20.04.2019

Quantentechnologie: Europa wittert eine Chance im globalen Wettlauf

Analyse. International führende Wissenschaftszentren, eine Milliarde für die Forschung und Unternehmen, die die Quanten-Lunte riechen. Europa möchte die kommenden Quantentechnologien für sich nutzen.
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Quantentechnologie: Größte Chance für Europa
(c) fotolia.com - NicoElNino

Auch wenn IBM mit seinem Q System One gerne den Eindruck erwecken möchte, man hätte den Quantencomputer markt­reif gemacht, wird es noch viele Jahre und Jahrzehnte dauern, bis die heutigen Transistoren den Qubits unterlegen sind. Dennoch: Die große Frage zur Quantentechnologie scheint sich in den letzten Jahren geändert zu haben – von “Kommt der Quantencomputer wirklich?” hin zu “Wann kommt er?”

+++ “Der Quantencomputer führt zu einer Algorythmokratie mit Digital-Diktatoren” +++

EU-Quanten-Milliarde: USA und China in anderen Sphären

Die ganz Großen unter den Quantenforschern zeichnen heute schon ein klares Bild von der Quantenzukunft. Also klar, dass die Europäische Union eine Milliarde für die große Quantenoffensive locker macht. Aus den USA und China wissen wir aber von Investitionen in ganz anderen Sphären. Die Welt scheint sich einig zu sein, dass die Quantentechnologie mit den großen Fortschritten in der Forschung bald Szenarien liefert, die auf universitärer Ebene auch in Zukunft eine immer wichtigere Rolle spielen können. Weil Europa in der Forschung international auch heute noch vorne mitspielt, sehen Quantenforscher und Europäische Union auch massive Chancen für die europäische Wirtschaft.

Positive Effekte in Österreich spürbar

Die große europäische Offensive ist – typisch europäisch – mittelgroß. Die Europäische Kommission will innerhalb der nächsten fünf Jahre mit ihrem Quantum Technology Flagship Program insgesamt eine Milliarde Euro ausgeben, die Hälfte zahlen die Mitgliedstaaten selbst – in sehr unterschiedlich großen Anteilen. Das Budget mutet angesichts chinesischer Summen von zehn Milliarden US-Dollar für ein einziges Zentrum für Quanten-Informationswissenschaft, das auch noch bis 2020 fertiggestellt sein soll, eher subtil an, hat aber, wenn man den Innsbrucker Quantenpionier Rainer Blatt fragt, durchaus positive Effekte. Seine Forschung und auch die mit Fachkollegen Peter Zoller und Thomas Monz gegründete Firma AQT, die an der Entwicklung eines Quantencomputers arbeitet, werden unterstützt. Weiters wird das Projekt Pasquans, an dem Peter Zoller beteiligt ist, gefördert. Ein programmierbarer Quantensimulator ist das Ziel, das mittels in optischen Gittern gefangener Ionen realisiert werden soll.

Vier große Technologien

In den nächsten fünf Jahren möchte die EU aus der Quanten-Milliarde die vier großen Technologien hervorgehen sehen, die heute noch mehr in der Theorie verhaftet sind als in der Umsetzung – Quantenkommunikation, Sensortechnik, Simulation und Computing. In 15 Jahren erwartet man echte Anwendungen, die die Quantenforscher zu global disruptiven Revolutionären machen. Das Quantenmanifest der Europäischen Union ist dabei betont hochtrabend formuliert und hat wörtlich zum Zweck, “mittels Entwicklung der Kapazitäten Europas in Quantentechnologien ein neues wissensbasiertes industrielles Ökosystem zu schaffen, das zu langfristigen wirtschaftlichen, wissenschaftlichen und gesellschaftlichen Vorteilen führt”.

“Geradezu fahrlässig”

Für viele ist das europäische Engagement angesichts der Chancen aber immer noch zu gering. Peter Bofinger, der bis Februar 2019 im Sachverständigenrat zur Begutachtung der gesamtwirtschaftlichen Entwicklung der EU saß, fasste vor einiger Zeit treffend zusammen, was auf der Hand zu liegen scheint. Für ihn ist es “geradezu fahrlässig, wenn Europa weiterhin darauf vertraut, dass es der Markt schon richten wird”. Das vor allem, wenn man sehe, “mit welcher Energie und Konsequenz in China Industriepolitik betrieben wird”.

Quantentechnologie: Europa kommt langsam in die Gänge

D-Wave, das heute zu Google gehört, IBM und Intel treiben international die Forschung voran. Die USA stecken 350 Millionen in die Quantenproduktentwicklung und China investiert, wie erwähnt, viele Milliarden. Aber auch Europa hat heute schon Quantenindustrie zu bieten, etwa klassische Hidden Champions wie die finnische Bluefors, die Bauteile für die Forschung liefert, oder Volkswagen, die gemeinsam mit D-Wave ein intelligentes Verkehrssteuerungssystem entwickeln möchten. Stauvermeidung und Verkürzung von Wartezeiten per Quantenalgorithmus sind die Ziele. Die beiden Unternehmen zeigten bereits 2017 durch ein Forschungsprojekt auf Grundlage der Daten von 10.000 öffentlichen Taxis in Peking, dass Quantencomputer den Verkehrsfluss der Megametropole optimieren können.

⇒ Quantenmanifest der EU

Dieser Beitrag erschien in gedruckter Form als Cover-Story im brutkasten Print-Magazin #8 “Quantensprünge”.

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Die Verwendung von Kohlefaser in der Industrie hat in den letzten Jahren stark zugenommen – insbesondere in Bereichen wie der Luft- und Raumfahrt, dem Automobilbau und der Windenergie. Kohlefaser überzeugt durch ihre hohe Festigkeit bei geringem Gewicht, doch ihre Herstellung ist ressourcenintensiv und teuer. Ein großes Problem stellt der hohe Verschnitt bei der Produktion dar: In der Industrie landen im Durschnitt bis zu 30 Prozent der Rohstoffe im Abfall. Diese Materialverluste sind nicht nur ökonomisch ineffizient, sondern auch aus ökologischer Sicht problematisch, da Kohlefaser biologisch nur schwer abbaubar ist.

Carbon Cleanup setzt auf KI

Das 2020 gegründete Linzer Startup Carbon Cleanup rund um Gründer Jörg Radanitsch hat sich diesem Problem angenommen und zum Ziel gesetzt, Kohlenstofffasern aus Industrieabfällen aufzubereiten und wiederverwendbar zu machen. Konkret hat das Startup eine mobile Aufbereitungsanlage entwickelt, um Carbonfasern direkt vor Ort beim Kunden aufzubereiten. 

Zum Herzstück der Anlage gehört nicht nur die mechanische Aufbereitung der Kohlenstofffasern. Im Hintergrund läuft auch eine Software, die eine KI-gestützte visuelle Erkennung der zugeführten Rohstoffe ermöglicht.

“Wir haben ein KI-generiertes Datenblatt entwickelt, das automatisch die Charakteristika von eingehendem Material erkennt und den Wert des Rezyklats bestimmt“, so Radanitsch. “Bevor das Material in unsere Anlage kommt, wissen wir schon, welche mechanischen Eigenschaften es haben wird. Das ist entscheidend für die Qualität und den Marktwert des Endprodukts.”

Gründer Jörg Radanitsch | (c) Carbon Cleanup

Entwicklung der zweiten Generation an Anlagen

Während die erste Anlage des Unternehmens für R&D-Zwecke dient und über eine Kapazität von 30 Tonnen pro Jahr verfügt, konnte das Unternehmen über den Sommer eine zweite Anlage in Betrieb nehmen. „Unsere zweite Anlagengeneration ist im August fertiggestellt worden. Die Produktionskapazität ist dreimal so hoch wie bei unserer ersten Anlage. Damit sind wir jetzt in der Lage, deutlich mehr und auch verschiedene Kompositabfälle zu verarbeiten.“

Besonders stolz ist Radanitsch auf die gestiegene Materialqualität: „Das neue Aggregat ist viel stärker, was uns mehr Flexibilität bei der Verarbeitung der Materialien gibt. Wir können jetzt eine Vielzahl an Abfällen effizienter recyceln, was die Qualität der Produkte erheblich verbessert.“

Ein wichtiger Baustein für den Erfolg von Carbon Cleanup war die Unterstützung durch die Austria Wirtschaftsservice (aws). “Das Seed-Financing der Austria Wirtschaftsservice hat uns erlaubt, nicht nur unsere Forschung und Entwicklung voranzutreiben, sondern auch in Marketingaktivitäten zu investieren, die für uns als Hardware-Startup besonders wichtig sind“, erklärt Radanitsch.

Luftfahrtindustrie und Kooperation mit KTM Technologies

Eine der spannendsten Entwicklungen bei Carbon Cleanup ist der Einsatz ihrer recycelten Materialien im 3D-Druck, besonders in der Luftfahrtindustrie. “Wir liefern im Tonnenmaßstab Kunststoffgranulate, die mit unserer Rezyklatfaser verstärkt sind. Diese werden in großen 3D-Druckern verwendet, um Formen zu bauen, die dann für die Produktion von Flugzeugteilen genutzt werden”, so der Gründer.

Zudem arbeitet Carbon Cleanup mit dem österreichischen Motorradhersteller KTM zusammen. Gemeinsam arbeiten beide Unternehmen an einem geschlossenen Materialkreislauf, bei dem Post-Consumer- und Post-Industrial-Abfälle von KTM Technologies recycelt und für die Herstellung neuer Bauteile genutzt werden. Spezifisch handelt es sich um das Recycling der Teile des Rennmodells “X-Bow GT2”, dessen Rahmen zu 100 % aus Carbonfasern besteht. Durch Unfälle entsteht eine große Menge an beschädigtem Material, das normalerweise als Abfall betrachtet wird. Mit der Partnerschaft von KTM und Carbon Cleanup wird dieses Material zurück in den Kreislauf gebracht. 

(c) Carbon Cleanup

“KTM Technologies war von Anfang an ein Vorreiter. Sie testen unsere recycelten Materialien bereits erfolgreich in ihren Motorrädern“, betont Radanitsch.

Das Besondere an dieser Kooperation ist das sogenannte Closed-Loop-Material, das zu 100 Prozent aus dem Abfallstrom von KTM Technologies besteht. „Die Herausforderung ist, die Materialien zirkulär zu sammeln und in die Produktion zurückzuführen. Das Sammeln und die Qualität sind dabei entscheidend. Aber wir haben gezeigt, dass wir sogar leistungsfähigere Materialien aus Abfall herstellen können”, so der Gründer.

(c) Carbon Cleanup

Die nächsten Schritte von Carbon Cleanup

Das Geschäftsmodell von Carbon Cleanup basiert derzeit auf zwei Einnahmequellen: Zum einen bietet das Unternehmen Kunden einen Recycling-Service an, bei dem diese für die umweltgerechte Entsorgung des Materials bezahlen. Dafür wurde eine eigene Logistikstruktur aufgebaut. Zum anderen werden die Faserverbundkunststoffe an weitere Abnehmer verkauft. Derzeit liefert das Startup 98 Prozent der aufbereiteten Granulate ins Ausland. “Für eingehendes Material sind die Hauptmärkte neben Österreich vor allem Deutschland und Italien. Der Materialzufluss ist für uns derzeit jedoch kein Engpass, sodass wir gezielt das für uns passende Material auswählen können”, so der Gründer abschließend.


*Disclaimer: Das Startup-Porträt erscheint in Kooperation mit Austria Wirtschaftsservice (aws)

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