Der Holzbau steckt in einem Dilemma. Einerseits bremst er die Erderwärmung, wenn Häuser zu CO2-Speichern werden. Andererseits setzt er auf Nadelholz, während in den Wäldern der Zukunft immer mehr Laubbäume wachsen. Eine Herausforderung, der sich die Branche stellen muss.
Gegen den Klimawandel ist ein Kraut gewachsen. Es steckt in den Wäldern und heißt Holz. Beim Wachstum nimmt es CO2 auf. Und wenn es nicht verbrannt, sondern verbaut wird, speichert es das schädliche Treibhausgas auf lange Zeit. Gleichzeitig wachsen neue Bäume nach und entziehen der Atmosphäre weiteres CO2. Im Idealfall kann so die Erderwärmung nicht nur gestoppt, sondern die Atmosphäre sogar abgekühlt werden.
Mit der Vision von einer Wald-Bau-Pumpe zeigte der Klimaforscher Hans Joachim Schellnhuber einen Ausweg aus dem drohenden Klimakollaps. "Auf natürliche Weise, kostengünstig und frei von Nebenwirkungen", wie der Gründer des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung in einem Beitrag für die Frankfurter Allgemeine Zeitung schrieb.
Die Wald-Bau-Pumpe klingt wie ein Plädoyer für den Holzbau. "Photosynthese ist allemal besser als CCS", stimmt Adrian Blödt zu. Der gelernte Zimmerer und Präsident des Holzbau Deutschland Instituts spielt damit auf die unterirdische Speicherung von CO2 an, das bei der Zementproduktion entsteht.
Im Bemühen um ein Eindämmen der Erderwärmung könnten Holzbauer eine Heldenrolle übernehmen. Wäre da nicht ein Problem. Vor allem tragende Bauteile werden nahezu komplett aus Nadelholz produziert, hauptsächlich Fichte. Für die Verarbeitung von Laubholz fehlt es an Know-how. Aber ausgerechnet die Fichte leidet unter dem Klimawandel am meisten. Borkenkäfer und Windbruch dezimieren die Bestände. Aus Monokulturen muss Mischwald werden, mit weniger Nadel- und mehr Laubbäumen. Entsprechend verschiebt sich das Angebot.
Eine Fülle von Problemen
Laubholz stellt die verarbeitende Industrie jedoch vor Probleme. Es verzieht sich oder reißt beim Trocknen, Kernfäule und viele Äste mindern die Qualität, der nutzbare Stammholzanteil ist geringer, geeignete Klebstoffe fehlen ebenso wie Normen.
Noch reichen die Fichtenbestände für ein oder zwei Jahrzehnte, aber für die Holzbauer besteht Handlungsbedarf. Das sieht auch Baufritz-Chefin Dagmar Fritz-Kramer so. Gemeinsam mit dem Verein "Carmen" hatte sie zum Laubholz-Dialog nach Erkheim eingeladen, um mit Experten aus allen Sparten entlang der Wertschöpfungskette – vom Waldeigentümer bis zum Zimmererhandwerk – die Lage zu sondieren. Ihr ökologisch ausgerichteter Holzbaubetrieb baut gerade drei Forschungshäuser aus Laubholz. Derweil untersuchen Wissenschaftler am Aachener Zentrum für Holzbauforschung die Tragfähigkeit von Brettschichtholz aus Birke. Was mit Laubholz bereits möglich ist, zeigt das Beispiel der Baubuche, die seit Jahren über eine Zulassung verfügt.
Baubuche: Wo im Holzbau ihre Vorteile zum Tragen kommen
Als Rohstoffquelle für den konstruktiven Holzbau wachsen Laubbäume nicht gerade in den Himmel. Allein die Buche konnte bisher auf dem deutschen Markt Wurzeln schlagen. Seit gut zehn Jahren bietet die Firma Pollmeier aus Amt Creuzburg im Wartburgkreis sogenannte Baubuche an. Als grüne Alternative zum Stahlbetonträger, wie der Sägewerksbetreiber sein Produkt bewirbt, das pro Kubikmeter mehr als 1.100 Kilogramm CO2 speichert. Aber auch den Vergleich zur Fichte muss die Baubuche nicht scheuen.
Biegefestigkeit, Rohdichte und Elastizität liegen deutlich über den Werten von Nadelholz. "Das erlaubt größere Spannweiten und erhöht den Gestaltungsspielraum für Architekten und Handwerker", erklärt Doris Tegelkamp, Vertriebsleiterin für Baubuche bei Pollmeier. Bauteile ließen sich deutlich schlanker ausführen als mit Nadelholzprodukten, was zusätzliche Nutzfläche bei gleicher Gebäudehülle bringe. Bei der Holzskelettbauweise kommen die Vorteile der Baubuche besonders zum Tragen, wie etwa beim "i8", einem 23 Meter hohen Bürogebäude im Münchener Werksviertel. Für das Tragwerk des sechsgeschossigen Holzhybridhauses haben die Zimmerer von Holzbau Eder aus Bad Feilnbach 782 Kubikmeter Baubuche eingesetzt.
Die Baubuche gewinnt im Handwerk zunehmend an Beliebtheit, trotz ihres hohen Eigengewichts und hoher Anforderungen an den Feuchteschutz. Zimmerermeister Wilfried Hänsler aus Merdingen im Breisgau hat beim Bau seiner neuen Abbundhalle sogar die Kranbahn aus 36 Meter langen Baubuche-Trägern gefertigt, die alle zwölf Meter abgestützt sind.
Brettschichtholz aus Furnierschichtholz
Die Verarbeitung von Stammholz aus Buche für den konstruktiven Holzbau gestaltet sich vor allem wegen der hohen Dichte von Laubholz schwierig. "Vereinfacht gesagt, handelt es sich bei Baubuche um Brettschichtholz aus Furnierschichtholz", so Doris Tegelkamp. Um die aus dem Stamm geschälten 3,5 Millimeter starken Furniere zu verpressen, werden besonders hohe Drücke und spezielle Kleber benötigt.
Im Prinzip ließe sich das Verfahren auf andere Laubholzarten wie Eiche, Esche oder Ahorn mit ähnlichen Festigkeitswerten übertragen. "In der Praxis entscheidet jedoch weniger die Technik als die Verfügbarkeit des Rohstoffs", sagt Tegelkamp. Für eine wirtschaftliche und nachhaltige Produktion müsse eine Holzart in ausreichender Menge und Qualität im Umkreis von etwa 200 Kilometern um das Sägewerk verfügbar sein.
"Baubuche hat keine Innenausbauqualität, ihre Stärken liegen dort, wo sie statisch wirksam wird", betont Tegelkamp. Dort, wo der klassische Holzbau an seine Grenzen stoße: bei großen Spannweiten, hohen Lasten und dem Wunsch nach schlanken Konstruktionen.
Vom Streichholz zum Leimbinder für den Holzbau
Bezüglich ihrer Eigenschaften wie Festigkeit oder Dichte kommt die Pappel unter allen heimischen Laubbäumen der Fichte am nächsten. Doch während der vom Klimawandel bedrohte Nadelbaum als wichtigster Rohstoff im Holzbau dient, werden Pappeln zu Streichhölzern und Obststiegen verarbeitet oder in Form von Hackschnitzel als Energieholz verfeuert. Zudem darf Pappelholz nach DIN EN 301 wie Fichte verklebt werden – eine wichtige Voraussetzung für tragende Holzbauteile. In einem gemeinsamen Forschungsprojekt wollen die Hochschule für Forstwirtschaft Rottenburg (HFR) und die Hochschule Biberach (HBC) das Potenzial der Pappel für den Holzbau ausloten. Von einem zugelassenen Bauprodukt sind die Wissenschaftler jedoch noch weit entfernt.
Pappeln kommen im deutschen Wald mit einem Anteil von geschätzt 1,3 Prozent eher selten vor. Allerdings werden die schnellwachsenden Laubbäume auch auf landwirtschaftlichen Flächen angebaut. Seit knapp zwei Jahrzehnten erleben diese Kurzumtriebsplantagen eine Renaissance, befeuert von der steigenden Nachfrage nach erneuerbaren Energien, für die sie Biomasse liefern.
Ob sich die Plantagen-Pappeln als Rohstoff für Brettschichtholz oder Brettsperrholz eignen, hat Pascal Fröhlich für seine Bachelorarbeit an der HBC untersucht und dafür 2023 den Studierendenpreis des Landesbeirates Holz Baden-Württemberg erhalten.
Einsatz im Wohnungsbau als Ziel
Inzwischen ist es den beiden Hochschulen gelungen, aus Pappeln, die schon nach dreieinhalb Jahren geerntet werden können, Dachlatten zu schneiden. Die Pappelholzlatten wurden anschließend zu Leimbindern verklebt. "In einem nächsten Schritt müssen die Eigenschaften der Träger untersucht werden", sagt Prof. Bertil Burian von der Hochschule für Forstwirtschaft Rottenburg. Dann erst werde sich herausstellen, ob die Leimbinder für den Einsatz im Wohnungsbau geeignet sind.
Aber selbst wenn die Ergebnisse positiv ausfallen, bleiben noch zahlreiche Probleme zu lösen. So ließen sich durch längere Wachstumszeiten größere Stammdurchmesser erzielen. Für die Produktion von Bauholz wäre das von Vorteil, da die Wirtschaftlichkeit im gesamten Produktionsprozess steigt.
Außerdem müsse die Sortierung des Schnittholzes verbessert werden, um effizienter die notwendige Qualität zu sichern, meint Prof. Jörg Schänzlin, Leiter des Instituts für Holzbau an der Hochschule Biberach. "Die Kriterien für die Schnittholzsortierung haben sich seit den 1930er-Jahren nicht großartig verändert. Der Einsatz von künstlicher Intelligenz könnte bei der Sortierung wesentliche Fortschritte bringen", glaubt Schänzlin. Er hofft, dass sich das Wissen aus dem Forschungsprojekt mit den Pappeln später auf andere Laubholzarten übertragen lässt.