Klimawandel als inter­diszi­plinäre Heraus­forderung

Der Deutsche Wald. Kulturgeschichte, Ökosystem, Erholungsraum und Wirt­schafts­gut. Der globale Klimawandel mit zunehmenden Trockenperioden und Witterungsextremen beeinträchtigt auch den deutschen Wald. Damit er seine vielfältigen Ökosystem­dienst­leistungen erbringen kann, muss die Bewirt­schaftung nachhaltig sein. Einen aktiven Beitrag dazu leistet die Holzbau­­forschung Mainz gemeinsam mit ihren Partnern im Rahmen des Verbundforschungsprojektes EichenSystem. In diesem hat sich ein inter­diszi­plinäres Team mit den unterschiedlichen Forschungsschwerpunkten Waldnutzung und Holzphysik, Konstruktion und Digitales Bauen sowie Holz-Hybridbau und Holzmechanik ein gemeinsames Ziel gesetzt: Die Erschließung und Bereitstellung neuer Rohstoffquellen für hochwertig genutzte Bauprodukte im konstruktiven Holzbau im Rahmen der Waldstrategie 2050.
Eine solche Rohstoffquelle sind schwache Laubholz­sortimente aus Eiche, die aufgrund ihrer Wuchsmerkmale und langen Umtriebszeit für den rasant wachsenden Bausektor wirtschaftlich nicht attraktiv genug sind und somit die üblichen Roh- und Werkstoffklassifikationen bisher nicht nachgefragt wurden. Dies gilt es nachzuholen, mit Besinnung auf bewährte Regeln des Handwerks und Anwendung modernster Methoden und Kenntnisse der Bau- und Material­forschung, von der Feldstudie über zerstörungsfreie Prüfmethoden mit optischer Messwert­erkennung bis hin zur Ergebnis­validierung mittels Röntgen-Volumen­tomo­graphie. Unbeachtete Ressourcen können somit über ihren digitalen Zwilling ein „upgrade“ zu einem gefragten nachwachsenden Rohstoff und einer ressourcen­schonende Alternative zu mineralischen oder metallischen Baustoffen in klassischen Stabtragwerken erfahren.

Ausgangspunkt der Forschung war die Idee einer neuen Prozesskette, bei der die Konstruktion von Bauwerken flexibel an das vorrätige Holzangebot angepasst wird. Hier bestimmt nicht die serielle Architektur den Materialbedarf, sondern die Architektur entsteht aus dem verfügbaren Material- und Sortimentsangebot des Waldes. Das Entwurfskonzept bedient sich ebenso überlieferter Kenntnisse und Abläufe der Zimmerer-, Schiffsbauer- und Wagnerkunst. Da Holz als Naturfaserwerkstoff stark inhomogen aufgebaut ist, bildet die Bestimmung der Werkstoffkennwerte einen wesentlichen Forschungsschwerpunkt, da alle Eigenschaften wuchs-, feuchte- und standortabhängig veränderlich sind. Die Zuordnung vorhandener Stammquerschnitte erfolgt über eine waldnahe Charakterisierung des Angebotes und merkmalbezogener Vorsortierung des Eichenrohholzes für die Datenbank WALD des Rohstoffangebotes.

Zu Test- und Demonstrationszwecken wird ein Referenzgebäude in Form einer forstwirtschaftlich nutzbaren Halle errichtet. Die Stäbe der parametrisch entwickelten Tragwerke erfordern dabei in der Bauausführung lediglich einen Kappschnitt zur Herstellung definierter Längen. Am Demonstrationsobjekt werden die gewonnenen Erkenntnisse überprüft und validiert und für eine höherwertige bauliche Verwendung von Eichenschwachholz aufbereitet und einer mehrstufigen Kaskadennutzung zugeführt.

Das Verbundforschungsvorhaben EichenSystem verfolgt den Grundsatz der effizienten Ressourcennutzung. Laut Holzeinschlagstatistik 2020 wurde ein Fünftel der Holzernte entweder thermisch oder gar nicht verwertet. Dazu gehört auch das hier untersuchte „problematische“ Sortiment. Langanhaltende Trockenperioden in den Vorjahren begünstigten die rasante Ausbreitung des Borkenkäfers mit massiven Schäden vorwiegend an Fichte, Tanne und Douglasie. Es besteht also akuter Handlungs­bedarf für eine stärkere Biodi­versität. Dazu möchte das interdiszi­plinäre Forschungs­vorhaben EichenSystem einen Beitrag leisten, indem die notwendige Bestands­vergrößerung klima­resilienter Laubholz­sortimente in den kommenden Jahrzehnten nachhaltig genutzt und mit modernen Klassifikations­verfahren im Rahmen der Waldbe­wirtschaftung einer langlebigen und hochwertigen Nutzung im Bauwesen zugeführt wird.