Sachverhalt:
A.
H._, geboren 1963, ersuchte im Jahr 2004 um Leistungen der Invalidenversicherung (Wiedereinschulung). Die IV-Stelle des Kantons Zürich sprach ihm von April bis Dezember 2004 eine ganze und von Januar bis März 2005 eine halbe Invalidenrente zu (Verfügung vom 15. Dezember 2005). Im Februar 2009 meldete sich H._ erneut bei der Invalidenversicherung zum Leistungsbezug an. Mit Verfügung vom 20. Mai 2009 sprach ihm die Militärversicherung ab April 2009 eine 50%ige Invalidenrente zu. Nachdem er gegen den negativen Vorbescheid der IV-Stelle vom 10. September 2009 hatte Einwände erheben lassen, holte die IV-Stelle beim medizinischen Abklärungsinstitut X._ ein polydisziplinäres Gutachten vom 16. November 2010 ein, welches am 23. Mai 2011 ergänzt wurde. Mit Verfügung vom 25. Juli 2011 verneinte die IV-Stelle den Anspruch auf eine Invalidenrente.
B.
Das Sozialversicherungsgericht des Kantons Zürich wies die dagegen erhobene Beschwerde mit Entscheid vom 11. Januar 2013 ab.
C.
H._ lässt Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten führen mit dem Antrag, es seien ihm unter Aufhebung des vorinstanzlichen Entscheids und der Verfügung vom 25. Juli 2011 die gesetzlichen Leistungen zu erbringen, insbesondere eine halbe Invalidenrente. Eventualiter sei die Sache an die IV-Stelle zur Neubeurteilung zurückzuweisen.
Die IV-Stelle und das Bundesamt für Sozialversicherungen verzichten auf eine Vernehmlassung.
D.
Mit Eingabe vom 13. März 2013 liess H._ das Schreiben der Militärversicherung vom 11. März 2013 einreichen, welches die Ausrichtung seiner bisherigen 50%igen Invalidenrente bestätigt.
Erwägungen:
1.
1.1. Die Beschwerde kann wegen Rechtsverletzung gemäss Art. 95 und Art. 96 BGG erhoben werden. Das Bundesgericht wendet das Recht von Amtes wegen an (Art. 106 Abs. 1 BGG). Es ist somit weder an die in der Beschwerde geltend gemachten Argumente noch an die Erwägungen der Vorinstanz gebunden; es kann eine Beschwerde aus einem anderen als dem angerufenen Grund gutheissen und es kann sie mit einer von der Argumentation der Vorinstanz abweichenden Begründung abweisen (vgl. BGE 130 III 136 E. 1.4 S. 140). Gemäss Art. 42 Abs. 1 BGG ist die Beschwerde hinreichend zu begründen, andernfalls wird darauf nicht eingetreten (Art. 108 Abs. 1 lit. b BGG). Das Bundesgericht prüft grundsätzlich nur die geltend gemachten Rügen; es ist nicht gehalten, wie eine erstinstanzliche Behörde alle sich stellenden rechtlichen Fragen zu prüfen, wenn diese vor Bundesgericht nicht mehr vorgetragen wurden. Es kann die Verletzung von Grundrechten und von kantonalem und interkantonalem Recht nur insofern prüfen, als eine solche Rüge in der Beschwerde vorgebracht und begründet worden ist (Art. 106 Abs. 2 BGG).
1.2. Nach Art. 105 BGG legt das Bundesgericht seinem Urteil den Sachverhalt zugrunde, den die Vorinstanz festgestellt hat (Abs. 1). Es kann diese Sachverhaltsfeststellung von Amtes wegen berichtigen oder ergänzen, wenn sie offensichtlich unrichtig ist oder auf einer Rechtsverletzung im Sinne von Art. 95 BGG beruht (Abs. 2). Die Voraussetzungen für eine Sachverhaltsrüge nach Art. 97 Abs. 1 BGG und für eine Berichtigung des Sachverhalts von Amtes wegen nach Art. 105 Abs. 2 BGG stimmen im Wesentlichen überein. Soweit es um die Frage geht, ob der Sachverhalt willkürlich oder unter verfassungswidriger Verletzung einer kantonalen Verfahrensregel ermittelt worden ist, sind strenge Anforderungen an die Begründungspflicht der Beschwerde gerechtfertigt. Entsprechende Beanstandungen sind vergleichbar mit den in Art. 106 Abs. 2 BGG genannten Rügen. Demzufolge genügt es nicht, einen von den tatsächlichen Feststellungen der Vorinstanz abweichenden Sachverhalt zu behaupten. Vielmehr ist in der Beschwerdeschrift nach den erwähnten gesetzlichen Erfordernissen darzulegen, inwiefern diese Feststellungen willkürlich bzw. unter Verletzung einer verfahrensrechtlichen Verfassungsvorschrift zustande gekommen sind. Andernfalls können Vorbringen mit Bezug auf einen Sachverhalt, der von den Feststellungen im angefochtenen Entscheid abweicht, nicht berücksichtigt werden. Vorbehalten bleiben offensichtliche Sachverhaltsmängel im Sinne von Art. 105 Abs. 2 BGG, die dem Richter geradezu in die Augen springen (BGE 133 IV 286 E. 6.2 S. 288; 133 II 249 E. 1.4.3 S. 255).
1.3. Auf beruflich-erwerblicher Stufe der Invaliditätsbemessung charakterisieren sich als Rechtsfragen die gesetzlichen und rechtsprechungsgemässen Regeln über die Durchführung des Einkommensvergleichs (BGE 130 V 343 E. 3.4 S. 348, 128 V 29 E. 1 S. 30), einschliesslich derjenigen über die Anwendung der Schweizerischen Lohnstrukturerhebung (LSE; BGE 129 V 472 E. 4.2.1 S. 475, 126 V 75 E. 3b/bb S. 76, 124 V 321 E. 3b/aa S. 322). Die Feststellung der beiden hypothetischen Vergleichseinkommen (Einkommen, welches die versicherte Person ohne Gesundheitsschädigung hätte erzielen können [Valideneinkommen], und Einkommen, welches sie trotz Gesundheitsschädigung zumutbarerweise noch zu erzielen vermöchte [Invalideneinkommen]) stellt eine Tatfrage dar, soweit sie auf konkreter Beweiswürdigung beruht, hingegen eine Rechtsfrage, soweit sich der Entscheid nach der allgemeinen Lebenserfahrung richtet (BGE 132 V 393 E. 3.3 S. 399). Letzteres betrifft die Frage, ob Tabellenlöhne anwendbar sind und welches die massgebliche Tabelle ist (BGE 134 V 322 E. 5.2 S. 327; 132 V 393 E. 3.3 S. 399; Urteil 8C_123/2012 vom 12. April 2012 E. 1 mit Hinweis).
2.
Streitig ist, ob Verwaltung und Vorinstanz zu Recht einen Anspruch auf eine Invalidenrente verneint haben.
3.
Die Vorinstanz hat die Bestimmungen und Grundsätze über den einheitlichen Begriff der Invalidität (Art. 8 ATSG in Verbindung mit Art. 4 IVG; BGE 133 V 549 E. 4 S. 551; 126 V 288 E. 2a S. 291), namentlich der Verbindlichkeit des einmal ermittelten Invaliditätsgrades für andere Sozialversicherungszweige (BGE 133 V 549 E. 6. S. 553; 126 V 288), die Ermittlung des Invaliditätsgrades nach der allgemeinen Methode des Einkommensvergleichs (Art. 16 ATSG; BGE 130 V 343 E. 3.4 S. 348; 128 V 29 E. 1 S. 30), insbesondere die Bestimmung des Validen- und des Invalideneinkommens (BGE 129 V 472; 126 V 75 E. 3b S. 76; 124 V 321 E. 3b/aa S. 322), sowie die Aufgabe des Arztes bei der Ermittlung des Invaliditätsgrades (BGE 132 V 93 E. 4 S. 99 mit Hinweisen) zutreffend dargelegt. Dasselbe gilt für den Beweiswert ärztlicher Berichte (BGE 134 V 231 E. 5.1 S. 232; 125 V 351 E. 3a S. 352). Darauf wird verwiesen.
4.
Die Vorinstanz hat gestützt auf das Gutachten des medizinischen Abklärungsinstituts X._ vom 16. November 2010 und dessen Ergänzung vom 23. Mai 2011 in für das Bundesgericht verbindlicher Weise (E. 1) festgestellt, dass dem Versicherten eine leidensangepasste Tätigkeit bei einem Pensum von 80 % zumutbar sei, und hat in der Folge einen nicht rentenbegründenden Invaliditätsgrad von 27 % ermittelt.
4.1. Soweit der Versicherte gestützt auf die Rechtsprechung von SVR 2009 IV Nr. 29 S. 83 (9C_858/2008) die Verbindlichkeit des von der Militärversicherung ermittelten Invaliditätsgrades auch für die IV geltend macht, kann er aus dem genannten Urteil nichts zu seinen Gunsten ableiten. Zwar ist die rechtskräftige Festsetzung eines Invaliditätsgrades der Militärversicherung ein starkes Indiz für dessen Richtigkeit und in den Entscheidungsprozess der IV miteinzubeziehen, doch dies bewirkt keine absolute Verbindlichkeit. Angesichts der bereits im Verfahren der Militärversicherung unterschiedlichen Abklärungsergebnisse durch das arbeitsmedizinische Zentrum Y._ vom 28. April 2010 (Evaluation der funktionellen Leistungsfähigkeit, EFL; vgl. auch die Schlussfolgerungen im Austrittsbericht der Rehaklinik Z._ vom 5. Mai 2008 sowie im orthopädischen Konsilium des Dr. med. G._, Facharzt für Chirurgie, speziell Allgemein- und Unfallchirurgie, Rehaklinik Z._ vom 22. April 2008) einerseits und die behandelnden Ärzte (Dr. med. O._, Facharzt für Psychiatrie und Psychotherapie, PD Dr. med. R._, Facharzt für orthopädische Chirurgie, und med. pract. K._) und den Kreisarzt, Facharzt für Chirurgie, speziell Allgemein- und Unfallchirurgie, SUVA, andererseits, sowie der Rechtsprechung, wonach eine Leistungszusprechung einzig gestützt auf die Angaben der behandelnden Ärzte kaum je in Frage kommt (BGE 135 V 465 E. 4.5 S. 470), ist es nicht zu beanstanden, dass die IV-Stelle ihrerseits ein polydisziplinäres Gutachten in Auftrag gab. Nachdem dieses die Anforderungen der Rechtsprechung (BGE 134 V 231 E. 5.1 S. 232; 125 V 351 E. 3a S. 352) erfüllt und die Ergebnisse der EFL in weiten Teilen bestätigt, durfte die IV-Stelle unabhängig von der Rentenzusprechung der Militärversicherung den Invaliditätsgrad berechnen. Daran ändern auch die Einwände des Versicherten nichts. Namentlich hat die Vorinstanz zu Recht festgehalten, dass im Rahmen des Verfahrens der Militärversicherung die Arbeitsfähigkeit als Laborant im Vordergrund stand, die involvierten Ärzte aber die in der EFL festgestellte höhere Leistungsfähigkeit in einer anderen, besser angepassten Tätigkeit nicht vertieft prüften. Somit ist von der Zumutbarkeit eines vollen Pensums in einer angepassten Tätigkeit bei einer Leistungsfähigkeit von 80 % auszugehen.
4.2. Die Vorinstanz hat bei der Feststellung des Invaliditätsgrades das auch von der Militärversicherung zugrunde gelegte Valideneinkommen berücksichtigt. Der Versicherte vermag nicht darzutun, weshalb dieses nicht auch im Rahmen der Invalidenversicherung massgebend resp. inwiefern das Vorgehen der Vorinstanz willkürlich sein soll (vgl. E. 1). Somit ist im Weiteren von einem Valideneinkommen von Fr. 84'263.- auszugehen. Hingegen ist das Vorgehen der Vorinstanz bei der Ermittlung des Invalideneinkommens widersprüchlich und damit willkürlich: Es geht nicht an, einerseits von der Zumutbarkeit einer angepassten Tätigkeit (und damit einer Leistungsfähigkeit von 80 %) auszugehen, andererseits aber mit dem Anforderungsniveau 3 der LSE-Tabellen die beruflichen Vorkenntnisse in der nicht mehr als massgeblich erachteten Tätigkeit als Laborant zu berücksichtigen. Vielmehr ist unter diesen Umständen das Anforderungsniveau 4 anzuwenden. Da dem Versicherten als Schweizer Staatsangehörigen auch Stellen im öffentlichen Dienst offen stehen und solche leidensangepassten Tätigkeiten sowohl im Produktions- als auch im Dienstleistungssektor vorhanden sind, ist für das Invalideneinkommen im Weiteren der Wert der Tabelle T1 (öffentlicher und privater Sektor) /Total/Männer zugrunde zu legen. Unter Berücksichtigung der Lohnentwicklung und der durchschnittlichen Arbeitszeit ergibt dies ein Invalideneinkommen von Fr. 50'419.- (Fr. 5000 x 12 x 0.8 x 1.01 x 41.6 : 40.0; vgl. E. 6.2 des vorinstanzlichen Entscheids). Dabei ist kein Abzug im Sinne der Rechtsprechung von BGE 126 V 75 vorzunehmen, da die leidensbedingten Einschränkungen bereits mit der reduzierten Leistungsfähigkeit von 80 % berücksichtigt werden. Bei einem Vergleich der beiden massgeblichen Einkommen resultiert ein Invaliditätsgrad von 40.2 %. Der Versicherte hat somit ab 1. August 2009 (Art. 29 Abs. 1 IVG) Anspruch auf eine Viertelsrente.
5.
Das Verfahren ist kostenpflichtig. Bei diesem Ausgang des Verfahrens haben die Parteien die Gerichtskosten hälftig zu tragen (Art. 66 Abs. 1 BGG). Der Versicherte hat Anspruch auf eine reduzierte Parteientschädigung (Art. 68 Abs. 1 und 2 BGG).
Demnach erkennt das Bundesgericht:
1.
Die Beschwerde wird teilweise gutgeheissen. Der Entscheid des Sozialversicherungsgerichts des Kantons Zürich vom 11. Januar 2013 und die Verfügung der IV-Stelle des Kantons Zürich vom 25. Juli 2011 werden aufgehoben. Der Beschwerdeführer hat ab 1. August 2009 Anspruch auf eine Viertelsrente. Im Übrigen wird die Beschwerde abgewiesen.
2.
Die Gerichtskosten von Fr. 800.- werden zu Fr. 400.- dem Beschwerdeführer und zu Fr. 400.- der Beschwerdegegnerin auferlegt.
3.
Die Beschwerdegegnerin hat den Beschwerdeführer für das bundesgerichtliche Verfahren mit Fr. 1'400.- zu entschädigen.
4.
Die Sache wird zur Neuverlegung der Kosten und der Parteientschädigung des vorangegangenen Verfahrens an das Sozialversicherungsgericht des Kantons Zürich zurückgewiesen.
5.
Dieses Urteil wird den Parteien, dem Sozialversicherungsgericht des Kantons Zürich, der Ausgleichskasse des Kantons Zürich und dem Bundesamt für Sozialversicherungen schriftlich mitgeteilt.
Luzern, 4. Juli 2013
Im Namen der I. sozialrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Die Präsidentin: Leuzinger
Die Gerichtsschreiberin: Riedi Hunold