Wir leben in dem Jahr, in dem der Klimawandel endgültig in den Köpfen angekommen ist. Hitzewellen, "Fridays for Future", Debatten über "Flugscham" und die deutsche Braunkohle – die Aufregung ist groß. Doch nicht nur Fliegen und Kohleenergie sollten Kopfzerbrechen bereiten. Es gibt noch ein weiteres Problem, über das bislang zu wenig geredet wird: den Bauboom. Er verschlingt gigantische Mengen an Sand, der im Raubbau aus Flussbetten und vom Meeresgrund gewonnen wird. Mindestens zehn Milliarden Tonnen werden jährlich für die Zementherstellung verbraucht, das allermeiste davon in China. Die Zementherstellung selbst ist derzeit für fünf, vielleicht sogar acht Prozent der globalen CO₂-Emissionen verantwortlich. Die Hälfte der Zement-Emissionen stammt aus der chemischen Umwandlung von Kalkstein in gebrannten Kalk, eine wichtige Zutat für Zementklinker und damit für Beton. Der Bauboom beschränkt sich indes nicht nur auf China. Auch in Deutschland etwa wird wegen fehlender Wohnungen so viel gebaut wie lange nicht. Umso besser, dass Architekten in aller Welt seit einiger Zeit einen umweltfreundlichen Baustoff wiederentdecken, der der Menschheit seit Jahrtausenden gute Dienste leistet: Holz.

Welche Gebäude kann man mit Holz bauen?

Mit Fachwerkhäusern oder Alpen-Chalets hat das Comeback des Holzbaus nichts zu tun. Was sich die Architekten ausdenken, sind kluge, manchmal kühne Konstruktionen, die auch in die Höhe schießen. Der Mjøstårnet (Mjøsa-Turm) ragt 18 Stockwerke über dem norwegischen See Mjøsa auf. Mit mehr als 85 Metern Höhe ist er ein echtes Hochhaus. Das 24-stöckige HoHo Wien, das in der Seestadt Aspern bei Wien fertiggestellt wird, wird mit 84 Metern als zweithöchstes Holz-Hochhaus der Welt gelten – wobei der Kern des Gebäudes aus Stahlbeton besteht. Weitere hölzerne Wolkenkratzer sind weltweit bereits im Bau oder zumindest in Planung. Besonders ehrgeizig ist die japanische Sumitomo Forestry Company, die in Tokio das W350 bauen will – einen 350 Meter hohen Turm, der zu 90 Prozent aus Holz bestehen soll.

Während diese spektakulären Bauwerke andeuten, was in Zukunft möglich sein könnte, bietet der neue Holzbau auch ganz handfeste Lösungen. Etwa für die viel diskutierte Nachverdichtung der Großstädte, in denen dringend neue Wohnungen benötigt werden. "Weil Holz als Baustoff so leicht ist, können Sie auf bestehende Gebäude ein bis zwei Etagen im Holzbau aufsetzen, ohne das Fundament verstärken zu müssen", sagt Andreas Krause von der Universität Hamburg. Zum Vergleich: Ein Kubikmeter Fichtenholz wiegt rund ein Fünftel eines Kubikmeters Stahlbeton, also mit Armierungseisen verstärkten Betons.

Die Druckfestigkeit von Holz ist der von Stahlbeton ebenbürtig. Bei Fichtenholz zum Beispiel liegt sie bei 24 Newton pro Quadratmillimeter, das entspricht einer Last von fast drei Tonnen auf der Fläche einer Briefmarke. Und Baubuche schafft sogar 60 Newton pro Quadratmillimeter – so viel wie Hochleistungsbeton. "Die Druckfestigkeit ist maßgeblich, um die Geschosse aufeinanderzusetzen", sagt Norbert Rüther vom Fraunhofer-Institut für Holzforschung WKI in Braunschweig.

Das Curtain Place im Londoner Trendstadtteil Shoreditch im Bau © Will Pryce

Dass Stahlbeton sich seit dem frühen 20. Jahrhundert zum Baustoff der Wahl entwickelt, hat durchaus gute Gründe. Er lässt sich in Formen gießen, die mit Holz zuvor undenkbar waren, zu geschwungenen Wänden und Fassaden etwa. Aus ihm lassen sich auch Baumodule vorfertigen, die später auf der Baustelle nur noch zusammenmontiert werden müssen und die den Plattenbau des vergangenen Jahrhunderts ermöglichten. Vor allem aber schien er die Antwort zu sein auf die Feuersbrünste, die sich im Laufe der Jahrhunderte überall auf der Welt immer wieder durch Städte fraßen und reine Holzhäuser ebenso wie ummauerte Tragkonstruktionen aus Holzbalken vernichteten. Stahlbeton selbst brennt hingegen nicht. Der Brand nach dem großen Erdbeben in San Francisco 1906 führte zum Beispiel endgültig dazu, dass die US-Bauindustrie massiv auf Stahlbeton-Bauten umschwenkte, andere Länder folgten bald.

Doch zuletzt hat das Baumaterial Holz rasant aufgeholt, und auch die Konstruktionen des Holzbaus sind raffinierter geworden. "Das Bauen mit Holz ist das Bauen der Zukunft", ist sich Andreas Krause sicher.

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Was kann man aus dem Baumaterial Holz herausholen?

Holz hat zwei große Schwächen: Es brennt leider hervorragend, und es ist nicht wasserbeständig. Wenn Holz Feuchtigkeit zieht, quillt es auf, was seine Stabilität schwächt, oder Pilze nisten sich ein, die es zersetzen.

Die Brandgefahr lässt sich zum einen verringern, indem man als Tragkonstruktionen sehr dicke Balken einsetzt. Denn Holz verhält sich bei einem Brand "gutmütig", wie es Norbert Rüther formuliert: Es brennt langsam von außen nach innen ab. Als Faustregel gilt, dass pro Minute 0,7 Millimeter Holz verbrennen. Will man sicher sein, dass ein Balken seine Tragfestigkeit auch noch nach einer halben Stunde Brand behält, muss man ihn nach allen Seiten hin also um 2,1 Zentimeter dicker anlegen, als es für die Konstruktion nötig wäre. Stahl hingegen verliert seine Festigkeit, sobald er auch nur an einem einzigen Punkt schmilzt, wie der Einsturz des World Trade Center 2001 zeigte. In den neuen, ganz großen Holzhäusern werden massive Tragebalken verbaut, die einen Querschnitt von einem Quadratmeter haben.

Forscher der ETH Zürich und der Schweizer Materialprüfanstalt Empa haben einen radikalen Ansatz entwickelt, Holz feuerfest zu machen: Sie versteinern es künstlich. Hierzu wird das Holz mit einer Lösung aus Kalziumchlorid und Kohlensäuredimethylester getränkt. Gibt man Natronlauge hinzu, kommt es zu einer chemischen Reaktion, die in der Zellstruktur des Holzes Kalk einlagert. Die Folge: Die Holzfasern brennen so gut wie nicht mehr. Im Unterschied zu chemischen Brandschutzmitteln, mit denen Holz präpariert wird, ist das mit Kalk präparierte Holz problemlos recycelbar. Einen ähnlichen Effekt hat auch die Einlagerung von Siliziumdioxid im Holz. "Im Labor funktioniert das bereits sehr gut", sagt Gustav Nyström, Leiter des Cellulose- und Holzforschungslabors der Empa, "aber reif für industrielle Anwendungen ist das noch nicht – die Kosten sind noch zu hoch."

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Mit Eingriffen in die Zellstruktur lässt sich Holz auch wasserbeständiger machen. Forscher der Universität Hamburg etwa bringen in Druckkammern gasförmiges Polyethylen – einen unbedenklichen Kunststoff – in die Zwischenräume der Holzzellen ein, das sogenannte Lumen. Dort bilden sich Polymerverbindungen, die Wasser aus dem Holz heraushalten und zugleich Schutz gegen Pilzbefall bieten. Einen ähnlichen Effekt gibt es, wenn man Holz mit Acetylen präpariert. Dann wandeln sich Molekülgruppen im Holz, die Wasser anziehen, in wasserabweisende um. Derart präpariertes Holz hat die Forschungslabors bereits verlassen: Im niederländischen Sneek hat man aus entsprechenden, ohne weitere Schutzanstriche versehenen Balken eine Holzbrücke konstruiert, die bis zu 60 Tonnen Schwerlastverkehr trägt.

Die Decken und Wände des Brock Commons Tallwood House im kanadischen Vancouver bestehen aus Brettsperrholzplatten. © Michael Elkan /​ Acton Ostry Architects & University of British Columbia

In der Konstruktion ist der Holzbau ebenfalls weitergekommen. Ähnlich wie bei den Betonwänden des Plattenbaus werden heute Wandtafeln mit Holzrahmen vorgefertigt, in denen Fenster, Dämmmaterial und Schächte für die Haustechnik bereits eingebaut sind. Diese Holztafeln lassen sich dann auf der Baustelle zusammenmontieren.

Einige Architekten arbeiten auch in der sogenannten Massivbauweise. Hier bestehen die Module aus massiven Brettsperrholz-Platten. Darin werden Holzschichten so miteinander verleimt, dass deren Faserrichtung abwechselnd rechtwinklig zueinander ausgerichtet ist. Der Vorteil: Das Holz kann sich nicht verziehen. Denn die über Kreuz verleimten Fasern fixieren das Brett in der gewünschten Form.

Für den Architekten Andrew Waugh ist Brettsperrholz "der massive Baustoff der Zukunft". Er hat den zehnstöckigen Bürobau Dalston Lane im Londoner Osten entworfen, der 2017 nahezu komplett aus solch massiven Holztafeln und Holztragebalken errichtet wurde. "Holzbau muss einfach sein, also stapelbar. Dann kann man höher bauen", sagt auch der Architekt des HoHo Wien, Richard Woschitz. Er und andere Fachleute gehen davon aus, dass bei 84 Meter Höhe das Potenzial von Holzhochhäusern noch lange nicht ausgereizt ist.

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Wie teuer ist Bauen mit Holz?

Als Baustoff ist Stahlbeton vorerst noch deutlich billiger als etwa Fichtenholz, das in Europa der wichtigste Baustoff für den Holzbau ist. Dennoch sind die neuen Holzgebäude bei den Gesamtkosten kaum teurer als konventionelle Bauten. Der Grund: Holzbau geht wesentlich schneller. Wird Stahlbeton verwendet, muss man pro Schüttung vier Wochen veranschlagen, bis der Beton trocken und ausgehärtet ist. Zwar lässt sich das beschleunigen, indem man die Schüttungen mit hohem Aufwand trocknet und sie gewissermaßen föhnt wie ein nasses T-Shirt. Aber diese Prozedur verschlingt Geld und vor allem Energie. Unter einem Jahr Bauzeit seien herkömmliche Stahlbetonbauten kaum zu realisieren, sagt Andreas Krause von der Universität Hamburg. "Bei Holzbauten braucht man hingegen nur eine Woche pro Etage." Und während es auf herkömmlichen Baustellen immer wieder zu Verzögerungen kommt, zum Beispiel weil die Witterung nicht mitspielt, können Architekten und Baufirmen den Holzbau sehr exakt planen – und das erst recht, wenn Wände und Decken als vorgefertigte Module angeliefert werden.

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Was trägt der Holzbau zum Klimaschutz bei?

Holz ist anders als Stahlbeton nicht nur ein nachwachsender Rohstoff. In ihm ist auch CO₂ aus der Atmosphäre eingelagert, aus der ein Baum beim Wachsen den Kohlenstoff für Moleküle wie Cellulose oder Lignin gewinnt. Als Faustregel für den Klimaschutzeffekt gilt: Jede Tonne Holz, die dem Wald entnommen wird, spart gegenüber mineralischen Baustoffen im Durchschnitt zwei Tonnen CO₂-Emissionen ein.

Auch der Cube in London, ein zehngeschossiges, 33 Meter hohes Wohnhaus, wurde aus Brettsperrholz errichtet. © Jack Hobhouse

Zwar ist zum Fällen des Baumes und zu dessen Weiterverarbeitung zu Brettern und Balken Energie nötig, ebenso bei der Behandlung mit anderen Stoffen, mit denen das Holz feuerfester und wasserbeständiger gemacht wird. Dabei fallen wieder CO₂-Emissionen an. Unterm Strich ist jedoch jeder Holzbau immer noch ein Beitrag zum Klimaschutz. Im HoHo Wien zum Beispiel sind 4350 Tonnen Holz verbaut – das entspricht ungefähr 2700 erntereifen Fichten –, was in der Bilanz am Ende ebenso viele Tonnen Kohlendioxid einspart. Es dauert übrigens nur eine Stunde und zwölfeinhalb Minuten, bis die im HoHo Wien verbrauchte Holzmasse im großen österreichischen Waldbestand nachgewachsen ist. Für Österreich gilt: Ein Kubikmeter Holz wächst in einer Sekunde nach.

Bislang macht der Holzbau in Deutschland nur 18 Prozent des gesamten Bausektors aus. Was man in der Treibhausgas-Bilanz gewinnen würde, zeigt eine Studie der Ruhr-Universität Bochum. Angenommen, 55 Prozent der Einfamilienhäuser und 15 Prozent aller Mehrfamilienhäuser würden seit 2016 in Holzbauweise errichtet: Dann würden bis 2030 immerhin 23,9 Millionen Tonnen CO₂ eingespart. Das entspricht etwa 80 Prozent der Emissionen, die der deutsche Inlandsflugverkehr im selben Zeitraum verursachen würde. Die Bochumer Gruppe um Annette Hafner kommt denn auch zu der nüchternen Forderung: "Insgesamt ist eine massive Steigerung der Holzbauquote ab sofort notwendig."

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Gibt es überhaupt genug Holz?

Nun könnte man fragen: Würde mit einem massiven Umschwenken auf Holzbau nicht einfach der nächste Raubbau an der Natur eingeleitet? Forscher der Universität Cambridge haben am Beispiel einer Dreizimmerwohnung in Holzmodul-Bauweise im schwedischen Växjo die ganz große Rechnung aufgemacht. Diese Wohnung enthält so viel Holz, wie in einem Jahr auf einer Fläche von bis zu zehn Hektar Wirtschaftswald entnommen wird. Würden alle Europäer in eine solche Wohnung umziehen, würden 30 Prozent der europäischen Waldfläche ausreichen, um die dafür nötige Bauholzmenge zu ernten.

Viele umweltbewegte Menschen möchten indes die Wälder am liebsten sich selbst überlassen, weil sie sich um Klima und Naturschutz sorgen. Waldforscher widersprechen da. Ein sich selbst überlassener Wald in gemäßigten Breiten wie Mittel- und Nordeuropa sei nach drei Jahrzehnten überaltert, sagt Johannes Welling vom Thünen-Institut. Er bindet dann weniger CO₂ aus der Atmosphäre als ein junger Wald. "In Europa wird eine zunehmende Verwendung von Holz zum Bauen innerhalb der kommenden 30 Jahre aller Voraussicht nach nicht dazu führen, dass die Wälder übernutzt werden", so Welling. Auch Klaus Hennenberg vom Öko-Institut hält mehr Holzbau für sinnvoll. "Dies muss in Summe auch nicht zu einem stärkeren Holzeinschlag führen." Aktuell werden hierzulande etwa 25 Prozent des Stammholzes im Wald zur Energiegewinnung genutzt. Das aber spart kaum Treibhausgase, wenn man in der Bilanz die Kohlenstoffspeicherung im Wald einrechnet. "Hier kann eine Kombination aus weniger Feuerholz, mehr Bauholz und einer extensiveren Waldbewirtschaftung eine gute Wechselwirkung zwischen Klima- und Naturschutz bringen", empfiehlt Hennenberg.

Korrekturhinweis: Der Mjøstårnet ist noch ein bisschen höher, als wir ihn gemacht haben: 85,4 Meter statt 83. Und damit ist das HoHo in Wien mit 84 Metern "nur" das zweithöchste. Wir haben das online korrigiert. Danke an den/die aufmerksame Facebookleser/in! Die Redaktion

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