen ausgelegt.
Neue Komponenten, die Komponentenoptimierung, Herstellung, Nutzung und Recycling dieser Konstrukte werden üblicherweise getrennt gedacht und sind in der Regel nicht nachhaltig. Sie führen zu dramatischen Änderungen in Natur und Klima und belasten die endlichen natürlichen Ressourcen. Um verantwortungsvoll mit den Ressourcen unseres Planeten umzugehen, sind daher ganzheitliche Ansätze erforderlich, die den gesamten Lebenszyklus eines Produkts bzw. eines Werkstoffs zur Realisierung dieses Produkts in Bezug auf Ressourcennutzung optimieren.
Die Biologie bietet hier ausgezeichnete Beispiele, wie die Natur in komplexen Kreisläufen die endlichen Ressourcen schont. Einen daher als biologische Transformation der Technik bezeichneten neuen ganzheitlichen Denkansatz (in den Medien auch unter dem Begriff Biologisierung geführt) werden wir hier als Vision zur Erreichung dieser Ziele nutzen.
Wesentliches Merkmal dieses Forschungsansatzes ist es, Komponenten, Produktionsprozesse und resultierende Werkstoffeigenschaften sowie Nutzung und Recycling als untrennbare Einheit zu betrachten, da nur auf diese Weise eine vollständig biologisierte Prozesskette etabliert werden kann.
Neuartige Werkstoffe, komplexe Werkstofffunktionen und neuartige Produktions- und Recyclingprozesse spielen hierbei eine herausragende Rolle. Sie sind die Grundlage für die Erschließung neuer Energiequellen, für Fortschritte im Gesundheitswesen sowie für die Sicherung der Lebensmittelversorgung, um nur einige Beispiele zu nennen. Die biologische Transformation technischer Werkstoffe geht dabei wesentlich weiter als bereits bekannte Ansätze wie das bionische Design, das nur Form und Funktion von Beispielen aus der Natur auf technische Produkten überträgt (z.B. Lotuseffekt). Die biologische Transformation betrachtet den gesamten industriellen Produktionsprozess inklusive Nutzungsphase bis hin zum Recycling.
Um entsprechende wissenschaftliche Fragestellungen beantworten zu können, sind eine interdisziplinäre Herangehensweise und spezialisierte Infrastrukturen zwingend erforderlich. Die Disziplinen Bauingenieurwesen und Maschinenbau, welche in Summe einen erheblichen Teil der Werkstoffherstellung, -verarbeitung und -wiederverwertung verantworten, stehen hier im Zentrum.
Allein aus diesen Disziplinen heraus sind die drängenden Herausforderungen jedoch nicht zu lösen.
Wesentlich für den Erfolg der biologischen Transformation technischer Werkstoffe werden zentrale Beiträge weiterer Fachdisziplinen sein:
Image: Paavo Blafield- der Naturwissenschaften, welche neue molekulare, nano- und mikrotechnologische Komponenten und Systeme entwickeln, die danach in die Produktionsprozesse und die Produktion selbst integriert werden müssen,
- der Elektrotechnik/Informatik, welche neue Sensoren und Aktoren für die Produktion und für intelligente Funktionseigenschaften entwickelt, sowie adaptierte Software und KI gesteuerte Routinen entwirft um, Prozess- und Funktionseigenschaften zu optimieren,
- der Architektur, die durch anwendungsnahe und künstlerische Betrachtung die Nutzerakzeptanz als weitere Entwicklungsdimension mit einbringt und
- der Umweltwissenschaften/Ökologischen Agrarwissenschaften, welche das Themenfeld nachwachsende und wiederverwendbare Rohstoffe und ökologischer Fußabdruck
adressieren.