Leute, die Probleme lösen

Ob es nun eigene Studienrichtungen für Bionik gibt oder nicht, ist für Bionik-Experten aber ohnehin zweitrangig. „Eigentlich braucht man in der Industrie keine Bioniker per se, sondern Leute die imstande sind Probleme zu lösen und die auch das massive theoretische Fundament haben, das wirklich solide richtig und gut anzugehen“, sagt Ille Gebeshuber. Wer an Bionik interessiert ist, sollte eine solide Grundausbildung in einem Gebiet machen und sich erst später entsprechende Spezialisierungen aneignen. Der österreichische Physiker und Materialwissenschafter Peter Fratzl sieht das ähnlich: „Ich behaupte, die Bionik ist ein Forschungsthema und kein Lehrfach. Eine Vorlesung dazu macht Sinn, aber ein ganzes Studium wäre zu schmalspurig. Das ist ein intrinsisch interdisziplinäres Thema.“

Durch die Interdisziplinarität sei es auch bedeutend, die Schnittstellen zwischen den Disziplinen wieder herzustellen. „Wir brauchen nicht ein Bionikstudium, sondern Bauingenieure die in der Lage sind, mit Biologen zusammenzuarbeiten. Und wir brauchen Molekularbiologen, die nicht wegrennen, wenn ihnen ein Techniker eine Formel auf die Tafel schreibt“, so Fratzl, der seit 2003 die Abteilung „Biomaterialien“ am Max Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam leitet, im Gespräch mit APA-Science.

Der bionische Status quo

Stellenwert und Status quo der Bionik-Forschung erscheinen heute ambivalent. „Ich glaube, hier gibt es das Problem, dass wir im Moment zwischen den Sesseln sitzen“, sagt Gebeshuber. Zum einen seien die einfach abschaubaren Lösungen bereits transferiert worden und in manchen Bereichen schon Klassiker. Zum anderen seien die „absolut genialen Selbstregelungsmechanismen der Natur“ mit Millionen Jahren Entwicklungsvorsprung mit unserem derzeitigen Wissen nur sehr schwer zu begreifen. „Was auch nicht geholfen hat, ist, dass die Bionik in den letzten Jahren keinen wirklichen Hit gelandet hat.“

Falsche Erwartungshaltung

Peter Fratzl ortet hier eine falsche Erwartungshaltung an die Bionik: „Ein wesentlicher Aspekt in dem Kontext ist folgender: Die Bionik in ihrer ursprünglichen Konzeption ist davon ausgegangen, dass man Strukturen oder Lösungen in der Natur kopieren kann und dass man sich damit Entwicklungskosten spart. Und das funktioniert nicht, aus einem einfachen Grund: Wenn Sie ein vernünftiges technisches Prinzip anwenden, dann wird das, was am Ende als Lösung herauskommt, immer von den Rahmenbedingungen abhängen, in denen Sie diese Lösungen suchen.“

Die Konsequenz aus dieser Überlegung sei, dass es sich lohne, die Lösungen aus der Natur zu studieren und zu verstehen, und dann in den technischen Entwicklungsprozess einzubinden. Dabei komme auch die amerikanisch geprägte Tendenz zum Tragen, den Prozess nicht Bionik oder Biomimetik zu nennen, sondern Bioinspiration: „Die Inspiration ist auch ein seltsamer Begriff. Aber damit gemeint ist, dass es eben nicht ums Kopieren geht.“

Lotus-Effekt oder Superhydrophobizität

Fratzl verdeutlicht das anhand des berühmtesten bionischen Prinzips, des Lotus-Effekts (siehe auch Gastbeitrag „Materialwissenschaft – von der Biomimese zur Bioinspiration“): „Der technische Begriff für den Lotus-Effekt ist Superhydrophobizität. Man wusste schon in den 1920er-Jahren, dass Strukturen quasi dazu führen könnten, dass Wasser nicht mehr die Oberfläche benetzen kann. Und dann kam der Nachweis des Lotus-Effekts. Dann ist das in die Technik zurückgeflossen und kein Mensch mehr redet über die Lotusblume. Trotzdem verwendet jeder dieses Prinzip.“

Denn ob „biologisch inspiriert“, von der Natur inspiriert, „bionisch“ oder „biomimetisch“, letztlich spielen die Begriffe keine Rolle. Davon ist Fratzl überzeugt: „Am Ende ist es egal, wo die Idee herkommt. Ob die aus der Natur kommt oder Sie die in der Dusche gekriegt haben, sondern am Ende ist entscheidend, dass sie da ist. Da entsteht ein technisches, physikalisches oder chemisches Prinzip. Und das Prinzip ist dann das, was umgesetzt wird. So muss man über diese Sachen denken.“

Erfindung versus Entdeckung

Warum zumindest in Österreich praktisch keine Patenteintragungen unter Bionik, Biomimetik und verwandten Schlagworten zu finden sind, erklärt der technische Vizepräsident des Österreichischen Patentamtes, Dietmar Trattner, auf Anfrage von APA-Science so: „Ich kann mir schon vorstellen, dass es da relativ viele Patente gibt, nur sind die so nicht auffindbar.“

Bei technischen Problemen gehe es eher um die Lösung, und nicht darum, ob die Inspiration dafür aus der Natur kommt oder nicht. Zudem müsse man zwischen Erfindungen und Entdeckungen unterscheiden, betont Trattner: „Patente bekommt man auf Erfindungen.“ Darum sei es auch durchaus naheliegend, die Assoziation mit einer Entdeckung in der Natur bei einer Patenteinreichung zu vermeiden, sondern das Augenmerk auf die eigene Erfindung zu legen.

Fazit und Ausblick

Der Hype um die Bionik hat sich etwas verflacht. Ob das daran liegt, dass die Bionik seit längerer Zeit keinen „Hit“ gelandet hat, wie es Ille Gebeshuber formuliert, oder an der langen Entwicklungsdauer, wodurch die geweckten Erwartungen nicht zeitnah genug erfüllt konnten (siehe Christian Teissl, in: Der Traum von einem Bionik-Studium), ist schwer zu sagen. Zumindest in den Materialwissenschaften ist die Bionik jedoch präsenter denn je, wie eine deutsche Studie („Materialforschung: Impulsgeber Natur“) unter Beteiligung von Peter Fratzl gezeigt hat. „Wir haben in etwa ein exponentielles Wachstum von Publikationen festgestellt, mit einer Verdoppelung alle drei Jahre. Das heißt, im Jahr 2000 gab es ganz wenig dazu und jetzt liegen wir bei Tausenden Publikationen pro Jahr“, so Fratzl: „Größter Treiber in dem Feld ist Asien, besonders China ist wahnsinnig aktiv. Da gibt es viel mehr als in Europa, wir müssen uns wirklich warm anziehen.“

Nicht zuletzt gehe es auch weniger um Strukturen als um Prozesse, mit besonderem Augenmerk auf Nachhaltigkeit, wie der Wissenschafter in seinem Gastbeitrag bilanziert: „Eine nachhaltige Materialentwicklung möglichst ohne Abfall, mit sich selbst reparierenden Strukturen, die sich an Umweltbedingungen anpassen: Für diesen Zukunftstraum kann am besten die Natur als Impulsgeber wirken. Einiges wird schon Realität, aber diese Forschung wird uns noch viele Jahre beschäftigen.“

Einen ökologischeren Blickwinkel auf Bionik und den Planeten insgesamt wünscht sich auch Ille Gebeshuber. „Viele Menschen sehen die Bionik als Schatzkiste und verstehen unter diesem Forschungsgebiet vor allem die Suche nach kommerziell erfolgreichen Lösungen. Das hat natürlich seine Berechtigung, aber ich denke, wir dürfen das große Ganze nicht aus den Augen verlieren.“

Die Produkte der Natur seien auf dem aufgebaut, was gerade verfügbar ist und gliedern sich nach ihrer Nutzung wieder vollständig in den Kreislauf der Natur ein. Die Wissenschafterin zeigt sich langfristig optimistisch, dass es zu einem Umdenken im besten Sinne der Bionik kommen wird: „Ich bin mir sicher, dass die Industrie und auch die Gesellschaft der Zukunft eine ganz andere Produktion und Produktphilosophie verfolgen wird.“