Holz für High-Tech

Wer in Holz lediglich einen antiquierten Rohstoff oder gar  Brennholz sieht, der irrt gewaltig.  Denn der Werkstoff Holz birgt ungeahnte Einsatzmöglichkeiten mit Vorteilen, mit denen kein anderes Ausgangsmaterial aufwarten kann.

Hier einige Beispiele für die schier unerschöpfliche Vielfalt der Verwendung von Holz:

Brückenkonstruktionen

Die "Essinger Fußgängerbrücke", eine Spannband-Brücke bei Kehlheim überspannt den Rhein-Main-Donau-Kanal mit einer Gesamtlänge von 190 Metern und einer Hauptspannweite von 73 Metern (fertiggestellt 1986).  In die Kategorie der Spannbandbrücken fällt der so genannte Drachenschwanz, die mit 225 Metern längste Holzbrücke Europas im thüringischen Ronneburg, die 2006, ebenfalls nach den Plänen des Münchener Architekten Richard  J. Dietrich, fertiggestellt wurde.

Ein Beispiel eines jüngeren, 2017 fertiggestellten Holzbrücken-Bauwerks mit anderem Konstruktionsprinzip ist die Fußgänger- und Radwegbrücke Neckartenzlingen mit S-förmigem Brückengrundriss und im Querschnitt gestuften blockverklebten Brettschichtholz-Trägern. Die 96 m lange und 3 m breite Brücke bindet rund 207 Tonnen Kohlendioxid.

Design und Statik - unglaubliche Konstruktionen aus Holz

Ganz neue Formen von Holzkonstruktionen sind seit der Jahrtausendwende entstanden, wie etwa der Gerichtshof in Antwerpen (Architekt: Richard Rogers Partnership, fertiggestellt 2004).  Dieses und die folgenden Beispiele zeigen, wie weit sich der Holzbau heute von der einstigen Blockhütte entfernt hat.

Vom deutschen Architekten Jürgen Mayer H. wurde das 2011 fertiggestellte Wahrzeichen von Sevilla, die Metropol Parasol, entworfen, die mit 150 m Länge, 70 m Breite und 26 m Höhe als derzeit größte Holzkonstruktion der Welt gilt.

Stützenfreie Spannweiten von bis zu 84 Metern wurden beim Elefantenpark Zürich realisiert.

(Technische Realisierung der 3 Projekte:  Fa. Züblin)

Überhaupt scheint Holz hinsichtlich seiner statischen Eigenschaften  noch viele Überraschungen bereit zu halten.

Hochhäuser - die Jagd nach Superlativen

Holz hat, abgesehen von seinen ästhetischen Qualitäten, viele Vorteile als Baustoff und Konstruktionsmaterial:

• Gewicht: Ein Gebäude aus Holz hat etwa ein Viertel des Gewichts im Vergleich zu einem gleich großen Gebäude aus Stahlbeton.
• Energieverbrauch: Beim Bau eines Holzhauses wird wesentlich weniger Energie verbraucht. Das bedeutet, dass das Gebäudefundament leichter und kleiner sein darf. Deshalb ist es auch vorstellbar, dass Stahlbetonkonstruktion durch Holzaufbauten erweitert werden.
• Transportkosten: Aufgrund des deutlich geringeren Gewichts lassen sich die Transportkosten deutlich verringern.
• Baugeschwindigkeit: Die weitgehenden Vorfertigung der Bauteile ermöglichen deutlich geringere Bauzeiten, damit eine schnellere Fertigstellung. Dies spart Kosten und hält die Störungen der örtlichen Nachbarschaft geringer.
• CO2-Ausstoß: Der  nachhaltig nachwachsender Rohstoff bindet während der Lebensdauer des Gebäudes das Treibhausgas Kohlendioxid. Der "Kohlenstoff-Fußabdruck von Holz könnte durch die Verwendung von Holz anstatt Stahlbeton laut neuerer Studien um 60 bis 75% kleiner ausfallen.

Die Entwicklung des Einsatzes von Holz sprengt fast jährlich aufs Neue die Vorstellungskraft.

• 2008  wurde Im Berliner Stadtteil Prenzlauer Berg das "e3" (Kaden Klingbeil Architekten)  genannte höchste Holzhaus Deutschlands und eines der damals größten der Welt mit einer Höhe von 25 Metern und 7 Geschossen gebaut.

• 2015 wurde in der norwegischen Hafenstadt Bergen das mit 52,8  Metern Höhe und 14 Geschossen damals  höchste Wohnhaus in Holzbauweise, "Treet" (BOB) genannt, fertiggestellt. (Zeitraffer-Video des Aufbaus)
• 2015 stellt Michael Green in Paris das Konzept des Holz-Hochhauses Baobab vor, das mit 35 Stockwerken neue Maßstäbe setzen sollte.
• 2017 wurde in Vancouver das Brook Commons Tallwood House (Acton Ostry Architects) als modernes Studentenwohnheim seiner Bestimmung übergeben, das mit 53 Metern Höhe und 18 Stockwerken die Bestmarke weiter nach oben schraubte. (Zeitraffer-Video des Aufbaus)
• 2019 entstand in Deutschland zur Bundesgartenschau in Heilbronn  "Skaio", das mit 34 Metern Höhe höchste Holzhaus Deutschlands (Kaden+Lager) - ein Superlativ, das nicht lange halten dürfte, denn das Hamburger Holz-Hochhaus-Projekt "Wildspitze" (Störmer, Murphy & Partners) wird ihm mit 64 Metern auf 18 Stockwerken rasch den Rang des höchsten Holzhauses Deutschlands streitig machen.
• Ebenfalls 2019   zogen die ersten Mieter in das 84 Metern hohe und 24 Stockwerken umfassende "HoHo Wien" (Rüdiger Lainer + Partner) , in der Seestadt Wiens. Die Architektin Caroly Palfy:  "Statisch kann man noch höher bauen." Für die 24 Stockwerke genügen sogar bodenseitige Stützen von gerade einmal 96 x 36 cm Querfläche. (>>  Video)
• In Norwegen wurde 2019 das mit 85,4 Metern bis dato höchste Holzhochhaus der Welt, der Mjøstårnet fertiggestellt. Das von Voll Arkitekter entworfene Gebäude ist aus heimischen Materialien und nachhaltig produziertem Holz gebaut und beherbergt einen Mix aus Wohnungen, Büros und Hotelzimmer.

Holz-Wolkenkratzer - die Zukunft unserer Städte?

Seit 2017  werden Pläne veröffentlicht, die noch vor wenigen Jahren als reine Utopie gewertet worden wären: Wolkenkratzer aus Holz!

Das "Rocket"-Hochhaus  in Winterthur im Stadtentwicklungsareal Lokstadt ist mit 100 Metern das derzeit weltweit höchste in Planung befindliche Wohngebäude aus Holz. Es wurde von den Architekturbüros Schmidt Hammer Lassen Architects, Kopenhagen, und Cometti Truffer Hodel Architects, Luzern entworfen.

Nur unwesentlich kleiner wird dass Holzhochhaus Woho in Berlin mit 29 Stockwerken in der Nähe des Potsdamer Platzes sein, entworfen vom Architekten Jonny Klokk Architect mnal & partner.

In vier unterschiedlichen Kubaturen, auf einer Nutzfläche von insgesamt 18.000 Quadratmetern sollen Menschen künftig arbeiten und wohnen.

The Dutch Mountains“ heißt ein doppeltürmiges, U-förmiges, 38-stöckiges und 120 Meter hohes Holz-Hybrid-Hochhaus, das in den 2020er Jahren in der Innenstadt von Einhoven entstehen soll. Das durch das Architekturbüro Studio Marco Vermeulen entworfene Projekt soll zum größten Teil aus Brettsperrholz (CLT) gebaut werden.

Atlassian-Zentrale: 2025 soll am Hauptbahnhof im australischen Sydney ein 180 m hoher Hybridbau  aus Brettsperrholz mit 40 Stockwerken entstehen. Der Entwurf stammt vom New Yorker Architektur-büro SHoP in Zusammenarbeit mit dem australischen Unternehmen BVN.

Die Glasfassade ist selbstverschattend und enthält Solarpaneele. Unter anderem dadurch soll das Gebäude zu 100 % mit erneuerbaren Energien versorgt werden.

Das Architekturbüro Perkins + Will stellt 2016 eine Konzeptstudie des Wohnturms River Beech Tower in Chicago vor.  Mit 242 Metern und 80 Stockwerken soll er ein stattlicher Wolkenkratzer ganz aus Holz an den Ufern des Chicago Rivers werden.

Das Projekt >Oakwood  Timber Tower(PLP Architecture) im Zentrum Londons geht von eine Höhe von 300 Metern aus.
Von ganz anderer Konstruktion, aber nicht weniger ambitioniert ist der mit 130 m Höhe  projektierte, im Querschnitt ovale Oakwood Timber Tower 2 in den Niederlanden, der zweifellos Maßstäbe hinsichtlich der Wohnqualität in Hochhäusern setzen dürfte.

Japan zieht nach: Für 2041 ist die Fertigstellung des "W350-Plan" geplant. Herausgestellte Etagenbereiche würden zudem mit Blumen, Wiesen und Bäumen begrünt, um sowohl die Luftqualität zu verbessern als auch kleine Erholungsräume zu schaffen. Das Unternehmen möchte über das Projekt W350 hinaus die Möglichkeiten und Eigenarten von nachwachsenden Rohstoffen untersuchen und langfristig „Städte in Wälder verwandeln“. Ziel ist es, die Nachfrage für Bauholz so weit zu steigern, dass es wieder lukrativ wird, Wälder zu begründen und Rohstoffe im Kreislauf zu nutzen.

Das Sprichwort, wonach "Bäume nicht in den Himmel wachsen" wird durch diese postmodernen Projekte zwar nicht widerlegt - für den Baustoff Holz scheint diese Regel allerdings jetzt nicht mehr zu gelten. (Die höchsten Holzgebäude der Welt)

Windkraft-Türme

Nicht nur bei Gebäuden werden bisherige Grenzen überschritten:  Auch bei technischen Konstruktionen zeigt der Werkstoff Holz seine universelle Einsetzbarkeit:

Bereits 2012 bis 2016 entwickelte die  Firma Timbertower erste Türme aus Holz für Windkraftanlagen.

2022 starteten der finnisch-schwedische Holzkonzern Stora Enso und das schwedische Holztechnologieunternehmen Modvion eine Kooperation, um Türme von Windkraftanlagen aus Holz am Markt zu etablieren.

Die Türme sind in leichten Modulen gebaut, was größere Bauhöhen und einen einfachen Transport auf öffentlichen Straßen ohne Sondergenehmigungen oder Straßenumbauten erlaubt. Die relative Festigkeit des Materials ist höher als die von Stahl. Derzeit sind Turmhöhen von rund 150 – 200 m gefragt. Die Anforderung an die Höhe werde aber steigen, da in größeren Höhen stärkere Winde wehen und sich Energie dort effizienter erzeugen lasse.

Im Gegensatz zu einem Stahlturm üblicher Größe, der einen CO2-Ausstoß von 1250 t verursache, speichere ein ebenso großer Turm aus Holz 540 t CO2, was einer Netto-Speicherung von 300 – 400 t CO2 entspreche. Nach dem Ende der Nutzungsdauer von 25 – 30 Jahren können die Holzelemente im Holzbau wiederverwendet werden. Über den gesamten Lebenszyklus hinweg, einschließlich der Entsorgung aller Komponenten, verursacht eine Windkraftanlage mit einem Stahlturm laut Modvion 4 – 7 g CO2/kWh. Diese Emissionen seien mit einem Holzturm um etwa ein Drittel geringer.  (Quelle: Stora Enso/Modvion)

Was sonst noch so alles aus Holz gemacht wird

Textilien

Kunststoffe ("Bio-Plastik")

In eine ganz neue Dimension gingen schwäbische Tüftler mit der Erfindung von "flüssigem Holz", das völlig neue Einsatzmöglichkeiten, etwa den nachwachsenden Ersatz von Plastik, eröffnet.  "ARBOFORM^® besteht zu 100 % aus nachwachsenden Rohstoffen und ist biologisch abbaubar. Bestandteil dieses Werkstoffs ist Lignin, welches nach der Cellulose das am zweithäufigsten vorkommende Polymer in der Natur ist. Lignin ist ein Nebenprodukt der Zellstoffindustrie und fällt weltweit jährlich zu etwa 50 Mio. Tonnen an. Mischt man Lignin mit Naturfasern (Flachs, Hanf oder anderen Faserpflanzen) und natürlichen Additiven, so erhält man einen unter Temperatur- und Druckerhöhung verarbeitungsfähigen Faserverbundwerkstoff, der auf Kunststoffspritzgießmaschinen zu Formteilen verarbeitet werden kann." (Technaro).

Kohlenstoff-Verbindungen

GreenCarbon ("Grüner Kohlenstoff")

Eine unerschöpfliche Alternative zu den fossilen, also endlichen Rohstoffen Erdöl und Kohle könnten Pflanzenabfälle sein, die in hochwertige Kohlenstoff-Materialien umgewandelt werden. Das von der EU geförderte Projektes GreenCarbon untersucht Verfahren, um aus Biomasse solche Produkte zu erzeugen. Durch komplexe Verkohlungsprozesse, die Karbonisierung, kann man unterschiedlichste Biomassen zu Kohlenstoffmaterialien umwandeln.

Für trockene Biomassen mit nicht mehr als 10 % Wassergehalt, wie Heu, Holz oder Stroh, kann dabei das Pyrolyse-Verfahren eingesetzt werden, bei dem das Ausgangsmaterial unter Sauerstoffabschluss und hohen Temperaturen verkohlt wird, ähnlich wie in einem Holzkohlemeiler. Feuchte Biomassen dagegen, die zu 80 – 90 % aus Wasser bestehen, werden in der  hydrothermalen Karbonisierung (HTC) in einen kohlenstoffhaltigen Feststoff umgewandelt. Bei Temperaturen zwischen 180 und 250 °C unter leicht erhöhtem Druck, vergleichbar einem Schnellkochtopf, entstehen dabei Kohlenstoffnanostrukturen, die technologisch sehr interessante Eigenschaften aufweisen können.

Carbon-Fasern

An den Deutschen Instituten für Textil- und Faserforschung (DITF) wird die Herstellung von Carbonfasern aus Buchenholz entwickelt. Carbonfaser-verstärkte Materialien gewinnen im Fahrzeugbau, in der Raumfahrt, im Bauwesen sowie in vielen anderen Branchen zunehmend an Bedeutung.

Wo Sie Holz nicht vermuten

Holz wird in vielen anderen "High-Tech"-Bereichen eingesetzt, wo man eine Holzverwendung  gar nicht vermuten würde.

NUO - Leder aus Holz

NUO ist weich wie Leder und geschmeidig wie Stoff – dabei aus echtem Holz gefertigt, vegan und nachhaltig.

NUO besteht aus hochwertigem Furnier, das ausschließlich aus nachhaltiger Waldwirtschaft stammt. Das dünne Echtholz (0,5 mm) wird mit einem Trägermaterial aus Baumwolltextil verbunden und anschließend gelasert. Durch die feine Gravur erhält die Holzoberfläche ihre Flexibilität.

Weitere Beispiele des Einsatzes von Holz als Rohstoff:

• Nahrungsmitteln (Ballaststoffe, Füllungen in Brot, Fleisch, Käse, Drinks, Health Food)
• technische Produkte (Filterung)
• Pharmazeutika
• Chemische Industrie: innovative Kunststoffe (Cellulosefasern)
• Füllstoffe im Strassenbau
• Tierfütterung

Einer schwäbischer Betrieb, der sich  sind beispielhaft der innovativen Nutzung von Holzfaserstoffen verschrieben hat, ist die  Fa. Rettenmaier & Söhne mit Stammsitz in Rosenberg bei Ellwangen.

Holzschutz aus Glas

Auch beim Holzschutz tut sich gerade viel:

Alethia-Wood, ein Start-up-Unternehmen der Universität Greifswald ist auf bestem Weg, das Unmögliche möglich zu machen. Der Allroundschutz für Holzoberflächen soll eine unsichtbare, etwa 0,005 Millimeter dicke Glasschicht sicherstellen. Gemeinsam mit dem Leibnitz-Institut für Plasmatechnologie ist es dem Team gelungen, Glas auf Holz zu sprühen. Damit werden Holzprodukte nahezu unverwüstlich.