DEENNNOVATION

W CHSTUMDie Hightech-Strategie fr Deutschland

nano.DE-Report 2013Status quo der Nanotechnologie in Deutschland

BILDUNGWISSENSCHAFTHIGHTECH-STRATEGIE

DEENNNOVATION

W CHSTUMDie Hightech-Strategie fr Deutschland

nano.DE-Report 2013Status quo der Nanotechnologie in Deutschland

BILDUNGWISSENSCHAFTHIGHTECH-STRATEGIE

VORWORT

Vorwort

Die Nanotechnologie zhlt zu den bedeutendsten Schlsseltechnologien unserer Zeit. Sie hat das Poten-zial, wichtige Lsungsbeitrge zu groen gesellschaft-lichen Herausforderungen wie Klimaschutz, Energie-versorgung, Gesundheit oder Mobilitt zu leisten. Mittlerweile befassen sich in Deutschland mehr als tausend Unternehmen mit der wirtschaftlichen Ver-wertung von Nanotechnologie. Rund 70.000 industriel-le Arbeitspltze gibt es schon in diesem Bereich. Und es werden mehr.

Die Bundesregierung setzt bei der Nanotechnologie auf eine sichere und nachhaltige Gestaltung. Durch umfangreiche Begleitmanahmen und die Forschung wollen wir vermeiden, dass ihr Innovationserfolg durch unvorhergesehene negative Auswirkungen von Nanomaterialien auf Mensch und Umwelt beeintrch-tigt wird. Das Bundesministerium fr Bildung und Forschung frdert daher seit nunmehr sieben Jahren die Risikoforschung zu Nanomaterialien. Dadurch liegt heute ein gut differenziertes Bild vor.

Wir setzen uns dafr ein, transparent ber die Forschung und Anwendungen der Nanotechnologie zu informieren. Mit seiner fundierten Datenbasis zu ak-tuellen Forschungsaktivitten, Marktpotenzialen und gesellschaftlichen Rahmenbedingungen der Nanotech-nologie in Deutschland und international leistet der nano.DE-Report dazu einen wichtigen Beitrag.

Fr diesen Report wurden relevante Akteure aus der Industrie, der Forschung und dem Finanzsektor befragt, um aktuelle Indikatoren zur wirtschaftlichen Entwicklung der Nanotechnologie in Deutschland abzuleiten und die deutsche Position im internationa-len Umfeld einzuschtzen. Das Ergebnis: Auch wenn asiatische Staaten im internationalen Innovationswett-bewerb aufstreben, ist Deutschland nach den USA und Japan weiterhin einer der fhrenden Standorte fr die Nanotechnologie. Auf den exzellenten Forschungs-einrichtungen und auf dem starken Engagement der Industrie sollten wir fr die Zukunft weiter aufbauen.

Prof. Dr. Johanna Wanka Bundesministerin fr Bildung und Forschung

1INHALT

Inhalt

Vorwort

Zusammenfassung 3

1 Einleitung 51.1 Ziele des nano.DE-Reportes 51.2 Methodischer Ansatz 5

2 Stand der Nanotechnologie in Deutschland 92.1 Nanotechnologieunternehmen 112.2 ffentliche Nanoforschungsinstitutionen 222.3 Finanzsektor und Beteiligungskapital 29

3 Markt- und Anwendungspotenziale der Nanotechnologie 333.1 bersicht zu nanotechnologisch beeinflussten Marktpotenzialen 333.2 Medizintechnik und Pharmazie 373.3 Chemie 443.4 Metall- und Keramikwerkstoffe 503.5 Elektronik 543.6 Optik/Photonik 603.7 Energie 643.8 Umwelttechnik 683.9 Sensorik und Messtechnik 733.10 Automobil 773.11 Maschinenbau 813.12 Sonstige Anwendungsfelder 83

4 Soziokonomische Rahmenbedingungen 914.1 Nationale Forschungsfrderung 914.2 Netzwerkbildung und Kooperationen 934.3 Nachwuchsfrderung 974.4 Sicherer Umgang mit Nanomaterialien 994.5 Information der ffentlichkeit 1054.6 Internationale Aktivitten 107

Quellen- und Endnotenverzeichnis 113

Abkrzungsverzeichnis 121

3ZUSAMMENFASSUNG

Zusammenfassung

Entwicklung der Nanotechnologie in DeutschlandDie Nanotechnologie in Deutschland ist weiter auf Wachstumskurs. Die Anzahl der in der Nanotechno-logie aktiven Akteure aus Wirtschaft, Forschung und Gesellschaft ist seit 2011 von 1.800 auf aktuell rund 2.300 angestiegen. Das wachsende Engagement in der Nanotechnologie wird wesentlich durch die kontinu-ierliche Forschungsfrderung der Bundesregierung und der Europischen Kommission vorangetrieben. Auch in der Wirtschaft spielt die Nanotechnologie in vielen Branchen eine immer wichtigere Rolle, wenn es in Forschung und Entwicklung darum geht, kleinere, schnellere, leistungsfhigere und intelligen-tere Produkte zu realisieren. Die Nanotechnologie in Deutschland ist hinsichtlich der technologischen Teildisziplinen und Anwendungsfelder breit aufgestellt. Gegenber der 2011er Befragung haben sich dabei kei-ne Verschiebungen in der Priorittensetzung ergeben. Die meisten Institutionen sind weiterhin im Bereich der Nanomaterialien aktiv, gefolgt von Nanobeschich-tungen, Nanoanalytik und der Nanobiotechnologie. Als Anwendungsfelder werden am hufigsten Chemie und Werkstoffe, Maschinen- und Gertebau (inkl. Mess-technik), der Dienstleistungssektor und der Bereich Gesundheit/Pharma adressiert (vgl. Kapitel 2).

Arbeitspltze, Umstze und Forschungsausgaben deut-scher NanounternehmenAktuell sind rund 1.100 Unternehmen in Deutschland mit dem Einsatz der Nanotechnologie in Bereichen der Forschung und Entwicklung sowie der Vermark-tung kommerzieller Produkte und Dienstleistungen befasst. Der KMU-Anteil liegt bei 75 %. Die gestie-gene Zahl an Unternehmen gegenber 2011 ist vor allem auf die Industriebeteiligung im Rahmen der BMBF-Verbundprojektfrderung zurckzufhren aber auch auf Neugrndungen und Neuausrichtungen von Unternehmensaktivitten. Wie bei den vorgehenden nano.DE-Reporten sind aus den Daten einer Akteurs-befragung die Mitarbeiter- und Umsatzzahlen der Nanotechnologie in Deutschland abgeschtzt worden. Demnach liegt die Anzahl der mit der Nanotechnologie befassten industriellen Arbeitspltze bei aktuell rund 70.000 in Deutschland. Ca. ein Drittel der Arbeitspltze fllt dabei auf die Nanoelektronik, ein Viertel auf den Bereich Nanotools/-analytik und rund 20 % auf den Sektor Chemie/Materialien. Gut 10 % der Arbeitsplt-ze sind KMU zuzuordnen, deren Geschftsttigkeiten

sich nach eigenen Angaben zu berwiegendem Anteil mit der Nanotechnologie befassen. Der Gesamtumsatz deutscher Nanotechnologieunternehmen wird auf rund 15 Mrd. geschtzt. Gegenber dem fr das Jahr 2010 ermittelten Umsatz von 13 Mrd. ergibt sich eine positive Entwicklung. Auch der aktuelle wirtschaftliche Trend der Nanotechnologie wird von der Mehrzahl der befragten Unternehmen positiv bewertet. So rechnen zwei Drittel der Unternehmen fr 2013 mit einem Umsatzwachstum, ein Fnftel sogar mit einem Wachs-tum von ber 10 %. Immerhin 40 % der Unternehmen erwarten eine Zunahme der Nanotechnologie-Arbeits-pltze und 50 % eine Zunahme der Forschungsinvesti-tionen (vgl. Kapitel 2.1).

ffentlich finanzierte NanotechnologieforschungRund 800 Forschungsinstitutionen sind derzeit in der Nanotechnologie aktiv, darunter Institute und Lehr-sthle von Hochschulen und Fachhochschulen sowie Einrichtungen ffentlicher Groforschungsinstituti-onen wie der Leibniz- und Helmholtz-Gemeinschaft oder der Max-Planck- und Fraunhofer-Gesellschaft. Gem den Ergebnissen der schriftlichen Akteursbe-fragung haben sich in den letzten zwei Jahren wenig strukturelle nderungen hinsichtlich der Art und Aus-richtung der Nanotechnologieforschungsaktivitten ergeben. Drittmittel des Bundes bleiben die wichtigste Finanzierungsquelle der Nanotechnologieforschung in Deutschland. Bei 85 % der Institutionen macht diese Finanzierungsquelle mehr als ein Viertel des gesamten Nanotechnologieforschungsbudgets aus. Nach Ein-schtzung der Forschungsinstitutionen werden in den nchsten fnf bis zehn Jahren vor allem die Bereiche Medizin/Pharma, Elektronik und Energie von den Forschungsergebnissen der Nanotechnologie profitie-ren. Die Qualitt und der derzeitige Entwicklungsstand der Nanotechnologieforschung in Deutschland werden weiterhin hoch eingeschtzt. Nur die USA werden noch besser bewertet. An dritter Position der Wertungsskala steht Japan gefolgt vom europischen Ausland und weiteren asiatischen Staaten, die sich gegenber der 2011er Befragung in der Wertung deutlich verbessert haben. Zwei Drittel der befragten Nanoforschungs-institutionen haben im Zeitraum zwischen 2011 bis Mitte 2013 Patente angemeldet. Im gleichen Zeitraum wurden acht Spin-off-Unternehmen gegrndet. 20 der befragten Forschungseinrichtungen planen bis 2014 weitere Ausgrndungen (vgl. Kapitel 2.2).

4 ZUSAMMENFASSUNG

Finanzsektor und BeteiligungskapitalRund 80 Kapitalbeteiligungsgesellschaften sind im Bereich der Nanotechnologie in Deutschland engagiert. Seitens der befragten Finanzinstitutionen werden als aussichtsreichste Anwendungsfelder der Nanotech-nologie die Bereiche Chemie, Elektronik, Medizin/Pharma, Optik, Energie und Umwelt eingeschtzt. Hin-sichtlich der Innovationshemmnisse bei der Kommer-zialisierung der Nanotechnologie werden der Mangel an klaren regulatorischen Vorgaben sowie die negative Medienberichterstattung zu Nanorisiken mittlerweile am relevantesten eingeschtzt. Zehn der befragten Finanzinstitutionen weisen aktuell insgesamt 22 Beteiligungen an Nanotechnologieunternehmen auf. Davon sind in den letzten beiden Jahren fnf hinzu gekommen. Der berwiegende Teil der Beteiligungen betrifft deutsche Nanotechnologieunternehmen. Bei den Investments wird oftmals mit ein oder mehreren ffentlichen Ko-Investoren kooperiert. Dies betrifft in erster Linie die KfW und den Hightech-Grnderfonds (vgl. Kapitel 2.3).

Marktpotenziale und AnwendungsfelderFr viele Teilbereiche der Nanotechnologie werden in den nchsten Jahren hohe Wachstumsraten hinsicht-lich der weltweiten Marktvolumina prognostiziert. So soll der Gesamtmarkt von Nanomaterialien, der Nanopartikel, -hohlkrper, -fasern, -komposite, und -beschichtungen umfasst, bis 2017 auf rund 37 Mrd. $ ansteigen bei einer jhrlichen Wachstumsrate von 19 %. Ebenso dynamisch wird das Wachstum der Mrkte fr Nanotools wie Nanomanipulatoren, Nah-feldoptiken, Nanoimprint, und Nanolithografie (ohne klassische Halbleiterlithografie) mit einem Anstieg von 4,8 Mrd. $ in 2012 auf 11,4 Mrd. $ in 2017 eingeschtzt. Ein moderateres Wachstum mit 5 % pro Jahr wird fr den