Bionik: Natur inspiriert die Energiewende

Die Bionik ist ein interdisziplinäres Forschungsfeld, das sich inhaltlich ebenso wie sprachlich aus Biologie und Technik zusammensetzt. Neben Naturwissenschaftlern setzen sich Ingenieure, Architekten und Designer mit der Natur auseinander, um die besten Strategien der Natur nachzuahmen. Anhand von biologischen Prozessen, Strukturen oder Funktionen möchte man neue technische Anwendungen entwickeln. Die Natur dient sozusagen als Vorbild – und das funktioniert bestens! Während der gesamten Evolution musste die Natur stets wieder neue Probleme meistern. Dabei gelten oft dieselben Regeln wie in der Technik: Möglichst effizient, leicht und energiesparsam. Zum Glück ist die Natur uns bei diesen Aspekten etwas voraus – sie hatte schliesslich auch mehr Zeit, um zu optimieren. Deshalb sind auf Bionik basierende Produkte mittlerweile allgegenwertig, sei es in Autos, Flugzeugen, Farben oder anderen Materialien. So konnte zum Beispiel anhand von Bionik bei Containerschiffen und Autos Material und Treibstoff eingespart werden.

Bionik kann auch bei erneuerbaren Energien angewendet werden

Was zum Beispiel bereits im Alltag beim von der Klette abgeschauten Klettverschluss funktionierte, geht auch im technischen Bereich zum Beispiel bei Solarzellen und Windturbinen. Auch hier können Forscher die Prinzipien der Natur anwenden, um damit die Energieerzeugung zu verbessern. Schliesslich hat sie schon extrem lange Erfahrung in der Energiegewinnung zum Beispiel mittels Photosynthese.

So hat etwa eine israelische Forschungsgruppe die Orientalische Hornisse genauer studiert, die in der Lage ist, mit ihrem Hinterleib aus Sonnenlicht Energie zu gewinnen. Den Mechanismus der Hornisse zur Energiegewinnung aus Sonnenlicht möchten sie nun auf Solarzellen übertragen, um deren Effizienz zu steigern.
Damit Solarzellen auch bei niedriger Lichtintensität Strom produzieren, liessen sich englische Forschern von Motten inspirieren. Diese nachtaktiven Insekten sehen selbst bei schwachem Licht hervorragend. Deshalb haben die Forscher die Struktur des Mottenauges nachgebaut, um damit in Solarzellen das Licht besser einfangen zu können.

Um Photovoltaik-Anlagen zu verbessern, muss aber nicht unbedingt mit dem Mikroskop gearbeitet werden: Selbst die Blätteranordnung der Bäume nach dem Fibonacci-Muster kann verwendet werden, um Solaranlagen gestaffelt übereinander zu positionieren, ohne dass Sonnenlicht verloren geht. Mit diesem Prinzip kann bei ungünstigen Lichtverhältnissen bis zu 50 Prozent mehr Energie gewonnen werden als mit herkömmlichen Solaranlagen.

Auch bei Windkraftanlagen gibt es immer noch diverse technische Hürden zu bewältigen. Um Offshore-Windkraftanlagen einfacher bauen zu können, soll etwa das Gewicht der Fundamente reduziert werden. Die 30 bis 40 Meter hohen Konstruktionen wiegen im Normalfall etwa 800 Tonnen. Nun sollen winzige Strahlentierchen, die ein Teil des Planktons sind, als Vorbilder dienen, um eine leichte aber dennoch stabile Konstruktion zu erreichen. Die nur etwa 100 Mikrometer grossen Strahlentierchen entwickelten im Lauf der Evolution äusserst leichte und robuste Schalenstrukturen aus Siliciumdioxid. Die Übertragung dieser Struktur auf Windkraftanlagen reduzierte das Gesamtgewicht um mehr als einen Drittel - ein wichtiger Schritt zur Senkung der Kosten für die Herstellung, Transport und Aufbau von Windkraftanlagen.

Bionik ist nachhaltig

Die Natur als Lehrer einzustellen, ist bestimmt eine gute Lösung. Sie hat bereits Millionen Jahre Erfahrung und hat ihre Prozesse erfolgreich optimiert und dabei stets Rücksicht auf sich selbst genommen.
Das Lernen von der Natur hat bereits unzählige nachhaltige Innovationen hervorgebracht. Die Prinzipien der Natur tragen zur Kosteneinsparung und Ressourcenschonung bei, was unserer Umwelt zugutekommt. Hoffentlich tragen die Vorteile der Bionik auch dazu bei, dass die Menschen die Genialität der Biodiversität mit ihren vielfältigen Strukturen und Prozessen wieder zu schätzen lernen. Schliesslich kann sie uns auf dem Weg zu einer nachhaltigen Gesellschaft unterstützen.

Weiterführende Informationen:
Weitere Erfolgreiche Bionik-Anwendungen
Strahlentierchen als Vorbilder für Windkraftanlagen
Was ist Bionik?