INNOVATIONEN

Innovation mit Anlaufschwierigkeit

Erst wurden sie nur kaum beachtet, dann trieben sie mit voller Wucht den Wandel voran: Auf diese sieben Innovationen der letzten 150 Jahre könnten wir heute kaum noch verzichten.

Herzschrittmacher

Ganze drei Stunden funktionierte der erste vollständig implantierte Herzschrittmacher, den der schwedische Chirurg Åke Senning 1958 einem Patienten einsetzte. Auch der zweite Versuch ging nach zwei Tagen kaputt. Erst zwei Jahre später verlieh der US-Amerikaner Wilson Greatbatch der Idee des künstlichen Herzmuskels neue Hoffnung. Greatbatch nutzte im Gegensatz zu anderen Erfindern Quecksilber-Zink-Batterien, um seinen Herzschrittmacher zu betreiben. Damit musste das Gerät erstmals nicht mehr von außen aufgeladen werden, sondern konnte sich zwei Jahre lang selbst mit Strom versorgen. Die Grundlage für alle weiteren Herzschrittmacher war gelegt. Bis heute hat sich die Funktionsweise der Geräte nicht mehr grundlegend verändert: Vereinfacht ausgedrückt arbeiten Herzschrittmacher wie eingepflanzte elektronische Taktgeber, die leichten Strom durch eine Leitung schicken, um den Herzschlag zu stimulieren. Allerdings ist die Lebensdauer der Geräte gestiegen: Sie halten heute durchschnittlich fünf bis zehn Jahre durch, ehe sie ausgewechselt werden müssen. Die Operation ist heute längst zum Routineeingriff geworden. Inzwischen implantieren Ärzte weltweit gut eine Million Schrittmacher pro Jahr.

GPS

Allerhöchstens Nostalgiker packen heute noch eine Landkarte für die nächste Reise ein. Navigationsgeräte oder Smartphones mit Google Maps haben die Faltblätter längst im Alltag ersetzt. Doch all diese Geräte wären ohne ein nunmehr schon über 45 Jahre altes Satellitensystem nicht möglich. 1978 schoss das US-Militär den ersten Satelliten des Global Positioning Systems (GPS) ins All. Die meisten Autofahren bekamen davon damals freilich nur am Rande etwas mit. Denn das System diente ausschließlich dem Militär: Die Satelliten, die ab 1980 in den Weltraum flogen, sollten unter anderem Atomexplosionen erkennen. Ab 1995 wurde GPS auch für Zivilisten voll einsatzfähig gemacht — allerdings nur auf rund 100 Meter genau. Die USA versahen ihre 24 GPS-Satelliten anfangs sogar mit einem Fehlersignal, das keine genauere Ortung zuließ. Erst nachdem   diese künstliche Signalverschlechterung am 2. Mai 2000 aufgehoben wurde, setzte der Siegeszug von GPS-Navigationssystemen in Fahrzeugen ein. Heute nutzen moderne Smartphones gleich mehrere Satellitensysteme, darunter befinden sich auch die Satelliten des europäischen Galileo-Projektes.

Haber-Bosch-Verfahren


Anfang des 20. Jahrhunderts gelang es den beiden deutschen Chemikern Fritz Haber und Carl Bosch, ein Verfahren zur Synthese von Ammoniak aus Stickstoff und Wasserstoff zu gewinnen. Mithilfe eines eisenhaltigen Katalysators, einem Druck von etwa 150 bis 300 bar und Temperaturen von rund 500 Grad Celsius schafften sie es, aus den beiden Elementen die so wichtige Substanz relativ einfach herzustellen. Vom ersten Patent, das Fritz Haber 1908 beim Kaiserlichen Patentamt einreichte, bis zur langsam einsetzenden industriellen Produktion dauerte es allerdings noch weitere fünf Jahre. Heute ist das Haber-Bosch-Verfahren die bedeutendste Methode zur weltweiten Produktion von Ammoniak. Der Stoff ist ein absolutes Grundprodukt und aus der modernen chemischen Industrie nicht mehr wegzudenken: Er dient zur Produktion von Kunststoffen, ist aber vor allem zur Herstellung von Düngermitteln unerlässlich. Ohne die Erfindung des Haber-Bosch-Verfahrens wäre es heute kaum noch möglich, die stetig wachsende Nachfrage nach Nahrungsmitteln zu decken. Die Hälfte der Weltbevölkerung könnte ohne das Verfahren wohl nicht überleben, schreibt das Fachmagazin Nature Geoscience. Während die Kapazität der ersten Anlage zur Durchführung des Verfahrens lediglich 30 Tonnen pro Tag betrug, werden heute mehr als hundert Megatonnen Stickstoff jährlich produziert, Tendenz steigend.

Lithium-Ionen-Akkus

Ob Laptop, Smartphone, Akkuschrauber oder Elektroauto: Ohne die Erfindung des Lithium-Ionen-Akkus würde es all diese Geräte wohl in ihrer heutigen Form nicht geben. Zu verdanken haben wir die Erfindung der wiederaufladbaren Batterien dem Physiker John B. Goodenough sowie dem japanischen Forscher Akira Yoshino. Als Goodenough und sein Team 1980 herausfanden, dass sich mithilfe des Metalls Lithium-Cobalt(III)-oxid wiederaufladbare Batterien herstellen lassen würden, ahnten sie allerdings noch nichts vom Siegeszug der Energieträger. Schließlich brauchte es noch ganze elf weitere Jahre und wichtige Weiterentwicklungen des Forschers Akira Yoshino, bis mit dem japanischen Technologiekonzern Sony zum ersten Mal ein Unternehmen die Erfindung einsetzte und einen Akkumulator mit einer Leistung von 1200 mAh in die Videokamera CCD TR1 einbaute. Heute schaffen Lithium-Ionen-Akkus der gleichen Größe fast sechs Mal so viel Leistung. Nahezu jedes tragbare elektrische Gerät wird mittlerweile von Lithium-Ionen-Akkus mit Energie versorgt und auch Autos, Roller und E-Bikes ziehen aus ihnen ihren Strom. Im Jahr 2017, mit stolzen 94 Jahren, entwickelte Goodenough seinen berühmten Akku übrigens noch einmal weiter: Sein neuer „Super-Akku“ verwendet nicht mehr flüssige Elektrolyte, um Kathode und Anode voneinander zu trennen, sondern setzt dagegen auf eine Trennwand aus Glas. Das macht die Batterie leichter und leistungsfähiger. Elektroautos könnten damit bald deutlich längere Strecken zurücklegen.

Stoppuhr

Aller modernen Technik zum Trotz: Die mechanische Stoppuhr ist noch immer einer der wichtigsten Begleiter auf unzähligen Sportfeldern. Dabei wurde die erste mechanische Stoppuhr, so wie wir sie heute kennen, bereits 1862 erfunden. Der Franzose Adolphe Nicole präsentierte damals die erste Taschenuhr der Welt, deren Sekundenzeiger sich anhalten und mit Knopfdruck wieder auf null stellen ließ. Bis zu ihrem Durchbruch dauerte es allerdings noch eine Weile. Erst bei den Olympischen Spielen 1936 wurden die Zeiten der Skifahrer mit zwei Stoppuhren an der Start- und Ziellinie gemessen, und man konnte so aus den Ergebnissen die Fahrzeit berechnen. Heute sind Stoppuhren aus dem Alltag nicht mehr wegzudenken, nicht nur für Sportler. Die genauesten Stoppuhren der Welt werden in der Physik genutzt. Diese Uhren können schon längst viel präziser messen als im Sekundenformat. Wer es ganz genau nimmt, der kann den Zerfall von Atomen in Pikosekunden messen (das Millionstel einer Millionstel-Sekunde). Der Preis für eine solche Uhr: um die 80.000 Euro.

Taschenrechner

Der elektronische Taschenrechner ist bereits über 50 Jahre alt. Zu verdanken haben wir die Erfindung dem Physiker Jack Kilby, der gewissermaßen zehn Jahre brauchte, um den ersten dieser Taschenrechner der Welt zusammenzubasteln. Eigentlich hatte Kilby im Sommer 1958 sogar etwas ganz anderes entwickelt: den allerersten Mikrochip. Allein, wofür man so ein Gerät brauchte, war damals niemandem klar. Den Taschenrechner konstruierte Kilby erst zehn Jahre später – nur, um einen konkreten Anwendungsfall für seinen Mikrochip zu schaffen. Der schwarze Aluminiumkasten war damals fast so dick wie ein Wörterbuch und wog zweieinhalb Pfund. Er konnte subtrahieren, addieren, multiplizieren und dividieren. Der Siegeszug der Taschenrechner nahm seinen Lauf. Allein 1999 wurden in Deutschland 4,4 Millionen Taschenrechner abgesetzt. Heute können die Geräte schon längst viel mehr als nur die Grundrechenoperationen: Moderne Taschenrechner können beispielsweise mathematische Formeln grafisch darstellen, Ableitungen bilden oder Variablen bestimmen.

Mehrfachsteckdose

Die Mehrfachsteckdose ist wohl eine der am unterschätztesten Erleichterungen des Alltags überhaupt. Man stelle sich nur vor, für jedes einzelne Kabel im Büro bräuchte es auch eine Steckdose in der Wand. Wer als allerstes auf die Idee kam, mehrere Steckdosen hintereinander zu verlegen, ist nicht überliefert. Wegbereiter dieses kleinen Wunderwerks der Technik ist allerdings der Amerikaner Harvey Hubbel II. Er erfand vor mehr als 100 Jahren die erste Steckdose, meldete sie 1904 als Patent an und ermöglichte so die flächendeckende Versorgung privater Haushalte. Die grundlegende Technik ist bis heute gleich: Die Steckdose ist noch immer eine Verbindung zwischen den Leitungen des Stromnetzes und des Geräts, das daran angeschlossen wird. Heute versuchen wir, all den Kabelsalat zu verbergen, Steckleisten etwa dorthin zu stellen, wo sie nicht direkt jeder sehen kann. Dabei gab es eine Zeit, in der das noch ganz anders aussah. Als in den 1880er-Jahren die Elektrifizierung in Deutschland begann, konnte sich längst nicht jeder Strom leisten. Und wer es bezahlen konnte, der wollte das auch zeigen. Steckdosen oder Lichtschalter wurden gut sichtbar mitten in die Wand gesetzt. Wie sich die Zeiten doch geändert haben.