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Langzeitbindung

Wiederverwendung, Weiterverwendung, Recycling, thermische Nutzung

Adolf Daniel Merl
Erschienen in
Zuschnitt 24: vorläufig nachhaltig
Dezember 2006

Holz als quantitativ in großen Mengen verfügbarer nachwachsender Rohstoff spielt bei der Umsetzung nachhaltigen Bauens eine wichtige Rolle. Über den gesamten Lebenszyklus betrachtet hat die gewählte Verwertungsoption am Ende der Nutzungsphase entscheidenden Einfluss auf die verursachten Umweltwirkungen. Das gilt besonders für den Treibhauseffekt und das verwertbare energetische Potenzial, aber auch für die Wertschöpfung und die Schaffung qualitativ hochwertiger Arbeitsplätze entlang der Wertschöpfungskette. Grundlegende Voraussetzungen der möglichen Verwertung werden im Produktdesign bzw. beim Bauen im Entwurfs- und Konstruktionsprozess gesetzt.

Der Vorteil von Holz besteht in der direkten Nutzung der Sonnenenergie beim Wachstumsprozess. Dabei wird dem Kohlendioxid der Atmosphäre entzogener Kohlenstoff im Holz gebunden. So wird der Kohlenstoff über den Zeitraum des Wachstums und bei weiterer Verwendung als Bauprodukt über die gesamte Nutzungsperiode temporär im Holz gespeichert. Ebenso bleibt das verwertbare energetische Potenzial, vorausgesetzt das Holz wird nicht mit Schad- oder Störstoffen vermischt, erhalten. Am Ende der Lebensdauer der meist langlebigen Bauprodukte stellt sich dann die Frage der stofflichen oder der thermischen Verwertung. Für eine zukünftige Verwertung ist unter dem Blickwinkel der Nachhaltigkeit bereits im Planungsprozess dafür Sorge zu tragen, dass

  • der energetische und zeitliche Aufwand für zerstörungsfreie Demontage, Trennbarkeit verschiedener Materialien und Aufbereitung gering bleibt
  • keine die Verwertung einschränkende Kontaminationen chemischer oder physikalischer Natur vorhanden sind
  • möglichst großteilige Elemente ohne Beschädigungen verfügbar sind
  • eine Verwertung auf hohem technischen Niveau mit optimierter Wertschöpfung entsprechend den regionalen Gegebenheiten erfolgen kann und
  • das thermisch nutzbare Potenzial erhalten bleibt und schließlich genutzt wird.

Holzprodukte aus Sekundärmaterialien können Produkte aller Art aus Primärmaterialien ersetzen, wodurch im Einzelfall innerhalb des Systems sehr effiziente stoffliche und energetische Optimierungspotenziale realisiert werden können. So bewirkt die Substitution von Baumaterialien, welche unter Einsatz von fossilen Energieträgern produziert werden oder hohe prozessbedingte CO2-Emissionen hervorrufen, die Reduktion des Treibhauseffekts und des Energieverbrauchs. Im Falle knapper werdender Verfügbarkeit von Holz zufolge gesteigerter Nachfrage seitens der Holzindustrie, Papierindustrie und stark steigend der Energieproduzenten wird auch in einem holzreichen Land wie Österreich die stoffliche Verwertungsschiene an Bedeutung gewinnen. Holz wird auch beim unausweichlich notwendigen Umbau des heutigen fossilen Wirtschaftssystems in ein solares Wirtschaftssystem ein wichtiger Faktor sein. Die momentan in Europa scheinbar im Überfluss vorhandene Ressource Holz könnte somit bald wie schon im 19. Jahrhundert wieder knapp werden. Daher sind Strategien und Logistikkonzepte zu entwickeln, wie die zur Verfügung stehenden Holzmengen unter Berücksichtigung von Primär- und Sekundärressourcen mit dem größten erzielbaren Nutzen unter den einzelnen Verbrauchern verteilt werden können. Damit besteht die Möglichkeit, mittels einer optimal gestalteten Nutzungskaskade durch „materielle“ Substitutionseffekte bereits bei der stofflichen Altholzverwertung zur Milderung des Treibhauseffekts und zur Erhöhung der Energieeffizienz einen Beitrag zu leisten. Zugleich bleibt der im Holz gebundene Kohlenstoff über die gesamte Nutzungskaskade der Atmosphäre entzogen, um schließlich bei der finalen thermischen Verwertung fossile Brennstoffe zu ersetzen. Das bedeutet, dass bei der Energiegewinnung aus Altholz „kurzfristig“ im Kreislauf geführter Kohlenstoff „langfristig“ in fossilen Energieträgern gespeicherten Kohlenstoff ersetzt und so einen wichtigen Beitrag zur Verlangsamung des Klimawandels leisten kann. Mit „kurzfristig“ ist dabei abhängig von der Bindungsdauer im Holz ein Zeithorizont von etwa 50–250 Jahren gemeint, wodurch der CO2-Gehalt der Atmosphäre nicht aus dem Gleichgewicht gebracht wird. Der „langfristig“ in den fossilen Energieträgern enthaltene Kohlenstoff wurde vor rund 350–400 Millionen Jahren in Form von Meeresorganismen (biogenetische Theorie) gebunden und damit dauerhaft der Atmosphäre entzogen. Dessen vergleichsweise rasante Freisetzung bewirkt eine messbare Erhöhung der CO2-Konzentration in der Atmosphäre und damit die Störung eines seit Millionen Jahren andauernden Gleichgewichtszustands mit allen Folgen des daher rührenden Klimawandels.

Aus ökologischer Sicht müssen deshalb unter Einbeziehung der erzielbaren Wertschöpfung sowie der damit verbundenen Arbeitsplätze entlang der Wertschöpfungskette die Überlegungen in der Holznutzung darauf abzielen, Holz zuerst hochwertig stofflich zu nutzen und letztlich effizient energetisch mit möglichst geringem Transportaufwand zu verwerten. Stoffliche und energetische Verwertung müssen unter Betrachtung des gesamten Systems aneinander gekoppelt optimiert werden. Eindimensionale, beispielsweise nur auf den energetischen Blickwinkel fokussierte Betrachtungen können zu ökonomischen und ökologischen Fehlentwicklungen führen. Voraussetzung dafür ist eine auf die jeweilige Region abgestimmte Infrastruktur für die stoffliche Weiterverwendung und die finale energetische Verwertung in geeigneten Kraft-Wärme-Kopplungskraftwerken mit hohem Wirkungsgrad. Kraft-Wärme-Kopplungen mit hochwirksamer Rauchgasreinigung tragen zudem gegenüber Einzelfeuerungen in geringerem Maß zur Feinstaubbelastung bei.

Die Wieder- oder Weiterverwendung von Altholz leistet einen Beitrag zur Schonung von Naturraum. In Österreichs Wäldern bildet sich jährlich pro Hektar Fläche zwischen 7 und 8m³ Holzbiomasse, woraus rund 2,5m³ Primärschnittholz produziert werden kann. Im Umkehrschluss bedeutet das, dass 2,5m³ weiter verwendeten Schnittholzes den Ertrag eines Hektars Primärwaldfläche substituieren. So zeigt das Beispiel der Stadt Wien, dass mit der stofflichen Nutzung des jährlich anfallenden Bau- und Abbruchholzes aus dem Büro- und Wohnbau bis zu 15.000ha Primärwald für zusätzliche Produktion frei werden könnten.

Die Voraussetzungen für eine hochwertige und ökonomisch umsetzbare stoffliche Weiterverwendung von Altholz im Bauwesen in Form von Einzelteilen oder ganzer Bauelemente werden in der Planung geschaffen. Die damit verbundenen Erfordernisse an Holzverarbeitung und Detailgestaltung müssen die möglichen mehrmaligen stofflichen Nutzungszyklen und die finale energetische Verwertungsmöglichkeit auf die Region abgestimmt reflektieren. Planer müssen sich im Entwurfsprozess bewusst sein, dass eingebaute Materialien in Zukunft wieder als Ressource für weitere Produkte (»Design for Recycling«) und schließlich zur Energieerzeugung genutzt werden können (»Design for Energy«). Die Bauwerke und das darin enthaltene Rohstofflager stellen ein großes Ressourcenreservoir dar, dessen künftige Nutzung wesentlich von der Art des Einbaus abhängt. Das in der Stadt Wien eingebaute Holzlager setzt sich aus insgesamt rund 4,3 Mio t Holztrockenmasse zusammen. Der in diesem Holzlager gespeicherte Kohlenstoff entspricht in etwa einer Wiener Jahresemission an Treibgasäquivalenten. Die künftige stoffliche Nutzung dieses Holzlagers kann Primärmaterialien ersetzen und damit zu höherer Energie- und Materialeffizienz sowie zur Naturraumschonung beitragen und letztlich mittels energetischer Verwertung fossile Energieträger substituieren. Berechnungen über das Altholzaufkommen aus dem Wiener Büro- und Wohnbau zeigen, dass mittels einer effizienten thermischen Verwertung in einem modernen Kraft-Wärme-Kopplungskraftwerk jährlich 470TJ (Tera Joule) an Wärme und Strom gewonnen werden könnten und damit die Verbrennung von bis zu 12.800t Erdöl ersetzt werden könnte. Das entspricht einer jährlichen Reduktionsmöglichkeit von nahezu 50.000t CO2-Äquivalenten. Mittels einer derartigen Lagerbewirtschaftung können städtische Regionen ihre Versorgungsabhängigkeit reduzieren und damit auch Arbeitsplätze schaffen. Die wichtigsten Maßnahmen und Vorkehrungen für eine optimale stoffliche und energetische Verwertung von Holz können wie folgt zusammengefasst werden:

  • Die Kriterien für Wiederverwendung und thermische Verwertung müssen in der Entwurfs- und Konstruktionsphase umgesetzt werden.
  • Materialgerechte Verwendung und die Umsetzung organisatorischen und konstruktiven Holzschutzes ermöglicht es weitgehend, Holz unbehandelt ohne Einbußen in der Lebensdauer einsetzen zu können. Unbehandeltes Holz kann uneingeschränkt stofflich oder thermisch verwertet werden.
  • Bei Einsatz von Additiven (z.B. Leime, Beschichtungen etc.) oder der Vermischung von Holz mit anderen Stoffen (z.B. Plastik, Zement etc.) ist darauf zu achten, dass dadurch das zukünftige stoffliche und thermische Nutzungspotenzial nicht vermindert wird und keine Stoffe in Bauteile Eingang finden, welche im eingebauten Zustand ein Gefahrenpotenzial bergen oder die mögliche zukünftige Verwertung einschränken.
  • Die Umsetzung einer nachhaltigen Holznutzungskaskade setzt eine flächendeckende Infrastruktur an (Altholz)Verarbeitungsbetrieben und Kraftwerken voraus.
  • Weite Transporte reduzieren die Material- und Energieeffizienz wesentlich. Das eingebaute Holz soll daher aus der Region stammen, in der es verarbeitet, verwendet und schließlich thermisch verwertet wird.
  • Die Herstellung leicht demontierbarer und trennbarer Bauteile, um möglichst große, kontaminationsfreie und unbeschädigte Holzteile oder ganze Bauelemente für eine effiziente stoffliche und thermische Verwertung zu erhalten.
  • Holz soll in langlebigen Bauteilen gespeichert, danach weiterverwendet und schließlich thermisch genutzt werden.
  • Die Verwertung der Aschen aus der Holzverbrennung kann als Dünger oder als Rohstoff in der Baumaterialproduktion unter Beachtung ökologischer Verträglichkeit erfolgen. Voraussetzung dafür ist die Schadstofffreiheit des thermisch verwerteten Holzes.

Text

Adolf Daniel Merl
  • Bauingenieur (TU Wien)
  • bis 1998 in verschiedenen Architekturbüros tätig
  • 1998–2004 Universitätsassistent an der TU Wien (Tragwerksplanung und Ingenieurholzbau)
  • 2003–2005 Dissertation (TU Wien), die mit dem Josef-Umdasch-Forschungspreis 2006 ausgezeichnet wurde
  • Lehrauftrag an der TU Wien sowie Forschungs- und Planungstätigkeit in den Bereichen Nachhaltiges Bauen und Ressourcenmanagement

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