Holzwolle im Tiefbau – Anwendungen und Potenziale eines Naturprodukts
Ob für den Böschungsschutz oder zur Verhinderung von Erosion: Holzwolle aus Schweizer Holz beweist, dass innovative, natürliche Materialien nicht nur funktionieren, sondern die Baupraxis verändern und gleichzeitig eine umweltverträgliche Lösung darstellen können.
Text: Seraina Braun, Imad Lifa / Bilder: FH Graubünden
Die Baubranche zählt zu den bedeutendsten Verursachern von Umweltbelastungen – etwa in den Bereichen Abfallerzeugung, Energieverbrauch und Rohstoffbedarf. Gleichzeitig bietet sie dadurch ein besonderes Potenzial, durch innovative Anwendungen einen wirksamen Beitrag zu einer besseren Umweltbilanz zu leisten.
Das Institut für Bauen im alpinen Raum beschäftigt sich seit über zehn Jahren mit der Reduktion des Kunststoffeintrags in die Umwelt. Ein zentraler Ansatz besteht darin, konventionelle Kunststoff- oder Importprodukte durch einen nachwachsenden, einheimischen und biologisch abbaubaren Baustoff zu ersetzen: Holzwolle aus Schweizer Holz.
Holzwolle als Erosionsschutz-Vlies (Howolis)
Eine dichte Vegetationsdecke verhindert Erosion zuverlässig, doch Jungpflanzen und Pflanzensamen brauchen anfangs besonderen Schutz. Holzwolle-Vliese speichern die Feuchtigkeit, dämpfen den Schlagregen und fördern die Begrünung.
Im Projekt «Nachhaltiger Erosionsschutz mit Holzwolle» (2015–2019, 14 Standorte) wurden Holzwolle-Vliese getestet und mit konventionellen Kokosnetzen verglichen. In diesem Projekt konnte gezeigt werden, dass sich Holzwolle-Vliese insbesondere für die Begrünung von neu angelegten Böschungen eignen, die einen Neigungswinkel von 45 Grad nicht übersteigen. Holzwolle kann bis zu 400 Prozent ihres Eigengewichts an Wasser aufnehmen; ihre Verrottungsdauer richtet sich nach den verwendeten Holzarten und den Wetterbedingungen – sie liegt zwischen 3 und 5 Jahren. Holzwolle ist dafür geeignet, oberflächliche Erosion, zum Beispiel durch Starkniederschläge, zu verhindern. Nachfolgende Fotos zeigen einen Standort des erwähnten Projekts in Schiers.
Holzwolle-Faschinen (Q-Faschinen) für stabilere Anwendungen
Werden die Böschungen steiler oder müssen sie stabiler sein, sind andere Anwendungen praktischer als Holzwolle-Vlies. In der Folge haben die Forschenden des Instituts für Bauen im alpinen Raum ein weiteres Projekt – diesmal mit sogenannten Holzwolle-Faschinen – durchgeführt und deren Eigenschaften in der Praxis mit Totholzfaschinen verglichen (2021–2025).
Holzwolle-Faschinen bestehen aus einem nahtlosen Schlauchgewebe aus Baumwolle, das mit Holzwolle befüllt wird. Dadurch entstehen längliche, quaderförmige Elemente mit einem quadratischen Querschnitt von 40 Zentimetern Seitenlänge und einer Standardlänge von 2,4 Metern. Im Rahmen dieses Projekts haben die Forschenden einen Grosslaborversuch in Chur durchgeführt, bei welchem Böschungen mit verschiedenen Neigungswinkeln und derselben Exposition mit Holzwolle-Faschinen einerseits und Totholzfaschinen andererseits gleichermassen bestückt wurden. Zudem wurden drei weitere Pilotprojektflächen mit Holzwolle-Faschinen gemäss örtlichen Verhältnissen bestückt und regelmässig überwacht.
Versuche im FHGR-Baulabor zur Druckfestigkeit sowie Untersuchungen zur biologischen Beständigkeit im Tessin und Holzkistenversuche zur Beobachtung der Begrünung auf kleinem Raum rundeten das Projekt ab. Abschliessend wurden praxisorientierte Empfehlungen für den fachgerechten Einbau formuliert, welche die Verwendung der neu entwickelten Produkte auch ohne Vorkenntnisse möglich machen. Nachfolgende Abbildung zeigt die Installation von Holzwolle-Faschinen in einem Pilotprojekt.
Bewehrte Erde neu gedacht – mit Holzwolle
Bei bewehrter Erde handelt es sich um stabilisierte Bodenbauwerke, bei denen der Boden durch sogenannte Bewehrungselemente verstärkt wird, um eine höhere Tragfähigkeit auch bei steileren Neigungen zu erreichen. Üblicherweise kommt dabei als Bewehrungslage ein Geogitter zum Einsatz. An der Front des Bauwerks wird in der Regel ein Wirrgelege als Erosionsschutz angebracht, um das Herausrieseln von Bodenmaterial zu verhindern. Sowohl die Bewehrungslage als auch das Wirrgelege bestehen bislang aus Kunststoff.
Im neu bewilligten Projekt untersucht ein Forschungsteam in den nächsten drei Jahren, wie erdölbasierte Materialien ersetzt werden können. Dazu werden natürliche Alternativen aus Holzwolle, Basalt und/oder Glas getestet. Ziel ist es, den Kunststoffeintrag in den Boden zu reduzieren.
Für die Entwicklung der Lösungen sind unterschiedliche Aspekte entscheidend. Bei den Bewehrungselementen liegt der Fokus auf der Aufnahme von Zugkräften, da diese für die Stabilität des gesamten Bauwerks essenziell sind. Beim Wirrgelege hingegen ist vor allem dessen Dichtigkeit von Bedeutung. Einerseits sollen die Pflanzen aus dem Erdkörper herauswachsen können, andererseits muss das Saatgut zuverlässig in der Konstruktion hängen bleiben. Nachfolgende Abbildung 3 zeigt ein Beispiel für bewehrte Erde in Tamins.
Potenzial wird weiter ausgebaut
Die bisherigen Projekte zeigen, dass Holzwolle als regionaler, biologisch abbaubarer Baustoff eine wirksame und nachhaltige Alternative zu konventionellen, kunststoffbasierten Materialien darstellt. Sowohl die Holzwolle-Vliese (Howolis) als auch die Holzwolle-Faschinen (Q-Faschinen) konnten in Labor- und Feldversuchen ihre Funktion als Erosionsschutz und Böschungsstabilisierung überzeugend erfüllen. Ihre Nachfrage und der stetig steigende Absatz verdeutlichen ihre Wirksamkeit.
Mit dem nun gestarteten Projekt zur bewehrten Erde wird das Potenzial von Holzwolle weiter ausgebaut. Ziel ist es, synthetische Geogitter und Wirrgelege durch natürliche Materialien wie Holzwolle, Basalt oder Glas zu ersetzen und so den Kunststoffeintrag in den Boden zu vermeiden. Das Forschungsprojekt wird nicht nur technische Fragestellungen zur Tragfähigkeit und Dichtigkeit untersuchen, sondern auch ökologische Aspekte wie den Begrünungserfolg berücksichtigen.
Langfristig eröffnet die Arbeit Perspektiven für eine nachhaltige, ressourcenschonende Bauweise, bei der regionale, nachwachsende Rohstoffe konventionelle, erdölbasierte Produkte ersetzen. Damit leistet das Institut für Bauen im alpinen Raum einen Beitrag zur Reduktion von Kunststoffabfällen, zur Förderung biologisch abbaubarer Baustoffe und zur Stärkung regionaler Wertschöpfungsketten im alpinen Raum.
Beitrag von
Dr. Seraina Braun-Badertscher, Wissenschaftliche Projektleiterin, Institut für Bauen im alpinen Raum
Prof. Dr. Imad Lifa, Institutsleiter, Institut für Bauen im alpinen Raum