Gamechanger

Das Zeitalter der Genomik steht kurz bevor. Durch die Prozessautomatisierung und moderne Datenanalyse ist eine schnellere und kosteneffizientere Gensequenzierung möglich geworden. Wissenschaftler können das gesamte Erbgut eines Menschen jetzt für weniger als USD 1000 analysieren. In den nächsten fünf bis zehn Jahren werden die Kosten voraussichtlich auf unter USD 10 sinken. 

Die erfolgreiche Entschlüsselung des menschlichen Genoms im Jahr 2003 löste eine atemberaubende technologische Revolution im Gesundheitswesen aus. In den nächsten Jahrzehnten könnte sich das Gesundheitswesen von einem behandlungsorientierten zu einem präventionsorientierten System mit individuellen Diagnosen und Behandlungen entwickeln. Durch schnelle und günstige DNA-Analysen lassen sich Veranlagungen für Krankheiten lange vor deren Ausbruch diagnostizieren. Behandlungen lassen sich somit an die individuellen Geninformationen anpassen.

Mit revolutionären Genome-Editing-Verfahren, insbesondere dem CRISPR/Cas-System, können Wissenschaftler Gene präzise, effizient und flexibel verändern, entfernen oder ausschalten. Dies wirft jedoch auch ethische Fragen auf. Wissenschaftler könnten in Zukunft neuartige Medikamente entwickeln und genetische Krankheiten heilen, neue synthetische Organismen entwickeln, ausgestorbene Spezies wieder zum Leben erwecken oder auslöschen.

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2015 erschufen chinesische Wissenschaftler mittels Genome Editing einen Beagle mit deutlich höherer Muskelmasse. Außerdem züchteten sie Minischweine, die sie für USD 1600 als Haustier verkaufen.

Bargeld verliert als Zahlungsmittel immer mehr an Bedeutung. Das zeigt sich beispielsweise in Ländern wie Schweden, wo Geldscheine und Münzen lediglich 2 % des BIP ausmachen, im Gegensatz zu 10 % in der Eurozone. Die weltweit zunehmende Abschaffung großer Geldscheine, z. B. der geplante Ausgabestopp des 500-Euro-Scheins, unterstreicht diese Entwicklung.

Gründe für die Entwicklung hin zu einer bargeldlosen Gesellschaft sind geringere Kosten, höherer Komfort und die mögliche Vorbeugung von Verbrechen. Durch den verringerten Logistikbedarf, insbesondere beim Transport und der sicheren Aufbewahrung von Bargeld, lassen sich Kosten sparen. Außerdem sind neue bequeme Zahlungsarten wie das mobile und das kontaktlose Bezahlen auf dem Vormarsch, durch die das Bargeld schrittweise verdrängt wird. Zudem kann gewissen Verbrechen vorgebeugt werden, da beispielsweise Steuerflucht, Schwarzarbeit, Drogentransaktionen und Korruption erschwert würden.

Die Akzeptanz bargeldloser Zahlungsmittel ist sehr unterschiedlich ausgeprägt. Einerseits liegt dies an mangelnden Finanzdienstleistungen und Technologien andererseits legen manche Kulturen viel Wert auf Banknoten und Münzen. In Japan beispielsweise gilt Bargeld als wichtiges kulturelles Symbol, das in der Religion eine wichtige Rolle spielt. Folglich werden dort auch 86 % aller Zahlungen in bar getätigt im Vergleich zu 75 % weltweit. Bargeldlose Gesellschaften bringen jedoch auch datenschutzrechtliche Bedenken mit sich, da Transaktionen nachverfolgbar werden.

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Im Januar 2016 sagte der Chef der Deutschen Bank, John Cryan, dass Bargeld innerhalb von 10 Jahren der Vergangenheit angehören werde.

Neue Technologien, mit denen sich Energie effizienter und kostengünstiger speichern lässt, verändern nicht nur die Mobilität und Elektronik grundlegend, sondern auch den Energiesektor. Dies hat Auswirkungen auf den Strommix, das Verbraucherverhalten, Geschäftsmodelle und Marktmechanismen.

Die Batterietechnologien entwickeln sich derzeit rasant weiter. Die Entwicklung eines optimierten Produktions-Ökosystems für Lithium-Ionen-Batterien hat das Zeitalter der Kommunikation, Information und Mobilität eingeläutet. Durch alternative Batterietechnologien wie gedruckte, metallfreie Dünnschichtbatterien eröffnen sich zahlreiche neue Anwendungsmöglichkeiten wie tragbare Geräte, Sensoren oder intelligente Verpackungen.

Batterien werden auch in stationären Energieanwendungen zunehmend eine größere Rolle spielen. Grid-Batterien als eigenständige Anlagen oder vor Ort integriert könnten Angebots- und Nachfrageschwankungen abpuffern und den Weg für eine Stromversorgung aus 100 % erneuerbaren Energien ebnen. Durch Heimbatteriespeicher könnte der Eigenverbrauch hingegen zunehmen und die Dezentralisierung gefördert werden. Die aktuellen Geschäftsmodelle der Versorgungsunternehmen könnten folglich an Rentabilität einbüßen. Stattdessen könnten sich neue Modelle, z. B. basierend auf sogenannten intelligenten Tarifen, durchsetzen.

Eine weitere Möglichkeit zur Energiespeicherung ist die „Power-to-Hydrogen“-Technologie. Dabei wird Wasser mittels Elektrolyse in Wasserstoff umgewandelt. Dieser kann gespeichert und bei Bedarf rückverstromt werden. Auch im Bereich der Langzeit-Wärme- und Kältespeicher sowie günstiger chemischer Speichermedien werden Fortschritte erzielt.

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Die Kosten für die Energiespeicherung könnten in den nächsten 15 Jahren um bis zu 70 % sinken. Bloomberg New Energy Finance geht davon aus, dass sich die Kosten für Batteriespeicher 2030 auf USD 120/kWh belaufen im Vergleich zu über USD 300 im Jahr 2016 und USD 1000 im Jahr 2010.

Die schnell wachsende Nachfrage nach bestimmten endlichen Rohstoffen, insbesondere Phosphor, Sand und seltenen Metallen, könnte bald zu Versorgungsengpässen führen. 
Phosphor ist ein Hauptbestandteil von Düngemitteln und wird aus konzentrierten natürlichen Mineralvorkommen gewonnen, die voraussichtlich bald erschöpft sein werden. Durch die Intensivierung der Landwirtschaft wird der drohende Versorgungsengpass noch weiter verstärkt. Seit 2002 hat der Düngemittelverbrauch pro Hektar Ackerland um 20 % zugenommen. Es ist daher unumgänglich, Verfahren zum Recycling von Phosphor und alternative Quellen zu ermitteln.

Sand an sich ist zwar ein gängiges Material, allerdings könnte hochwertiger Sand, der beispielsweise beim Bau zum Einsatz kommt, in Zukunft knapp werden. Die Bauwirtschaft wird bis 2030 voraussichtlich um 85 % wachsen. Um mit dieser Entwicklung Schritt zu halten, werden in Zukunft effizientere Recycling-Verfahren und Ersatzstoffe gebraucht.

Auch seltene Metalle wie Antimon könnten in den nächsten Jahrzehnten zu Neige gehen. Dies könnte Fortschritte beim Ausbau erneuerbarer Energien und in der Elektronik bremsen. Auch hierfür müssen also Ersatzstoffe gefunden werden.

Bestimmte Tierarten, die in unserem Ökosystem eine entscheidende Rolle spielen, werden durch Umweltverschmutzung und Schadstoffe bedroht. Seit 2006 hat sich die Verlustrate von Bienenvölkern in den USA verdoppelt. Ein weiterer Rückgang des Bienenbestandes hätte verheerende Auswirkungen auf die Ernteerträge. Durch neue Schutzmaßnahmen könnte der Bestand stabilisiert werden. Ansonsten müssen wir auf künstliche Bestäubung ausweichen. Einige Methoden werden bereits jetzt getestet.

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Sollte die derzeitige Phosphorproduktion mit 191 Millionen Tonnen pro Jahr konstant bleiben, wird die Phosphorgewinnung aus hochwertigem, einfach erreichbarem phosphathaltigem Gestein vor 2040 ihren Höhepunkt erreichen und anschließend zurückgehen.

Veränderte Verbraucherwünsche, die Wirtschaftlichkeit der Produktion sowie neue Produktionsmittel verändern die Produktion grundlegend. Durch die zunehmende weltweite Vernetzung kann ein neues Geschäft sehr viel schneller ausgebaut werden. Die bisher in erster Linie mengenorientierte Produktion, auch von Chemikalien, wandelt sich zu einer flexibleren, fast schon handwerklichen Fertigung.
Die Verbraucher verlangen zunehmend individuelle, auf ihre Bedürfnisse zugeschnittene Produkte – auch im Bereich B2B. Mehr Produktvarianten bedeuten für die Hersteller aber auch zunehmende Komplexität. Durch die Abkehr von Mainstream-Produkten und -Märkten entwickeln sich zunehmend Nischenmärkte. Gleichzeitig verkürzen sich durch den immer schnelleren technologischen Wandel aber auch die Produktlebenszyklen. Produktversionen veralten, sobald eine neue oder aktualisierte Version auf den Markt kommt. Um bestehen zu können, sind Flexibilität und schnellere Markteinführungszeiten unerlässlich geworden.

Neue Verfahren wie die additive Herstellung spielen dabei eine entscheidende Rolle. In Kombination mit dem Internet der Dinge lassen sich immer kleinere Losgrößen und potenziell auch Einzelstücke kostengünstig herstellen. Neue Konzepte wie die zeitvariante, die lokale und die modulare Produktion werden die Produktion künftig immer mehr prägen.

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Der Sportartikelhersteller Adidas testet derzeit eine Roboter-Produktionsanlage namens Speedfactory. Damit verfolgt der Konzern das Ziel, die Produktion in die Nähe des Kunden zu verlagern, besser auf die veränderten Bedürfnisse der Kunden einzugehen und den logistischen Aufwand zu reduzieren.

Hinter der Sharing-Bewegung steht der Gedanke, durch die gemeinsame Nutzung von Ressourcen Wert zu schöpfen. Dabei kann es sich beispielsweise um Kompetenzen, Software, Daten oder materielle Werte handeln. Dieses Konzept zugunsten sogenannter „Asset-light“-Geschäftsmodelle stellt die bisherige Geschäftslogik auf den Kopf, wertvolle Vermögenswerte möglichst geheim zu halten. Die Sharing-Bewegung hat ihren Ursprung in der Open-Source-Philosophie, die auf einem universellen Zugang zu und freier Weiterverbreitung von Informationen beruht. Sie findet aber auch in der aufstrebenden Sharing Economy Ausdruck, in der die Verbraucher ungenutzte Ressourcen einfach teilen können. 

Die Halbwertszeit des Wissens wird immer kürzer, gleichzeitig sinken die Gründungskosten für Start-ups. Patente und traditionelle Forschung und Entwicklung büßen somit an Effizienz ein. Stattdessen gewinnen kollaborative Innovationsformen und crowd-basierte Konzepte an Bedeutung. Führende Unternehmen wie Tesla, Apple und Samsung folgen ebenfalls diesem Trend und beginnen damit, ihren Quellcode und Patente zu veröffentlichen. Dadurch tragen sie zum technologischen Fortschritt bei. Auch jüngste politische Entwicklungen zeigen die zunehmende Bedeutung des Sharing-Konzepts. So wurde Open Science zu einer der drei Prioritäten der EU-Forschungspolitik erklärt. In den USA sollen Bundesbehörden im Rahmen der Federal Source Code Policy 20 % ihres neuen Software-Codes als Open Source freigeben.

Erfolgreiche Akteure der Sharing Economy wie Uber und Airbnb ermöglichen Peer-to-Peer-Sharing in großem Umfang. 2014 wurde die internationale Sharing Economy auf USD 15 Mrd. beziffert. Bis 2025 soll sie auf USD 335 Mrd. anwachsen. Auch Unternehmen im B2B-Bereich eignen sich dieses Geschäftsmodell vermehrt an, u. a. mit Sharing-Modellen für Ausrüstung und Logistik.

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„Technologieführerschaft drückt sich nicht in Patenten aus … sondern in der Fähigkeit eines Unternehmens, die weltweit talentiertesten Ingenieure für sich zu gewinnen und zu motivieren“, so Elon Musk.

Mit der Einführung eines universellen Grundeinkommens würden alle Bürger ohne jegliche Gegenleistung ein festes Grundeinkommen erhalten. Es gibt verschiedene Vorschläge zur Höhe und Finanzierung des Einkommens, generell würde die Finanzierung aber über Steuererhöhungen und die Reduzierung der Sozialleistungen laufen.

Das Konzept wird seit den 1960er-Jahren diskutiert und bekommt jetzt wieder Auftrieb. 2016 wurde zu diesem Thema in der Schweiz eine Volksabstimmung durchgeführt. Auch wenn die Initiative abgelehnt wurde, erhielten die Unterstützer mehr Zustimmung als erwartet und konnten das Thema ins Bewusstsein der Bürger rücken. In Finnland, Kanada und den Niederlanden ist ein Pilotprojekt zum Grundeinkommen geplant und in Oakland, USA, möchte der Silicon-Valley-Inkubator „Y Combinator“ das bedingungslose Grundeinkommen ebenfalls testen. Auch in Indien und Namibia wurden jüngst Experimente zum Grundeinkommen durchgeführt.

Das gesamte politische Spektrum schenkt dem universellen Grundeinkommen Beachtung. Es gilt als Möglichkeit, den wachsenden Einkommensunterschieden zu begegnen und die Sozialbürokratie abzubauen. Auch die zunehmende Automatisierung, durch die in Zukunft immer mehr Jobs wegfallen könnten, heizt die Diskussion an. Gemäß aktuellen Schätzungen könnten 47 % aller Jobs in den USA in den nächsten 20 Jahren im Zuge der voranschreitenden Automatisierung überflüssig werden.

Gegner des bedingungslosen Grundeinkommens kritisieren vor allem die damit verbundenen hohen Kosten. Ein jährliches Grundeinkommen von USD 10.000 für alle US-Bürger würde 13 % des BIP kosten. Auch die Auswirkungen auf den Arbeitsmarkt sind noch unklar. In vergangenen Pilotprojekten wurden sowohl positive als auch negative Arbeitsmarkteffekte beobachtet.

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Gemäß einer Umfrage von April 2016 würden 64 % der EU-Bürger in einer Volksabstimmung für das bedingungslose Grundeinkommen stimmen.

Durch die schnelle Weiterentwicklung der Stromerzeugungstechnologien, insbesondere der Photovoltaik, der Kernfusion und von Energy-Harvesting-Techniken, werden die Stromkosten möglicherweise bald gegen Null gehen.

Die Kosten für Solarenergie sind in den letzten Jahren erheblich gesunken. Dieser Trend dürfte sich auch in Zukunft fortsetzen. Damit würde Solarenergie in den kommenden Jahren in vielen Regionen zur günstigsten Stromerzeugungsquelle werden. Durch Skaleneffekte und neue Technologien wie flexible, dünnschichtige Folien sowie Materialien mit höherem Wirkungsgrad wie Perowskit werden die Kosten noch weiter sinken. Außerdem eröffnen sich dadurch neue Anwendungsmöglichkeiten, z. B. Energie produzierende Fassaden sowie mehr Off-Grid-Lösungen.

Bis Energie durch Kernfusion erzeugt werden kann – dabei wird durch die Fusion von vier Wasserstoffatomen zu Helium-4 eine große Menge Energie freigesetzt – dauert es voraussichtlich noch mindestens zwei Jahrzehnte. Jüngste Fortschritte könnten jedoch zu einem plötzlichen Durchbruch führen. Dies könnte praktisch über Nacht ganze Industriezweige grundlegend verändern und das Energieproblem lösen.

Geräte, die das Micro-Energy-Harvesting nutzen und beispielsweise Translationsenergie einfangen, könnten dazu beitragen, die Energienachfrage und die Energiekosten erheblich zu senken. Neue Förder- und Explorationstechniken wie das Fracking könnten einen Boom bestimmter fossiler Brennstoffe auslösen, wie es beim Schiefergas der Fall war. Durch eine günstige Energieversorgung könnten neue Verfahren zur Produktion von erschwinglichen Lebensmitteln und Wasser begünstigt werden.

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Die Kosten zur Erzeugung von Strom mit Photovoltaik-Systemen sinken weltweit bis 2040 voraussichtlich auf durchschnittlich USD 0,04/kWh und bis 2050 möglicherweise auf USD 0,02/kWh.

Die in den Materialwissenschaften erzielten Fortschritte bringen neue Entwicklungen mit sich, z. B. im Bereich Leichtbau oder bei der Energiegewinnung. Bevor ein Material jedoch in großem Umfang eingesetzt werden kann, muss es zunächst einmal erst entwickelt oder entdeckt werden und anschließend muss der Übergang zur Massenfertigung möglich sein. In den letzten Jahren und Jahrzehnten wurden viele neue Materialien entdeckt. Einige von ihnen stehen kurz vor einer möglichen Massenproduktion, d. h. sie stünden günstig für verschiedene neue Anwendungen zur Verfügung.

• Graphen ist ein extrem hartes, transparentes und elektrisch leitfähiges Material
• Aerogele haben eine sehr niedrige Dichte und sind dabei auch noch extrem wärmedämmend
• 2D-Materialien wie Silicen verfügen über außerordentliche elektrische und mechanische Eigenschaften
• Funktionell abgestufte Werkstoffe bieten im Vergleich zu Materialien mit schrittweisem Übergang zahlreiche Vorteile, z. B. verhindern sie die Ausbreitung von Rissen und können auch einem hohen Temperaturgefälle standhalten
• Funktionsfasern und -stoffe spielen in der Entwicklung der nächsten Generation tragbarer Geräte eine entscheidende Rolle; durch sie wird Elektronik flexibel und kann dadurch noch näher am Körper getragen werden
• Metamaterialien verfügen über neuartige künstliche mechanische, elektromagnetische oder akustische Eigenschaften

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Gemäß der Abteilung für Forschung und Innovation der Europäischen Kommission werden 70 % aller neuen Produktinnovationen direkt oder indirekt auf Materialien mit neuen oder verbesserten Eigenschaften basieren.