Erkenntnisse zu Innovationen – Quartalsupdate: Q1 2026

Die nachhaltigsten Innovationen bewirken mehr als nur die Lösung eines unmittelbaren Problems. Sie ebnen den Weg für bahnbrechende Entwicklungen in der Zukunft. Die in diesem Quartal vorgestellten Innovationen, die von einer neuartigen Methode zur Gewinnung von Seltenen Erden über eine genauere Identifizierung toter Zellen bis hin zur KI-Infrastruktur im Weltraum reichen, sind ein Beleg dafür, wie die derzeitigen Grenzen in den Bereichen Materialien, Biologie und Rechenkapazität die nächste Generation von Lösungen direkt beeinflussen. Auch wenn ihre Wege zur Wirkung unterschiedlich sind, zeigen alle Beispiele, wie die Lösung kurzfristiger Probleme auf lange Sicht neue Möglichkeiten eröffnen kann.

Ersatzmitochondrien regenerieren beschädigte Zellen

Forscher haben eine Methode zur Wiederherstellung der Energieproduktion alter oder beschädigter Zellen durch den Austausch von Mitochondrien entwickelt.¹ Mitochondrien sind die Strukturen, die nutzbare Energie für Zellen erzeugen. In der Studie wurden blumenförmige Nanopartikel mit Stammzellen kombiniert, wodurch die Stammzellen dazu angeregt wurden, doppelt so viele Mitochondrien wie üblicherweise zu produzieren. Nach der Transplantation in die Nähe der geschwächten Zellen übertrugen die Stammzellen die überschüssigen Mitochondrien auf diese und stellten so die Energieversorgung der Zellen wieder her.

Warum ist die Entwicklung relevant? Das Absterben von Mitochondrien steht im Zusammenhang mit Alterungsprozessen, Herzerkrankungen und neurodegenerativen Erkrankungen. Bevölkerungsstudien zeigen, dass Menschen über 70 im Durchschnitt fast 60 % mehr Mutationen der mitochondrialen DNA aufweisen als Menschen unter 40.² Diese Forschung befindet sich zwar noch in einem frühen Stadium, weist jedoch einen möglichen Weg zur Verbesserung der Zellfunktion im gesamten Körper und damit zur Steigerung der Lebensqualität im Alter auf.

Robotik und KI verändern die Versandabwicklung

Amazon setzt in seinem gesamten Fulfillment-Netzwerk neue Automatisierungstools ein, darunter Roboterarme zum Sortieren von Paketen, einen KI-Agenten, der Managern dabei hilft, Engpässe zu erkennen und zu vermeiden, sowie Augmented-Reality-Brillen, die Fahrer bei der Navigation und der Identifizierung von Paketen unterstützen.³ All diese Technologien zeugen von der zunehmenden Bedeutung der Automatisierung in der Massenlogistik.

Warum ist die Entwicklung relevant? Die Logistik dient mittlerweile immer mehr als Testfeld für Robotik und KI. Bei Amazon unterstützen diese Technologien inzwischen etwa drei Viertel aller Lieferungen und sorgen somit für einen schnelleren Durchsatz. Der Standort des Unternehmens in Shreveport, der über etwa zehnmal so viele Roboter wie ein typisches Lager verfügt, kann Pakete um 25 % schneller bearbeiten.³ Diese Verbesserungen lassen erahnen, wie Produktivitätssteigerungen durch KI und Robotik zu einem nachhaltigen BIP-Wachstum beitragen könnten.

Satelliten im Orbit als Grundlage für weltraumgestützte KI-Infrastruktur

Google Research erforscht weltraumgestütztes Computing im Rahmen des Projekts Suncatcher, einer Initiative zur Verarbeitung von KI-Workloads in einer satellitengestützten Infrastruktur.⁴

Satelliten im Orbit als Grundlage für weltraumgestützte KI-Infrastruktur

Google Research erforscht weltraumgestütztes Computing im Rahmen des Projekts Suncatcher, einer Initiative zur Verarbeitung von KI-Workloads in einer satellitengestützten Infrastruktur.⁴ Das Projekt „Moonshot“ umfasst den Einsatz solarbetriebener Satelliten, die mit den Tensor-Prozessoren (TPUs) von Google ausgestattet sind und über optische Verbindungen miteinander vernetzt werden, um ein KI-Computernetzwerk im Orbit zu bilden. Auch SpaceX hat bereits angedeutet, dass seine Satelliten KI-Rechenleistungen im Orbit⁵ übernehmen könnten, und Nvidia-Chips wurden bereits ins All geschickt, um Modelle zu trainieren.⁶

Warum ist die Entwicklung relevant? Da KI-Modelle zunehmend energieintensiver werden, stellt der Stromverbrauch mittlerweile eine wesentliche Hürde dar. Im Weltraum können Solarzellen achtmal produktiver sein als auf der Erde.⁴ Sie können nahezu kontinuierlich Strom erzeugen und den Bedarf an Batterien und terrestrischen Stromnetzen reduzieren. Diese energetischen Vorteile basieren auf einer bereits umfangreichen und sich ständig verbessernden Satelliteninfrastruktur. SpaceX betreibt eine Konstellation von mehr als 9.000 Starlink-Satelliten im Orbit⁷, die eine konkrete Basis für zukünftige weltraumgestützte KI-Workloads bilden.

Levitation ermöglicht die Identifizierung von Zellen

Wissenschaftler haben ein elektromagnetisches Gerät entwickelt, das Zellen sortieren und identifizieren kann, indem es sie auf unterschiedliche Höhen hebt.⁸ Das Gerät trennt Zellen anhand ihrer physikalischen Eigenschaften wie beispielsweise ihrer Dichte, sodass Forscher zwischen gesunden und krebsartigen Zellen unterscheiden können, ohne die Proben aggressiven Chemikalien oder Zentrifugalkraft auszusetzen.

Warum ist die Entwicklung relevant? Bei vielen biomedizinischen Verfahren ist es erforderlich, gesunde, lebensfähige Zellen aus gemischten Proben zu isolieren. Weniger invasive Sortiermethoden können die Zuverlässigkeit von Diagnostik und Arzneimitteltests verbessern, da sie die Zellschädigung verringern. In Tests gelang es den Forschern, die Lebensfähigkeit der Proben von 50 % lebenden Zellen auf über 90 % zu steigern,⁸ sodass für die nachgelagerte Analyse sauberere Inputs zur Verfügung standen.

Spezielle Viren extrahieren Seltenerdelemente

Forscher haben eine ressourcenschonende Methode zum Abbau von Seltenerdelementen (SEE) unter Verwendung von künstlich hergestellten Viren entwickelt.⁹ Bei diesem Verfahren werden
Bakteriophagen (Viren, die Bakterien befallen, für Menschen und Ökosysteme jedoch harmlos sind) genutzt, die mit speziellen Proteinen modifiziert wurden, sodass das Virus Seltene Erden aus Grubenwasser mit minimalem Abfall sammeln und extrahieren kann.

Warum ist die Entwicklung relevant? Die Gewinnung von Seltenen Erden konzentriert sich auf nur wenige Länder, da die bestehenden Fördermethoden bis zu 2.000 Tonnen Abfall pro produzierter Tonne erzeugen,¹⁰ was zur Verschmutzung von Gewässern und zur Verschlechterung der Bodenqualität führt. Auch die anschließende chemische Weiterverarbeitung verursacht erhebliche Luftverschmutzung. Da diese Methode sowohl kostengünstig als auch umweltfreundlich ist, könnte sie von mehr Ländern mit Vorkommen von Seltenen Erden eingesetzt werden. Dies würde die Umweltbelastung verringern und gleichzeitig die Abhängigkeit von einer kleinen Anzahl globaler Lieferanten entschärfen.