Indsendt af
Aarhus Universitet
Resumé
Det er alment anerkendt at globale udfordringer såsom energi, miljø, sundhed, fødevarer, klimaændringer, knaphed på vand, mineraler etc. fordrer nytænkning med en interdisciplinær tilgang. Nanoteknologier er indbegrebet af tværvidenskabelige ”key enabling technologies” med et kolossalt innovationspotentiale.
I samarbejde med internationalt set stærke, danske nano/materiale/syntese biologi forskningsmiljøer står danske forskningsbaserede virksomheder stærkt positioneret til at fastholde og udvikle videnbaserede løsninger til at tackle globale udfordringer.
Vækst og nye arbejdspladser kan fremmes ved etablering af en innovativ nanoteknologi platform, som involverer forsknings- og uddannelsesmiljøerne ved universiteterne, industrielle virksomheder og innovative miljøer med fokus på nanomaterialer og energi, nanomedicin og syntetisk biologi med industriel vækst som målet.
Udfordring og muligheder
Der er behov for radikale forsknings- og innovationsnybrud for at sætte Danmark i frontlinien ift. at bidrage til at løse globale samfundsudfordringer som energi, sundhed, fødevarer, miljø, klimaændringer, vand og mineraler på en ressourceknap og stadigt befolkningsrigere klode.
Det er i Horizon 2020anerkendt, at kendte teknologier ikke er nok, og at nybrud må baseres på tværvidenskabelige satsninger. Samtidigt viser analyser fra bl.a. DEA, at Danmark ikke prioriterer tværvidenskabelig forskning særligt højt og dermed risikerer at sakke bagud ift. ”grand challenges”. Nanoteknologi har et uovertruffent tværfagligt innovationspotentiale.
Dette kan indløses ved bedre beherskelse af atomernes og molekylernes verden, så fx materialer og sygdomsbehandling kan konstrueres med atomar kontrol og derved få egenskaber, som ikke har paralleller i den makroskopiske verden. Bottom-up design muliggør udvikling af syntese- og behandlingsformer ved brug af alternative udgangsstoffer, så grundlæggende ressourcer, energi, bivirkninger og miljø indtænkes.
Eksempler kan være nye energimaterialer, grøn kemisk produktion via nanoskala syntetisk biologi, nanomedicinsk diagnose og behandling, struktur-baseret drug discovery, samt ultrastærke/funktionelle/intelligente materialer. Nanoteknologi – på forskning såvel som industrielt plan – integreres naturligt med bioteknologi og IKT og kan bidrage med konkrete løsninger til de vigtigste globale udfordringer.
Nano-, bio- og IT-teknologier benævnes i FORSK-2020 som ”Strategiske vækstteknologier” mens man i EU taler om nanoteknologi og avancerede materialer som ”Key Enabling Technologies”. Disse er af natur tværvidenskabeligt funderede og vil omfatte ekspertise fra såvel human-, samfunds-, sundheds- og naturvidenskaberne.
Udfordringen er at skabe frugtbare samarbejdsrelationer mellem traditionelt adskilte fagdiscipliner. Forskning og industriel udvikling på internationalt niveau inden for nanoteknologi vil kunne danne baggrund for deltagelse i store europæiske tværvidenskabelige satsninger.
Målsætning
Målsætningen er at sætte Danmark i front mht. udvikling af videnbaserede løsninger til at adressere globale udfordringer – og herved skabe industriel vækst, herunder etablering af arbejdspladser og nye innovative virksomheder.
Hvis Danmark skal positionere sig som betydningsfuld leverandør af videnbaserede løsninger på globale udfordringer er partnerskaber mellem innovative industrielle virksomheder og førende forskningsinstitutioner er afgørende for at sikre: 1) industriel vækst og arbejdspladser, 2) frontlinie innovationsunderstøttende forskning, 2) uddannelse af kandidater/ph.d.er med tværvidenskabelige kompetencer og 3) effektiv teknologioverførsel og udnyttelse af danske forskningsinfrastrukturer.
Dette kan opnås ved etablering af en CITRIS-lignende (University of California og førende industrier) nanoteknologi platform.
Innovationsbehov
Nanoteknologi har et stort vækstpotentiale – og dermed innovationsbehov - indenfor en bred vifte af områder af industriel interesse, herunder:
1) Nanomaterialer. Ultrastærke kompositmaterialer, overfladestrukturerede materialer med korrosions - og slidbestandighed.
2) Energikomponenter. Elementer til energifremstilling (fotokatalyse, biowaste), energilagring (hydrogenopbevaring og batterier) og energikonvertering (termoelektrika, brændselsceller, CO2 udnyttelse, gas separation).
3) Miljøoptimeret produktion. Heterogene katalysatorer (afsvovlning), byggematerialer m. reduceret CO2 udslip, magneter uden sjældne jordarter.
4) Nanobaseret vandrensning. Biomembraner og hydrotermal liquefaction.
5) Nanomedicin. Nanopartikler til imaging og drug delivery (demens, kræft, diabetes).
6) Strukturbaseret drug discovery. Optimized drugs, terapeutiske proteiner.
7) Nanoskala biosensorer. Fx sygdomsdiagnostik og fødevaresikkerhed.
8) Antimikrobielle/biofilm-hæmmende overflader. Fx hospitaler, slagterier.
9) Selvsamlende, funktionelle nanomaterialer. Fx molekylær elektronik.
10) Nanoskala syntetisk biologi. Fx bæredygtig produktion (kemikalier).
Indenfor hvert område etableres synergi imellem internationalt stærke danske nanoforskningsmiljøer og danske virksomheder såsom Haldor Topsøe, H2Logic, Aalborg Portland, FL Smidth, IRD Fuel Cells, Nanonord, DONG, Arla, Alfa Laval, Lundbeck, Novo Nordisk, Unisense, CLC Bio, Novozymes, Dupont, Chr. Hansen, Leo Pharma, Ferrosan, Pcovery, Genmab,Vipergen, DNA Technology.
De danske forudsætninger
Danmark er allerede stærkt positioneret indenfor nano-, materiale- og bio/struktur-teknologi, hvor koblingen mellem disse teknologier er integreret i de internationalt anerkendte nanocentre i Aarhus og Københavnsområdet.
Disse centre har formået at få en kritisk masse af specialister inden for traditionelle fag som fysik, kemi, molekylærbiologi, engineering og medicin til at udføre interdisciplinære projekter i samarbejde med danske virksomheder.
Et vigtigt aspekt af sådanne stærke miljøer er fysisk samling af en suite af syntese- og analyseteknikker– herunder værtskaber for en bred vifte af unikke teknologier (fx SPM/AFM, krystallografi, NMR, SAXS, cryoEM, optiske spektroskopier, MD, rentrumsfaciliteter) og anvendelse af røntgensynkrotroner, XFEL og neutronkilder i Hamborg og Lund.
Igennem de sidste 10 år har nanoscience miljøerne etableret en unik base for satsninger på tværs af natur-, sundheds- og ingeniørvidenskaberne – med fokus på forskning, uddannelse og innovation.
Det er klart demonstreret at nanoteknologi kan give et markant afsæt for patenter, spin-out og industrisamarbejder baseret på unik viden og ekspertise.
Effekter og potentialer
Nano-, materiale- og bioteknologier er ”enabling technologies”, der ved øget universitets-industri samarbejde vil kunne generere vækst, arbejdspladser og afsæt til nye virksomheder, og vejen fra forskning til anvendelse i konkrete teknologier ofte kort.
Et nationalt partnerskab om en nanoteknologisk platform vil markant kunne styrke denne proces ved at fremme hurtig overførsel af viden, innovation og arbejdskraft til dansk industri og dermed positionere Danmark som et af de førende lande ift videnbaseret løsning af globale udfordringer.