Gebäude am Computer massgeschneidert zu entwerfen, zu konstruieren und zu planen, ist nicht neu. Erstmals stehen dafür jedoch filigrane und dennoch belastbare Fertigelemente für den Hochbau zur Verfügung: Carbonfaser-verstärkte Betonplatten. «Unser Bausystem aus Carbonbeton funktioniert ähnlich wie Lego, aber wie eine moderne Version davon, mit massgeschneiderten Bauteilen», erläutert ZHAW-Forscher Josef Kurath , der die flexible Bauweise entwickelt hat. Sie bietet gleich mehrere Vorteile, wie ein 120 Quadratmeter grosser Pavillon in Winterthur verdeutlicht, der mit diesem flexiblen Bausystem der ZHAW gebaut wurde. Dieses sogenannte Innovationslabor wird im Frühling 2024 eröffnet und dient als Informations- und Veranstaltungsort für nachhaltiges Bauen. «Es ist das erste Mal, dass dieses Konstruktionsprinzip im Hochbau angewendet wird. Die innovative Beton-Leichtbauweise eröffnet ganz neue Möglichkeiten, etwa bei der Unterbringung von Haustechnik und nicht zuletzt der Gestaltung», sagt Alexis Ringli , begleitender Architekt und Dozent am Institut Konstruktives Entwerfen am Departement Architektur, Gestaltung und Bauingenieurwesen . «Es eröffnen sich ganz neue Möglichkeiten mit der Beton-Leichtbauweise.» Alexis Ringli, Architekt und Dozent am Institut Konstruktives Entwerfen Die dafür verwendeten Carbonbeton-Platten werden bereits in der Fabrik gefertigt, verarbeitet und zugeschnitten. Durch Stecksysteme lassen sie sich noch in der Fabrik zu Bauelementen zusammenfügen und auf der Baustelle in kürzester Zeit montieren. «Dadurch ergeben sich viel kürzere Bauzeiten, was vor allem ein Vorteil für städtische Baustellen ist», betont der ZHAW-Professor Josef Kurath. Zudem lassen sich Gebäude einfach vor Ort anpassen oder erweitern.» Der neue Pavillon beherbergt unter seinem Dach neben Ausstellungsraum und Bühne auch ein kleines Café. Bei Bedarf könnte das Innovationslabor zu einem Quartierzentrum ausgebaut werden. Die Statik des Pavillons wurde bereits auf ein zweistöckiges, geschlossenes Gebäude ausgerichtet. Die Stadt Winterthur kann sich durchaus vorstellen, dass hier künftig Künstlerateliers, ein Partylokal oder ein Kinderhort entstehen könnten. Vorerst soll der Pavillon jedoch erst einmal etwa zehn Jahre als Innovationslabor genutzt werden. Danach kann das Gebäude mit wenig Aufwand zerlegt und an einem anderen Ort wieder aufgebaut werden, oder die Elemente werden für ein anderes Bauwerk wiederverwendet. Möglich macht dies ein neuartiges Sharing-Modell von Baustoffproduzent Holcim für Carbonbeton-Platten. «Dieser Ansatz ermöglicht uns, Ressourcen länger im Kreislauf zu halten. Für Bauherren ergeben sich ebenfalls viele Vorteile, beispielsweise entfällt für sie der Gebäuderückbau», sagt Clemens Wögerbauer, Head Commercial & Sustainability von Holcim. Während bei einem Rückbau eines herkömmlichen Gebäudes etwa 90 Prozent des Betons verloren gehen, ist es beim neuen Bausystem genau umgekehrt: Rund 90 Prozent des Materials und der im Bauteil steckenden Wertschöpfung können wiederverwendet werden. Angesichts der Tatsache, dass allein Zement für acht Prozent der weltweiten Treibhausgas-Emissionen verantwortlich ist und die Schweiz zu den Ländern mit dem höchsten Zementverbrauch pro Kopf gehört, ein bemerkenswerter Faktor. Diese mit Carbon armierten Platten sind nicht nur wiederverwendbar und äusserst langlebig. Auch ihre Herstellung belastet die Umwelt weniger als Stahlbeton. «Dank der neuen Leichtbauweise in Beton reduzieren wir den CO 2 -Fussabdruck um den Faktor zwei bis vier und sparen bis zu 75 Prozent Material gegenüber einer herkömmlichen Bauweise», erläutert Josef Kurath, ZHAW-Professor und Mitgründer des ZHAW-Spin-off CPC, der die filigranen und dennoch belastbaren CPC-Betonplatten (Carbon Prestressed Concrete) entwickelt hat. «Vorgespannte Carbonfasern und Beton ergänzen sich perfekt. Carbon absorbiert die Zugkräfte und Beton den Druck sowie die quer wirkenden Kräfte.» Im Vergleich zu konventionell armierten Betonplatten bekommen CPC-Platten bei Belastung keine Risse und federn unbeschädigt zurück. Zudem sind sie im Vergleich zu herkömmlichen Materialien drei- bis viermal dünner, ohne dabei an Tragfähigkeit zu verlieren. Das grösste Potenzial der patentierten CPC-Platten sieht der ZHAW-Bauingenieur jedoch darin, dass sie industriell hergestellt sowie massgeschneidert zugeschnitten werden können und nicht rosten. «Wir können weltweit als Einzige industriell Betonplatten herstellen, die zweiachsig mit Carbonfasern vorgespannt sind.» Die CPC-Platten werden derzeit im ersten CPC-Werk von Holcim in Deutschland hergestellt. Der Baustoffproduzent hat den Beton für diese neuartigen Bauelemente ohne Stahlbewehrung konzipiert. Die Carbonfasern werden vom ZHAW-Spin-off CPC in Döttingen produziert – künftig mit biobasiertem Kohlenstoff aus nachwachsenden Rohstoffen wie Algen oder Cellulose, der ganz ohne Erdöl auskommt. Pro Jahr können mit der aktuellen Infrastruktur rund 70’000 Quadratmeter CPC-Platten hergestellt werden, was etwa für den Bau von 14 Häusern mit je zehn Wohnungen reicht. «Die patentierten CPC-Platten können industriell hergestellt werden, sind massgeschneidert zugeschnitten und rosten nicht.» Josef Kurath, Professor am «Die entwickelten Platten sollen künftig auch hierzulande produziert und das neue Bausystem breit im Hochbau eingesetzt werden können – gerade der Schweizer Markt ist dafür prädestiniert», sagt Josef Kurath. Für das patentierte Bausystem wurde viel in die Entwicklung von Verbindungen der Platten investiert. Diese Verbindungen bestehen nur aus den Platten selbst und einem herkömmlichen Mörtel, kommen also ohne Kleber oder Stahlbauteile aus. Aktuell wird laut dem ZHAW-Forscher an Optimierungen für Schall- und Brandschutz sowie speziellen Konstruktionen für einen erdbebensicheren Gebäudekern oder grossflächige Deckenverbindungen geforscht. «Die einzelnen Deckenelemente sollen künftig wie ein Reissversschluss ineinandergreifen, so dass horizontal – ohne zusätzliche Verbindungselemente – fast endlose Ebenen möglich sind.» Manuel Martin

Wo können sich Gleichgesinnte mit innovativen Ideen physisch an der Hochschule treffen, kennenlernen und austauschen? Welche konkreten Angebote und Hilfe zum Thema Entrepreneurship gibt es an der ZHAW? Oder wie navigiert man sich mit unternehmerischen Anliegen am besten durch den Bürokratiedschungel? Verschiedene Teams widmen sich im Rahmen der ersten Innovation Challenge solchen Fragestellungen. Denn die ZHAW soll als Entrepreneurial University zu einem Ort werden, an dem sich unternehmerisch denkende und handelnde Menschen treffen und an Herausforderungen wachsen. Bei diesem von der strategischen Initiative ZHAW entrepreneurship lancierten Innovationsprozess steht die Entwicklung neuartiger Projekte von der Teambildung über die Ideenfindung bis hin zur Implementierung im Vordergrund. «Wir möchten, dass möglichst viele Studierende, Mitarbeitende sowie Externe an diesem offenen Innovationsprozess mitwirken», so Anita Buchli, Co-Leiterin ZHAW entrepreneurship. Einen Treffpunkt ohne interdisziplinäre Grenzen möchte beispielsweise das Team rund um Zifei Wang-Speiser mit ihrer Idee schaffen. «Wir wollen ein Erlebnis schaffen, bei dem Studierende und Mitarbeitende aus allen Abteilungen der ZHAW kollaborativ ein Gewächshaus bauen, in dem wir gemeinsam pflanzen, ernten, kochen und essen. Dabei können alle mitmachen, denn es werden keine spezifischen Kompetenzen vorausgesetzt», so die wissenschaftliche Mitarbeiterin am ZHAW-Institut für Facility Management. Diese Erfahrung ermögliche nicht nur den transdisziplinären Austausch von Wissen und Fähigkeiten. «Während wir gemeinsam an diesem greifbaren Projekt arbeiten, ermöglicht diese Veranstaltung spontane Begegnungen und die Entstehung unerwarteter Ideen.» «Denn in Zukunft werden auf die ZHAW immer mehr Fragestellungen und Herausforderungen zukommen, die ein rasches Handeln erfordern und die in den gewohnten Prozessen mit den etablierten Methoden nicht ideal bearbeitet werden können.» Anita Buchli, Co-Leitung ZHAW entrepreneurship Für eine bessere Orientierung zu den Themen Innovation und Entrepreneurship an der ZHAW sorgen sich zum Beispiel Raphael Wolfensberger und sein Team. «Wir haben festgestellt, dass Innovationsförderung an der Hochschule teilweise parallel verläuft. Um diese Synergien besser zu nutzen, wäre eine zentrale Anlaufstelle sinnvoll.» Als Idee schwebt ihnen eine Online-Plattform vor, welche die bestehenden Angebote vereint, Coachings anbietet und einen Marktplatz für zu lösende Probleme. Dies soll zu mehr Transparenz und einem regeren Austausch zwischen den Departementen führen und letztlich Innovation zusätzlich begünstigen. Die verschiedenen Teams mussten sich bei einem Bootcamp zum Start der ersten Innovation Challenge der ZHAW zuerst finden, dann zusammen Ideen entwickeln und sich gegenseitig davon überzeugen. An sogenannten Deep Dive Events treffen sich die Teilnehmenden seither regelmässig, werden durch erfahrene Growth Coaches begleitet und durch Inputreferate von erfolgreichen Entrepreneurinnen und Entrepreneuren inspiriert. «Wir haben diese Innovation Challenge lanciert, weil wir ein Entrepreneurial Mindset fördern wollen bei Studierenden und Mitarbeitenden der ZHAW.» Hanna Brahme, Co-Leitung ZHAW entrepreneurship Bei diesem iterativen Prozess experimentieren und testen die Teams ihre Projektideen. «So gehen wir schrittweise vor und entwickeln dadurch Dinge, die neuartig sind und an die wir vielleicht noch gar nicht gedacht haben», erläutert Anita Buchli, Co-Leitung ZHAW entrepreneurship. «Denn in Zukunft werden auf die ZHAW immer mehr Fragestellungen, Herausforderungen und Initiativen zukommen, die ein rasches Handeln erfordern und die in den gewohnten Prozessen und Abläufen und mit den etablierten Methoden nicht ideal bearbeitet werden können.» «Wir haben diese Innovation Challenge lanciert, weil wir ein Entrepreneurial Mindset fördern wollen bei Studierenden und Mitarbeitenden der ZHAW», so Hanna Brahme, Co-Leiterin von ZHAW entrepreneurship. «Aber wir haben uns nicht auf eine spezifische Idee festgelegt, sondern suchen engagierte Teams, welche begeistert sind von ihren Ideen und diese in der Realität testen wollen.» Die am Bootcamp der Innovation Challenge gebildeten Teams arbeiten während des gesamten Jahres als sogenannte «Innovators» an den ausgewählten Ideen und Lösungen. Beim Pitching Event Mitte November werden sie sich der Kritik einer Jury stellen müssen und diese vom Mehrwert, der für die Studierenden und Mitarbeitenden generiert wird, und von der Umsetzbarkeit der Idee überzeugen müssen. Danach werden die Gewinnerteams ihre innovativen Projekte umsetzen und in der Realität testen – und somit die ZHAW auf dem Weg zu einer führenden Entrepreneurial University wieder ein Stück näher ans Ziel bringen. Manuel Martin

Gerade die Corona-Krise hat verdeutlicht, wie wichtig die Digitalisierung im Gesundheitswesen ist. Denn die Schweiz bewegt sich im internationalen Vergleich weiter im Mittelfeld. Beispielsweise mussten Fallzahlen zum Teil per Fax übermittelt werden. Durch die Pandemie hat sich die Digitalisierung aber auch beschleunigt. So wurden etwa Ärztinnen und Ärzte vermehrt via Internet oder Telefon konsultiert. Und verschiedene Institutionen haben verstärkt in die Digitalisierung investiert, zeigte der Digital Health Report der ZHAW. Die Spitäler sind die zentralen und kostenmässig grössten Akteure des Gesundheitswesens. «Entsprechend haben wir hier einen besonders wirksamen Hebel und können gewissermassen eine Blaupause für die digitale Transformation des gesamten Gesundheitswesens entwickeln», sagt ZHAW-Gesundheitsökonom Alfred Angerer . Moderne Organisationsformen, digitale Technologien wie Virtual Reality oder Künstliche Intelligenz sowie die Vernetzung von Abläufen und Daten sollen das Spital zu einem intelligenten System machen und Qualität und Effizienz steigern. Beispielsweise könnte der Personaleinsatz mit datenbasierten Prognosemodellen geplant oder mit Apps die körperliche Aktivität von Patientinnen und Patienten nach einem Eingriff gefördert und überwacht werden. «Mit den Spitälern könnten wir eine Blaupause für die digitale Transformation des gesamten Gesundheitswesens entwickeln.» Alfred Angerer, Gesundheitsökonomie Während dreieinhalb Jahren erforscht deshalb ein Konsortium unter der Leitung der ZHAW, wie sich diese Transformation zum Spital der Zukunft umsetzen lässt – zusammen mit vier weiteren Forschungspartnern, rund 20 Spitälern und 24 Industriepartnern. Das Flagship-Projekt «Smart Hospital – Integrated Framework, Tools & Solutions» (SHIFT) mit fast 50 Partnern verdeutlicht, dass es für systemische Innovationen eine Gesamtperspektive braucht. Eine Perspektive, die Mensch, Technik und Organisation gleichermassen berücksichtigt. Es ist das erste Mal, dass Innosuisse mit der Flagship-Initiative grössere Konsortien unterstützt, die gemeinsam an einem übergeordneten gesellschaftsrelevanten Thema arbeiten. «Die Perspektive ändert sich dabei nicht nur mit einer breiter angelegten Fragestellung, sondern auch mit der zusätzlichen Berücksichtigung der sozialen neben der ökonomischen Wertschöpfung. Dies macht es für uns besonders attraktiv, unsere Stärken im Gesundheitswesen auszuspielen», sagt Sven Hirsch , Co-Leiter von SHIFT und Leiter des Center for Computational Health an der ZHAW. Wenn beispielsweise Patienten besser behandelt würden oder das Personal sich wohler fühlt, sei diese Qualitätssteigerung ökonomisch betrachtet schwer zu beziffern. Mithilfe der Digitalisierung könnte man einzelne Patientinnen und Patienten früher aus der Klinik ins gewohnte Umfeld nach Hause entlassen und sie dennoch weiter behandeln.» Sven Hirsch, Center for Computational Health «Das ‹Smart Hospital› zeichnet sich somit unter anderem durch eine proaktivere Betreuung der Patientinnen und Patienten aus und dadurch, dass der Mensch noch stärker im Mittelpunkt der Abläufe steht», sagt Hirsch. Mit der Digitalisierung werden generell die Möglichkeiten zunehmen, Erkrankungen früher zu erkennen oder gar zu vermeiden. «Mit ihrer Hilfe können wir die Behandlung zudem noch besser auf die Patienten anpassen. So können wir zum Beispiel einzelne von ihnen früher aus der Klinik ins gewohnte Umfeld nach Hause entlassen und sie dennoch weiter behandeln», ergänzt Jens Eckstein, Internist am Universitätsklinikum Basel und Ärztlicher Leiter von SHIFT. Manuel Martin

Die Stadt Zürich will bis 2040 klimaneutral sein. Bis 2030 sollen mindestens 50 Prozent der Treibhausgase gegenüber 1990 reduziert werden. Deshalb müssen die CO 2 -Emissionen mit entsprechenden Massnahmen schnell gesenkt werden. Ob verbindliche Anforderungen für einen Ersatz von Ölheizungen, zusätzliche Fördergelder für Photovoltaik oder der Ausbau der Fernwärme: Die Stadt Zürich ist interessiert an optimalen wirtschaftlichen und technischen Lösungen und auch daran, diese zu testen und ins regionale Energiesystem zu integrieren. «Letztlich geht es darum herauszufinden, unter welchen Bedingungen alle Akteure profitieren können – dann wird es auch funktionieren», so Silvia Ulli-Beer, stv. Schwerpunktleitung Nachhaltige Energie Systeme am ZHAW-Institut für Nachhaltige Entwicklung (INE). Nun analysieren ZHAW-Forschende im Rahmen eines Projekts des neuen nationalen Energieforschungsprogramms SWEET die Wertschöpfungsnetzwerke aus Sicht der Akteure. Was sind Hemmnisse und Treiber bei der Integration von erneuerbaren Technologien? Welche politischen Massnahmen oder gesetzlichen Anpassungen braucht es, damit sie genutzt werden? Welche langfristigen Wertschöpfungspotenziale, Akteurnetzwerke und innovativen Geschäftsmodelle könnten die Energiewende im Zusammenspiel beschleunigen? «Die grosse Stärke unseres Projekts ist der systemische Ansatz mit der Verbindung von sozioökonomischen und technischen Fragestellungen sowie die Zusammenarbeit mit anderen Forschungsinstitutionen», erläutert Ulli-Beer von der ZHAW School of Engineering . Bereits beim vorhergehenden interuniversitären Energieforschungsprogramm SCCER hat sich gezeigt, dass zu Beginn die Problemstellung gemeinsam definiert und angegangen werden muss, damit das Resultat letztlich mehr ist als die Summe der einzelnen Beiträge. «Die im Forschungsverbund aufgebauten Kompetenzen und gewonnenen Erfahrungen können wir nun vollumfänglich einbringen», so Ulli-Beer. Konkret hat sich ihr gemeinsames Forschen mit der ZHAW School of Management and Law im Rahmen des SCCER ausbezahlt. Diese Zusammenarbeit wird nun mit Andreas Abegg , Leiter des Zentrums für öffentliches Wirtschaftsrecht der ZHAW School of Management and Law , beim DeCarbCH -Projekt des neuen Energieforschungsprogramms SWEET weitergeführt. Dieses soll den Einsatz von erneuerbaren Energien für die Wärme- und Kälteversorgung sowohl im Gebäudebereich wie im Industrie- und Dienstleistungssektor vorantreiben – in abgestimmten Teilprojekten und Zusammensetzungen der zehn beteiligten Forschungsinstitutionen. Die ZHAW ist in allen vier interdisziplinären Forschungsteams des neuen Energieforschungsprogramms SWEET (SWiss Energy research for the Energy Transition) des Bundesamts für Energie vertreten. SWEET löst das langjährige Energieforschungsprogramm SCCER (Swiss Competence Center for Energy Research) von Innosuisse ab. Die ZHAW-Forschenden suchen nun in trans- und interdisziplinären Konsortien Lösungen für den Umbau des Schweizer Energiesystems. Insgesamt hatten sich ZHAW-Forschende aus sechs Instituten und drei Departementen an der ersten SWEET-Ausschreibung beteiligt, welche der Frage nachgeht, wie erneuerbare Energien nachhaltig in das Schweizer Energiesystem der Zukunft integriert werden können. «Uns hat sehr gefreut, dass zwei der vier Projektbeteiligungen departementsübergreifend sind. Gerne möchten wir weitere Departemente einbeziehen und so das an der ZHAW vorhandene breite und interdisziplinäre Know-how fördern und verstärken», so Armin Eberle , Head des ZHAW Energy Research Board (ZERB). Die Mitglieder des ZERB koordinieren seit 2019 die Aktivitäten der ZHAW im Bereich Energieforschung und bauen auf den bisherigen Erfolgen auf. Denn bereits 2013 reagierte die ZHAW mit dem Forschungsschwerpunkt Energie auf die geplante Energiewende in der Schweiz. Insgesamt hat sich die ZHAW an vier der sieben SCCER-Kompetenzzentren sowie an den Nationalen Forschungsprogrammen «Energiewende» ( NFP 70 ) und «Steuerung des Energieverbrauchs» ( NFP 71 ) beteiligt. Zudem wurde intern mit über 30 beteiligten Instituten der Kompetenzaufbau über die technischen Disziplinen hinaus gefördert. Auch im neuen Nationalen Forschungsprogramm «Nachhaltige Wirtschaft» ( NFP 73 ) ist die ZHAW mit zwei Projekten vertreten. Und die ZHAW-Forscherin Regina Betz wurde zur Co-Präsidentin der Leitungsgruppe dieses Forschungsprogramms gewählt. Mit einem interdisziplinären ZHAW-Team erforscht beispielsweise Yann Blumer im Rahmen des NFP 73, wie die Nutzungsdauer von Smartphones verlängert und damit der Ressourcenverbrauch sowie CO 2 -Emissionen verringert werden könnten. Gemäss bisherigen Schätzungen nutzen Schweizerinnen und Schweizer ihre Geräte aktuell nur etwa zwei bis drei Jahre. Laut Blumer immerhin etwas länger als noch vor einigen Jahren. «Von den Händlern wissen wir, dass die Smartphones heute eher länger genutzt werden. Sicher liegt dies am Umweltbewusstsein, vor allem aber daran, dass sich die neuen Geräte nicht mehr so sehr von den alten unterscheiden.» Bald wird eine repräsentative Befragung zeigen, wie lange die Handys wirklich benutzt werden. Aber auch, ob sie repariert, weitergegeben oder verkauft werden. Denn die Lebensdauer verlängert sich auch durch eine Zweitnutzung. Manuel Martin