Die Zukunftsmacher

Könnten wir heute in die Welt von morgen reisen – dann würden wir in der nahen Zukunft auf viele Objekte aus einem silberfarbenen, glasartigen Metall stoßen. Aus diesem Metall werden in der Zukunft Skalpelle, Messer und Scheren gebaut, die sehr, sehr lange scharf bleiben; winzige Zahnräder für Autos und Roboter, die auch nach Jahren wie neu aussehen, weil sie aus so festem Material sind, dass sie praktisch nicht verschleißen. In Flugzeugen und Raumschiffen wird das silbern schimmernde Metall zum Einsatz kommen, denn es ist leicht und widersteht sowohl großer Kälte als auch großer Hitze. Der Super-Stoff aus dem die Zukunft gebaut sein wird, hat einen überraschend unauffälligen Namen: amorphes Metall. Es ist immer dann der perfekte Werkstoff, wenn etwas unter schweren Bedingungen lange halten soll. Denn es ist doppelt so fest wie Stahl – und dabei 10 Mal so elastisch. Amorphes Metall entsteht, wenn man glühend heißes, flüssiges Metall blitzschnell einfriert. Den Unterschied zu „normalem“ Metall sieht man erst unter dem Mikroskop: Während „normales Metall“ wie von selbst ein Raster bildet, bestehen amorphe Metalle aus einer ungeordneten Atomstruktur. Die macht den Zukunfts-Stoff, der auch „metallisches Glas“ genannt wird, so widerstandsfähig. Bauteile aus amorphem Metall können übrigens mit einem 3D-Drucker oder durch eine eigens entwickelte Spritzgusstechnik hergestellt werden. Die Zukunft ist silberfarben – und hat soeben begonnen.

Vielleicht macht es Sinn, sich erstmal nur diesen einen Moment vorzustellen: Ein Patient, der seit Jahren nicht sehen konnte, wacht aus der Narkose auf. Die Operation ist gut verlaufen und als sich die Lider des Patienten heben – kann er das erste Mal seit langer Zeit wieder sehen: Die Bäume jenseits des Klinik-Fensters, seine Angehörigen, die an seinem Bett stehen. Was nach Zukunftsmusik klingt, wird bald für viele Menschen Realität werden können. Dank sogenannter Sehprothesen, auch Retina-Implantate genannt. Sie helfen einem erkrankten Auge die Bilder der Umgebung in elektrische Impulse zu verwandeln. Und schicken diese Impulse zum Sehnerv des Patienten. Damit solch eine Prothese möglichst viele elektrische Impulse übertragen kann, braucht es ein besonderes Material, in dem sich viele winzige leitfähige Kanäle verbauen lassen. Der Zukunfts-Stoff, der das möglich machen wird, ist eine Verbindung aus Keramik und Aluminiumoxid namens CerMet: 800 leitfähige Kanäle haben auf nur einem Quadratzentimeter Platz. Diese außergewöhnlichen medizinischen Hightech-Bauteile von Heraeus bringen genügend Impulse zum Nerv. Und somit Licht ins Dunkel.

Stellen Sie sich vor, der Bildschirm Ihres Smartphones würde nie mehr splittern und zerbrechen. Denn dieser Bildschirm wäre nicht nur extrem dünn, sondern vor allem unglaublich biegsam. Sie könnten ihn rollen, falten – ohne dass er kaputt geht. Weil der Bildschirm kein steifer, zerbrechlicher Screen mehr wäre, sondern eine biegsame Oberfläche. Möglich wird all das, dank gedruckter Elektronik und sogenannter leitfähiger Polymere – einem Material wie aus einem Science-Fiction-Film, mit dem sich die hauchdünne Beschichtung auf ultramoderne Smart-Screens herstellen lässt: auf Handys, aber auch in Autoarmaturen. Tests mit Prototypen haben bereits bewiesen, wie gut das funktioniert.

Fahrer von Elektroautos kennen das Dilemma: Jede Beschleunigung an der Ampel oder auf der Autobahn raubt der Batterie eine Menge Energie. Und die Reichweite des E-Autos sinkt. Das ist ärgerlich – aber bald: kein Problem mehr. Dank des von Heraeus entwickelten Kohlenstoffs Porocarb. Denn wenn man das Kohlenstoff-Pulver den Batterie-Elektroden beimischt, erhöht sich die ionische Leitfähigkeit von Lithium-Ionen-Batterien. Oder um es einfach zu sagen: Die Batterie hält rund 20 % länger. Selbst bei häufigen Leistungsspitzen – Beschleunigen an der Ampel und auf der Autobahn – kann die durch Porocarb verbesserte Batterie eine stabile Energieabgabe gewährleisten. Für lange, schnelle Fahrten im E-Auto Richtung Zukunft.

Wenn junge Eltern abends das Fläschchen für ihr Baby zubereiten, hat viele Wochen vorher eine ganz besondere Lichtquelle ihren Dienst getan. Und zwar eine sogenannte Deuterium-Lampe. Diese sehr speziellen UV-Lampen von Heraeus sind Meister darin, Verunreinigungen in Lebensmitteln aufzuspüren. Sogar Verunreinigungen im Spurenbereich werden von Deuterium-Lampen entdeckt. Kein Wunder also, dass sie bei der Kontrolle von Babynahrung zum Einsatz kommen, die ja besonders sauber und sicher sein soll. Diese Technik wird in Zukunft vermutlich dafür sorgen, dass es zu immer weniger Erkrankungen durch verunreinigte Lebensmittel kommt, denn ihr Licht kommt Keimen und Schmutz immer auf die Spur. So effektiv ist das Verfahren, dass auch Doping-Kontrolleure sie immer öfter nutzen, um zum Beispiel Blutproben von Sportlern zu untersuchen. Dem gleißenden UV-Licht entgeht einfach nichts.

Stellen Sie sich eine Reise ins menschliche Herz vor, durch eine mit Blut gefüllte Arterie. Bei großen Herz-OPs wird das zukünftig der Weg sein, um zum Herzen eines Patienten zu gelangen: von der Leiste hinauf bis in die Brust, entlang der mit Blut gefüllten Bahn. Ärzte benutzen für solche minimalinvasiven und den Patienten schonenden Operationen, von denen es bald immer mehr geben wird, einen sogenannten Führungs-Draht. Mit diesem kann man zum Beispiel einen Herz-Katheter genau an der richtigen Stelle positionieren, der dann lebenswichtige Medikamente per Infusion ins Herz leiten. Man ahnt es – die Qualität dieses Führungs-Drahtes ist mitentscheidend für das Gelingen der OP. Eine von Heraeus entwickelte Legierung hilft, diese Führungsdrähte noch besser und flexibler zu machen. Denn die Legierung verleiht dem Führungs-Draht die Eigenschaft, sich geschmeidig zu verbiegen, ohne zu knicken. Das wird den Ärzten der Zukunft die Arbeit erleichtern und den Patienten von morgen in vielen Fällen das Leben retten. Nitinol – so der Name der Legierung – wird umgangssprachlich übrigens auch „Memory Metall“ genannt. Denn der Stoff scheint sich, wenn er verformt wird, an seine ursprüngliche Form zu erinnern. In die er dann immer wieder zurückkehrt.

Stellen Sie sich die Großstadt der Zukunft vor: Eine Mega-City mit weitläufigen Parks, eine Metropole mit vielen Menschen und enormem Wasserverbrauch. Bloß – wie soll die Stadt der Zukunft ihr Wasser reinigen? Sehr wahrscheinlich: mit Licht. Denn schon heute lässt zum Beispiel die Stadt New York City ihr Abwasser mit besonders energiereichem UV-Licht bestrahlen. Es befreit H2O nicht nur von Mikro-Organismen; das Licht baut auch Rückstände von Chemikalien ab. Knapp 12 000 UV-Lampen sorgen für die Reinigung des New Yorker Trinkwassers – die Stadt hat damit eine der größten UV-Desinfektionsanlagen der Welt. Über acht Millionen Kubikmeter Abwasser werden so jeden Tag zu Trinkwasser. Das wäre genug, um die Cheops-Pyramide dreimal komplett zu fluten. Die Erstausstattung der gewaltigen Anlage, die aus 56 sogenannten Reaktoren besteht, jeder so groß wie ein LKW, lieferte: Heraeus. Und das Verfahren hat seitdem Schule gemacht und sich als echte Zukunftstechnologie entpuppt. Mit UV-Lampen von Heraeus wird in Zukunft sogar die Luft an Orten gereinigt, bei denen Menschen eng beieinander stehen oder sitzen. Zum Beispiel auf Flughäfen oder in Arztpraxen. Leise, unsichtbar und umweltschonend. Licht an.

Wenn wir in unserem Auto sitzen und der Katalysator reinigt zuverlässig die Abgase des Verbrennungsmotors – dann liegt das auch an einem besonderen Stoff im Inneren des Katalysators. Die Rede ist von einem seltenen, silber-schimmernden Metall namens Palladium. Nur 180 bis 200 Tonnen werden jedes Jahr gefördert; die Menge würde bequem in eine Garage passen. Und auch in Katalysatoren, die für die Herstellung von PET-Flaschen nötig sind, kommt Palladium zum Einsatz. Waren diese Katalysatoren verbraucht, wurden sie früher einfach weggeworfen. Doch damit ist jetzt Schluss: dank eines von Heraeus entwickelten Recycling-Verfahrens. Diese ressourcenschonende Zukunftstechnologie verbraucht nur rund ein Hundertstel der Energie, die nötig wäre, um Palladium zum Beispiel in Minen in Russland oder Australien zu fördern. Und verursacht nur rund ein dreihundertstel der Kohlendioxid-Emissionen. Das Palladium kehrt so in die Produktion zurück. Ein sinnvoller, gesunder Kreislauf, der heute schon die Umwelt von morgen schont. From Cradle to Cradle nennen das Wirtschafts-Experten: von der Wiege zur Wiege.