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Künstliche Intelligenz

3D-Druck: Wenn Werkstoffe zum Leben erwachen


Das Projekt klingt wie aus einem Science-Fiction-Roman: An der ETH Zürich kooperieren Forscher unterschiedlicher Fachrichtungen, um konventionelle Stoffe mit Bakterien, Algen oder Pilzen zu kombinieren. Ihr Ziel: Sie schaffen lebende Materialien, die durch den Stoffwechsel von Mikroorganismen nützliche Eigenschaften erlangen – „etwa die Fähigkeit, mittels Photosynthese CO₂ aus der Luft zu binden“, erklärt Mark Tibbitt, Professor für Makromolekulares Engineering an der ETH Zürich.

Wie der Informationsdienst Wissenschaft (IDW) berichtet, gelang einem interdisziplinären Team unter Tibbitts Leitung nun die Verwirklichung dieser Vision: Die Forscher integrierten photosynthetische Bakterien – sogenannte Cyanobakterien oder Blaualgen – stabil in ein druckbares Gel und schufen daraus einen lebenden Werkstoff, der wächst und aktiv Kohlenstoff aus der Luft entfernt. In einer Studie im Fachmagazin Nature Communications stellten die Wissenschaftler ihr „photosynthetisches lebendes Material“ kürzlich vor.

Forscher formen den lebenden Werkstoff mit 3D-Druck nach Belieben und versorgen ihn für sein Wachstum lediglich mit Sonnenlicht, CO₂ und künstlichem Meerwasser, das leicht verfügbare Nährstoffe enthält. „Als Baumaterial könnte er in Zukunft helfen, CO₂ direkt in Gebäuden zu speichern“, sagt Tibbitt, der die Forschung zu lebenden Materialien an der ETH Zürich mitbegründet hat. Das Material zeichnet sich dadurch aus, dass es deutlich mehr CO₂ aufnimmt, als es durch organisches Wachstum bindet. „Das liegt daran, dass das Material Kohlenstoff nicht nur in Biomasse, sondern auch in Form von Mineralien speichern kann – eine besondere Eigenschaft der Blaualgen“, erklärt Tibbitt.

Yifan Cui, einer der beiden Erstautoren der Studie, betont: „Cyanobakterien gehören zu den ältesten Lebensformen der Erde. Sie betreiben Photosynthese äußerst effizient und nutzen selbst schwaches Licht, um aus CO₂ und Wasser Biomasse zu erzeugen.“ Gleichzeitig verändern Blaualgen durch Photosynthese ihre chemische Umgebung außerhalb der Zelle, wodurch feste Karbonate wie Kalk entstehen. Diese Mineralien bilden eine zusätzliche Kohlenstoffsenke und speichern CO₂ im Gegensatz zu Biomasse dauerhaft.

„Diese Fähigkeit nutzen wir gezielt in unserem Material“, sagt Cui, der in Tibbitts Forschungsgruppe doktoriert. Die Mineralien lagern sich im Inneren des Materials ab und stärken es mechanisch. So verhärten die Cyanobakterien die zunächst weichen Strukturen allmählich. Laborversuche zeigen, dass das Material über 400 Tage hinweg kontinuierlich CO₂ bindet, den Großteil in mineralischer Form – etwa 26 Milligramm CO₂ pro Gramm Material. Das übertrifft viele biologische Ansätze und entspricht der chemischen Mineralisierung von Recyclingbeton (rund 7 mg CO₂ pro Gramm).

Das Trägermaterial, ein Hydrogel aus vernetzten Polymeren mit hohem Wassergehalt, beherbergt die Blaualgen. Tibbitts Team wählte das Polymeernetzwerk so, dass es Licht, CO₂, Wasser und Nährstoffe transportiert und den Zellen ermöglicht, sich gleichmäßig im Inneren zu verteilen, ohne das Material zu verlassen. Um die Langlebigkeit und Leistungsfähigkeit der Cyanobakterien zu maximieren, optimierte das Team die Geometrie der Strukturen per 3D-Druck, um die Oberfläche zu vergrößern, die Lichtdurchdringung zu erhöhen und den Nährstofffluss zu fördern.

Co-Erstautorin Dalia Dranseike erklärt: „So kreierten wir Strukturen, die nur mit einem kleinen Teil in der Nährflüssigkeit stehen und diese passiv durch Kapillarkräfte im ganzen Körper verteilen.“ Dank dieses Designs hätten die eingekapselten Cyanobakterien mehr als ein Jahr lang produktiv gelebt, freut sich die Materialforscherin in Tibbitts Team. Die Forscher betrachten ihr lebendes Material als energiearmen und umweltfreundlichen Ansatz, der CO₂ aus der Atmosphäre bindet und bestehende chemische Verfahren ergänzt. „In Zukunft wollen wir untersuchen, wie das Material als Beschichtung für Gebäudefassaden verwendet werden kann, um während des ganzen Lebenszyklus eines Bauwerks CO₂ zu binden“, blickt Tibbitt voraus.

Für die Ausstellung „Picoplanktonics“ im Kanada-Pavillon auf der Architekturbiennale in Venedig zeigt das Projektteam noch bis zum 25. November die gedruckten Strukturen. Wie lebende Bausteine ranken die bis drei Meter hohen Objekte, die wie aus einer anderen Welt wirken. Diese können aufgrund der Cyanobakterien je bis zu 18 kg CO₂ pro Jahr binden – etwa gleich viel wie eine 20 Jahre alte Kiefer.

Forscher entwickelten das photosynthetische lebende Material durch interdisziplinäre Zusammenarbeit im Rahmen der ALIVE-Initiative (Advanced Engineering with Living Materials). Die ETH Zürich startete ALIVE, um Wissenschaftler aus verschiedenen Disziplinen zu vereinen und neue lebende Werkstoffe für vielfältige Anwendungen zu schaffen.


(usz)



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Tesla kommt nicht auf die IAA nach München


Tesla kommt heuer nicht zur IAA Mobility nach München (früher Internationale Automobil-Ausstellung). Das Unternehmen habe entschieden, nicht teilzunehmen, heißt es dazu vom Veranstalter der Messe, dem Verband der Automobilindustrie (VDA), einen Monat vor Beginn der Messe. Zu den Gründen dafür könne man nichts sagen. Anfragen bei Tesla blieben bislang unbeantwortet.

Auf der IAA vor zwei Jahren hatte Tesla unter anderem die Deutschlandpremiere seines überarbeiteten Fahrzeugs Model 3. Verglichen mit anderen Herstellern war der Auftritt damals aber eher klein. Tesla hat in Europa und Deutschland zuletzt stark an Marktanteilen und Beliebtheit eingebüßt. In den ersten sieben Monaten des Jahres liegt der Konzern bei den Elektroauto-Neuzulassungen hierzulande nur noch auf Rang neun. Vor einigen Jahren war er noch Spitzenreiter.

Zudem gab es zuletzt immer wieder Proteste gegen Tesla, wobei die politischen Aktivitäten von Chef Elon Musk eine zentrale Rolle spielten. Auch Autos der Marke wurden angezündet. Ob es einen Zusammenhang dieser Entwicklungen zum Verzicht auf einen IAA-Auftritt gibt, ist allerdings unklar.

Die IAA findet dieses Jahr nach 2023 und 2021 zum dritten Mal in München statt. Beide Male wurde sie von Protesten begleitet, die 2023 aber insgesamt kleiner ausfielen als bei der ersten Münchner Ausgabe der Messe.

Anfang Juli hatte die IAA von steigenden Flächenbuchungen und einer verstärkten Internationalität der Aussteller berichtet. Unter anderem war schon zu diesem Zeitpunkt eine Rekordzahl an chinesischen Unternehmen angemeldet.

Mehr über die Elektroautomarke Tesla


(fpi)



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Ende des Preiskampfs: Chinesen kauften im Juli weniger Autos


Die Autoverkäufe in China sind im Juli deutlich zurückgegangen. Der Absatz an Endkunden sank im Vergleich zum Vormonat um 12 Prozent auf 1,8 Millionen Fahrzeuge, wie der Verband Passenger Car Association (PCA) am Freitag mitteilte. Damit scheinen die Bemühungen der chinesischen Regierung, den Preiskampf der Autoindustrie zu beenden, erste Wirkung zu zeigen. So gab es im Juli weniger Rabatte, laut PCA-Daten wurden die Preise von 17 Modellen reduziert, was weniger ist als vor einem Jahr.

Im Vergleich zum Vorjahreszeitraum stiegen die Verkäufe im Juli um 6,3 Prozent. Damit hat sich das Wachstum deutlich verlangsamt, nach je rund 15 Prozent Plus in den Monaten März bis Juni.

China hatte jüngst die Kontrolle seiner Automobilbranche verschärft, da befürchtet wird, dass der anhaltende Preiskampf der Hersteller nicht nachhaltig ist und schwächere Unternehmen in die Insolvenz treiben könnte. Die Behörden bestellten Anfang Juni die Chefs großer Elektrofahrzeughersteller, darunter etwa BYD, nach Peking ein. Dort wurden sie zur Selbstregulierung aufgefordert und angewiesen, keine unangemessenen Rabatte anzubieten.

Neben den Autoherstellern gingen die Behörden auch gegen die Provisionen von Händlern vor, die Kunden dazu bewegen, Autokredite einer Partnerbank abzuschließen, eine Taktik, die den Preiskampf verschärfte, da die Händler oft einen Teil der Provisionen für Preissenkungen nutzten. Diese Änderung trug laut Verband auch zum Umsatzrückgang im Juli bei.

Dennoch dürften die Autoverkäufe im laufenden Jahr weiter wachsen. So könnten Verbraucher auch laut PCA Käufe vorziehen, bevor ein Steuervorteil im kommenden Jahr verringert wird.

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(fpi)



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40 Jahre Amiga: Das Quiz rund um die Kult-Maschine


Als 1985 der Amiga auf den Markt kam, krempelte er den Computermarkt um: Er zeigte nicht durch schiere Marktmacht, sondern durch wegweisende Technik, wie sich ein moderner Computer anfühlen muss. Vor allem blieb er aber als hervorragender Gaming-Computer im Gedächtnis: Es gab zu dem Zeitpunkt schlicht nichts Vergleichbares auf dem Markt.

Er holte die Arcade-Automaten ins Jugendzimmer. Außerdem konnten sich mit Deluxe Paint oder dem ersten Musikprogramm junge Künstler erstmals verwirklichen – viele, die heute in Kreativjobs der Gaming-Industrie arbeiten, erkannten ihr Talent am Amiga.


#TGIQF: Das heise-online-Quiz

#TGIQF: Das heise-online-Quiz

„Thank God It’s Quiz Friday!“ Jeden Freitag gibts ein neues Quiz aus den Themenbereichen IT, Technik, Entertainment oder Nerd-Wissen:

Und viele, die mit ihm aufgewachsen sind, denken an unzählige Stunden mit Spielen wie „Turrican 2“, „Oil Imperium“, „Bundesliga Manager Professionell“, „Stunt Car Racer“ oder „Lemmings“ zurück. Er gilt aber auch als letzter wirklich verstehbarer Computer, sowohl für den Programmierer als auch für den Anwender. So war der Aufbau des Amiga exzellent in verschiedenen Reference Manuals dokumentiert, sodass die Entwickler den Rechner umfassend kennenlernten und mit der Zeit bis auf das letzte Bit ausreizen vermochten.

Aber auch der Anwender konnte mit dem erstaunlich logisch aufgebauten Betriebssystem gut arbeiten. Beispielsweise konnte man ohne Installer Spiele auf der Festplatte installieren: Dateien kopieren, via Assign-Befehl dem Programm zeigen, wo es die Dateien findet, und schon konnte man loslegen, sofern man denn eine von den damals teuren Festplatten sein Eigen nannte. Die Startup-Sequence, in der die Funktionen und Befehle beim Bootvorgang dokumentiert sind, wurden nicht selten mit eigenen Editierungen optimiert.

Doch wie hieß denn der Amiga-Prototyp? Das wollen wir in unserem kleinen Freitagsquiz von Ihnen wissen. Das erscheint etwas zeitversetzt nach dem Jubiläum am 23. Juli, damit wir es auch in der heiseshow dieser Woche besprechen konnten, die ja eine kleine Sommerpause von zwei Wochen hatte – der Quizmaster persönlich befragte Anna Bicker, Dr. Volker Zota und Malte Kirchner zum Amiga. Sie lösten die Fragen zum Großteil souverän und ließen sich nicht auf den falschen Boingball führen.

Schnelltipper können wieder mehr Punkte absahnen: Der Zeitticker ist unerbittlich. Mit 10 Fragen können Sie mit schnellen richtigen Entscheidungen maximal 200 Punkte erreichen. Die Punktzahl kann gerne im Forum mit anderen Mitspielern verglichen werden. Halten Sie sich dabei aber bitte mit Spoilern zurück, um anderen Teilnehmern nicht die Freude am Quiz zu verhageln. Lob und Kritik sind wie immer gerne genommen.

Bleiben Sie zudem auf dem Laufenden und erfahren Sie das Neueste aus der IT-Welt: Folgen Sie uns auf den Kurznachrichten-Netzwerken Bluesky und Mastodon und auf den Meta-Ebenen Facebook oder Instagram. Falls Sie eigene Ideen oder Fragen für ein neues Quiz haben, dann schreiben Sie einfach dem Quizmaster.


(mawi)





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