Kennt der Holzbau Grenzen des Wachstums?

Den Anforderungen der Zukunft gerecht werden

Der Titel des Essays bezieht sich selbstredend auf den gleichnamigen Bericht des Club of Rome [1], herausgegeben vor über 50 Jahren. Seitdem hat sich die Zahl der Menschen auf der Erde verdoppelt. Dies führt dazu, dass der weltweite CO ₂ -Verbrauch trotz aller Bemühungen weiterhin steigt. Zunehmender Wohlstand und zunehmender CO ₂ -Verbrauch sind bislang unmittelbar aneinandergekoppelt. Ob eine Entkopplung gelingen kann – weiteres Wachstum bei gleichzeitig sinkenden Umweltschäden –, gilt es in den kommenden Jahren zu beweisen. Die Europäische Union und die USA setzen dabei auf grünes Wachstum. In den Green Deals wird der Holzbau zum Hoffnungsträger: Der Holzbau soll wachsen. Das ist eine große Chance für die Holzbau-Community. Doch können wir den damit einhergehenden Anforderungen gerecht werden? Oder gibt es Einflüsse, die dem Holzbau Grenzen seines Wachstums setzen können? Und wenn ja: Wie können wir diesen Herausforderungen begegnen? Im Folgenden soll der Versuch unternommen werden, ein paar Gedanken und mögliche Lösungsansätze zu formulieren, welche im Zusammenhang mit diesen Fragen stehen.

1 Verfügbarkeit

Als Folge des Klimawandels verändert sich unser Wald. Dies belegen nicht nur die Klimahüllen für unsere häufigsten Baumarten, deren Übereinstimmung mit den Klimahüllen des zukünftigen Klimas in Deutschland stark abnimmt [2]. (Anm.: Klimahüllen beschreiben das Klima, innerhalb dessen sich eine Baumart verbreitet.) Und selbst wenn unsere Wälder anpassungsfähig sind: Unsere meistverwendeten Nadelhölzer stehen unter Druck. Durch den zunehmenden Anteil an Kalamitäten steigt zwar kurzfristig das Holzangebot auf dem Markt [3]. Der wissenschaftliche Beirat für Waldpolitik der deutschen Bundesregierung gibt an, dass dadurch in den nächsten 15–20 Jahren ausreichend Nadelholz für eine vermehrte Verwendung im Bauwesen bereitgestellt werden kann. Mittelfristig (Zeithorizont bis 2050) wird Nadelholz in den für Sägewerke notwendigen Dimensionen jedoch knapp werden [4]. Auch die Anpflanzung der heute meistverwendeten Holzarten im Holzbau geht stark zurück. Der Anteil der Laubbäume in unseren Wäldern nimmt hingegen zu. Laubholz macht derzeit jedoch nur ca. 20 % des jährlichen Holzeinschlags in Deutschland aus [3]. Ein großer Teil davon kommt nicht in der Schnittholzerzeugung an: Rund die Hälfte des Laubholzes wird exportiert [5].

Der Waldumbau muss noch stärker im konstruktiven Holzbau ankommen

Da viele Entwicklungen im Bauwesen, von der ersten Idee über die Umsetzung bis zur breiten Akzeptanz in der Baupraxis, meist zehn Jahre oder mehr brauchen, müssen wir schon jetzt Entwicklungen anschieben, um Laubholz vermehrt im Holzbau einzusetzen. In anderen Worten: Der Waldumbau muss noch stärker im konstruktiven Holzbau ankommen, um uns von individuellen Preisentwicklungen und dem zunehmenden Risiko der Notwendigkeit von Importen zu entkoppeln. Auch wenn die Holzpreise in letzter Zeit wieder deutlich gesunken sind, bin ich der Ansicht, dass der Rückgang der im Holzbau meistverwendeten Ressource in Verbindung mit der steigenden Nachfrage nach Nadelholz die Holzpreise mittelfristig ansteigen lassen wird. Auch Energie, die zur Herstellung und zum Transport von Baumaterialien benötigt wird, ist mittlerweile zum Unsicherheitsfaktor und potenziellen Preistreiber geworden. Holz, als natürlich vorkommender und lokal nachwachsender Rohstoff, ist hiervon nicht so stark betroffen wie andere Baustoffe, doch ganz von dieser Entwicklung befreit ist der Holzbau nicht.

Vor diesem Hintergrund wird Ressourceneffizienz auch ökonomisch wieder Sinn machen. Bauweisen, die noch vor Kurzem als zu arbeitsintensiv galten, werden womöglich eine Renaissance erfahren. Ein Beispiel sind aufgelöste Tragsysteme, ein anderes die weitere Hybridisierung von Brettschichtholz und Brettsperrholz. Entwicklungen hierzu haben bereits begonnen, wie z. B. Brettschichtholz aus Nadelholz und Laubholz bzw. Stäbchenlamellen, Brettsperrholz mit Ausschussware oder Altholz in den Innenlagen bzw. auf Lücke gelegten Lamellen (Bild 1). Die Industrialisierung der mass timber construction hat die Ingenieurkunst ein wenig in den Hintergrund treten lassen. Diese Fähigkeiten sind in der Holzbaubranche jedoch weiterhin vorhanden. In Verbindung mit den Möglichkeiten der Robotik ergeben sich neue Chancen, materialeffizientere Bauteile und Tragwerke zu entwickeln und umzusetzen.

2 Entsorgung

Die Entsorgung von Bauabfällen wird zum Kostenfaktor. In den letzten acht bis zehn Jahren hat sich der Preis für die Entsorgung von Bauschutt um 350 % erhöht [6]. Das bedeutet: Die Wiederverwendung von Bauteilen oder zumindest die Trennung von Bauteilen in sortenreine, wiederverwertbare Fraktionen wird auch wirtschaftlich relevant werden. Trotzdem wird meiner Ansicht nach das Bauen auch zukünftig hybrid bleiben, Verbundbauteile machen in vielerlei Hinsicht, z. B. statisch und bauphysikalisch, Sinn. Die Prämisse sollte allerdings sein, dass Verbundbauteile am Ende ihrer Lebensdauer entweder als Ganzes wiederverwendet oder in ihre einzelnen Elemente getrennt werden können. Dies ergibt interessante Aufgaben im Bereich der Verbindungsmittelentwicklung: Lösbare Verbindungen – sowohl zwischen Holzbauteilen als auch in Verbundbauteilen – werden zum Goldstandard werden. Eine effiziente Demontage hängt direkt von der Anzahl der zu lösenden Verbindungsmittel ab. Das Ziel könnte also lauten: weniger, aber dafür größere Verbindungsmittel, lösbar durch Aktivierung und Deaktivierung eines Formschlusses. Dem Trend zu zunehmend aufgelösten Wand- und Deckensystemen könnte mit Verbindungsmitteln begegnet werden, die in oberflächennahen Bereichen wirksam sind. Potenzial im Hinblick auf die Lösbarkeit bietet auch die verbundlose Vorspannung von Bauteilen, etwa aussteifenden Treppenhauskernen. Sie erlaubt die Reduzierung anderer Verbindungen, etwa Zuganker, und ist am Ende der Nutzungsdauer wieder lösbar, die vorgespannten Holzbauteile lassen sich sortenrein rückbauen und erneut einsetzen (Bild 2) [7].

Lösbare Verbin­dungen werden zum Goldstandard ­werden

3 Wieder- und Weiterverwendung

Kreislauffähigkeit muss geplant werden. Interessant wird hierbei die Frage, welche Ebene der Wieder- bzw. Weiterverwendung von Bauteilen sich als die praktikabelste herausstellt. Ist es zielführend, ganze Gebäudeteile oder Raummodule für eine Wiederverwendung vorzusehen (vgl. mobile homes in den USA)? Oder macht es mehr Sinn, die Weiterverwendung von Bauteilen, z. B. Wand- oder Deckenelemente, oder Baukomponenten, z. B. BSH-Stützen, zu planen? Oder zielen wir im Sinne maximaler Flexibilität darauf ab, Bauteile in ihre Ausgangsprodukte aufzuschließen, z. B. Lamellen, um diese in neue Bauprodukte weiterzuverarbeiten?

Unabhängig von der wahrscheinlich individuellen Antwort auf diese Fragen ist die Notwendigkeit, die dauerhafte Rückverfolgbarkeit jedes einzelnen Bauteils in einem Gebäude sicherzustellen. Hier präsentiert sich der Digitale Zwilling als Lösung. Aber wir sollten dabei aufpassen, trotz guter Absichten nicht auch Probleme zu erschaffen. Bereits heute werden 10 % der weltweiten Energie für das Internet verbraucht, darunter die Datenspeicherung mit steigender Tendenz [8]. Der Bitcoin verbraucht heute bereits mehr Energie als Österreich [9]. Die große Menge an lange im Digitalen Zwilling zu speichernden Daten sollten diesen Trend nicht fördern. Mit Blick auf die rasante Entwicklung von Computersystemen stellt sich darüber hinaus die Frage, wie unsere Enkelgeneration auf diese Daten zugreifen soll. Im Rahmen von Bestandsuntersuchungen hat sich die direkte Zuordnung über eine Markierung am Bauteil selbst – zukünftig z. B. als QR-Code – als sehr zuverlässig erwiesen. Ein Design for Re-use bei gleichzeitig stärkerer Systematisierung und die Erstellung von Materialpässen werden unseren Enkeln helfen, heute hergestellte Bauteile in Zukunft wiederzuverwenden.

Wir sind aber bereits jetzt aufgefordert, den Bestand als Materiallager zu erkennen und zu nutzen. Die Herausforderungen hierbei sind vielfältig. Der Gebäudebestand besitzt keine Materialpässe. Andere Dokumentation ist meist rar, was eine sichere Reklassifikation für eine erneute baurechtlich abgesicherte Anwendung erschwert. Der Rückbau erfordert Sorgfalt: Es gilt, den Montagevorgang rückwärts zu denken, um die Qualität der wiederzuverwendenden Bauteile zu erhalten. Dies gilt auch für den Feuchteschutz der rückgebauten Holzbauteile. Sorgfalt erfordert Zeit, für Investoren bedeutet Zeit einen längeren Return on Investment. Der heute übliche Abbruch ist effizient, aber grobmotorisch, weder Maschinen noch Personal sind auf einen Rückbau ausgelegt. Das abgebrochene Holz ist zumeist für die thermische Verwertung vorgesehen. Ein Markt für eine Wiederverwendung ist zwar schemenhaft zu erkennen, umfasst bislang jedoch fast ausnahmslos nicht tragende Bauelemente. Digitale Baustoffbörsen sind die kleinere Herausforderung. Reale Lager, in denen rückgebaute Bauteile reklassifiziert, gesäubert, bearbeitet und anschließend in ihrer Vielfalt, aber auch ausreichender Menge gelagert werden, sind sicherlich die größere Herausforderung auf dem Weg in eine zirkuläre Baubranche. Ob die Baubranche, die Abbruchindustrie oder neue Marktteilnehmer diesen Markt besetzen werden, wird sich zeigen.

Doch auch wenn die zu lösenden Fragen groß und vielfältig sind, stehen wir vor einem Anpackthema. Wir sollten uns zutrauen, die Wiederverwendung, die im historischen Holzbau bereits üblich war, anzugehen. Im Kleinen – von studentischen Initiativen über landwirtschaftliche Gebäude bis hin zu Rückbau (kombiniert und Aufstockungsmaßnahmen [10]) – beginnen wir ja bereits Erfahrungen zu sammeln.

4 Energieeffizienz

Seit Jahrzehnten schreitet die Entwicklung energieeffizienterer Gebäude voran. Da es unser Wohlstand erlaubt, zunehmend Wohnfläche pro Einwohner zu beanspruchen, heben wir diese Potenziale bis zum heutigen Tag jedoch weitgehend auf [11]. Mit Blick auf Gebäudetypologien könnte eine stärkere Berücksichtigung des Verhältnisses von Hüllfläche zu Wohnfläche (Einfamilienhaus vs. Wohnung in Mehrfamilienhaus) weitere Möglichkeiten zur Energieeinsparung verdeutlichen [12]. Hier liegt eine Chance: Die Vielfalt der möglichen Bauweisen ermöglichte es dem modernen Holzbau, auf die zunehmenden Anforderungen an Energieeffizienz zu reagieren – Stichwort Holztafelbau mit höheren Dämmstärken und luftdichten Hüllen. Dies zeigt sich auch am Marktanteil von Holzbaulösungen im Rahmen von Aufstockungen und energetischer Sanierung.

Guter baulicher Holzschutz ist keine Option, sondern ­Bedingung

5 Dauerhaftigkeit

Das nachhaltigste Gebäude ist jenes, welches nicht gebaut wird – doch diese Prämisse ist mit Blick auf das weltweite Bevölkerungswachstum, die Angleichung der Lebensverhältnisse und die zunehmende Urbanisierung nicht realistisch. Das zweitnachhaltigste Gebäude ist das Gebäude, welches möglichst lange genutzt wird. Das heißt, die Lebens­dauern von Gebäuden müssen sich erhöhen. Gleichzeitig gibt es deutliche Indizien, dass die Nutzung von Gebäuden häufigere Änderungen erfahren wird. Infolgedessen müssen Gebäude ­flexibler werden. Das Projekt Einfach Bauen [12] hat verdeutlicht, dass wir die drei ­Grundfunktionen eines Gebäudes (Tragen, Einhüllen, Ver- und Entsorgen) vermehrt in trennbaren Schichten denken müssen, da erfahrungsgemäß v. a. Konstruktion und Anlagentechnik deutlich unterschiedliche Lebensdauern aufweisen. Bei der Planung von Anlagentechnik sollte diese also auch im Hinblick auf den Unterhalt (Zugänglichkeit) und die Lebensdauer (Austauschbarkeit) bewertet werden.

Zunehmende Lebensdauern im Holzbau sind synonym mit dauerhaften Konstruktionselementen. Das bedeutet: Guter baulicher Holzschutz ist keine Option, sondern Bedingung (Bild 3). Holz ist trocken zu halten. Zeitgenössische Architektur, digitale Planungsmethoden und robotische Fertigungsmöglichkeiten ändern nichts daran: Die Grundregeln des konstruktiven Holzschutzes, welche dem Zimmererhandwerk seit Jahrhunderten bekannt sind, sind einzuhalten. Feuchtebedingte Schäden an Holzgebäuden sind praktisch nie auf Mängel am Baumaterial zurückzuführen, sondern zumeist auf Mängel, z. T. ausgelöst durch Unkenntnis, bei der Planung. Fachleute sollten sich meines Erachtens stärker als bislang gegen die Realisierung von Bauwerken mit frei bewitterten Holzbauteilen positionieren. Ein Anreiz für die Planung und Ausführung dauerhafter Bauwerke könnte gegeben werden, indem Auszeichnungen im Bauwesen, z. B. Architekturpreise, erst fünf Jahre nach Eröffnung des Gebäudes vergeben werden.

6 Nächste Generation

Der Holzbau steht vor spannenden Aufgaben. Damit ergeben sich Chancen, aber auch eine große Verantwortung. Die Community, die diese Aufgaben bewältigen kann, ist ver gleichsweise klein, aber sie wächst. Doch bereits jetzt deutet sich an, dass der zunehmende Fachkräftemangel der engste Flaschenhals für die Weiterentwicklung des (Holz-)Bausektors wird. Dies betrifft sowohl Facharbeitende wie auch Fachplanende. Talentierte und begeisterte Nachwuchskräfte zu gewinnen, wird mehr denn je zur Kernaufgabe.

Es reicht nicht mehr, die verbliebenen Studierenden/Auszubildenden auf Jobmessen zu umwerben. Wir sollten bereits Schülerinnen und Schüler von unserer schönen Aufgabe überzeugen. Holz steht für nachhaltiges Bauen, der Holzbau steht für Digitalisierung, Vorfertigung und Robotik – treffen wir damit nicht die Neigung vieler sustainable natives und digital natives?

Und im Vergleich zu anderen Berufszweigen haben wir einen weiteren Vorteil: Wir können zeigen, was wir tun. Die Aufgabe besteht darin, diese Vorteile im Rahmen der Öffentlichkeitsarbeit stärker herauszustellen.

7 Kennt der Holzbau Grenzen des Wachstums?

Ja, der Holzbau kennt Grenzen des Wachstums. Diese sind v. a. durch die mittelfristige Verknappung von Nadelholz, die potenziell zunehmende Abhängigkeit von Importen, steigende Baukosten und den Fachkräftemangel bestimmt. Allerdings gibt es auch vielversprechende Ansätze, um diesen Grenzen zu begegnen: die Integration von Laubholz in den Holzbau, die Entwicklung ressourceneffizienter Bauteile, die Schaffung von kreislauffähigen Konstruktionen in dauerhaften Bauwerken und die Ausbildung einer neuen Generation von Fachkräften zur Realisierung dieser Aufgaben. Der Holzbau hat das Potenzial, auch in Zukunft zu wachsen, wenn er seine große Innovationskraft nutzt, um die Transformation anzugehen.

Literatur

1. Meadows, D. et al. (1972) Die Grenzen des Wachstums: Bericht des Club of Rome zur Lage der Menschheit. Stuttgart: Deutsche Verlags-Anstalt.
2. Kölling, C. (2007) Klimahüllen für 27 Baumarten . AFZ-DerWald 62, Nr. 23, S. 1242–1245.
3. BMEL [Hrsg.] Holzmarktbericht 2022 [online]. Bonn: Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft. https://www.bmel-statistik.de/forst-holz/holzmarkt/holzmarktberichte
4. Wissenschaftlicher Beirat für Waldpolitik (2021) Die Anpassung von Wäldern und Waldwirtschaft an den Klimawandel . Berlin.
5. Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR) (2022) Laubholz-Produktmärkte aus technisch-wirtschaftlicher und marktstruktureller Sicht, Zukunftsstudie . Wiesbaden: Statistisches Bundesamt.
6. ecoservice24 [Hrsg.] Entsorgungsmarkt: Preisentwicklung in Deutschland [online]. Köln: Interzero Circular Solutions Germany GmbH. https://www.ecoservice24.com/de/entsorgungspreisindex
7. Gräfe, M.; Dietsch, P.; Hipper, A.; Wild, M.; Winter, S. (2018) Vorspannung von Brettsperrholzkonstruktionen. Lehrstuhl für Holzbau und Baukonstruktion, Technische Universität München.
8. Andrae, A.; Edler, T. (2015) On Global Electricity Usage of Communication Technology: Trends to 2030 . Challenges 6, pp. 117–157.
9. Digiconomist [ed.] Bitcoin Energy Consumption Index [online]. https://digiconomist.net/bitcoin-energy-consumption
10. Lotz, R. (2024) Recycling-Projekt: Aufstockung Kelsterbach (50 % Recyclinganteil). 5. Deutscher Holzbau Kongress (DHK), Berlin, 11./12. Juni 2024.
11. Ebert, T.; Essig, N.; Hauser, G. (2010) Zertifizierungssysteme für Gebäude. München: Detail Business Information.
12. Nagler, F. Hrsg. Einfach Bauen – ein Leitfaden . Basel: Birkhäuser.
13. Frese, M.; Sander, S.; Kuck, E. (2024) Konstruktionsprinzipien, Leitdetails und Empfehlungen für den vorbeugenden baulichen Holzschutz von Nichtwohnungsbauten in Holzbauweise . Karlsruher Berichte zum Ingenieurholzbau, KIT Scientific Publishing (in Vorbereitung).

Autor:in

Philipp Dietsch, dietsch@kit.edu
KIT – Karlsruher Institut für Technologie, Karlsruhe
https://holz.vaka.kit.edu.

Philipp Dietsch 1999–2005 Bauingenieurstudium TU München; 2006–2012 Promotion bei Heinrich Kreuzinger und Stefan Winter; 2012–2019 Teamleiter Holzbau Lehrstuhl für Holzbau und Baukonstruk­tion; 2020–2021 Prof. für Holzbau Univer­sität Innsbruck; seit 2022 Univ.-Prof. für Holzbau und Baukonstruktion Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Versuchs­anstalt für Stahl, Holz und Steine