Seit einiger Zeit ist klar: Die immer grösseren Mengen CO2, die seit rund 100 Jahren vom Menschen verursacht werden, sind der Hauptfaktor für die Klimaerwär-mung. Um zu verhindern, dass sich die Erde weiter aufheizt, ist es deshalb notwendig, das in der Atmosphäre angestaute CO₂ wieder zu entfernen. Doch wohin mit einem Stoff, der flüchtig ist und sich selbst über mehrere hundert Jahre kaum abbaut? Die NEST Unit Beyond Zero soll Aufschluss darüber geben, inwiefern mit Materialien gebaut werden kann, die CO₂ in verfestigter Form – als Kohlenstoff – enthalten oder direkt CO₂ aus der Luft aufnehmen können. Mit Hilfe chemischer Umwandlungsprozesse könnte so das in der Atmosphäre überschüssige CO₂ in festen Baustoffen langfristig gespeichert werden. Um bereits heute in das visionäre Thema der Unit einzutauchen, steht Besuchenden die Beyond-Zero-Garage offen: Hier kann man selbst Beton giessen, mit lehmbasierten Materialien bauen und verschiedene Dämmstoffe aus Kohlenstoff kennenlernen.

Frisch eröffnet, demonstriert die NEST-Unit STEP2 das Resultat einer konsequenten Zusammenarbeit zwischen Wirtschaft und Forschung, vom Design bis zum Bau. Hier finden die zwei Fokusthemen "Digitale Fabrikation" und "Kreislaufwirtschaft" zusammen, wobei innovative Produkte entstanden sind, die sich nun am Markt behaupten sollen. Weshalb sich der Bau von STEP2 grundlegend von bishe-rigen Projekten unterschieden hat, erläutern unsere Experten vor Ort. Wer die neue Unit live erleben will, kann auf einer Führung selbst einen Fuss in STEP2 setzen.

Um dem Motto der Empa "The Place where Innovation starts" gerecht zu werden, ist eine moderne Infrastruktur und eine produktive Umgebung unerlässlich. Der neue Forschungscampus "co-operate" von Empa und Eawag in Dübendorf verkörpert diese Entwicklung. Zwei neue Gebäude – ein Laborgebäude und ein Mul-tifunktionsgebäude – bieten moderne Arbeitsplätze für Forschung und Administration. Das neue Parkhaus ersetzt alte Parkplätze. Der Campus wird so zu einem autofreien Ort umgestaltet. Fussgängerinnen und Fussgänger sind nicht nur sicherer unterwegs, sondern können auch den neuen Grüngürtel geniessen. Inno-vationen aus den Empa-Labors helfen, den neuen Campus umweltfreundlicher zu gestalten, beispielsweise mit einem Erdsondenfeld zur Wärmerückgewinnung und eine spezielle Toilettenanlage zur Verarbeitung von Urin zu Pflanzendünger. Aber machen Sie sich selbst ein Bild!

Wie können wir unsere Gesundheit besser überwachen? Mit textilen Sensoren, "made by Empa", lassen sich in Echtzeit wichtige Gesundheitsdaten erfassen. Etwa über ein EKG, das die Funktion des Herzens zeigt, oder aber der Druck auf die Haut, der etwa bei frühgeborenen Babys gefährlich werden kann. Anhand dieser Daten entwickeln die Empa-Forschende «digitale Zwillinge», um potenzielle Ge-fahren für unsere Gesundheit früher zu erkennen.

Mittels additiver Fertigung können personalisierte orthopädische Implantate hergestellt werden, deren Struktur das Verhalten des natürlichen Knochens nachahmen soll. Bestimmte Implantate, wie zum Beispiel Hüftprothesen, sind wiederholt hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt, denen sie über viele Jahre hinweg standhalten müssen. An der Empa erarbeiten Forschungsteams additive Herstellungsverfahren für diese Implantate und führen umfangreiche Experimente und Simulationen durch, um deren mechanische Leistungsfähigkeit zu bewerten.

Mit innovativen Beschichtungen hilft die Empa der Medizin, Implantate oder Instrumente zu verbessern. Beispielsweise können bestimmte Arten von Bandscheiben-Implantaten mit Titan beschichtet werden. Durch die extrem dünne Titanschicht können Knochenzellen besser entlang der Oberfläche und durch die Öffnungen des Implantats wachsen und damit das Implantat besser im Körper verankern.

Immer mehr krankmachende Bakterien entwickeln Resistenzen gegen Antibiotika. Wie können uns Materialien dabei helfen, Infektionen mit solchen resistenten Mikroben frühzeitig zu entdecken, zu behandeln oder sogar zu verhindern? Empa-Forschende arbeiten an unterschiedlichen Ansätzen dazu, etwa an Nanopartikeln, die Infektionen frühzeitig anzeigen, an Oberflächen, die gefährlichen Keimen keinen Halt bieten, und an Materialien, die selbst antimikrobiell wirken.

Salzbatterien sind nachhaltig und langlebig und eignen sich besonders gut als stationäre Energiespeicher, zum Beispiel als Notstromversorgung für kritische Infrastruktur wie Mobilfunkantennen. Empa-Forschende entwickeln Salzbatterien, die ohne kritische Rohstoffe wie Lithium oder Kobalt auskommen und in der Schweiz produziert werden können.

Lithiumionen-Akkus liefern Strom für unsere Elektroautos, Handys, Laptops und vieles mehr. Beim Recycling gibt es allerdings noch viel Verbesserungspotenzial. Gemeinsam mit Partnern aus Forschung und Industrie arbeitet die Empa daran, den Kreislauf für Lithiumionen-Batterien zu schliessen.

Elektronische Geräte sind ein fester Bestandteil unseres Lebens. Leider sind sie nicht nachhaltig, da sie meist aus Kunststoffen und Metallen bestehen. Empa-Forschende wollen dies ändern. Mit biologisch abbaubaren Materialien und mittels 3D-Druck entwickeln sie eine Vielzahl von elektronischen Komponenten, von Sensoren bis hin zu Batterien.

Weil wir Satelliten nicht warten können, müssen sie den Extrembedingungen im Weltall über sehr lange Zeit standhalten. Empa-Forschende untersuchen Satelliten vor und nach ihrem Einsatz im All mittels Röntgenstrahlung. So können Material- und Designfehler aufgedeckt und in Zukunft vermieden werden. Ihre Methoden ermöglichen auch den Einblick in weitere grosse Objekte, etwa Schiffscontainer am Zoll.

Vibrationen, Vakuum, Strahlung und extreme Temperaturschwankungen: Unter diesen Bedingungen müssen wissenschaftliche Messinstrumente für Raumsonden über Jahre zuverlässig und präzise funktionieren. Mit speziell entwickelten Lötverfahren verbinden die Empa-Ingenieure unterschiedlichste Werkstoffe wie Metall und Keramik zu hochpräzisen Baugruppen, die für solche Messinstrumente benötigt werden. Einige Missionen der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) hatten bereits mehrere komplexe Empa-Komponenten an Bord, etwa die Kometensonde «Rosetta», die Merkursonde «BepiColombo» und die Jupitersonde «JUICE».

Oft werden die Eigenschaften eines Materials nicht nur durch seine chemische Zusammensetzung, sondern auch durch seine mikroskopische Struktur beeinflusst. Empa-Forschende entwickeln nanostrukturierte Materialien für verschiedene An-wendungen, zum Beispiel nanogedruckte Elektronik, die in Textilien integriert werden kann, komplexe Nanostrukturen aus Kohlenstoffatomen oder Miniatur-Wärmemaschinen, die überschüssige Energie zurückgewinnen können.