Kultureller, ökologischer und energetischer Nutzen des Bauens mit Holz

von Gerd Wegner

 

Die erste Definition des heute in allen Bereichen der Gesellschaft so geläufigen Begriffs der Nachhaltigkeit findet sich in der "Sylvicultura Oeconomica" aus dem Jahr 1713, verfasst von Carl von Carlowitz, Leiter des Sächsischen Oberbergamtes. Die Nutzung des Waldes kann nur dann erhalten bleiben, wenn seine wesentliche Eigenschaft erhalten bleibe - die der Fähigkeit zur natürlichen Regeneration.

Die Menschheit steht im Ausklang einer in historischen Dimensionen sehr kurzen, aber die Welt einschneidend prägenden Epoche: dem Zeitalter der fossilen Ressourcen. Betrachtet man im Besonderen die Nutzung des Erdöls als Energieträger sowie als Rohstoff für die große Palette der Kunststoffe, so geht es um einen "Wimpernschlag" in der Menschheitsgeschichte, der absehbar in diesem Jahrhundert zu Ende geht.

Wie anders stellt sich dagegen die Nutzung von Holz dar: Holz ist wie kein zweiter Rohstoff, Baustoff und Energieträger von Anfang an mit der Menschheits- und Kulturgeschichte verbunden und er geht, anders als die fossilen Rohstoffe, nicht zu Ende, sondern erlebt eine Renaissance im Übergang in eine post-fossile Zukunft, die geprägt sein muss von der Bewahrung intakter Lebensräume, von zukunftsfähigen Energielösungen, von zukunftsfähigen Technologien zur Ressourceneinsparung und nachhaltiger Nutzung nachwachsender Rohstoffe.

Wichtige Elemente und Kriterien für Rohstoffe, Produkte und Produktionen in einer menschenwürdigen Wirtschafts- und Konsumwelt mit "ökosozialer Perspektive"1 sind u. a.:

  • Nachhaltige Verfügbarkeit der Ressourcen
  • Umwelt- und menschenverträgliche Eigenschaften der Rohstoffe und Produkte sowie der Produktions- und Veredelungsprozesse
  • Ressourcen- und Energieeffizienz über den gesamten Lebensweg
  • C-Speicherungs- und CO2-Vermeidungspotenziale Eingliederung in Natur- und Wirtschaftskreisläufe.
Spannungsfeld der Nachhaltigkeit zwischen Natur, Technik und Kultur in den Grenzen von Ökonomie und Wettbewerb (Quelle: Wegener/Rosin, Holzforschung München)
Naturnaher Wirtschaftswald mit Laub-und Nadelholz (Foto: Ralf Rosin, Holzforschung München)

Nachhaltigkeit im Spannungsfeld zwischen Ökologie, Ökonomie und Sozialem kann erfolgreich nur von Menschen und Gesell­schaften erreicht werden, wenn es gelingt, die Bewahrung der Naturgrundlagen und den Einsatz moderner, intelligenter Technik durch kulturelle Impulse so harmonisch wie möglich zu gestalten.

Jeder Einzelne muss dabei Verantwortung übernehmen, um die unterschiedlichen Interessen im Gleichgewicht zu halten oder sie ins Gleichgewicht zu bringen. Letztlich soll daraus eine gesamtge­sellschaftlich akzeptierte Kultur der Nachhaltigkeit entstehen. Da Bäume und der Rohstoff Holz sowohl Natur- als auch Wirt­schafts- und Kulturgüter darstellen, bietet der technische Einsatz des Baustoffs Holz in der traditionellen und modernen Holzbau­architektur vielfältigste Möglichkeiten zur Verwirklichung einer zukunftsfähigen Baukultur im Ländlichen und urbanen Raum, die dem Klimaschutz, der Energieeffizienz und der Ressourcenscho­nung ebenso verpflichtet ist wie der Schaffung hoher Wohn- und Lebensqualität.

Holz wird durch Fotosynthese in der grünen "Fabrik Wald" pro­duziert und erfüllt damit bei geregelter und nachhaltiger Forst­wirtschaft ein wesentliches Kriterium naturnaher und nachhalti­ger Wirtschaftsweise. Da Wälder jedoch nicht nur Rohstoff- und Energieproduzenten sind, sondern Ökosysteme mit vielfältigster Pflanzen- und Tierwelt sowie positiven Wirkungen auf Boden, Wasser, Luft, Wetter, Klima und Landschaft, aber auch Lebens-, Arbeits- und Erholungsraum für Menschen, sind sie als Produkti­onsstandorte einzigartig.

Die Wertschöpfungskette vom Wald bis zu den vielfältigen Holz­produkten und holzbasierten Materialien steht darüber hinaus mit zahlreichen Alleinstellungsmerkmalen für weitere Kriterien einer energie- und kohlenstoffeffizienten Wirtschaftsweise, die moderne Entwicklungen wie "Green Chemistry", "Green Tech­nology", "Green Economy" oder "Eco-Products" erst anstreben oder verwirklichen müssen. Unsere Wirtschaftswälder, nachhal­tige Forst- und Holzwirtschaft und vor allem das Bauen mit Holz sind dagegen schon heute wirksamer Natur- und Klimaschutz. Die Wertschöpfungskette Wald-Forst-Holz-Bau kann als Modell eines zukunftsfähigen Umgangs mit der Natur und dem Einsatz umweltfreundlicher Technologien bei der Rohstoffbereitstellung sowie der Herstellung kreislauffähiger Produkte und Baustoffe gesehen werden. Durch die verschiedenen traditionellen und mo­dernen Gewerke und Dienstleistungen entstehen dann ressour­cen- und energieeffiziente Gebäude und Bauwerke.

Historischer Exkurs

Holz war die längste Zeit der Menschheitsgeschichte als Brenn­stoff, Material und Kulturgut unersetzlich, etwa für Werkzeuge, Waffen, Kunstwerke sowie den Schiffs- und Hausbau. Die Ent­wicklung der vergangenen 20 Jahre hin zu einer neuen Epoche des Bauens mit Holz als kulturelle und ökologische Aufgabe sowie technische Herausforderung führt eine jahrtausendealte Tradition des handwerklichen Umgangs mit dem Baustoff Holz in den ver­schiedensten Kulturepochen der Menschheit fort.2

Heutzutage wird das überlieferte handwerkliche Wissen um das Baumaterial Holz durch die Möglichkeiten des ingenieurbasierten Entwerfens, Konstruierens und Bauens mit einer großen Vielfalt an Holzprodukten und Verbundmaterialien stetig und dynamisch erweitert. Dazu tragen unter anderem qualifiziert getrocknete, hochtragfähige, maschinell sortierte Konstruktionsvollhölzer (etwa Duobalken, Triobalken etc.), hochleistungsfähige Holzwerkstoffe (Furnierschichtholz, OSB etc.), großformatige Wand- und De­ckenbauteile (aus Brettschichtholz oder Brettsperrholz), verschie­denste Trägersysteme sowie innovative Verbindungsmittel und leistungsfähige Klebstoffe bei.3 EDV- und modellgestützte Pla­nung sowie industrielle Vorfertigungs- und Abbindetechniken er­öffnen wettbewerbsfähiges und schnelles Bauen mit Holz in neu­en Einsatzgebieten der Tragwerkplanung und neuen Dimensionen des mehrgeschossigen Bauens.4, 5

Bauernhaus Bayern<br>(Quelle: Wegener/Rosin
Der 163 m hohe Sendeturm in Ismaning wurde 1932 als Holzfachwerkkonstruktion errichtet und erst 1983 abgerissen. (Quelle: Wegener/Rosin)
Eisenbahnhalle München (Quelle: Aus: Jean Louis, Kultur & Technik 1/1994)

Vom Wald zum Rohstoff

Weltweit liefern die Wälder 3,5 Milliarden Kubikmeter (2,1 Milliar­den Tonnen) jährlich an Rundholz (Nadelholz: 1,2 Milliarden Kubik­meter, Laubholz: 2,3 Milliarden Kubikmeter). Davon wird mehr als die Hälfte (54 Prozent) energetisch genutzt, 46 Prozent verbleiben für die sogenannte stoffliche Nutzung zur Umwandlung in Produk­te (Nutzholz). Damit ist Holz insgesamt der bedeutendste nach­wachsende Rohstoff und auch im Vergleich mit Wettbewerbsma­terialien wie Zement und Stahl einer der großen Drei.

Die 1,6 Milliarden Kubikmeter Nutzholz für die nicht energetische Verwendung werden zu 400 Millionen Kubikmeter Schnittholz, 280 Millionen Kubikmeter an Holzwerkstoffen für das Bauen und Wohnen (Konstruktion, Ausstattung, Möbel) sowie zu 400 Millionen Tonnen Papier und Pappe verarbeitet.6 Die wichtigsten Rohstoff­produzenten für unseren Holzbau sind die Wälder in Deutschland und Europa. Auf elf Millionen Hektar Wald in Deutschland bezie­hungsweise 190 Millionen Hektar in der EU steht ein Holzvorrat von 3,4 Milliarden und 22,5 Milliarden Kubikmeter zur Verfügung.

Jährlich wachsen 80 Millionen, also 660 Millionen Kubikmeter Holzvorrat nach. Da der durchschnittliche Holzeinschlag in unse­ren Wirtschaftswäldern jährlich 70 beziehungsweise 420 Millio­nen Kubikmeter beträgt, ist der Rohstoffspeicher also nachhaltig gefüllt und steht im Interesse der Waldpflege und Waldverjüngung zur nachhaltigen Holzverwendung zur Verfügung.7 Für das Bauen mit Holz in Deutschland hat Hermann Kaufmann modellhaft be­rechnet, dass etwas mehr als ein Drittel der oben genannten Holzernte von 70 Millionen Kubikmetern ausreichen würde, um das gesamte jährliche Neubauvolumen aus Holz zu errichten.8

Knapp 60 Prozent der deutschen Waldflächen sind mit Nadel­bäumen besetzt, wobei Fichte und Kiefer die mengenmäßig be­deutendsten Baumarten sind und die Fichte die für den Holzbau wichtigste Holzart darstellt. Weitere regional wichtige Nadelhöl­zer sind Lärche, Douglasie und Weißtanne. Gut 40 Prozent der Waldfläche machen Laubbäume aus, mit Buche und Eiche als den dominierenden Holzarten und einer großen Zahl von weiteren Laubhölzern, wie unter anderem Esche, Ahorn, Kirsche, Birke oder Pappel und andere.

Die Forstwirtschaft liefert unterschiedliche Rundholzsortimente (starkes Stammholz, schwächere Rundholzabschnitte, schwaches Durchforstungsholz) in verwendungsorientierten Stärkeklassen, Längen und Qualitäten. Die verschiedenen Holzarten haben aus­geprägte Gattungs- und Arteigenschaften, die sich unter anderem im mikroskopischen Aufbau des Holzes und seiner chemischen Zusammensetzung zeigen.9

Das Material Holz vereint dadurch in besonderem Maße naturge­gebene mit technischen Eigenschaften. Von der Natur gegeben sind die gespeicherte Sonnenenergie (nutzbar als Heizwert) und der gespeicherte Kohlenstoff, resultierend aus dem bei der Foto­synthese aus der Luft aufgenommenen Kohlendioxid, sowie durch die Natur des Baums entstehende baumartenspezifische Zellstruk­turen und die chemische Zusammensetzung. Daraus ergeben sich verwendungsrelevante technische Kenngrößen wie etwa die Roh­dichte und die damit korrelierten mechanischen Festigkeiten, die bei vergleichsweise geringen Dichten von Bauholz (400 kg/m³ bis 1000 kg/m³) massebezogen höher sind als bei Wettbewerbsbau­stoffen. Härte, Wärmeleitfähigkeit, natürliche Dauerhaftigkeit oder Farbe und Oberflächenbeschaffenheit10 sind weitere Eigenschaf­ten, wodurch unter anderem bauphysikalische, wohnhygienische und dekorative Anforderungen im Bauwesen erfüllt werden.

Vom Rohstoff zum Produkt

Der Forstwirtschaft ist die Holz- und Papierwirtschaft nachgela­gert, die in häufig klein- und mittelständischen Unternehmen, fast ausschließlich im ländlichen Raum, eine vielfältige Produktpalette herstellt. Für das Bauwesen relevant sind vorrangig die Sägein­dustrie, Holzwerkstoff- und Dämmstoffhersteller, das Zimmerer-und Holzbaugewerbe, Fassaden- und Fensterbauer, Furnierwerke, Parkett- und Fußbodenhersteller sowie das Schreinerhandwerk.

Die Sägeindustrie verarbeitet typischerweise gutes bis hochwerti­ges Stammholz und Rundholzabschnitte zu Schnittholz für Konst­ruktions- und allgemeine Bauzwecke (Schalung etc.) sowie für Aus­stattung und Möbel. In den vergangenen Jahrzehnten wurde das Angebot für das Bauen mit Holz ergänzt durch spezialisierte Bau­produkte wie etwa Konstruktionsvollholz (KVH), Balkenschichtholz (Duo-, Triobalken)11, Brettschichtholz sowie seit einigen Jahren Brettsperrholz12. Diese genormten Produkte garantieren anwen­dungsorientierte Qualität, unter anderem in Bezug auf Dimensi­onsstabilität, Festigkeit und das optische Erscheinungsbild durch technische Trocknung, visuelle oder maschinelle Sortierung sowie Keilzinkung und ausgehobelte Oberflächen. Das große Segment der Holzwerkstoffe umfasst Produkte, die durch qualifizierte und genormte sowie verwendungsorientierte Verklebung von Holztei­len (Bretter, Leisten, Furniere, Späne, Fasern oder Holzwolle) mit Kunstharzen, anorganischen Bindemitteln (Gips, Zement) oder auch durch Ausnutzen von Faser-Faser-Bindungen (Faserdämm­platten) entstehen.13, 14,15 Wichtige Produktgruppen sind:

  • Brettschichtholz, Brettsperrholz,
  • Mehrschichtplatten, Tischlerplatten,
  • Furniersperrholz, Furnierschichtholz,
  • Spanplatten, OSB-Platten,
  • Faserplatten (hart, mittel, weich),
  • Faserdämmplatten, Holzwolle-Leichtbauplatten.

Ökologisch-energetische Dimension des Bauens mit Holz

Das Bauwesen ist grundsätzlich in hohem Maße rohstoff- und energierelevant und einer der wichtigsten Sektoren einer auf Nach­haltigkeit, Ressourcen- und Energieeffizienz sowie Klimaschutz ausgerichteten deutschen und europäischen Politik. Um deren Ziele und Programme (darunter die Reduzierung der Kohlendioxid- Emissionen um 20 Prozent bis 2020, "Energiewende" in Deutsch­land) zu realisieren, bedarf es im Bauwesen wichtiger Veränderun­gen. Dazu gehören beispielsweise der zunehmende Einsatz von nachwachsenden Rohstoffen, die Kohlenstoffspeicherung, die effiziente Nutzung erneuerbarer Energien sowie eine Minimierung der "Grauen Energie" ebenso wie aller Energieaufwendungen zur Gebäudeerstellung, zum Betrieb und zum Rückbau.7, 16 Instrumen­te zur Erfassung, Quantifizierung und Bewertung sind etwa Öko­bilanzierung und Lebenszyklusanalysen, die bereits erfolgreich zur Bestimmung der Klima- und Umweltentlastung von Gebäuden in Holzbauweise eingesetzt wurden.17 Für das Baumaterial Holz kön­nen bezüglich der ökologisch-energetischen Dimension folgende grundsätzliche Kernaussagen getroffen werden:

  1. Der Rohstoff Holz wird im Ökosystem Wald unter umwelt­freundlichsten Bedingungen produziert.
  2. Holz wird mit geringem Energieaufwand zur Be- und Verarbei­tung bereitgestellt (etwa fünf Prozent der im Rohstoff gespei­cherten Energie).
  3. Die CO2-Senkenwirkung unserer Kultur- beziehungsweise Wirtschaftswälder wird nur durch deren nachhaltige Bewirt­schaftung gesichert.
  4. Die Herstellung von Schnittholz und Bauprodukten aus Holz und Holzwerkstoffen erfordert im Vergleich mit Wettbewerbs­baustoffen sehr wenig Energie, die zudem zu hohen Anteilen aus Holzreststoffen (Sägemehl, Hackschnitzel, Hobelspäne etc.) stammt, die nicht zur Holzwerkstoffproduktion genutzt werden.
  5. Niedriger Energieaufwand und energetische Nutzung von Holzreststoffen bedeuten auch geringe Mengen an fossilen CO2-Emissionen.
  6. Holz und holzbasierte Produkte verlagern den Kohlenstoff und den Energieinhalt in Gebäude und Bauwerke, in denen beide klimaentlastend über lange Zeiträume (40 bis 100 Jahre) ge­bunden bleiben. So entsteht durch das Bauen mit Holz kon­tinuierlich und langfristig ein stetig wachsender Kohlenstoff-und Energiespeicher.
  7. Der Einsatz von Holz substituiert fossile und nicht nachwach­sende Rohstoffe, die aktuell kein Kohlendioxid gebunden ha­ben sowie daraus energieaufwändig hergestellte Produkte (Kunststoffe, Stahl, Aluminium etc.). Dadurch werden große Mengen an Energie, vor allem "Grauer Energie", und CO2- Emissionen eingespart.
  8. Holz und holzbasierte Dämmstoffe besitzen ausgezeichnete Wärmedämmeigenschaften. Dadurch eignen sich Holzbau­stoffe ideal für energieoptimierte Gebäude.
  9. Am Ende der Nutzungsphase lassen sich Holzbauten energie­arm rückbauen.
  10. Durch stoffliches Recycling können hohe Anteile als Sekun­därrohstoffe genutzt werden (für Holzwerkstoffe etc.). Alterna­tiv lässt sich der Energieinhalt des gebrauchten Holzes (Heiz­wert) CO2-neutral nutzen.

Energiebilanzen über den gesamten Lebensweg zeigen, dass Holz und holzbasierte Produkte von der Herstellung über die Nutzung, Instandhaltung und Entsorgung weniger Energie verbrauchen können, als aus den Reststoffen der Herstellung und der Endnut­zung erzeugt werden kann ("Plusenergieprodukte").

Die skizzierten Eigenschaften des Roh- und Baustoffs Holz und die Alleinstellungsmerkmale der Wertschöpfungskette Wald- Forstwirtschaft -Holzwirtschaft -Holzbau können Vorbild und Mo­dell zugleich für ökologische Produktqualität beziehungsweise eine nachhaltige, energie- und kohlenstoffeffiziente Wirtschafts­weise sein, die in einzigartiger Weise Natur und Technik mitein­ander verbindet. Dies ermöglicht eine neue Holzbaukultur, die mit material- und menschengerechter Architektur städte- und land­schaftsplanerische Konzepte sowie Visionen in besonders ein­drucksvoller Weise erfüllen kann.

 

 

Der Autor:

Gerd Wegener Prof. Dr. Dr. habil. Drs. h. c., geb. 1945, 1993-2010 Leiter der Holzforschung München, Inhaber des Lehrstuhls für Holzkunde und Holztechnik am Wissenschaftszentrum Weihenstephan der TU München, seit 2006 Sprecher der Cluster-Initiative Forst und Holz in Bayern; Herausgeber von European Journal of Wood and Wood Products und Wood Science and Technology, Gutachter- sowie Forschungstätigkeiten mit zahlreichen Auszeichnungen.

 

 

Literaturverweise und Quellen

1 Franz Josef Radermacher / Bert Beyers: Welt mit Zukunft. Die ökosoziale Perspektive, Hamburg 2011.

2 Mamoun Fansa / Dirk Vorlauf (Hg.): Holzkultur. Von der Urzeit bis in die Zukunft, Oldenburg 2007.

3 Holzabsatzfonds (Hg.): INFORMATIONSDIENST HOLZ, Holzbau Handbuch, Reihe 4, Teil 1, Folge 1. Holz als konstruktiver Baustoff, Bonn 2008.

4 Julius Natterer: Tragwerkplanung im Holzbau, in ders. / Thomas Herzog: Holzbau Atlas, München 2003, S. 78-95.

5 Yves Weinand: Timber Project, Presses polytechniques et universitaires romandes, Lausanne 2010.

6 Food and Agriculture Organization FAO (Hg.): State of the World's Forests, Rom 2011.

7 Gerd Wegener: Der Wald und seine Bedeutung, in: Hermann Kaufmann / Winfried Nerdinger u. a.: Bauen mit Holz. Wege in die Zukunft, München / London / New York 2011, S. 10-16.

8 Hermann Kaufmann / Winfried Nerdinger u. a.: Bauen mit Holz. Wege in die Zukunft, a.a.O., S. 17.

9 Holzabsatzfonds / Dietger Grosser / Wolfgang Teetz (Hg.): Einheimische Nutzhölzer, Loseblattsammlung, Bonn 1998.

10 Holzabsatzfonds / Dietger Grosser / Wolfgang Teetz (Hg.): Einheimische Nutzhölzer und ihre Verwendungsmöglichkeiten. INFORMATIONSDIENST HOLZ, Holzbau Handbuch, Reihe 4, Teil 2, Folge 2, Bonn 1998.

11 Überwachungsgemeinschaft KVH Konstruktionsvollholz e.V. (Hg.): Technische Informationen, Wuppertal 2009.

12 Studiengemeinschaft Holzleimbau e. V. (Hg.): Bauen mit Brettsperrholz, Wuppertal 2010.

13 Holzabsatzfonds (Hg.): INFORMATIONSDIENST HOLZ Spezial, Span- und Faserplatten, OSB, Braunschweig /Gießen 2009.

14 Holzabsatzfonds (Hg.): INFORMATIONSDIENST HOLZ, Holzbau Handbuch, Reihe 4, Teil 5, Folge 2, Holzfaserdämmstoffe, Bonn 1998.

15 Michael Volz: Grundlagen, in: Julius Natterer / Thomas Herzog: Holzbau Atlas, München 2003, S. 8-46.

16 Gerd Wegener /Andreas Pahler / Michael Tratzmiller: Bauen mit Holz = aktiver Klimaschutz. Ein Leitfaden, München 2010.

17 Holger König: Bauen mit Holz als aktiver Klimaschutz, in: Bauen mit Holz. Wege in die Zukunft, München / London / New York 2011, S. 18-39.

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