BOKU setzt neue Maßstäbe für den Holzwerkstoff von morgen

Bis zu 80 % Rohstoffausbeute durch Strands

Das Projekt hat zum Ziel, mit Hilfe sogenannter Strands – langer, schlanker Holzspäne, die bereits als Basis von OSB-Platten bekannt sind – einen neuartigen Baustoff für mehrstöckige Gebäude zu entwickeln. „Die damit erzielte Rohstoffausbeute von über 80 Prozent ist ein großer Vorteil gegenüber anderen Technologien, insbesondere weil auch bisher kaum genutzte Sortimente eingesetzt werden können. Da Strands vergleichsweise kleine Elemente sind, lassen sie sich einfach mischen – so können auch weniger typische Holzarten wie Buche, Eiche oder Pappel wirtschaftlich genutzt werden“, erklärt Studienleiter Johannes Konnerth.

Im Rahmen von UniStrand entstehen 7–17 cm dicke Plattenelemente, die aus kreuzweise verleimten, unidirektional ausgerichteten Strand-Platten gefertigt und speziell für den Holzbau entwickelt werden. Diese Einzelplatten dienen als berechenbares Zwischenprodukt mit deutlich verbesserten Festigkeitseigenschaften im Vergleich zu herkömmlichen Produkten wie OSB oder festigkeitssortierten Schnittholz, wie es für Brettsperrholz verwendet wird. Die notwendige Materialstärke sowie die Sperrwirkung gegen Quellen und Schwinden werden abschließend durch eine Kreuzlagenverklebung nach dem Vorbild von Brettsperrholz (BSP) erreicht.

Material nach Maß: Leistungsfähigkeit nur dort, wo sie gebraucht wird

Ein besonderes Merkmal des neuen Holzwerkstoffs: Die Strands von Laub- und Nadelhölzern können nicht nur gemischt, sondern auch in variabler Dichte gepresst werden. So lassen sich Platten mit höherer Festigkeit dort einsetzen, wo größere Lasten wirken, während in weniger beanspruchten Bereichen Material eingespart wird. Fenster- und Türöffnungen können direkt im Produktionsprozess ausgespart werden – ein weiterer Beitrag zur Ressourcenschonung.

Klimaschutz durch intelligente Holznutzung

Konnerth betont, dass sich die seit Jahrzehnten veränderten Waldstrukturen künftig verstärkt auf die Holzverfügbarkeit auswirken werden. Ein steigender Anteil von Laubbäumen, gemischtere Bestände und mehr minderwertige Sortimente stellen die Bauwirtschaft vor neue Herausforderungen. „Gerade deshalb ist es unerlässlich, Holz deutlich ressourceneffizienter zu nutzen. Wir müssen es zuerst für langlebige Bauprodukte einsetzen, die CO₂-intensive Materialien ersetzen und Kohlenstoff langfristig binden. Erst nach mehrfacher Wiederverwendung und Recycling sollte Holz als Brennstoff verwertet werden.“

Effiziente Nutzung entscheidet über Zukunft des Holzbaus

Das Forschungsteam weist zudem auf die globalen Dimensionen hin: Würden bis zu 90 Prozent der neuen mittelhohen städtischen Gebäude in Holzbauweise errichtet, könnte der jährliche Bedarf an gespeichertem Kohlenstoff 1,36 Gigatonnen erreichen. Dafür wären jedoch rund 6,1 Milliarden Kubikmeter Rundholz pro Jahr notwendig – weit mehr als die derzeitige weltweite Produktion von etwa 3,9 Milliarden Kubikmetern. „Diese Zahlen verdeutlichen, dass die effiziente Nutzung des wertvollen Rohstoffs Holz entscheidend ist, um das Potenzial im Bauwesen voll auszuschöpfen, ohne ökologische Grenzen zu überschreiten“, so Konnerth.

Globale Herausforderungen der massiven Holznutzung

Zwischen Baustoff, Energiequelle und Klimadruck

Wettbewerb um Holz: Holz wird nicht nur im Bauwesen eingesetzt, sondern auch für Textilien, Verpackungen und vor allem als Energiequelle – etwa 50 % des weltweiten Verbrauchs.

Klimawandel und Wälder: Die Waldzusammensetzung verschiebt sich hin zu widerstandsfähigeren, aber wirtschaftlich weniger rentablen Harthölzern. Das stellt eine Herausforderung für die Industrie dar, die vor allem auf die Verarbeitung von Nadelholz (Weichholz) ausgerichtet ist.

Widersprüchliche Prioritäten: Vor dem Hintergrund der globalen Energiekrise und der Notwendigkeit, Emissionen zu reduzieren, entsteht ein zunehmendes Dilemma zwischen der Nutzung von Biomasse für Energie (Einmalnutzung) und der Produktion langlebiger Produkte wie Baumaterialien.

Nachgefragt

Für Johannes Konnerth steht fest: Die Veränderungen in unseren Wäldern wirken sich mit einer Verzögerung von Jahrzehnten auf das Holzangebot und die Industrie aus. „

Hartholz oder Weichholz?

Weichholz punktet mit Leichtigkeit und Stärke
Weichhölzer wie Fichte lassen sich nicht nur einfacher verarbeiten, sie bieten auch ein hervorragendes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht. So erreicht Fichte bereits bei einer Dichte von 430 kg/m³ einen Elastizitätsmodul von 12 GPa, während Eiche denselben Wert erst bei 650 kg/m³ erzielt. Nur wenige Laubhölzer wie Buche oder Birke können hier mithalten – viele schneiden deutlich schlechter ab.

Mehr nutzbares Holz bei Nadelbäumen
Nadelhölzer wachsen schneller und liefern einen höheren Anteil nutzbarer Biomasse: 80–90 % im Vergleich zu 50–80 % bei Laubbäumen. Zwar erreichen manche Laubhölzer etwas höhere Festigkeiten, doch ihr Gewicht ist dafür unverhältnismäßig groß.

Die Zukunft liegt in cleveren Mischungen
Für den Holzbau der Zukunft wird es entscheidend sein, Laubhölzer sinnvoll einzusetzen. Mischungen aus Nadel- und Laubholz bieten dabei großes Potenzial: Sie lassen sich effizient verarbeiten, ohne die Materialeigenschaften wesentlich zu verschlechtern. Besonders leichtere Hölzer wie Pappel können hier sogar Vorteile gegenüber sehr dichten Harthölzern haben.