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Zeitfragen | Beitrag vom 15.05.2018

Renaissance eines Rohstoffs Holz wird Hightech

Von Dirk Asendorpf

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Zwei Mitarbeiter der Firma Elite Holzbau an der Dachkonstruktion einer Werkhalle (picture alliance / Patrick Pleul / dpa-Zentralbild / dpa)
Zwei Mitarbeiter der Firma Elite Holzbau an der Dachkonstruktion einer Werkhalle (picture alliance / Patrick Pleul / dpa-Zentralbild / dpa)

Ein Waschbecken aus Buche, eine Türklinke aus Eiche - Wissenschaftler arbeiten an Universitäten und Entwicklerfirmen an neuen Möglichkeiten für die Holznutzung. Aber selbst wenn Lösungen gefunden werden, gilt es weitere Hürden zu überwinden.

"Hier haben wir das hydrophobe Holz, das wasserabweisende Holz. Das ist eigentlich sehr ungewöhnlich. Das würde man normalerweise nicht machen, und dann schon gar nicht aus Buchenholz."

Normalerweise besteht ein Waschbecken aus Porzellan, vielleicht auch aus Metall oder Marmor, auf jeden Fall nicht aus Holz. Denn wenn Holz häufig nass wird, dann quillt es auf, reißt und wirkt schnell schäbig. Jedenfalls normalerweise. Doch hier sieht alles picobello aus – und die Holzwissenschaftlerin Tanja Zimmermann ist sichtlich stolz darauf. Sie stammt aus Hamburg, arbeitet aber seit 1994 an der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt in Zürich, hat dort die Abteilung für angewandte Holzforschung geleitet und ist inzwischen Chefin für alle Aktivitäten rund um sogenannte funktionale Materialien. Und dazu gehört auch das Buchenholz, aus dem das Waschbecken gefertigt wurde, in das sie jetzt Wasser sprudeln lässt.

"Buche ist so ziemlich das Schlimmste, was man im Nassbereich nutzen kann. Das gibt sofort Schimmelpilze und sieht nach kurzer Zeit nicht mehr schön aus. Hier ist das Holz mit einer sehr feinen Metalloxid-Schicht versehen. Der Trick ist natürlich, dass man es wirklich fest an der Oberfläche vom Holz verankert, dass es nicht sofort abgewaschen wird."

Alles Holz, außer das Fenster: Fast alles am Bau kann man mittlerweile aus Holz herstellen (dpa / Robert B. Fishman)Alles Holz, außer das Fenster: Fast alles am Bau kann man mittlerweile aus Holz herstellen (dpa / Robert B. Fishman)

Calciumcarbonat tief der Zellwandstruktur

"Vision Wood" heißt die Versuchswohnung in einem futuristischen Holzgebäude auf dem Empa-Gelände. Vieles von dem, was die Forscher in ihren Laboren entwickeln, wird hier zum ersten Mal auf seine Praxistauglichkeit getestet. Zum Beispiel an den Zimmertüren.

"Was wir hier verwendet haben, ist sogenanntes mineralisiertes Holz. Da haben wir ein Calciumcarbonat, das ist einfach ein Kalk, sehr tief in die Zellwandstruktur eingebracht und dadurch das Holz schwer entflammbar gemacht."

Zu sehen ist von dieser technischen Veränderung des Naturmaterials nichts. Das gilt auch für die Türklinke. Sie besteht aus Eichenholz.

"Das ist unser antimikrobielles Holz. Hier sind wir mit einer relativ einfachen Idee rangegangen, und zwar haben wir Jod benutzt, wir haben das wirklich chemisch fest ans Holz gebunden über ein Enzym, das wir benutzt haben, das eine der Komponenten im Holz, nämlich das Lignin, aktiviert hat und dann konnten wir nachher das wirklich ganz fest ans Holz binden, so dass es nicht mehr ausgewaschen werden kann, auch nicht abgeputzt werden kann. Und jetzt wachsen hier keine Viren, keine Bakterien, keine Pilze drauf. Und das denke ich wäre etwas Interessantes zum Umsetzen."

Schon die ersten Menschen nutzten Holz nicht nur zum Feuermachen, sondern auch als Werk- und Baustoff. Schließlich hat es viele Vorteile gegenüber Stein und anderen modernen Materialien: Holz ist leicht, lässt sich relativ einfach bearbeiten, hat gute mechanische Eigenschaften, trägt zu einem angenehmen Raumklima bei, strahlt Gemütlichkeit aus, ist ein nachwachsender, klimaneutraler und in großen Mengen verfügbarer Rohstoff. Als Naturmaterial hat Holz allerdings – anders als Beton, Kunststoff oder Metall – keine standardisierten Eigenschaften. Jeder Baum ist anders. Das macht den Einsatz von Holz in der Architektur, der Chemieindustrie und Energiewirtschaft zu einer anspruchsvollen Aufgabe. Doch in den letzten Jahren hat die Holzforschung große Fortschritte gemacht. In ihren Laboren entstehen Spezialhölzer und neue Hybridmaterialien aus Holz, Kunststoff und Metall. Sogar Hochhäuser können damit inzwischen errichtet werden.

Fichtenelemente mit Buchensperrholzzapfen

Zum Beispiel hier: Sieben Geschosse hat der Sitz des Schweizer Tamedia-Verlags am Züricher Stauffacherquai. Schon von außen sind direkt hinter der Glasfassade baumdicke Holzpfeiler zu sehen, wie bei einem gigantischen Holzspielzeug mit geschwungenen Querträgern verbunden.

"Das Außergewöhnliche ist sicherlich die Tragekonstruktion, die zu 100 Prozent aus Holz hergestellt ist und bei der Holz nicht nur die sichtbare Außenverkleidung ist, sondern effektiv das Gebäude auch statisch trägt. Diese Knoten, die man sieht, die sind auch tatsächlich hundertprozentig aus Holz, da hat es innen drin Buchensperrholzzapfen, die diese Fichtenholzelemente aufnehmen und die Kräfte aufnehmen, die da entstehen. Es ist eine reine Holzsteckverbindung, die das Gebäude trägt."

Christoph Zimmer hat die Planung des ungewöhnlichen Bürohauses von Anfang an begleitet. Als es 2013 eröffnet wurde, war es mit 21 Metern Höhe das größte Holzgebäude der Welt. Und eine Überraschung für manchen Kollegen.

"Als wir damals das angekündigt haben, dass wir bauen aus Holz, da hatten die Mitarbeitenden ein bisschen die Befürchtung, dass wir ein Chalet bauen, und ich glaube, das Gebäude zeigt sehr gut, dass es möglich ist, aus Holz zu bauen und trotzdem sehr modern zu bauen. Es ist ein Gebäude, das warm und freundlich wirkt durch das Holz und trotzdem auch sehr modern und hell und offen. Das Klima im Gebäude drinnen ist sehr gut. Das ist eine sehr freundliche Atmosphäre. Nicht wie häufig in Glasgebäuden kühl in der Optik, sondern es wirkt durch das Holz warm und trotzdem modern."

2000 Kubikmeter Fichte hat der japanische Architekt Shigeru Ban für die tragende Konstruktion verwendet. Stahl oder Beton waren nicht nötig.

Gefällte Baumstämme im polnischen Urwald Bialowieza (picture alliance/ dpa/ Jan A. Nicolas)Abholzung im Naturschutzgebiet Bialowieza (picture alliance/ dpa/ Jan A. Nicolas)

Im Brandfall Isolation durch Verkohlung

"Wir haben Belastungstests gemacht und festgestellt, dass die Stabilität der Holzkonstruktion sehr hoch ist, also auch höher unter Belastung als Beton was die Durchbiegung der Balken anbelangt. Die ganze Holzkonstruktion ist zusätzlich auch überdimensioniert, um den Brandschutz sicher zu stellen, also drei Zentimeter in jede Richtung ist es überdimensioniert, so dass im Brandfall dann durch die Verkohlung Isolation erfolgen würde und das Gebäude trotzdem stabil bleibt. Was man natürlich schon sieht: Das ist ein natürliches Baumaterial, was sich auch verändert über die Zeit. Also man sieht teilweise Harzaustritte, einzelne kleinere Risse, die sichtbar sind, die allerdings die Statik oder Sicherheit nicht beeinträchtigen."

Längst haben andere Holzgebäude den Züricher Verlagssitz in Größe und Höhe überrundet. Im norwegischen Bergen entstand ein 14stöckiger Appartementblock aus Holz, in Wien ist ein Holz-Hochhaus mit 24 Stockwerken in Bau, genannt HoHo. Und in London gibt es Planungen für einen 300 Meter hohen Wolkenkratzer, auch er ganz aus Holz. Die Rekordjagd ist nur der sichtbarste Ausdruck des neu gewonnenen Interesses an dem alten Baumaterial. In Deutschland besteht jedes sechste Wohngebäude aus Holz, Tendenz steigend. Das altmodische Blockhaus-Image haben die schicken Neubauten längst abgeworfen. Heute können Architekten Holz für fast jede Gebäudeform nutzen. Und es muss auch nicht immer gleich Vollholz sein. Billiger und einfacher in der Verarbeitung sind neue Verbundmaterialien aus Holz und Beton.

Erforscht werden diese Verbundmaterialien an der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Zürich, kurz ETH. Alles, was sich die Wissenschaftler dort ausdenken, kann in der sogenannten Bauhalle auch ganz praktisch hergestellt und getestet werden. Andrea Frangi leitet die Abteilung für Holzbau: 

"Hier können wir die großmaßstäblichen Versuche durchführen und das ist was uns besonders stark macht. Weil alle können simulieren mit Computer, aber prüfen im Maßstab 1:1 ist anspruchsvoller. Und das ist für uns sehr wichtig."

13 Furniere mit einigen Querlagen

Auf einer Seite der Halle sind große Holzplatten aufgebockt. Ihre Oberfläche ist nicht glatt. Stattdessen fallen die unterschiedlichsten Furchen und Aussparungen ins Auge.

"Wir nehmen 40 Millimeter Baubuche, das sind 13 Furniere mit einigen Querlagen. Mit den Querlagen ist die Platte sehr formstabil. Und dann fräsen wir diese Kerben und darüber kommt der Beton. Es gibt diese mechanische Verzahnung. Und ich glaube, wir haben ein gutes Deckensystem."

Jede dieser Sandwich-Konstruktionen hat exakt definierte Eigenschaften. Wie tragfähig, zugfest und verformbar die Holz-Beton-Platten sind, steht im zugehörigen Datenblatt. Diese Normierung des Naturmaterials Holz ist die Voraussetzung für seine industrielle Verwendung. Auf der Baustelle wird der Beton direkt auf die vorgefertigten Holzplatten gegossen, die sonst übliche Schalung ist damit überflüssig.

Andrea Frangi: "Die Ingenieure könnten jetzt dieses System einsetzen. Jede Firma kann diese Kerben fräsen. Diese Decke ist wirklich trivial, sie können nichts falsch machen. Das macht sogar der Baumeister: er nimmt eine Schalung, bewehrt, betoniert und lässt die Schalung. Also da hätte ich wirklich keine großen Bedenken. Und das ist für mich eine Massenproduktion. Das sind einfach viele Quadratmeter, die man verkaufen könnte."

Dass Andrea Frangi im Konjunktiv spricht, hat einen simplen Grund: Die neuartigen Verbundplatten wurden bisher nur in einem einzigen Gebäude tatsächlich als Geschossdecke verwendet – dem sogenannten House of Natural Resources auf dem ETH-Campus. Dutzende Sensoren überwachen dort die Spannkraft des hölzernen Gebäuderahmens, die Verschiebungen in den Geschossdecken und eine mögliche Verformung des gesamten Bauwerks. Probleme wurden bisher nicht festgestellt. Trotzdem hat sich noch kein Bauherr gefunden, der die neue Technik einsetzen will:

"Also der Bausektor ist sehr träge, konservativ, langsam – verständlicherweise, weil kein Bauherr möchte Risiken eingehen. Aber die Idee unseres House of Natural Resources war, diese Hürde zu eliminieren, weil jeder Bauherr fragt uns: schon gebaut? Nein? Dann bitte einmal bauen. Wir brauchen auch Bauherren, die auch neue Technologien einsetzen möchten. Das ist nicht selbstverständlich."

Tragfähigkeit in einem Biegeversucht getestet

Die Zurückhaltung der Bauwirtschaft hat auch damit zu tun, dass die Verbundplatten noch teurer sind als eine klassische Stahlbetondecke. Deshalb suchen Andrea Frangi und seine Kollegen jetzt nach einer noch leichteren und billigeren Konstruktion. Einen Teil des Betons haben sie dafür durch eine Schicht Mineralwolle ersetzt. Darin können dann sogar Wasser- und Stromleitungen verlegt – und später auch wieder herausgeholt werden. Ein weiterer Vorteil gegenüber Stahlbeton: "Unsere tragenden Elemente haben eine Lebensdauer von 100 Jahren und die Haustechnik hat eine Lebensdauer von zehn Jahren. Und man sollte sie darum trennen, damit die Haustechnik immer wechselbar, reparierbar bleibt. Der Holzbau versucht immer zu trennen: Sie haben die tragenden Elemente und die Haustechnik ist darüber, darunter."

Ein gefällter Baum (dpa-Zentralbild)Ein gefällter Baum (dpa-Zentralbild)

Ob die Tragfähigkeit der abgespeckten Holz-Beton-Platte ausreicht, wird in einem Biegeversuch getestet. Vier hydraulische Zylinder drücken von oben mit einem Gewicht von 2,5 Tonnen. Es knirscht, die Platte beginnt sich zu biegen, doch sie hält.

"Jetzt sind wir bei der berechneten Bruchlast", Knacken, Kamera klickt, Radio dudelt, Mann: "wir haben eine große Krümmung, schau mal"

Bevor eine solche Verbunddecke bricht, hat sie sich schon so stark durchgebogen, dass Menschen längst geflüchtet wären.

Die Tests in der Züricher Bauhalle zeigen: Richtig bearbeitet und eingesetzt ist Buchenholz ein hervorragendes Baumaterial.

Bisher wird Buchenholz in der Bauindustrie aber kaum verwendet. Was die Sägewerke als Baumaterial liefern, ist fast immer Fichte oder Kiefer. Gleich aus mehreren Gründen habe sich die Massenproduktion bisher ausschließlich auf die schnell wachsenden Nadelbäume spezialisiert, sagt die Holzwissenschaftlerin Tanja Zimmermann: 

"Fichte ist ein wunderbares Konstruktionsholz, es ist gut und leicht zu verarbeiten. Das sind Gründe. Und man hat sich darauf eingestellt, weil die Fichte doch sehr stark verbreitet ist, auch angebaut wurde von unseren Vorgängern in der Forstwirtschaft und deshalb doch in hohem Maße zur Verfügung stand."

Doch die riesigen Monokulturen, in denen Fichten wie Soldaten in Reih und Glied dicht an dicht nebeneinander stehen, widersprechen einer modernen, ökologisch ausgerichteten Forstwirtschaft. Die setzt auf Mischwälder mit hoher Biodiversität. Damit sich ein solcher Wald auch wirtschaftlich lohnt, wirbt die Holzwissenschaftlerin Tanja Zimmermann für die industrielle Nutzung von Laubhölzern.

"Buche ist eine unternutzte Holzart in ganz Europa und kommt zu 18 Prozent in unseren Wäldern vor, und wir wissen nicht so genau: was machen mit der Buche? Obwohl sie sehr gute Eigenschaften hat. Man kann dünner und schlanker dimensionieren, aber man hat auch bestimmte Probleme, könnte Buche zum Beispiel nicht im Außenbereich anwenden, es ist überhaupt nicht witterungsbeständig und sollte nicht so stark mit Feuchtigkeit in Verbindung kommen."

Versuche, Buchenholz technisch zu modifizieren

Deshalb all die Anstrengungen, Buchenholz technisch so zu modifizieren, dass es seine Nachteile verliert. Nicht nur in Zürich, in der gesamten Schweiz wurde in den vergangenen Jahren intensiv daran gearbeitet. Ein mit 15 Millionen Euro dotiertes nationales Forschungsprogramm hat das ermöglicht.

Ziel war eine bessere Nutzung aller Holzressourcen. Martin Riediker war der Gesamtkoordinator: "Das Problem ist, dass in der Schweiz etwa 10 Millionen Kubik Holz nachwächst jedes Jahr, aber der Einschlag ist nur etwa 4,3, 4,4 Millionen. Effektiv in den letzten Jahren ein absoluter Tiefpunkt, den wir erreicht haben. Wenn man mehr Holz aus dem Wald holen will, dann muss man die Innovation am Ende der Wertschöpfungskette antreiben: Mehrwert schaffen, neue Holzprodukte schaffen, neue Märkte zugänglich machen, damit der Kuchen größer wird für alle Beteiligten. Wir haben gesagt: Holz, wenn man das neu erfindet, ist ein wunderbares Material, das man in der vielfältigsten Art auch in neue Anwendungen reinbringen kann."

Auch in Deutschland liegt der Zuwachs schon seit Jahrzehnten deutlich über dem Einschlag. Deshalb fordert die Bundesregierung in ihrer Waldstrategie 2020 einen deutlichen Anstieg der jährlichen Holzernte. Ein Drittel unserer Landesfläche ist bereits von Wald bedeckt und die Bäume werden immer älter, im Durchschnitt bereits 77 Jahre. Am Anfang des 18. Jahrhunderts war das ganz anders. Holz war als Baumaterial und Energieträger einer wachsenden Bevölkerung heiß begehrt. Der Wald war auf 15 Prozent der Landesfläche zusammengeschrumpft, ausgewachsene Bäume waren kaum noch zu finden. Der Oberberghauptmann des Erzgebirges erkannte die Gefahr der Übernutzung. Sein Name: Hanß Carl von Carlowitz. 1713 veröffentlichte er die "Naturgemäße Anweisung zur wilden Baumzucht". Darin forderte er: Es darf nicht mehr Holz eingeschlagen werden als nachwächst. Dann liefert der Wald zuverlässig neues Material und bleibt doch langfristig erhalten. Es war die Geburtsstunde des Nachhaltigkeits-Gedankens, der heute Leitmotiv jeder Umweltbewegung ist.

Karsten Sierk fühlt sich dieser Idee verpflichtet. Seit 25 Jahren ist er für die Bewirtschaftung des Klosterforsts Loccum verantwortlich. Seit 850 Jahren ist der ausgedehnte Mischwald in der Nähe von Hannover im Besitz des Zisterzienserordens, und stets haben die Mönche seinen Zustand akribisch dokumentiert:

"Das ist das Tolle an unserem Kloster: Es ist in der Historie nie etwas verloren gegangen, in den Archiven können Sie bis zur Gründung zurück verfolgen, was in dem Forstbetrieb gemacht worden ist. 1300, da musste man, um eine Eiche zu fällen, zehn andere Bäume erstmal wegnehmen, um da ranzukommen. Und das war ja ganz wichtig, denn das Eichenholz brauchte man für die Dachstühle, für das Bauholz. Und dort ist man schon beigegangen – und sicher nicht ohne Grund – dass man Eichen gezogen hat, um sie gezielt wieder zu pflanzen."

Die Zukunft der Douglasie

Noch stammt das Holz in deutschen Wäldern zu 60 Prozent von Nadelbäumen, vor allem Fichten. Laubbäume steuern nur 40 Prozent zum Holzvorrat bei. Doch dieses Verhältnis könnte sich in Zukunft umkehren. Denn gegen den Klimawandel und die mit ihm einhergehende Zunahme schwerer Stürme sind Fichtenplantagen schlecht gewappnet. 1999 legte Orkan Lothar in Baden-Württemberg in einer einzigen Nacht das Dreifache eines normalen Jahreseinschlags um. Auch mit der erwarteten höheren Lufttemperatur kommen die Nadelbäume nicht gut zurecht.

Karsten Dunger leitet am Johann Heinrich von Thünen Institut in im brandenburgischen Eberswalde den Arbeitsbereich Waldressourcen und Klimaschutz:

"Die Brotbaumart, die im deutschen Wald steht, nämlich die Fichte, bei der besteht eine ziemlich starke Befürchtung, dass die also mit zukünftigen Klimabedingungen nicht so gut zurecht kommt. Anders sieht das beispielsweise mit Buche aus. Eine Baumart, die recht interessant ist aus wirtschaftlicher Sicht ist die Douglasie, die allerdings keine heimische Baumart ist und insofern auch von Seiten des Naturschutzes durchaus kritisch gesehen wird."

Klosterförster Karsten Sierk setzt auf eine möglichst vielfältige Baumarten-Mischung – so wie seine Vorgänger es schon vor 500 Jahren getan haben:

"Sie sehen hier Douglasien, aber wenn Sie reingucken, eine ganze Menge verschiedene Baumarten von der Hainbuche über die Eiche, es kommt vielleicht auch mal ne Roteiche, hier steht sogar ne Fichte, Lärche, auch Birken und wir denken, wenn wir so ein Baumartenspektrum vorhalten und hier auch in der Mischung zulassen, dass wir dort ne höhere Stabilität erreichen und auch, dass wir in die Lage versetzt werden, unseren Markt flexibel zu bewegen. Weil eine Baumart gerade populär ist, zu sagen: Jetzt setzen wir nur darauf, das ist ein völliger Irrglaube. Sie müssen versuchen, die Bandbreite, die standörtlich möglich ist, auszuschöpfen und auch mitzumachen und ein Nebeneinander auch zu dulden."

So wie die Zukunft des Waldes in einer Vielfalt der Baumarten liegt, so sehen Fachleute auch die Zukunft der Holznutzung in möglichst vielfältigen Anwendungen. Das Bauen mit Holz gehört dazu, die Herstellung von Möbeln, Papier und Pappe, aber auch die Verwendung von Holz als Rohstoff für die chemische Industrie. Aus den Hauptbestandteilen Zellulose und Lignin kann sie eine ganze Palette an Materialien herstellen – von synthetischen Kraftstoffen als Ersatz für Benzin, Diesel und Kerosin über Dämm- und Füllmaterialien bis hin zu gut recyclebaren, sogenannten biobasierten Kunststoffen.

Und die Komponenten? - Natürlich biobasiert

"Ikea, aber es gibt auch andere – da haben wir enorm viel Interesse gehabt", sagt Forschungskoordinator Martin Riediker. Die Möbelindustrie möchte sich gerne ein grüneres Image verpassen. Da lässt sich wunderbar Reklame machen, wenn zum Beispiel für die Herstellung von Leimen, Lacken und Lasuren statt endlicher Ressourcen wie Erdöl oder Kohle der nachhaltige Rohstoff Holz zum Einsatz kommt.

Martin Riediker: "Die möchten eigentlich gerne alle Komponenten biobasiert haben. Das heißt: Holzmodifikationen, wo die ganze Chemie für die Modifikation biobasiert ist. Also man zerlegt das Holz, das nicht als naturgewachsenes Holz weiterverwendet wird, zerlegt man in seine Komponenten, generiert Lösungsmittel, extrahiert Tannin, das kann man als Leim brauchen usw. Das ist etwas ganz Wichtiges, dass man holzbasiertes, modifiziertes Hightech-Material macht, das nie etwas anderes gesehen hat als biobasierte Komponenten."

Ein Baum besteht zur Hälfte aus Kohlenstoff. Diesen Kohlenstoff hat er beim Wachstum durch die Photosynthese in den Blättern aus der Luft entnommen. Jedes Kilo Holz bindet damit fast zwei Kilo CO2. Dazu kommen Wurzeln, Totholz und Humus. Insgesamt speichern Deutschlands Wälder zwei Milliarden Tonnen Treibhausgas. Das ist weit mehr als doppelt so viel wie wir jedes Jahr mit der Verbrennung fossiler Energie in die Atmophäre blasen.

Den größten Beitrag gegen den Klimawandel leistet allerdings nicht ein Wald, der sich selbst überlassen bleibt. Denn sobald ein Baum stirbt, wird das in ihm gebundene CO2 im Zersetzungsprozess wieder frei. Holz ist kein End-, sondern nur ein Zwischenlager des Treibhausgases. Wird ein Baum dagegen gefällt und zu Holzprodukten verarbeitet, bleibt der Kohlenstoff gebunden und kann zunächst nicht an die Luft entweichen. Dazu kommt noch ein weiterer positiver Effekt: Wenn ein solches Holzprodukt eines aus Plastik, Metall oder Beton ersetzt – also zum Beispiel ein Holzfenster eines aus Aluminium –, dann entfällt damit auch der Erdölverbrauch für dessen Erzeugung. Allein durch den Ersatz von Kunststoffprodukten durch Holzprodukte werden in Deutschland jedes Jahr rund einhundert Millionen Tonnen CO2 eingespart.

Martin Riediker: "Wenn man es in Holzhäusern verbaut oder in neuartigen Materialien einbringt, die als Kunststoffersatz eingesetzt werden können, dann kann der Kohlenstoff durchaus für die nächsten hundert Jahre gebunden sein. Und das muss doch das Ziel sein, dass man quasi wie in einer Kaskade den Kohlenstoff in möglichst vielen verschiedenen stofflichen Anwendungen bindet und erst ganz am Schluss der Kette durchs Verbrennen den Kohlenstoff wieder freigibt."

Ein Holzfenster kann am Ende seiner Lebenszeit geschreddert und zum Beispiel zu einer Pressspanplatte weiter verarbeitet werden. Wenn auch die ausgedient hat, kann sie noch immer in einem Heizkraftwerk zur Strom- und Wärmeerzeugung verbrannt werden. Am Ende dieser sogenannten Kaskadennutzung hat sich die CO2-Einsparung vervielfacht.

Und zur Verbrennung das Restholz

Derzeit passiert allerdings das Gegenteil. Immer mehr frisch geerntetes Holz wandert direkt in die Verbrennung, 2016 war es bereits die Hälfte, zehn Jahre zuvor erst ein Viertel. Über 500.000 Haushalte heizen inzwischen mit Holz, dazu kommen elf Millionen holzbefeuerte Kaminöfen.

Tobias Picker profitiert von dieser Entwicklung – und sieht sie doch skeptisch. Wenn der Geschäftsführer einer Energietechnikfirma im Münsterland auf einer Messe sein Angebot für die Herstellung und Nutzung von Brennholz präsentiert, dann rät er zum Biomasse-Heizkessel. Im Unterschied zu Pellet- oder Hackschnitzheizungen kann der nämlich nicht nur frisch geschlagenes, sauberes Holz verbrennen, sondern auch alles, was bei Ernte und Verarbeitung des Holzes als Abfall anfällt:

"Mit sauberem Holz kann jeder verbrennen. Nur das saubere Holz ist meistens dann wieder die reine Stammware, was wir ja eigentlich gar nicht haben wollen, sondern wir wollen ja die Resthölzer verbrennen. Und das macht ein normaler Hackschnitzkessel nicht mehr. Und deshalb vermarkten wir zu 95 Prozent nur noch Biomasseheizungsanlagen. Biomasse heißt für mich: Kein Designerhackschnitzel, sondern auch mal mehr Rindenanteil, dann ist mal mehr Sandanteil dabei. Wir haben auch Kunden, die dann nochmal Altpaletten mit reintun. Dann kommt Miscanthus dazu, dann kommt Rapsstroh dazu, dann kommt in manche Anlagen Kirschkerne, also da gibt es ja viele Materialien. Und das kann ich aber nur wenn ich offen bleib."

Derzeit ist das Heizen mit Holz billiger als mit Erdgas. Und wenn dabei Restholz verbrannt wird, für das es ansonsten keine sinnvolle Nutzungsmöglichkeit gibt, dann ist das auch ökologisch sinnvoll. Ob sich Biomasseheizungsanlagen aber auf Dauer lohnen, das hängt entscheidend vom Ölpreis ab. Wenn er sinkt, ist das Naturmaterial schnell nicht mehr konkurrenzfähig. Das Gleiche gilt auch für die neuen Hightech-Materialien aus dem Rohstoff Holz. Der Schweizer Forschungskoordinator Martin Riediker:

"Ich hab es jetzt einige Male erlebt, dass biobasierte Efforts im großen Stil gemacht worden sind und jedes Mal, wenn der Ölpreis wieder kollabiert ist, dann ging das ganze öffentliche Interesse, das ganze industrielle Interesse ging weg und alle Aktivitäten standen dann wieder praktisch vor dem Ende. Trotzdem habe ich das Gefühl, ist man eigentlich der Einsicht etwas näher, dass ölbasierte Aktivitäten doch irgendwie endlich sind."

Swiss Ebony in der Versuchswohnung

Zurück in die Versuchswohnung Vision Wood an der Eidgenössischen Forschungsanstalt Empa. Dutzende neue Holz-Materialien haben Tanja Zimmermann und ihr Team dort hergestellt und erprobt. Sie haben Holz magnetisch oder elektrisch leitend gemacht, die Kieselsäure im Silikon durch Zellulose ersetzt, Schwämme zum Aufsaugen von Öl daraus hergestellt und sogar einen 3-D-Zellulosedrucker gebaut. Besonders stolz ist die Holzwissenschaftlerin auf sogenanntes Swiss Ebony. Ein Startup hat dieses extrem verdichtete Holz verwendet, um Griffbretter für hochwertige Streichinstrumente daraus herzustellen. Dass die normalerweise aus Tropenholz bestehen, wird für Profi-Musiker nämlich zunehmend zum Problem.

"Es kommt immer häufiger vor, dass die Musikinstrumente von irgendwelchen Künstlern konfisziert werden an der Grenze. D.h. die reisen zu ihrem Konzert und an der Grenze müssen sie ihre Stradivari abgeben. Und dann sind wir darauf gekommen, dass man einheimische Holzarten wie den Schweizer Bergahorn verdichten kann, dass er die gleichen mechanischen Eigenschaften bekommt wie dieses Ebenholz. Und die Ergebnisse sind verblüffend: das Holz hat sehr gute Eigenschaften und funktioniert wunderbar. Und es haben verschiedene Künstler ihre Musikinstrumente jetzt umrüsten lassen mit diesem Holz und sind eigentlich durch die Bank sehr begeistert."

Das Pacific Quartet Vienna hat bereits mit Swiss-Ebony-Instrumenten auf der Bühne gestanden. Das Kunstprodukt ist sogar billiger als echtes Tropenholz. Und trotzdem hat sich bisher noch kein Investor gefunden, der es im größeren Stil auf den Markt bringen will. Das gilt auch für all die anderen Hightech-Holzprodukte aus Zimmermanns Laboren. Frustriert sei sie trotzdem nicht, versichert die Holzforscherin.

"Ich hab damals als ich angefangen habe mit der Zelluloseforschung, da haben wir gedacht: ok, fünf Jahre und dann sind die Sachen auf dem Markt. Und wir haben wirklich tonnenweise Materialien entwickelt und alle sind auf eine Art super und funktionieren, haben gute Eigenschaften. Es braucht einfach seine Zeit. Und ich denke, solange kein Leidensdruck auch da ist, weil andere Sachen funktionieren, und ein gewisses Risiko da ist, dass man nachher teurer fährt oder es nicht angenommen wird oder was auch immer, lässt man das lieber. Aber wenn ich mal pensioniert bin in 15 Jahren, dann hoffe ich, dass das ein oder andere Material im Alltag ist."

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