Zeitschrift Der deutsche Wald In idealer Weise der Forderung von Nachhaltigkeit gerecht werden Holz als Rohstoff |
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Holz und seine Bedeutung als zukunftsfähiger Rohstoff, Energieträger und Kohlenstoffspeicher Von Gerd Wegener und Bernhard Zimmer Prof. Dr. Dr. habil. Dr. h.c. Gerd Wegener ist Direktor des Instituts für Holzforschung München im Wissenschaftszentrum Weihenstephan der Technischen Universität München. Dr. Bernhard Zimmer ist dort Wissenschaftlicher Mitarbeiter. Wald und Holz sind eng mit der Menschheitsgeschichte verbunden. Holz ist einer der ältesten Roh-, Bau-, Werkstoffe und Energieträger und dadurch dem Menschen vertraut wie kein anderer. Holz ist aber auch ein wichtiger Kohlenstoffspeicher und weist damit gegenüber anderen Rohstoffen nicht zu ersetzende Vorteile für eine nachhaltige Entwicklung auf. Somit besteht kein Zweifel, dass die Forstwirtschaft nicht nur in einzigartiger Weise das Ökosystem Wald pflegt und die so genannten Wohlfahrtsentwicklungen zur Verfügung stellt, sondern auch langfristig den nachwachsenden Rohstoff, Baustoff, Werkstoff und Engergieträger Holz produziert. Diese Art der betriebs- und volkswirtschaftlich komplexen Landnutzung ist bei keinem Konkurrenzprodukt gegeben. Das System Forstwirtschaft und Holznutzung kann in diesem Zusammenhang als ein Modell einer zukunftsfähigen Landnutzung und Produktionsweise angesehen werden. Red. Die Rohstoffquelle Wald Die Wälder der Erde sind in ihrer großen Vielfalt wesentliche Elemente unseres Planeten, sie erfüllen vielfältige ökologische Funktionen, sie sind Lebensraum für Pflanzen, Tiere und Menschen und sie produzieren Holz und Nichtholzprodukte aller Art. Derzeit werden weltweit jährlich etwa 3,4 Mrd. m³ Rundholz genutzt. Der Brenn- und Energieholzanteil macht dabei knapp die Hälfte aus (Bild 1), der andere Teile ist nach FAO-Definition Nutzholz zur stofflichen Verwertung. Die Bedeutung der stofflichen Nutzung von Holz, z. B. als Bauholz, in Holzwerkstoffen sowie in Zellstoff und Papier wird besonders deutlich, wenn man die weltweit produzierte Menge an Nutzholz mit anderen wichtigen Roh- und Werkstoffen vergleicht (Bild 2).
Allein in Deutschland beträgt der Holzvorrat etwa 2,8 Mrd. m3 und der Zuwachs beträgt jährlich rund 60 Mio. m3, von denen nur etwa 40 bis 45 Mio. m3 genutzt werden (Bild 3). Das bedeutet, dass ein Drittel des jährlichen Zuwachses derzeit nicht genutzt wird. Auch unter strenger Auslegung des Nachhaltigkeitsprinzips ließe sich derzeit erheblich mehr Holz nutzen. Vor dem Hintergrund, dass Deutschland ein Holz-Importland ist, weil der Holzverbrauch bei etwa 90 Mio. m3 liegt, ist das oben aufgezeigte Nutzungspotenzial umso bedeutender.
Das ökologische Potenzial von Holz Seit der Umweltkonferenz in Rio de Janeiro 1992 hat sich
die Staatengemeinschaft weltweit einer nachhaltigen Entwicklung
verpflichtet, wobei Wald, Forst und Holz in vielen Kapiteln
der Agenda 21 angesprochen werden. Die Bedeutung der Holznutzung
und der Holzverwendung im Spannungsfeld der Nachhaltigkeit
unter ökologischen, ökonomischen und sozialen
Aspekten wurde bislang kaum berücksichtigt und im Rahmen
der klimapolitischen Diskussion falsch bewertet. Der Wald - Die Trumpfkarte für den Klimaschutz Die Wälder der Erde sind für das Leben auf
diesem Planeten von unersetzbarem Wert. Eng verzahnt mit
seiner Umwelt wirkt der Wald auf das lokale, regionale und
globale Klima. Die Verstärkung des Treibhauseffektes
und die jüngsten weltweiten Aktivitäten zum Schutz
des Weltklimas (z. B. Klimakonferenzen in Rio, Kyoto
und Den Haag) haben die Bedeutung des Waldes einer breiten
Öffentlichkeit vor Augen geführt. Unter diesen
Aspekten muss immer wieder betont werden, dass nicht nur
Wälder, sondern auch Holz und Holzprodukte wesentliche
Kohlenstoffspeicher sind (Bild 4), wobei die Wälder
einschließlich der Waldböden 80 % des Kohlenstoffs
beinhalten (1648 Gt), der von Landpflanzen insgesamt gespeichert
ist (2060 Gt)1. Damit sind die Wälder gegenüber
dem Kohlenstoffspeicher Ozeane (38 000 Gt) zwar relativ
klein, aber im Unterschied zu diesem durch die Art der Landnutzung
und die Wirtschaftsweise relativ gut zu beeinflussen. Der
Mensch und die Gesellschaft können die Größe
dieses Biomasse- bzw. Kohlenstoffspeichers also mehr oder
weniger gut steuern - im positiven wie im negativen Sinne.
Der Forst - Sicherung der Senkenwirkung durch Bewirtschaftung Naturwälder, so genannte Urwälder (z. B. die Wälder des Amazonas, die Nebelwälder in Nordamerika etc.), befinden sich idealerweise in einem Gleichgewichtszustand, in dem sich die Bindung und die Freisetzung von Kohlenstoff in Form von CO2 die Waage halten (Bild 5). In diesen Wäldern ist der Kohlenstoffspeicher aufgefüllt, es kann der Atmosphäre kein zusätzliches Kohlendioxid mehr entzogen werden. Diese Wälder haben deshalb keine Senkenwirkung für Kohlendioxid, sind aber aufgrund ihrer Seltenheit und dem hohen Grad an Natürlichkeit besonders schützenswert. Eine dauerhafte Sicherung der Senkenwirkung des Waldes wird erst durch die in jeder Beziehung nachhaltige Bewirtschaftung des Waldes und die Nutzung des Holzes erreicht. Durch die Forstwirtschaft wird dem Wald gespeicherter Kohlenstoff entzogen und dieser damit wieder in die Lage versetzt, der Atmosphäre weiteres Kohlendioxid zu entziehen (Bild 6). Dabei ist die Aufnahme von CO2 direkt abhängig vom Zuwachs an Holzvolumen. Das dem Wald entnommene Holz wird in Form von Produkten und zur Energiegewinnung verwendet und ersetzt so fossile Rohstoffe und Energieträger.
Holz nimmt aus ökologischer Sicht gegenüber allen anderen Rohstoffen eine besondere Stellung ein. Holz ist nicht nur ein nachhaltig nachwachsender Rohstoff und Energieträger, sondern, bedingt durch die einzigartigen Produktionsbedingungen im Wald, selbst ein Teil des Ökosystems Wald.
Die Fotosynthese: aus Kohlendioxid (CO2) und Wasser (H2O) wird Holz Mit der nachhaltigen Holzproduktion sind eine Reihe positiver
Umweltwirkungen verbunden. Dazu gehören die Umwand-lung
von Sonnenenergie in chemisch gebundene Energie, die Aufnahme
von Kohlendioxid und die Speicherung von Kohlenstoff im
Holz ebenso wie die Verminderung von Schadstoffen in der
Luft.
Die Umweltentlastung - CO2- und Energieeinsparung über den gesamten Lebensweg Betrachtet man die Ökobilanzen von Holz und Holzprodukten,
so wird die Ausnahmestellung der Waldbewirtschaftung in
Deutschland und die des Holzes als Roh- und Baustoff mehr
als deutlich. Die in Bild 8 dargestellten Ergebnisse des
Primärenergieverbrauches für die Forstwirtschaft
in Deutschland zeigen trotz eines unterstellten hohen Anteils
an Maschineneinsatz und dem damit verbundenen Verbrauch
fossiler Energieträger den geringen Aufwand, der zur
Produktion und Bereitstellung von Holz nötig ist. In
Abhängigkeit von der Baumart und dem Rundholzsortiment
müssen bis zur Bereitstellung des Rundholzes an der
Waldstraße lediglich zwischen 1,1 und 4,2 % der im
Holz gespeicherten Energie aufgewendet werden5.
Das Energie- und CO2-Einsparpotenzial setzt
sich bei der Herstellung von Schnittholz fort, einem Sortiment,
von dem in Deutschland jährlich etwa 15 Mio. m³
erzeugt werden. Für die Erzeugung von Nadelschnittholz
liegt der Verbrauch an Primärenergie für ungetrocknetes
Schnittholz zwischen 155 und 510 MJ/m7. Dieser
Wert schließt neben dem Verbrauch für Entrindung,
Einschnitt, Nachschnitt, Sortierung und Verpackung auch
den Treibstoff für den innerbetrieblichen Verkehr ein.
In zunehmendem Maß wird aus Qualitätsgründen
Schnittholz im Sägewerk künstlich, d.h. technisch
getrocknet. Dieser Trocknungsprozess erfordert sowohl elektrische
als auch thermische Energie (Wärmeenergie). In Bild
10 ist der Primärenergieverbrauch zur Herstellung von
getrocknetem Nadelschnittholz dargestellt. Es wird deutlich,
dass über 85% der im Schnittholz gespeicherten Sonnenenergie
mit auf den weiteren Lebensweg mitgenommen werden.
Das System "Wald - Forst - Holz" bietet für beide Wege Konzepte. Holzwerkstoffe und -produkte zeichnen sich durch einen geringen Primärenergieverbrauch aus und der Anteil regenerativer Energieträger im Energiemix der Forst- und Holzwirtschaft liegt bereits heute über dem Durchschnitt. Der Energiegewinn: der Energieinhalt des Produktes nach der stofflichen Nutzung Der Umwelt zuliebe müssen also viele Materialien
wieder durch Holz ersetzt werden, die in der Vergangenheit
durch so genannte moderne, aber auf endlichen Rohstoffen
basierende Werkstoffe subsituiert wurden. Wird für
einen bestimmten Zweck Holz als Bau- oder Werkstoff (Bauholz,
Fenster, Möbel) eingesetzt, so wird im Vergleich zu
Produkten aus nicht nachwachsenden Rohstoffen, die aktuell
kein CO2 gebunden haben und die sowohl bei der
Herstellung als auch bei der Entsorgung Überschuss-CO2
freisetzen, der CO2-Gehalt der Atmosphäre
gemindert. Das Lebensende: aus der Natur in die Natur zurück Für Holz ergibt sich also am Ende des Lebensweges
ein weiterer bisher viel zu wenig beachteter Klimaaspekt.
Am Ende des Lebensweges von Holzprodukten kann der Energieinhalt
konsequent genutzt werden und stellt damit eine Quelle erneuerbarer
Energie dar, die fossile Energieträger und deren CO2-Emission
ersetzen kann. Am Beispiel des Expo-Holzdaches auf der EXPO
2000 in Hannover (Bild 11) lässt sich errechnen, dass
am Ende der Nutzungsdauer des Bauwerkes dessen 5200 m3 Holz-
und Holzprodukte in eine Energiemenge umgesetzt werden können,
die dem Jahresbedarf an Heizenergie von 1600 Einfamilienhäusern
(100 m² Wohnfläche) mit Niedrigenergiestandard
entspricht.
Ein enormes Potenzial für eine breite und zukunftsfähige Produktpalette Holz diente bis ins 19. Jahrhundert in erster Linie in
massiver Form als Energieträger, Baumaterial und als
Werkstoff für Geräte des täglichen Lebens
und Arbeitens. Insbesondere in der bäuerlichen Kultur
und für dutzende von Handwerken war es über Jahrtausende
ein unersetzliches Material.8 Die Nutzung verschiedener Holzarten für Konstruktions- und Ausstattungszwecke Die Forstwirtschaft stellt verschiedene Holzarten (Bilder 12 und 13) mit unterschiedlichsten Eigenschaften zur Verfügung, wobei die Dichte des Holzes, dessen Festigkeiten, Härte, Quell- und Schwindverhalten, natürliche Dauerhaftigkeit, Farbe oder Geruch verwendungsrelevant sein können.9
Die Forstwirtschaft liefert ausgewählte Sortimente
an Rundholz (Bilder 14 und 15) in unterschiedlichen Dimensionen
und Qualitäten wie starkes Stammholz, schwache Stammholzabschnitte
oder schwaches Durchforstungsholz.
Die Furnierindustrie stellt aus besonders hochwertigen dekorativen Sortimenten und Holzarten (Bild 18) Furniere her, die hauptsächlich für Möbel sowie Wand- und Deckenverkleidungen eingesetzt werden.
Was die Industrie aus geringwertigem Holz und Holzabfällen zu machen versteht Aus schwachem und geringwertigem Waldholz sowie aus den
Neben- und Reststoffen der Sägeindustrie, der Furnierindustrie
und der weiterverarbeitenden Holzindustrie des Holzhandwerks
(Hackschnitzel, Sägespäne, Sägemehl, Hobelspäne
[Bild 19]) produziert die Holzwerkstoffindustrie meist plattenförmige
Werkstoffe, wie sie beispielhaft in Bild 20 abgebildet sind.
Damit werden im Sinne einer integrierten Kreislaufwirtschaft
alle Rest- und Nebenstoffe der vorausgehenden Produktionslinien
in zusätzliche hochwertige Produkte übergeführt.
Durch Zusammenfügen der Holzmaterialien mit Klebstoffen
entstehen Bau- und Werkstoffe mit spezialisierten Eigenschaften,
die sich deutlich von denen des gewachsenen Holzes unterscheiden
und vor allem die durch die Baummaße vorgegebenen
Dimensionen überwinden. Beispiele dafür sind Sperrhölzer,
Spanplatten, Faserplatten, Furnierschichtholz oder Dämmstoffe
(Tabelle 2).
Holz in der Papierindustrie Während Massivholzprodukte und Holzwerkstoffe ihr technisches Potenzial aus der gewachsenen Holzstruktur und dem Verbund von Holz und Klebstoff im Hinblick auf Festigkeit, Dauerhaftigkeit und dekorativen Charakter schöpfen, nutzt die Papierherstellung die chemisch-morphologischen Besonderheiten des Holzes für eine breite Palette von Papier-, Pappe- und Kartonprodukten (Bild 21).
Die verschiedenen Halbstoffe für die Papierherstellung werden sowohl aus schwachem Waldholz (z. B. für Holzschliff) als auch aus Sägereststoffen und anderen Kuppelprodukten der Holzwirtschaft (z.B. für Zellstoff) produziert. Als etabliertes Sekundär- bzw. Recyclingprodukt wird aufbereitetes Altpapier in fast allen Papiersorten eingesetzt. Rohstoff für die Chemische Industrie Eine Auflösung des Holzgefüges bis auf die chemische Ebene legt die chemische Komponente Cellulose der verholzten Zellwand frei, aus der chemische Produkte wie Viskosefasern (Bild 22), Cellophan, Lacke oder Tapetenkleister produziert werden.
Das chemische Potenzial von Holz und seinen chemischen Bestandteilen ist jedoch prinzipiell weit größer: Alkohole, Phenole und viele chemische Grundstoffe sowie daraus ableitbare Kunststoffe machen Holz zum wichtigen Chemierohstoff der Zukunft, wenn die Dominanz der fossilen Rohstoffe abnehmen wird. Holz in der Energiewirtschaft Entsprechendes gilt für das Potenzial von Holz als Energieträger in Form von Brennholz aus dem Wald oder aus Produktionsreststoffen oder Holzbriketts (Bild 23) und Holzkohle bis hin zu Holzgas.
Neben der traditionellen Gewinnung von Wärmeenergie wird Holz und Rinde zunehmend auch für die gemeinsame Produktion von Wärme und Strom durch Kraft-Wärme-Kopplung in Blockheizkraftwerken eingesetzt (Bild 24).
Die vorausgegangenen Ausführungen machen deutlich,
dass Forst- und Holzwirtschaft mit ihrer Produktion und
ihren Produkten alle Kriterien einer nachhaltigen Wirtschaftsweise
unter technischen, ökonomischen und ökologischen
Aspekten erfüllt.
Literaturhinweise 1 Burschel, P. (1990): Das Menetekel - Klimaänderung. Konsequenzen für die Forstwirtschaft weltweit. Allg. Forst Zeitschr., 45, 11: 255-257. 2 Houghton, J. (1997): Globale Erwärmung - Fakten, Gefahren und Lösungswege. Berlin, Heidelberg: Springer Vlg.; 230 S. 3 Schulze, E.-D. (2000): Der Einfluss des Menschen auf die biogeochemischen Kreisläufe der Erde. JV 2000: 76-90. 4 Burschel, P., Huss, J., (1987): Grundriss des Waldbaus - Ein Leitfaden für Studium und Praxis. Hamburg: Parey Vlg; 352 S. 5 Schweinle, J.; Thoroe, C. (1997): Zur Ökobilanzierung der Rohholzproduktion in Deutschland. Forstarchiv, 52, 5: 110-116. 6 Zimmer, B.; Wegener, G. (1996): Stoff- und Energieflüsse vom Forst zum Sägewerk. Holz Roh Werkst. 54, 4: 217-223. 7 Wegener, G.; Zimmer, B., Frühwald, A., Scharai-Rad, M. (1997): Ökobilanzen Holz. Fakten lesen, verstehen und Handeln. Informationsdienst Holz, Deutsche Gesellschaft für Holzforschung (Herausgeber), München. 8 Schulz, H. (1993): Die Entwicklung der Holzverwendung im 19., 20. und 21. Jahrhundert. Holz- Roh- Werkstoff, 51: 75-81. 9 Grosser, D.; Zimmer, B. (1998): Einheimische Nutzhölzer und ihre Verwendung. In Informationsdienst Holz - Holzbau Handbuch (Reihe 4, Teil 2, Folge 2) der Entwicklungsgemeinschaft Holzbau (EGH) in der DGfH (Herausgeber), München. 48 S. 10 Radovic, B.; Cheret, P.; Heim, F. (1997): Informationsdienst Holz - Holzbau Handbuch - Reihe 4, Teil 4 Holzwerkstoffe, Folge 1 konstruktive Holzwerkstoffe; Arbeitsgemeinschaft Holz e.V. (Hrsg.), Düsseldorf. 22 S. 11 Wegener G.; Wind, Chr.; Zimmer, B.; Frühwald, A. (2000): Agenda 21 - Wald und Holz in Städten und Gemeinden. Informationsbroschüre; Bonn: Holzabsatzfonds (Hrsg.); 12 S. 12 Wegener, G.; Zimmer, B. (2000): Wald als nachhaltige Energie- und Rohstoffquelle. Forst und Holz 55, 18: 588-594.
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