15 aktuelle Flagships

Zukunftsweisende geothermische Systeme können das Schweizer Energiesystem durch die Bereitstellung von dekarbonisierter und dezentraler Heizwärme und Strom widerstandsfähiger machen. So wird das zunehmend auf Sonnen- und Windenergie basierende Schweizer Energieversorgungssystem konsolidiert und seine Resilienz verbessert. Das Flagship konzentriert sich auf die Entwicklung neuartiger und fortschrittlicher geothermischer Systeme. Ferner berücksichtigt es technisch-ökonomische, ökologische und gesellschaftliche Aspekte sowie die Lebenszyklusbewertung aller Primärenergiequellen und ermöglicht auf diese Weise die Entwicklung geothermischer Systeme, die Ausarbeitung energiepolitischer Empfehlungen für die Schweiz und die Einführung neuer Energiegeschäftsmodelle.

Dieses Flagship befasst sich mit der Machbarkeit und der Verbesserung einer Kreislaufwirtschaft für Elektrofahrzeugbatterien. Um einen solchen Kreislauf zu schliessen, müssen zahlreiche Innovationen und transdisziplinäre Kooperationen in den verschiedenen Lebensphasen der Batterien entwickelt und umgesetzt werden. Dazu gehören die Ausweitung des Einsatzes in der ersten Nutzungsphase mit besseren Modellen zur Vorhersage der Batterielebensdauer und die Beseitigung der Hindernisse für die zweite Nutzungsphase von Elektrofahrzeugbatterien. Das Flagship befasst sich zudem mit der Verbesserung der wirtschaftlichen und technischen Leistung des Batterierecyclings, den Wiederaufbereitungstechnologien und dem Upcycling. Es bewertet die Brauchbarkeit recycelter Materialien in der Produktion von Batteriezellen und die Nachhaltigkeit dieses Prozesses.

Um das übergreifende Ziel der Netto-Null-Emissionen bis 2050 zu erreichen, braucht es einen Paradigmenwechsel zu einer Kreislaufwirtschaft für Kohlenstoff. Dieses Flagship zielt darauf ab, Fallstudien für die CO2-Kreislaufwirtschaft in der chemischen Industrie zu erstellen. Die vorgeschlagene beispielhafte Technologie, die sich auf die Technologie der Kohlenstoffabscheidung und -nutzung bezieht, verwertet CO2-Emissionen aus fossilen Brennstoffen, um höhere Alkohole, insbesondere Isopropanol und 2-Butanol, herzustellen. Diese Chemikalien sind für die Chemie-, Pharma-, Duft- und Geschmacksstoffindustrie von grosser Bedeutung.

Die Dekarbonisierung von Städten und Regionen ist eine der Herausforderungen, die zu bewältigen ist, um das Netto-Null-Ziel bis 2050 zu erreichen. In einem inter- und transdisziplinären Rahmen befasst sich das Flagship DeCIRRA mit den folgenden Fragen: Wie können wir Städte und Regionen dekarbonisieren? Wie können wir die lokalen Ressourcen und die vorhandene Infrastruktur optimal nutzen? Welche Rolle können Energieversorger und erneuerbare Gase bei der Umstellung auf ein Energiesystem ohne Netto-CO2-Emissionen spielen?
DeCIRRA ist eine Plattform, die viele Sektoren zusammenbringt und sich auf kritische Aspekte der Sektorkopplung und relevante Optionen der Produktion erneuerbarer Gase, einschliesslich Power-to-Gas, konzentrieren soll. Verglichen werden verschiedene Optionen zur Kohlenstoffabscheidung und -speicherung sowie biologisch negative Emissionen, da sie für das Erreichen des Netto-Null-Ziels erforderlich sind.

Kommunikation ist eine wesentliche Voraussetzung für gesellschaftliche Teilhabe. Der digitale Wandel und die Pandemie haben die digitale Kluft in Bezug auf den Zugang zu Information und Kommunikation für Menschen mit Behinderungen vergrössert. Ziel des Flagships ist es, IKT zu entwickeln, die diesen Zielgruppen den Zugang ermöglicht. Das Flagship ändert die Produktionsabläufe radikal: Bei Prozessen, die der Mensch bisher ausführte, wird ein Szenario mit menschlicher Unterstützung durch Maschinen eingesetzt. Halbautomatische Prozesse werden vollständig automatisiert. Die Ziele heissen Textvereinfachung, Übersetzung in Gebärdensprache, Bewertung der Gebärdensprache, Audiobeschreibung und gesprochene Untertitel.

Die praktische Ausbildung an Patientinnen und Patienten ist mit den heutigen Anforderungen und technischen Möglichkeiten nicht mehr vereinbar. Die meisten Schulungen dieser Art mussten während der Pandemie abgebrochen werden, was zu einer fast vollständigen Unterbrechung der chirurgischen Ausbildung führte. In diesem Flagship werden neuartige chirurgische Ausbildungsprogramme definiert und innovative Ausbildungskomponenten entwickelt, die von Online-Simulationen, Augmented-Box-Trainern und High-End-Simulatoren bis hin zu Augmented-Reality-fähigen offenen Operationen und immersiver Fernteilnahme im Operationssaal reichen, um sowohl in der Schweiz als auch im Ausland neue Massstäbe zu setzen.

Gebäude gehören zu den Hauptquellen von CO2-Emissionen in der Schweiz. Der Altbaubestand dürfte noch mehrere Jahrzehnte lang den überwiegenden Teil des Energiebedarfs dieses Sektors ausmachen. Die Herausforderungen bei gross angelegten und effizienten Nachrüstungsmassnahmen sind zahlreich, eng verstrickt und interdisziplinär. Das RENOWAVE-Flagship befasst sich mit der Gebäudesanierung in einem Prozess der Ko-Konstruktion zwischen Forschern aus verschiedenen Bereichen und unterschiedlichen Umsetzungspartnern, die an der komplexen Prozesskette der Sanierung beteiligt sind.

Der Tourismus ist ein globales Phänomen: Die Pandemie hat den Sektor in der Schweiz sehr hart getroffen. Die Pandemie beschleunigte den unvermeidlichen digitalen Wandel, dem sich der Sektor stellen muss, um das lokale Angebot und die internationale Nachfrageverteilung zu optimieren. Dieses Flagship wurde entwickelt, um proaktiv auf die Herausforderungen des digitalen Wandels zu reagieren. Zu diesem Zweck wird der Tourismussektor im Allgemeinen mit zuverlässigen Daten, neuen Geschäftsmodellen, Prozessen, Erfahrungen und Instrumenten für die Gestaltung widerstandsfähiger Tourismussysteme ausgestattet, während die gegenseitige Befruchtung von Praxisgemeinschaften gefördert wird.

Während die Automatisierung fortschreitet und die Qualifikationslücken wachsen, findet die Wertschöpfung in der Berufsausbildung zunehmend ausserhalb der Schweiz statt. Das Flagship strebt daher eine Kreislaufwirtschaft für Fertigkeiten und Kompetenzen an. Die Initiative soll es Einzelpersonen ermöglichen, einen fairen Zugang zu Weiterbildungs- und Umschulungsmassnahmen zu erhalten und zukunftssichere Kompetenzportfolios zu entwickeln. Unternehmen erhalten eine Plattform, um Qualifikationslücken zu erkennen und zu schliessen, und Bildungsanbieten werden nachhaltige Schulungskonzepte und ein neuer Zugang zur Kurserstellung angeboten.

Die Pandemie hat nicht nur die Notwendigkeit des digitalen Wandels im schweizerischen Gesundheitswesen aufgezeigt. Eine Vielzahl technologischer Lösungen stösst auf uneinheitliche Datensilos, mangelnde Verantwortung und ineffiziente Organisationen. Am Beispiel von Spitälern zeigt dieses Flagship, wie die digitale Transformation mit Partnern aus der Industrie auf der Grundlage einer neuartigen Technologie-, Daten- und Wissensplattform umgesetzt werden kann. Das Flaggschiff soll diese Plattform nutzen, um einen Plan für die Digitalisierung des Gesundheitswesens insgesamt zu schaffen.

Die Städte leiden unter zu starkem Verkehr, der zu Luftverschmutzung und Lärmbelastung führt. Die zunehmende Beliebtheit des elektronischen Handels verschärft diese Herausforderungen. Das Flagship zielt darauf ab, ein urbanes Logistikkonzept für morgen zu entwickeln, das nachhaltig, widerstandsfähig und stadtfreundlich ist. Es reduziert auch den Bedarf an Güterverkehr in den Städten, indem es sich auf die Zustellung und Rücksendung von Paketen und anderen Waren konzentriert und gleichzeitig die Lebensqualität der Stadtbewohner erhöht. Mit dem Flagship wird ein sogenannter «co-opetitive» Ansatz eingeführt, bei dem die Wettbewerber in einem intelligenten städtischen Multihub natürlich zusammenarbeiten und mit einem White-Label-Konzept Pakete liefern. Die Effizienz der Logistik erhöht sich durch die Bündelung der Tätigkeiten und reduziert gleichzeitig Kosten, gefahrene Kilometer und CO2-Emissionen.

Die COVID-19-Pandemie hat nicht nur die Anfälligkeit der Gesellschaft für Infektionen gezeigt, sondern auch ihre Fähigkeit, darauf zu reagieren. Das SwissPandemic AMR-Health Economy Awareness Detect Flagship soll die gewonnenen Erkenntnisse nutzen, um die sich stetig ausweitende, stille Pandemie der antimikrobiellen Resistenz (AMR) mit potenziell 10 Millionen Todesfällen pro Jahr weltweit bis 2050 anzugehen. Das Flagship nutzt maschinelles Lernen und künstliche Intelligenz für die Risikoanalyse und -stratifizierung zusammen mit optimierter, zeitnaher Diagnostik und Berichterstattung sowie verstärkter, direkter Einbindung der Bürgerinnen und Bürger, um kosteneffiziente Lösungen für AMR in vielen verschiedenen klinischen Bereichen zu verbessern. Optimale Praktiken sollen die systemische Widerstandsfähigkeit gegenüber neu auftretenden Infektionen erhöhen.

Um den Herausforderungen zu begegnen, die sich aus der zunehmenden Prävalenz neurologischer Erkrankungen in einer alternden Gesellschaft ergeben, soll das Flagship SWISSNEUROREHAB ein effektives und effizientes Modell für die Neurorehabilitation im Pflegekontinuum entwickeln und validieren. Dieses Modell spezifiziert den klinischen, operationellen und wirtschaftlichen Bedarf an Behandlungen von sensomotorischen und kognitiven Defiziten nach Schlaganfall, Schädel-Hirn-Traumata und Rückenmarksverletzungen. Therapeutische Programme, die durch digitale Behandlungen unterstützt werden, sollen von Schweizer Kompetenzzentren validiert und in die klinische Routine integriert werden. Ein interkantonales ökonomisches Modell wird die Übernahme der Kosten des neuen Modells im Schweizer Gesundheitssystem bestätigen und die Rentabilität für Gesundheitsdienstleister und Medizintechnikunternehmen abschätzen.

Der Grossteil der Weltbevölkerung lebt in Städten, die in hohem Masse zur Verschmutzung und damit zur Klimakrise beitragen. Das Blue City Project ist ein transdisziplinäres Konsortium, das sich zum Ziel gesetzt hat, die vielschichtigen, vernetzten Abläufe einer Stadt zu kartieren und einen reaktionsfähigen städtischen «digitalen Zwilling» zu entwerfen. Durch die Integration von künstlicher Intelligenz und datenorientierten Darstellungen unterstützt diese offene Plattform die Bürger bei evidenzbasierten, kollektiven Entscheidungen, um das Wohlbefinden, die Nachhaltigkeit, die Widerstandsfähigkeit und den ökologischen Wert des urbanen Raums zu verbessern. Eine solche Plattform könnte die Branchen entlang der Wertschöpfungsketten von Immobilien, Design und Stadtverwaltung revolutionieren.

Das WISER-Flagship schlägt eine systemische Innovation für die Schweiz vor: Weltmarktführerin auf dem Gebiet der Umweltbuchhaltung zu werden. Auf der Basis von Transparenz, Rechenschaftspflicht und den Stärken der Schweizer Forschung soll ein digitales Ökosystem geschaffen werden, in dem öffentliche und private Akteure ihr Wissen über Treibhausgase einbringen und austauschen können. Das Flagship macht unterschiedliche Datenquellen und -systeme vergleichbar, verständlich und überprüfbar und schafft damit die Grundlage für gezielte Massnahmen zur Verbesserung der Dekarbonisierungsbemühungen. Es bietet Bewertungsrahmen und massgeschneiderte Visualisierungstools, welche die Analyse der CO2-Bilanz von Lieferketten erleichtern.