Ein modernes Bürogebäude bekommt Haarrisse...

...in der Betonstruktur. Über die Zeit dringt Wasser in die Strukturen. Der Eisenbeton korrodiert, Statik und Werthaltigkeit leiden. Lösungen sind selbstreparierende Materialien, wie unsere menschliche Haut. Nach dem Prinzip der Selbstorganisation wurde ein Biobeton auf Basis von Kalkstein produzierenden Bakterien entwickelt.

Die Digitalisierung stellt hohe Anforderung an die Resilienz immer komplexer werdender Systeme. Das Bürogebäude in unserem Beispiel ist smart, hat Photovoltaik, Batteriespeicher, Elektro-Ladestation sowie ein Rechenzentrum.

Es ist energiepositiv, das heisst es produziert einen Überschuss an Wärme und Strom. Die Mehrheit der Gebäude in Städten bezieht jedoch Strom von entfernten Kraftwerken.

Diese zentral gesteuerten Stromnetze bergen die Gefahr grossflächiger Blackouts, zum Beispiel wenn ein Unterwerk durch einen Cyberangriff lahmgelegt wird. Es resultiert wirtschaftlicher Schaden, systemkritische Bereiche wie Gesundheit oder Logistik sind gefährdet.

Die Natur kennt, im Verbund von Pflanzen und Tieren, keine Energie- und Steuerzentrale, sondern dezentrale Organisationsformen. Dank Vielfalt und Vernetzung sind Material- und Energieflüsse optimiert. Dieses Prinzip erfolgt bis in kleinste Einheiten wie die biologische Zelle.

Stellen wir uns nun diese Zelle...

...als einen Sensor mit IOT (Internet of Things) vor; im Energieverbund eingebettet und mit Schwarmintelligenz ausgestattet. Damit lassen sich technologische Lösungen stärker skalieren. Systeme wie Smart Cities, Energieversorgung, Produktion oder Mobilität werden gekoppelt und damit effizienter und widerstandfähiger.

Diese Lösungsansätze basieren auf naturinspirierter Innovation. Wir sprechen auch von Biomimetik. Wir verstehen darunter die Anwendung und Übersetzung von biologischen Prinzipien und Algorithmen in menschengemachten Technologien, Produkten und Systemen. Viele kennen den Begriff «Bionik». Sie stellt ein Teilgebiet davon dar, fokussiert auf Technik. Der Lotusblüten-Effekt oder der Reissverschluss sind bekannte Beispiele.

Biomimetik spannt den Bogen weiter. Sie stellt auch ein Qualitätsmerkmal des Designkonzeptes für Produkte dar. So kann die Rezyklierbarkeit, Toxizität oder die Verwendung von nachwachsenden, klimafreundlichen Rohstoffen geprüft werden.

Welcher Vorteil hat dies für Wirtschaft und Gesellschaft?

 Leben auf unserer Erde existiert seit vier Milliarden Jahren. So stellt die Natur mit ihrer Biodiversität ein langfristiges Forschungs- und Entwicklungs-Labor dar.

Lange vor unserer Menschheitsgeschichte wurden umfangreiche «Geschäftsmodelle» unter den gegebenen physikalischen, stofflichen Rahmenbedingungen entwickelt und optimiert. Entstanden sind Organisationsformen, organische Polymere, Wassertransportsysteme, CO2-Speicher oder Informationsspeicher. Wir Menschen operieren unter denselben Rahmenbedingungen.

Naturinspirierte Innovation bietet also den Vorteil, Innovationsprozesse effizienter, zielgerichteter anzupacken, ohne das Rad nochmals neu zu erfinden. Zwei konkrete Potenziale sollen dies verdeutlichen:

Erstens, für den erfolgreichen Einsatz von Sensoren in technischen wie biologischen Systemen muss eine Energieversorgung sichergestellt sein. Millionenfach dezentral eingesetzt ist ein Batteriewechsel aufwendig, sogar unmöglich.

Inspiriert durch den Zitteraal, haben Forscher am Adolphe-Merkle-Institut der Universität Fribourg für Sensoren in biologischen Systemen einen Prototyp für selbstaufladende Elemente entwickelt, zum Beispiel für Herzschrittmacher oder Medikamentenpumpen.

Zweitens, Einsatzgebiete von Robotern nehmen mit der Digitalisierung rasant zu. Aktuell fehlt ihnen eine natürliche, robuste Fortbewegung, um zum Beispiel im anspruchsvollen Terrain Menschen in einem eingestürzten Gebäude retten zu helfen. Stellen Sie sich ein Eichhörnchen vor.

Multimodal ändert es die Gangart (Rennen, Klettern, Springen) und reagiert so robust auf das Gelände, dank seiner flexiblen Muskulatur und Sehnen. Das Max-Planck-Institut entwickelt naturinspirierte Schwimm- und Laufroboter mithilfe von «Active-Soft»-Materialien und 3D-Printing (siehe Bild).

Die Natur stellt uns all diese Innovation-Blueprints zur Verfügung – Biodiversität als grosse Schatztruhe für Unternehmen und Gesellschaft. Dies ermöglicht, globale Herausforderungen, wie Ressourcenknappheit oder Klimawandel, mit unternehmerischen Ansätzen anzupacken.

Dazu wurde vom Autor 2010 Shift Zurich als Non-Profit-Initiative mitgegründet. Shift Zurich baut auf ein internationales Netzwerk von Wirtschaftsvertretern, Unternehmern, Financiers, Forschungsinstituten und weiteren Organisationen. Dieses Jahr findet am 23. und 24. August der Shift Zurich Summit zum vierten Mal statt.

Mehr dazu unter www.shiftzurich.ch.