Holzwerkstoff- und Naturfaser-Technologien

Forschungsprojekt

FutureWood – Nadelholzqualität in Zeiten des Klimawandels

Der Klimawandel stellt die Forstwirtschaft vor große Herausforderungen. Insbesondere die Versorgung mit qualitativ hochwertigem Nadelholz ist zunehmend problematisch. Im Projekt FutureWood untersuchen wir die erzeugte Rohstoffqualität von verschiedenen Waldbausystemen unter der Berücksichtigung von klimatischen und ökologischen Aspekten. Auf dieser Basis entwerfen wir optimierte Waldbausysteme und Herstellungsverfahren für die Forst- und Holzwirtschaft, um die nachhaltige Produktion von hochwertigen Nadelholzprodukten sicherzustellen.

Die Wirtschaftsbaumart Fichte bildet auf vielen Standorten ein flaches Wurzelsystem aus. Dies und ihre Winterbegrünung sorgen für eine hohe Anfälligkeit für Windwurf und -bruch. Auch die Standfestigkeit der tiefer wurzelnden Douglasie ist noch nicht vollends erforscht. Sie verträgt zwar stärkere Trockenheit als die Fichte, jedoch steigt mit dem Klimawandel die Gefahr für lange Trockenperioden und starke Stürme. Durch den Temperaturanstieg und kürzere Frostperioden verbessern sich außerdem die Lebensbedingungen vieler Baumschädlinge, die so eine weitere Generation pro Jahr hervorbringen können. Nur angepasste, vitale Waldbestände werden unter den verschärften Umweltbedingungen fortbestehen können.

In den letzten Jahren erfolgten daher vielerorts waldbauliche Maßnahmen, um die Stabilität der Waldbestände insgesamt zu erhöhen: Erhöhung des Laubbaumanteils, Umbau zum Mischwald und damit einzelstammweise Erziehung auch bei Nadelbäumen. Dies führt zur Ausbildung großer Baumkronen und weiter Jahrringe. Die Ästigkeit nimmt zu, während die Holzdichte sinkt. Die Folge sind verringerte Festigkeiten, wodurch das geerntete Rohholz nicht mehr die Sortierkriterien erfüllt, die für hochwertige Holzprodukte wie statisch hoch belastbares Bauholz aktuell gelten.

Wie lässt sich also die Versorgung mit Bauholz und anderen hochwertigen Nadelholzprodukten in Zeiten des Klimawandels sicherstellen? Dieser Frage geht ein interdisziplinäres Forscherteam des Fraunhofer-Instituts für Holzforschung, Wilhelm-Klauditz-Institut WKI, der HAWK Hochschule für angewandte Wissenschaft und Kunst Hildesheim/Holzminden/Göttingen sowie der Georg-August-Universität Göttingen auf den Grund.

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler verfolgen dabei zwei Ansätze: Einerseits werden sie ein an den Klimawandel angepasstes Waldbaukonzept für Nadelbäume entwickeln, um auch in Zukunft eine möglichst hohe Rohholzqualität sicher zu stellen. Andererseits versuchen sie die Sortierverfahren so zu optimieren, dass auch geringerwertiges Rohholz für anspruchsvolle Holzwerkstoffprodukte genutzt werden kann.

© Fraunhofer WKI | Tobias Krenn
Waldbestand nach 80 Jahren Niederdurchforstung
© Fraunhofer WKI | Tobias Krenn
Waldbestand nach 40 Jahre Hochdurchforstung: Im Vergleich zum Waldbestand nach 80 Jahren Niederdurchforstung haben die Z-Bäume in der halben Lebenszeit ähnliche Durchmesser erreicht.

Optimierung des Waldbausystems

Die Forschenden vergleichen repräsentativ die Waldbausysteme »Hochdurchforstung« und »Niederdurchforstung« anhand von Fichten und Douglasien, die aus Versuchsflächen beider Waldbausysteme stammen. Diese Flächen werden von Projektpartnern zur Verfügung gestellt. Die Hochdurchforstung setzt auf die einzelstammweise Erziehung durch Freistellung von wuchsstarken »Zukunftsbäumen« (Z-Bäume). So erzeugt die Forstwirtschaft schneller die gewünschten Zielstärken in einem Bestand, der Wind und Wetter trotzen kann. Die Folge kann jedoch die eingangs beschriebene, geringere Holzqualität sein. Bei der Niederdurchforstung lässt man einen ganzen Baumbestand eng geschlossen aufwachsen. Wegen der starken Konkurrenz um Kronenraum streben die Bäume bei geringerem Durchmesser in die Höhe. Das führt zu einer besseren Holzqualität, jedoch sind diese Bäume insgesamt schwächer und damit anfälliger für Windwurf und -bruch, Trockenheit sowie Baumschädlinge.

Das Projektteam wird die beiden Waldbausysteme aus ertragskundlicher, technologischer, ökonomischer und ökologischer Perspektive betrachten, um ein an den Klimawandel angepasstes Waldbaukonzept für Nadelbäume zu entwerfen. Eine auf Basis der betrachteten Waldbausysteme modellierte Wertschöpfungskette der Bauholzproduktion sorgt für eine ökonomische Vergleichbarkeit der Bewirtschaftungskonzepte. Um eine umweltfreundliche und nachhaltige Waldbewirtschaftung sicher zu stellen, erfolgt gleichzeitig eine ökologische Bewertung. Hierzu erfassen Wissenschaftler der Georg-August-Universität Göttingen die Strukturcharakteristika der untersuchten Bestände mittels terrestrischem Laserscanning und führen detaillierte Vegetationsaufnahmen zu Artenvielfalt und Standortgüte durch.

 

 

Optimierung der Holzwerkstoffherstellung

Die Verwendungsmöglichkeiten geringwertiger Holzsortimente in Holzwerkstoffen mit hohem Aufschlussgrad wie Span- und Faserplatten sind hinlänglich bekannt. Für Sperrholz, Furnierschichtholz (Laminated Veneer Lumber = LVL) und Brettschichtholz benötigt man jedoch hochwertiges Rohholz mit hoher Festigkeit. Im Rahmen des Projekts stellen wir daher am Fraunhofer WKI anspruchsvollere Holzwerkstoffprodukte aus den Fichten und Douglasien der unterschiedlich bewirtschafteten Versuchsflächen her. Im Hinblick auf eine Effizienzsteigerung der Nadelrohholznutzung versuchen wir, die Schnittholz- und Furniersortierung zu optimieren. Gemeinsam mit einem Holzwerkstoffhersteller vergleichen wir in diesem Teil des Projekts die visuelle Festigkeitssortierung für Schnittholz mit modernen, maschinellen Sortierverfahren. Das Ziel ist es, anhand der von uns ermittelten Werkstoffeigenschaften die bisher angewandten Sortierkriterien neu zu bewerten und anzupassen. Aus den so gewonnenen Erkenntnissen ergeben sich konkrete Rückschlüsse auf die Eignung der eingesetzten Sortimente für die verschiedenen Verwendungszwecke und Anforderungen für zukünftiges waldbauliches Management.

Mit diesem Projekt leisten wir einen Beitrag zu einer an den Klimawandel angepassten Forst- und Holzwirtschaft und zur Förderung von Holz als klimafreundlichem CO2-Speicher. Denn hochwertige Holzprodukte wie Bauholz werden lange genutzt und können nach Ablauf dieser ersten Nutzungszeit noch zu anderen Produkten wie Spanplatten oder Papier weiterverarbeitet werden (»Kaskadennutzung«). Somit erhöht sich die Verweilzeit des CO2.

Projektpartner

Forschungspartner:

  • HAWK Hochschule für angewandte Wissenschaft und Kunst Hildesheim/Holzminden/Göttingen
  • Georg-August-Universität Göttingen

 

Partner für Versuchsflächen:

  • Niedersächsischen Landesforsten
  • Landesbetrieb Hessenforst
  • Referat für Nachhaltige Entwicklung und Umwelt des Ministeriums für Landwirtschaft und Umwelt Mecklenburg-Vorpommern
  • Private Waldbesitzer, vertreten durch die Oldershausen HOFOS GmbH

 

Industriepartner:

  • EGGER Holzwerkstoffe Brilon GmbH & Co. KG

 

Förderung

Fördermittelgeber:
Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit (BMU)

 

Projektträger:
Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR)

 

Förderkennzeichen:
28W-K-3-149-02

 

Laufzeit:
1.10.2018 bis 30.9.2022