Er ist nicht nur zentraler Standort für Forschende, Lehrende und Studierende, sondern ist auch eine beliebte Anlaufstelle für die Öffentlichkeit: In diesem Jahr feiert der Botanische Garten der Universität Freiburg sein 400-jähriges Bestehen. Das große Jubiläumsprogramm fiel wegen der Corona-Pandemie aus. Ein multimediales Angebot an verschiedenen Beiträgen soll Interessierten dennoch ermöglichen, die vielen Facetten des Botanischen Gartens zu erkunden. Es zeigt auch die wichtige Rolle des Botanischen Garten für die Forschung und als Innovationsquelle für die Bionik – quasi ein „Hortus Bionicus“.
Im Rahmen einer virtuellen Führung zeigt der Direktor des Gartens, Prof. Dr. Thomas Speck, was der Botanische Garten Besucherinnen und Besuchern zu bieten hat. In insgesamt 19 Videoclips gibt er spannende Tipps, Tricks und Hintergründe zur Pflanzenwelt.
In einem Interview spricht Thomas Speck über die Arbeit der Forschenden, die sich bei der Entwicklung von technischen Anwendungen von Mechanismen aus der Pflanzenwelt inspirieren lassen: Am Anfang steht die Entdeckung in der Natur, am Ende kommt das technische Produkt.
Beispiele aus dem Forschungsportfolio der Freiburger sind unter anderem auch eine stufenlose Fassadenverschattung inspiriert vom Vorbild des Klappmechanismus der Paradiesvogelblume oder ein Fahrradhelm, dessen Dämpfung auf die Struktur der Pomelo-Frucht zurückgeht. Die vollständige Videoführung durch die Pflanzenwelt der grünen Oase >>
Grüne Jobs entdecken in Weltretter-Workcamps der Bionik
Einfach mal die Welt retten? Und das in nur vier Tagen? „Yes, You Can! Green Up Your Future” lautet die Antwort von BIOKON. Die Forschungsgemeinschaft Bionik- Kompetenznetz e.V. macht dies jetzt in einer fesselnden Earth-Challenge-Experience in Joachimsthal bei Berlin für junge Menschen in der Berufsorientierung spannend erlebbar.
Die mysteriöse Forschungsstation „Bionika“, eine geheimnisvolle Earth-Challenge-Experience voller (noch) ungelöster Rätsel plus faszinierende Bionik: Das sind die Leitplanken der interaktiven Weltretter-Workcamps, die im Projektzeitraum 2020 bis 2022 jeweils 16 Teilnehmer*innen im Alter von 18 bis 22 Jahren für Greening-Potenziale in Jobs mit Zukunft begeistern. „Ein einzigartiges Bionik-Abenteuer vor den Toren Berlins mit packender Dramaturgie und großem Online-Weltretter-Community-Building“, erklärt BIOKON-Geschäftsführer Dr. Rainer Erb.
„Die Natur kann mit ihrem Entwicklungsvorsprung von über drei Milliarden Jahren Evolution oft überraschende „grüne“ Lösungsansätze für die Herausforderungen unserer Zeit bieten“, stellt der BIOKON-Geschäftsführer fest. Das Workcamp greife diese Faszination der Bionik auf und verbinde sie mit einer erlebnispädagogisch geführten Earth Challenge. Dabei könnten sich die Teilnehmer*innen auf ganz unterschiedlichen Tätigkeitsfeldern ausprobieren und so herausfinden, was alles in ihnen steckt.
Welcher Job passt zu welcher Persönlichkeit und zu welchem Talent? Die Workcamp-Module orientieren sich bei den Antworten am Interessensmodell von John L. Holland. Der amerikanische Psychologe hatte darin aus arbeits- und organisationspsychologischer Sicht die menschlichen Interessen und Neigungen in sechs Schwerpunkte geclustert: RIASEC – Realistic, Investigative, Artistic, Social, Enterprising und Conventional.
„Indem die Teilnehmer*innen Aufgabenstellungen aus ganz unterschiedlichen Perspektiven angehen, lernen sie, sich nicht nur innerhalb der eigenen, bekannten Interessen zu bewegen, sondern gezielt auch die persönlichen Komfortzonen zu verlassen, um sich so neue Denk- und Handlungsoptionen zu erschließen“, erklärt Dr. Rainer Erb.
„Ziel der Weltretter-Workcamps ist es, dass die jungen Leute praktisch erfahren, wie sie ihre Zukunft in die eigenen Hände nehmen und über das Greening von Berufen zu einer nachhaltigeren Entwicklung ihrer Lebens- und Arbeitswelt beitragen können“, so Dr. Erb. „Die Botschaft lautet: Du kannst sehr viel mehr als Du glaubst. Entdecke, was in Dir steckt: Yes, You Can! Green Up Your Future.“
Yes, You Can! Green Up Your Future“ ist ein Projekt von BIOKON – der Forschungsgemeinschaft Bionik-Kompetenznetz e. V. – und wird durch das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit und den Europäischen Sozialfonds für Deutschland (ESF) gefördert.
Den Rahmen dafür steckt das ESF-Bundesprogramm „Berufsbildung für nachhaltige Entwicklung befördern. Über grüne Schlüsselkompetenzen zu klima- und ressourcenschonendem Handeln im Beruf – BBNE“.
Öl stellt für Wasserlebewesen eine erhebliche Gefahr dar. Forscher der Universitäten Bonn und Aachen sowie der Heimbach-GmbH haben eine neue Methode entwickelt, solche Verunreinigungen zu beseitigen: Textilien mit speziellen Oberflächeneigenschaften schöpfen das Öl dabei passiv ab und transportieren es in einen schwimmenden Behälter. Als Vorbild dienten den Wissenschaftlern dabei Oberflächen aus dem Pflanzenreich. Die Studie ist nun in der Zeitschrift „Philosophical Transactions A“ erschienen.
Der Video-Clip ist ebenso kurz wie beeindruckend: Die 18-sekündige Sequenz zeigt eine Pipette, aus der dunkel gefärbtes Öl in ein Glas Wasser tropft. Dann hält ein Forscher ein grünes Blatt an den Fleck. Binnen weniger Augenblicke saugt es das Öl von der Wasseroberfläche, ohne auch nur einen winzigen Rest zurückzulassen.
Der Star des Films, das grüne Blättchen, stammt vom Schwimmfarn Salvinia. Für Wissenschaftler ist er aufgrund der besonderen Fähigkeiten seiner Blätter hochinteressant. Denn die sind extrem wasserscheu: Untergetaucht hüllen sie sich in einen Luftmantel und bleiben so vollkommen trocken. Forscher nennen dieses Verhalten „superhydrophob“, was sich mit „äußerst wasserabweisend“ übersetzen lässt.
Die Salvinia-Oberfläche liebt aber Öl – das ist gewissermaßen eine Kehrseite der Superhydrophobie. „Die Blättchen können daher auf ihrer Oberfläche einen Ölfilm transportieren“, erklärt Prof. Dr. Wilhelm Barthlott, Emeritus der Universität Bonn und ehemaliger Direktor des dortigen botanischen Gartens. „Und diese Eigenschaft konnten wir auch auf technisch herstellbare Oberflächen übertragen, etwa auf Textilien.“
Funktionstextilien als „Saugrüssel“
Derartige superhydrophobe Stoffe lassen sich dann beispielsweise einsetzen, um Ölfilme effizient und ohne Einsatz von Chemie von Wasseroberflächen zu entfernen. Anders als andere Materialien, die zu diesem Zweck bislang genutzt werden, nehmen sie das Öl aber nicht in sich auf. „Stattdessen wandert es, einzig und allein getrieben von seinen Adhäsionskräften, auf der Oberfläche des Textils entlang“, erklärt Barthlott. „Im Labor haben wir derartige Stoff-Bänder beispielsweise über den Rand eines auf dem Wasser treibenden Behälters gehängt. In kurzer Zeit hatten sie das Öl nahezu komplett von der Wasseroberfläche entfernt und in den Behälter transportiert.“ Den Antrieb liefert dabei die Schwerkraft; der Boden des Behälters muss deshalb unterhalb der Wasseroberfläche mit dem Ölfilm liegen. „Das Öl wird dann vollständig abgeschöpft – wie mit einem automatischen Fettlöffel für die Fleischbrühe.“
Damit werden superhydrophobe Textilien auch für die Umwelttechnik interessant. Versprechen sie doch einen neuen Lösungsansatz für das drängende Umwelt-Problem zunehmender Ölverschmutzungen auf Gewässern. Auf dem Wasser schwimmende Ölfilme verhindern einerseits den Gasaustausch durch die Oberfläche. Andererseits sind sie für viele Pflanzen und Tiere bei Kontakt gefährlich. Da sich Ölfilme zudem schnell über große Oberflächen ausbreiten, können sie ganze Ökosysteme gefährden.
Reinigung ohne Chemie
Das neue Verfahren kommt ohne den Einsatz von Chemikalien aus. Von herkömmlichen Bindemitteln wird das Öl zudem einfach aufgesaugt und kann dann später meist nur noch verbrannt werden. Anders bei der Superhydrophobie-Methode: „Das in den schwimmenden Behälter abgeschöpfte Öl ist so sauber, dass es sich wiederverwenden lässt“, erklärt Prof. Barthlott.
Das Verfahren ist nicht für großflächige Ölkatastrophen wie nach einem Tankerunglück gedacht. Aber gerade kleine Verschmutzungen – etwa durch Motoröl von Autos oder Schiffen, Heizöl oder Leckagen – sind ein drängendes Problem. „Besonders in stehenden oder langsam fließenden Gewässern werden auch geringe Mengen zu einer Gefahr für das Ökosystem“, betont der Biologe. Dort sieht er denn auch das Haupteinsatzpotenzial der neuen Methode, die von der Universität Bonn zum Patent angemeldet wurde.
Im Prinzip zeigen viele Oberflächen superhydrophobes Verhalten, wenn auch in unterschiedlichem Ausmaß. Grundvoraussetzung ist zunächst einmal, dass das Material selbst wasserabweisend ist – zum Beispiel aufgrund einer Wachs-Beschichtung. Das allein reicht aber nicht aus: „Superhydrophobie basiert immer auch auf bestimmten Strukturen auf der Oberfläche wie etwa kleinen Haaren oder Warzen – oft in nanotechnologischer Dimension“, sagt der Botaniker der Universität Bonn. Auch ihm ist zu verdanken, dass die Wissenschaft inzwischen sehr viel mehr über diese Zusammenhänge weiß als noch vor einigen Jahrzehnten.
Die Forschungsarbeiten werden von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt DBU gefördert. „Das hilft uns nun dabei, in Kooperation mit der RWTH Aachen gezielt öladsorbierende Materialien mit besonders guten Transporteigenschaften zu entwickeln“, sagt Barthlott.
Publikation: W. Barthlott, M. Moosmann, I. Noll, M. Akdere, J. Wagner, N. Roling, L. Koepchen-Thomä, M.A.K. Azad, K. Klopp, T. Gries & M. Mail (2020): Adsorption and superficial transport of oil on biological and bionic superhydrophobic surfaces: a novel technique for oil-water separation. Philosophical Transactions A., DOI >> https://doi.org/10.1098/rsta.2019.0447 Quelle: Presseinformation der Uni Bonn
Turnusgemäß haben die BIOKON-Mitglieder nach drei Jahren ihren neuen Vorstand gewählt. BIOKON-Geschäftsführer Dr. Rainer Erb freut sich, dass im fünfköpfigen Vorstandsteam des interdisziplinären Bionik-Kompetenznetzes auch weiterhin Biologen und Ingenieure, Wissenschaftler und Unternehmensvertreter vertreten sind. So aufgestellt, treibt BIOKON die Verwirklichung der anstehenden Biologischen Transformation von Wissenschaft, Wirtschaft und Gesellschaft weiter voran.
Vorstandsvorsitzende ist erneut Professorin Dr. Antonia Kesel von der Hochschule Bremen. Sie hat den des ersten internationalen Bachelor- und Masterstudiengang „Bionik“ gegründet und leitet das Bionik-Innovations-Centrums Bremen (B-I-C Bremen) an der Hochschule Bremen.
Stellvertretender Vorstandsvorsitzender ist Markus Hollermann. Er ist Mitbegründer des Start-ups „die Bioniker GbR“ und Bionik-Experte der Altran Deutschland S.A.S. & Co. KG., einem der führenden Akteure im Innovation und High-Tech Engineering Consulting.
Professor Dr. Ivo Boblan lehrt Elektrotechnik, Aktorik, Robotik und Bionik an der Beuth Hochschule für Technik Berlin. Als Experte für bionische Robotik beschäftigt er sich insbesondere mit nachgiebigen Assistenzsystemen für Anwendungen in der sicheren Mensch-Technik-Interaktion.
Professor Dr. William Megill ist sowohl Ingenieur als auch Biologe mit den Schwerpunkten Sensorik und Robotik an der Hochschule Rhein-Waal. Er entwickelt und baut u.a. Antriebssysteme und Sensoren für kleine U-Boote und Boote.
Mario Stegerer arbeitet als Entwicklungsingenieur in der „Ideenwerkstatt“ der Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. KG daran, Bionik künftig als Routine in den industriellen Entwicklungsprozess zu integrieren.
Alle zwei Jahre wird der International Bionic Award für herausragende Forschungsarbeiten in der bionischen Produktentwicklung verliehen. Der Preis richtet sich an Nachwuchswissenschaftler aus der ganzen Welt. Im Oktober 2020 findet die nächste Verleihung des International Bionic Awards statt. Bionische Forschungsarbeiten, die nicht älter als zwei Jahre sind, können ab sofort bis Ende Februar 2020 per E-Mail in englischer Sprache eingereicht werden.
Ausgezeichnet wird eine herausragende Arbeit, beispielsweise in Form einer bionischen Produktentwicklung, einer Bachelorarbeit oder einer Dissertation/Habilitation. Teilnehmen können sowohl Einzelpersonen als auch Teams.
Die Auswahl erfolgt in 2020 erstmals jährlich nach neuem Konzept: Eine internationale, aus hochrangigen Bionik-Fachleuten zusammengesetzte Jury ermittelt im Vorfeld maximal drei Finalisten. Auf dem 10. Bionik-Kongress am 23.10.2020 in Bremen werden diese Projekte in einem spannenden Science Pitch vorgestellt. Das Preisgeld für den Gewinner beträgt EUR 5.000. Die zweit- und drittplatzierten Teams erhalten eine Urkunde sowie einen Reisekostenzuschuss von bis zu EUR 600,-.
Die Bionik als interdisziplinäre Disziplin aus Natur- und Ingenieurwissenschaften gehört zu den wichtigsten Zukunftstechnologien. Bionische Entwicklungen liefern innovative und neuartige Lösungen für technische Probleme mit Hilfestellungen aus der Natur.
