Nachhaltiger Erosionsschutz mit Holzwolle

Holzwolle wird aus verschiedenen natürlichen Holzfasern hergestellt. In einem Herstellungsverfahren wird die Holzwolle zu Holzwolle-Vlies verarbeitet, das zum Schutz vor Erosion eingesetzt wird. Das Institut für Bauen im alpinen Raum (IBAR) erforschte Holzwolle-Vlies als Erosionsschutz. Ziel des Forschungsprojektes war es, diese alte und bewährte Anwendung wieder einzuführen und die fachlichen Grundlagen zu erarbeiten, um diese Technik gezielt an regionale Gegebenheiten anzupassen (Holzarten, Abstimmung auf die Bodenbeschaffenheit). Dabei wurde auch das Potenzial von autochthonem, d. h. lokalem, angepasstem Saatgut geprüft. Das Forschungsprojekt wurde durch Innosuisse (ehemals Kommission für Technologie und Innovation KTI) subventioniert.

Was ist Holzwolle? Unter Holzwolle versteht man Fasern aus Holz mit einer Dicke von 0.05 bis 2.5 mm sowie einer Breite von 1 bis 8 mm. Holzwolle ist ein Naturpolymer. Wie jeder Werkstoff hat sie Vor- und Nachteile. Holz ist hygroskopisch, weil es Feuchtigkeit aus der Umgebung aufnehmen und wieder abgeben kann. Holz ist inhomogen, anisotrop und biologisch abbaubar. Zur Gewinnung von Holzwolle eignen sich in erster Linie weiche Holzarten, vor allem die Nadelhölzer Fichte, Weisstanne, Waldkiefer und Lärche. Holzwolle lässt sich auch aus Laubhölzern wie zum Beispiel Rotbuche, Esche und Pappel herstellen. Zur Herstellung der Holzfasern soll das Holz möglichst astfrei sein. Seine Verarbeitung erfolgt am besten in halbfeuchtem Zustand.

Ein Anwendungsgebiet im Bereich Hangsicherung ist die Begrünung von Freiflächen. 

Allerdings wurde in Europa schon vor Jahrzehnten die Holzwolle durch nicht-nachhaltige, günstigere Produkte aus Kunststoff und importierte Naturfasern ersetzt. Die FH Graubünden hat sich in Zusammenarbeit mit den beiden Wirtschaftspartnern Lindner Suisse GmbH und Ö+L GmbH zum Ziel gesetzt, das notwendige Grundlagenwissen für einen nachhaltigen Erosionsschutz – mit Holzwolle und angepasstem Saatgut – in der Schweiz und in Europa wiederherzustellen.

Hierfür bietet das Schweizer Unternehmen Lindner Suisse GmbH Produkte an, die aus Holzwolle hergestellt werden und unter dem Markennamen «Howolis» (Holzwolle-Vlies) vertrieben werden. Howolis-Holzwolle-Vliese bestehen aus Steppverbindungen aus Holzwolle verschiedener Holzarten und Jute. Dank ihrer guten mechanischen Eigenschaften und ihrer biologischen Abbaubarkeit eignen sie sich gut für den Bodenschutz und die Begrünung von Freiflächen. Mit unterschiedlichen Holzwolle-Rezepturen kann die Dauer des Verrottungsvorgangs gesteuert werden. Eine zentrale Rolle bei diesen Rezepturen spielt Buchenholz. Angesichts der Klimaveränderung mit zunehmenden Starkregen-Ereignissen ist der Erosionsschutz mittels Holzwolle eine Anwendung mit grossem Potenzial.

In unseren Versuchen wollten wir prüfen, wie gut Holzwolle-Vliese direkt als Erosionsschutz wirkt (durch das Zurückhalten von Material) und indirekt, indem es die Begrünung erleichtert und so die Anwuchsbedingungen für Samen verbessert. Die verschiedenen Holzwolle-Vliese und Samenmischungen wurden unter natürlichen Bedingungen miteinander verglichen. Die Überprüfung der Wirkung der Holzwolle-Vliese erfolgte über Nullflächen, in denen keine Holzwolle-Matten verlegt wurden.

Um Aussagen zur Eignung und Wirkung der Holzwolle-Vliese zu erhalten, wurden folgende Aspekte über einen Zeitraum von mehreren Jahren untersucht:

• Verhalten der Vliese: Geometrische Veränderungen (Verzug, Schwinden/Quellen, Längenveränderung), visuelle Veränderungen (Abbauprozesse der Holzfasern und des Netzes), Verrottungsprozess der Vliese, Festigkeitsprüfungen in situ oder im Labor
• Anwuchserfolg der Saat: Deckungsgrad, Artenzusammensetzung, Biomasse, Durchwurzelungstiefe

Im von Innosuisse geförderten Forschungsprojekt prüfte das IBAR die Wirksamkeit der Howolis‑Produkte unter realen Bedingungen. Dazu wurden die Testflächen mit Holzwolle‑Vlies ausgelegt und anschliessend begrünt. Die Vliese speichern Oberflächenwasser sehr gut und fördern ein rasches Pflanzenwachstum. Die entstehende Vegetation bildet schnell ein dichtes Wurzelwerk, das den Boden stabilisiert und die Hangerosion deutlich mindert. Während sich die Pflanzendecke entwickelt, schützt die Holzwolle den Untergrund zudem vor der erodierenden Wirkung von Regen und Wind.

Untersucht wurde, wie sich Schweizer Holzwolle zur Stabilisierung von erosionsgefährdeten Hängen eignet. Auf Testflächen zwischen 500 und 10 000 m² kamen vier Holzwolle‑Typen in Kombination mit zwei Saatmischungen zum Einsatz. Berücksichtigt wurden verschiedene Expositionen und Hangneigungen von 35° bis 70° sowie sehr unterschiedliche Bodenverhältnisse – von fruchtbaren Mutterböden bis zu nährstoffarmen Schotterflächen. Insgesamt wurden rund 50 000 m² Holzwolle‑Vlies in den Kantonen Graubünden, Tessin, Schwyz, Bern, Aargau und Zürich für das Projekt installiert.

Die Versuchsinstallation wurde während der Testperiode durch Laserscans laufend beobachtet und vermessen. Dies geschah durch das Istituto Scienze della Terra (IST) der Forschungspartnerin SUPSI (Scuola universitaria professionale della Svizzera Italiana) in Lugano. Dadurch wurden Erkenntnisse bezüglich Einflusses der Grammatur, Dauerhaftigkeit der verschiedenen Holzarten, Veränderung der Vegetation während der Versuchsperiode, sowie Eignung der Trägermaterialien gewonnen.

Das Projekt wurde 2018 abgeschlossen. Die Ergebnisse der Testflächen fielen sehr unterschiedlich aus, was vor allem an den stark variierenden Standortbedingungen lag. Faktoren wie Exposition, Hangneigung, Bodenqualität, Wasser- und Nährstoffangebot bestimmten den Begrünungserfolg deutlich stärker als die Unterschiede zwischen den vier Holzwolletypen. Im Feld zeigten die Vliese daher eine vergleichbare Wirkung, während im Labor klare Unterschiede in Wasseraufnahme und Zugfestigkeit sichtbar wurden. 

Trotzdem bleibt Holzwolle ein wirksames, regionales und nachhaltiges Geotextil, das sich an Standorten mit Kokos- oder Jutevliesen mindestens ebenbürtig zeigte. Berücksichtigt man die Nachhaltigkeit hinsichtlich Herkunft und Transport des Produkts, lag das Holzwollevlies klar vorne. Wo bereits aktive Erosion stattfand oder der Bodenkontakt verloren ging, konnte sich keine Vegetation etablieren. Sonnige und steile Bereiche blieben häufiger kahl, während schattigere Lagen und günstigere Böden bessere Resultate ermöglichten. Nährstoffarme Standorte konnten dennoch guten Bewuchs entwickeln, sofern andere Bedingungen passten oder gedüngte Hydrosaat eingesetzt wurde.

Beide Saatgutmischungen führten zu ähnlichem Begrünungsgrad, wobei HoloSem mehr Arten und lokaltypische Pflanzen hervorbrachte. Wildschäden beeinträchtigten einzelne Flächen zusätzlich. Insgesamt zeigte sich, dass die Standortfaktoren den grössten Einfluss hatten und die Unterschiede zwischen den Holzwolletypen im Feld überlagerten.

Folgender ehemaliger Mitarbeiter der FH Graubünden hat an diesem Projekt mitgewirkt:

• Michael Heimgartner

Beteiligte

Das Projekt wird vom Institut für Bauen im alpinen Raum (IBAR) in Zusammenarbeit mit Lindner Suisse GmbH, SUPSI-IST sowie Ö+L umgesetzt. Es handelt sich um ein von Innosuisse (Kommission für Technologie und Innovation KTI) finanziertes Projekt.