LWF Wissen 86
Das Holz der Rotbuche: Eigenschaften und Verwendung
von Stefan Torno

Die Rotbuche ist die bedeutsamste Laubholzart in Bayern und weist mittel- bis langfristig ein hohes Nutzungspotenzial auf. Während das Holz in der Vergangenheit äußerst vielfältig verwendet wurde, hat sich – bei einer Erhöhung des Holzaufkommens insgesamt – die Nutzung zunehmend zugunsten der energetischen Verwendung verschoben, während insbesondere die Nutzung als Stammholz konstant geblieben bzw. sogar gesunken ist. Doch der Klimawandel, die Verknappung von Ressourcen und gesellschaftliche Veränderungen bedingen ein Umdenken und damit die Entwicklung neuer Anwendungsmöglichkeiten, vor allem im stofflichen Bereich. Mengenmäßig bedeutsam sowie klimawirksam ist hier vor allem der Holzbau. Doch auch die Entwicklung der Bioökonomie, die das bisher auf u. a. fossilen Ressourcen begründete Wirtschaftssystem ablösen soll, bietet neue Chancen für eine »alte« Holzart.

Holznutzung der Rotbuche

Für die Einschätzung des Holzaufkommens der Rot­buche sowie der Nutzung / des Holzeinschlags stehen als Quellen die Bundeswaldinventur (BWI) sowie die Holzeinschlagstatistik (HES) zur Verfügung. Bedingt durch das Erhebungsverfahren (Stichprobeninventur »auf der Fläche«), sind die Werte für Fläche, Vorrat und die durchschnittliche (zurückliegende) Nutzung aus der BWI sehr genau. Die Werte für die Holznutzung aus der HES liegen – bedingt durch die Methodik der Erhebung (zum Großteil stichprobenartige Befragung von Forstbetrieben) – unterhalb der Werte der BWI.
Der Anteil der Rotbuche an der bayerischen Waldflä­che (2.606.000 ha) beträgt gemäß der 3. BWI (Stich­jahr 2012) 14 % bzw. 388.000 ha, der Vorrat liegt bei 132 Mio. Vfm m. R. bzw. 106 Mio. Efm o. R. (LWF 2014). Die durchschnittliche jährliche Holznutzung der Rotbuche lag laut BWI im Zeitraum 2002 – 2012 bei 2,2 Mio. Vfm m. R. (LWF 2014) bzw. rund 1,76 Mio. Efm o. R. Dies ent­spricht rund 60 % des Zuwachses im gleichen Zeitraum.
Eine Zuordnung der eingeschlagenen Holzmenge zu Sortimenten liefert die HES – sie unterscheidet in Stammholz (unterteilt in Rotbuche und Sonstiges Laubholz), Industrieholz, Energieholz und Nicht ver­wertetes Holz. Diese Aufteilung ist hilfreich, da sich daraus mögliche Verwendungsbereiche abschätzen lassen. Für Stammholz wird seit 2006 innerhalb der Baumartengruppe (BAG) »Buche und sonstiges Laub­holz« (s. u.) nochmals zwischen Rotbuche und den sonstigen Laubhölzern unterschieden, so dass für ers­tere eigene Zahlen vorliegen.
Zu beachten ist, dass die Holzarten bei der BWI und der HES unterschiedlich zusammengefasst werden. Die BWI weist die Rotbuche in der Holzgruppe (HAG) »Buche« aus, während die HES in der Baumarten­gruppe (BAG) »Buche und sonstiges Laubholz« die Rotbuche sowie Buntlaubholz außer Eiche und Rot­eiche zusammenfasst. Um die Daten beider Gruppen miteinander vergleichen zu können, werden der HAG »Buche« der BWI die »Anderen Laubhölzer mit hoher Lebensdauer (ALH)« und die »Anderen Laubhölzer mit niedriger Lebensdauer (ALN)« zugeschlagen. Es ergeben sich somit die »neue« HAG Buche und die »bestehende« BAG Buche, die im Folgenden verwendet werden. Alle Mengen (fm) beziehen sich auf Efm o. R.
Im Zeitraum 2002 – 2012 wurden laut BWI in der HAG Buche jährlich rund 2,77 Mio. fm genutzt, während die HES eine Nutzung von rund 1,76 Mio. fm in der BAG Buche ausweist. D. h., über letztere wurden nur rund 64 % der tatsächlich genutzten Menge erfasst. Dieser Wert wird auch für die Betrachtung der erweiterten Auswertungs-­Periode (2006 – 2020) verwendet, da für die BWI ab 2013 keine aktuelleren Daten vorliegen.
Da die HES die Holzmengen nach Nutzungsarten dar­stellt (s. o.), ist der durch sie nicht erfasste Teil (1,01 Mio. fm) auf die einzelnen Rohholz­-Sortimente aufzu­teilen. Knauf und Frühwald (2020) gehen hierfür davon aus, dass der überwiegende Teil (90 %) dem Energie­holz zugeordnet werden kann, während nur jeweils weitere 5 % dem Stammholz und dem Industrieholz zugeordnet werden können.
Während nach der HES die Menge des Stammholzes explizit der Rotbuche beziffert werden kann, ist eine Anteils-­Berechnung bezogen auf die Gesamtnutzung dieser Holzart nicht möglich, da die anderen Sorti­mente nicht zwischen Rotbuche und den sonstigen Laubhölzern unterschieden werden. Näherungsweise wird daher der Wert verwendet, welcher dem Stamm­holzanteil der Rotbuche, bezogen auf die insgesamt in der BAG Buche genutzte Holzmenge, entspricht.
In Abbildung 1 ist die korrigierte Nutzung auf der Ba­sis der HES, getrennt nach Sortimenten, im Zeitraum 2006 – 2020 dargestellt. Erläuterungen zum Vorgehen finden sich in den folgenden Abschnitten.

Säulendiagramm zeigt Holznutzung zwischen 2006 und 2020

Abb. 1: Berechnete Holznutzung der BAG Buche in Bayern im Zeitraum 2002–2020. Datengrundlage: BWI 3 (LWF 2014), Holzmarktbericht (BMELV 2008–2013/BMEL 2014), HES (Destatis 2015–2021); eigene Berechnung (© LWF)

Stammholz
Stammholz wird üblicherweise in der 1. Absatzstufe in der Sägeindustrie verwendet. Typische Produkte sind Schnittholz, welches unbearbeitet oder bearbeitet (ge­trocknet, gehobelt, besäumt etc.) weiterverkauft wird, sowie Furniere. Je nach Bearbeitungsgrad wird bereits hier eine hohe Wertschöpfung erreicht, weshalb im Folgenden ausführlicher auf dieses Sortiment einge­gangen wird.
Die Stammholzmenge der BAG Buche lag nach HES im Zeitraum 2006 – 2012 in Bayern bei jährlich durch­schnittlich 342.000 fm bzw. in der Periode 2006 – 2020 bei 344.000 fm. Korrigiert auf das Niveau der BWI sowie nach Knauf und Frühwald (2020) belaufen sich die Werte auf 401.000 fm bzw. 408.000 fm, was einem Stammholzanteil von 13 % bzw. 12 % entspricht.
Die durchschnittlich jährlich als Stammholz ge­nutzte Menge der Rotbuche beträgt nach HES 292.000 fm (2006 – 2012) bzw. 286.000 fm (2006 – 2020). Dies entspricht einem Anteil am Stammholzaufkommen der BAG Buche von 85 % bzw. 83 %. Damit lassen sich auch die Stammholzmengen berechnen – sie betragen 342.000 fm bzw. 339.000 fm.
Der Stammholzanteil der BAG Buche – bzw. ge­mäß der weiter oben gemachten Annahme derjeni­ge der Rotbuche – lag nach HES auf Bundesebene bei jährlich durchschnittlich 27 % (2002 – 2012) bzw. 26 % (2002 – 2020), während der Wert für Bayern nur bei 17 % (2006 – 2012) bzw. 16 % (2006 – 2020) lag und – korrigiert – sogar nur 13 % bzw. 12 % betrug. D. h., der Stammholzanteil ist weitgehend konstant geblie­ben, liegt in Bayern aber sehr viel niedriger als im bundesdeutschen Durchschnitt. Betrachtet man den Stammholzanteil in Bayern nach den einzelnen Wald­besitzarten fällt auf, dass diese im Landeswald und Körperschaftswald wesentlich höher sind (2006 – 2012: 20 % bzw. 25 %; 2006 – 2020: 19 % bzw. 25 %) als im Bun­deswald und Privatwald (2006 – 2012: 9 % bzw. 13 %; 2006 – 2020: 9 % bzw. 12 %).
Industrieholz und Energieholz
Unter Berücksichtigung der oben gemachten Annah­men (Zusammenfassung Holzarten, Mengenkorrektur, Verteilung) wurden in der BAG Buche in Bayern jährlich durchschnittlich 406.000 fm (2006 – 2012) bzw. 421.000 fm (2006 – 2020) als Industrieholz genutzt. Die Mengen bzw. Anteile (13 % bzw. 12 %) liegen damit in etwa im Bereich des Stammholzes. In den gleichen Zeiträumen wurden 2,26 Mio. fm (2006 – 2012) bzw. 2,46 Mio. fm (2006 – 2020) energetisch genutzt. Dies entspricht 68 % bzw. 70 % des eingeschlagenen Holzes. Es besteht dem­nach vor allem beim Energieholz ein sehr hohes Po­tenzial für eine mögliche stoffliche Nutzung, vor allem dort, wo geringwertigere Holzsortimente ausreichend sind (Holzwerkstoffindustrie, Bioökonomie), wenn die Energieerzeugung anderweitig realisiert werden kann.

Holzeigenschaften der Rotbuche

Das Holz der Rotbuche ist durch die im Folgenden beschriebenen Eigenschaften und technologischen Kennwerte charakterisiert. Es ist zu beachten, dass für letztere häufig Angaben zu finden sind, die anhand kleinformatiger Holzproben ermittelt wurden, welche frei von spezifischen Merkmalen, z. B. Äste und Faser­abweichung, sind. Für bestimmte Anwendungen, z. B. im Bauwesen, sind diese Werte jedoch nicht geeignet und werden daher an Proben ermittelt, die den dort üblichen Abmessungen entsprechen und mit charak­teristischen Holzmerkmalen behaftet sind. Allgemein kann man grob festhalten, dass mit einer Zerkleine­rung des Holzes und anschließendem Zusammenfü­gen ein »Homogenisierungs­-Effekt« entsteht, welcher bei einigen Produkten und bis zu einer gewissen Grenze dazu führt, dass bestimmte Eigenschaften des Vollholzes übertroffen werden. Im Bereich Bauproduk­te gilt das z. B. für Furnierschichtholz im Vergleich zu einem Vollholz-­Balken.
Die Holzeigenschaften der Rotbuche sind unter Bezug auf Grosser und Teetz (1998) im Steckbrief zusammen­gefasst (Tabelle 1).

Holzeigenschaften sind anhand von Fotos dargestellt

Tabelle 1: Steckbrief Holzeigenschaften Rotbuche (© LWF)

Aufgrund der homogenen Struktur lässt sich Buchen­holz händisch und maschinell mit allen Arbeitsverfah­ren (Schneiden, Schälen, Messern, Fräsen, Bohren, Hobeln, Schleifen) problemlos bearbeiten (Grosser und Teetz 1998). Insbesondere bei neuen Produkten, z. B. für das Bauwesen, ist jedoch eine gewisse Anpas­sung der Bearbeitungs-­Werkzeuge (z. B. Schneiden), der Bearbeitungsmethoden (z. B. Reduzierung von Vorschub und Drehzahl) sowie der verwendeten Hilfs­mittel (z. B. Schrauben, Klebstoffe) erforderlich. Nach­teilig für die Schnittholzqualität und ­ausbeute können sich die häufiger vorkommenden Wuchsspannungen auswirken, die im Vergleich zu anderen Holzarten die Tendenz zum Reißen und Verwerfen des Schnitthol­zes bei der technischen Trocknung erhöhen. Diese können jedoch durch das Dämpfen des Holzes her­abgesetzt werden. Gleichzeitig werden damit eine Homogenisierung der Holzfärbung sowie die für die Furnierherstellung und das Biegen wichtige Plastifizie­rung des Holzes erreicht (Grosser und Teetz 1998).
Wie die meisten einheimischen Laubhölzer (mit Aus­nahme von Eiche und Edelkastanie) ist die Buche der Dauerhaftigkeitsklasse 4 (wenig dauerhaft) bzw. 5 (nicht dauerhaft) zuzuordnen (Merz et al. 2020). Dies bedeutet, dass eine Verwendung im Außenbereich (Nutzungsklasse 3), bei der das Holz frei bewittert oder dem Erdkontakt ausgesetzt ist, nicht möglich ist. In der Praxis bieten sich dennoch ausreichend Anwendungs­möglichkeiten. Dies gilt auch für das Bauwesen, wenn durch die Konstruktionsweise und bauliche Holz­schutzmaßnahmen eine Bewitterung ausgeschlossen ist – auf einen chemischen Holzschutz kann und sollte daher verzichtet werden.
Zu beachten ist das vergleichsweise höhere Quellen und Schwinden (»Arbeiten«) des Buchenholzes. Dies bedeutet, dass rasche und massive Erhöhungen der Holzfeuchte, z. B. durch direkten Kontakt mit Wasser, Beregnung (Bauprodukte während der Transport­ und Konstruktionsphase) oder hohe Umgebungsluftfeuch­ten (Wasserabgabe von Fußbodenestrich auf Baustel­len) und auch Absenkungen der Holzfeuchte (starkes Aufheizen von Innenräumen) vermieden werden soll­ten bzw. müssen.
Insgesamt ist die Buche, insbesondere bei Beachtung dieser wenigen Punkte, für sehr viele Anwendungs­zwecke problemlos geeignet, zumal sämtliche Produk­te i. d. R. mit einer an die spätere Nutzung angepasste Holzausgleichsfeuchte hergestellt werden.

Holzverwendung

Die Rotbuche liefert das wohl am vielfältigsten nutz­bare einheimische Holz. Die mehr als 250 bekannten Verwendungsmöglichkeiten (Grosser und Teetz, 1998) haben sich in den letzten Jahrzehnten jedoch z. T. stark gewandelt. Einige Anwendungsbereiche sind durch die Entwicklung innovativer (und kostengüns­tigerer) Werkstoffe (mit oder ohne Holz) weggefallen – z. B. für Polstermöbel­-Gestelle –, während andere sich neu etabliert haben bzw. noch dabei sind, sich zu etablieren – z. B. für Bauprodukte, Textilien oder Platt­form­-Chemikalien. Im Folgenden können nicht alle An­wendungsmöglichkeiten und Produkte berücksichtigt werden, sondern es wird auf die nach aktuellem Stand bedeutsamsten eingegangen.

Bauprodukte

Konstruktive Bauprodukte
Ein vielversprechendes, sowie mengenmäßig bedeut­sames Anwendungsfeld sind Bauprodukte aus Rotbu­che (bzw. auch aus anderen Laubhölzern). Vor allem bei der Verwendung in der primären Tragstruktur kön­nen diese ihr volles Potenzial ausspielen. Laubholz erlaubt bei gleicher Leistungsfähigkeit die Reduzie­rung der Bauteilquerschnitte. Dies führt zu architekto­nisch interessanteren Konstruktionen und ermöglicht z. B. größere Raumhöhen oder mehr Geschosse bei gleichbleibender Gebäudehöhe. Bei gleichen Bauteil­querschnitten sind Konstruktionen mit höherer Leis­tungsfähigkeit realisierbar, also z. B. Überspannungen größerer Flächen oder die Erhöhung der Gesamtzahl der Geschosse – interessant insbesondere für urbane Ballungsräume, in denen die Baufläche knapp ist.
Zwei fertig verarbeitete SchichtholzbretterZoombild vorhanden

Abb. 2a: Brettschichtholz ohne und mit Rotkern. (© R. Rosin)
Bei Buche kommen aus technologischen Gründen vorrangig geklebte Produkte zum Einsatz, obwohl der Einsatz von Vollholz (nicht keilgezinkt) baurechtlich zulässig ist. Ausgangsmaterial für geklebte Produkte sind entweder Bretter bzw. Lamellen oder Furniere. Erstere lassen sich zu Brettschichtholz (BSH) und Brettsperrholz (BSP oder CLT) verarbeiten, letztere zur Furnierschichtholz (FSH oder LVL) (Abb. 2). Bis­lang bauaufsichtlich geregelt und damit zugelassen in Europa sind BSH und FSH. Das vom Nadelholz be­kannte und in den letzten Jahren vor allem im mehrge­schossigen Holzbau zunehmend verwendete BSP ist noch nicht am Markt verfügbar, Forschungsarbeiten dazu laufen jedoch bereits. BSH und FSH können als stabförmige Bauteile für Stützen, Träger und Schwellen eingesetzt werden, FSH zusätzlich als gleichzeitig tra­gendes und aussteifendes plattenförmiges Bauteil für z. B. Wand­- und Deckenscheiben.
Zwei fertig verarbeitete FurnierschichtholzbretterZoombild vorhanden

Abb. 2b: Furnierschichtholz als Platte und als Träger (Brettschichtholz aus Furnierschichtholz) (© R. Rosin)
Wichtige Parameter für den Einsatz als Baumaterial sind die Festigkeit und die Steifigkeit. Die Biegefestig­keit ist bei geklebten Produkten aus Buche im Ver­gleich zu Fichte (Standard­-BSH GL24) zweimal (BSH) bis dreimal (FSH) so hoch – das Potenzial zur Materi­aleinsparung ist vorhanden (Abb. 3). Weitere, noch si­gnifikantere Vorteile ergeben sich bei Anwendungen, bei denen die Zug-­ und Druckfestigkeit maßgeblich wird. Dies kann auch zusätzlich genutzt werden, um Nadelholz­-Bauteile in stark belasteten Zonen (Ober-­ und Untergurte von Biegeträgern, Anschluss-­ und Auflagerbereiche von Bauteilen) gezielt zu verstärken.

So entstehen optimierte und ressourcenschonende Hybrid­-Bauteile, z. B. BSH aus Buche und Fichte. Bei der Steifigkeit liegen die Werte zwischen 15 % (BSH) und 40 % (FSH) höher – das heißt bei Verwendungen, bei welchen es auf die Verformung (Durchbiegung) ankommt, ist das Potenzial zur Materialeinsparung ver­gleichsweise gering (Merz et al. 2020).

Ein weiteres Produkt ist Sperrholz aus Buche, wel­ches für tragende und aussteifende Zwecke eingesetzt werden kann.

In Tabelle 2 sind Produkte aus Rotbuche für den konstruktiven Holzbau sowie einige ihrer Eigenschaf­ten aufgeführt.

Physikalische Einteilung von Schichthölzern

Abb. 3: Vergleich von Querschnitten gleicher Tragfähigkeit, bei denen jeweils unterschiedliche Beanspruchungen maßgeblich werden; Annahmen: Nutzungsklasse 1, h = 300 mm, kmod = 0,8, ϫM = 1,3. Quelle: Merz et al. 2020 (© LWF)

Einige physikalische Parameter

Tabelle 2: Eigenschaften von Brettschichtholz und Brettschichtholz aus Furnierschichtholz aus Rotbuche (© LWF)

Innenausbau, Fußböden und Möbel
Aufgrund der hohen Härte und Abriebfestigkeit wird Rotbuchenholz häufig für Treppen und Fußböden ver­wendet. Bei Letzteren ist die Nachfrage nach massiven, großformatigen Produkten wie Parkett oder Dielen rückläufig. Aufgrund des Verhaltens des Buchenholzes bei Feuchteänderung (s. o.) erfordern sie einen fachge­rechten Einbau und sind anspruchsvoller in der Pflege. Aus diesem Grund wird Buche eher in schichtförmig aufgebauten Werkstoffen (Laminate) verwendet.
Zu den Haupteinsatzbereichen von Buchen-­Schnitt­holz und ­Furnieren zählt die Möbelherstellung: Schränke, Tische, Stühle, Betten, Gestelle für Polster­möbel (rückläufig) – entweder vollständig oder zumin­dest teilweise. Zum Einsatz kommt dabei Massivholz in Form von Schnittholz, aber auch Holzwerkstoffe wie Sperrholz und Schichtholz, welche entweder zweidi­mensional für ebene Flächen oder als Formsperrholz und Formschichtholz für mehrdimensionale Teile Ver­wendung finden – das bekannteste Beispiel dürften hier die Sitzschalen von Stühlen sein. Ein weiteres be­kanntes Produkt sind die aus gebogenem Buchenholz hergestellten »Kaffeehaus-­« oder »Thonet-­Stühle«. Vor­teilhaft erweisen sich bei der Verwendung als Möbel­ holz wiederum die hohe Abriebfestigkeit und Robust­heit des Holzes, was insbesondere in Bereichen, in denen das Mobiliar starker Beanspruchung ausgesetzt ist (z. B. öffentliche Einrichtungen, Schulen, Kranken­häuser, Veranstaltungsräume), wichtig ist (Grosser und Teetz 1998).
Bei Produkten mit »gestalterischem Charakter« bie­tet Buche den besonderen Vorteil, dass sie sich durch Beizen oder Lackieren optisch an andere Holzarten, so z. B. auch Tropenhölzer, anpassen lässt. Damit ist den Verarbeitern eine Reaktion auf »Trends« gut möglich.

Verpackung, Transport, Maschinenbau

Der Verpackungs­- und Transportsektor stellt eine wei­tere typische Anwendung von Rotbuchenholz dar. Massiv oder in Form von Sperrholz dient es insbe­sondere zur Herstellung von Schwerlast­-Paletten und Kisten/Behältern aller Art. Transport­-Container sowie ­Fahrzeuge (LKW, Güterwagen) besitzen oft Böden und/oder Seitenwände aus (beschichteten) Sperr­holz­ oder Multiplexplatten aus Rotbuche. Im Maschi­nen­ und Anlagenbau wird überall dort, wo Holz zum Einsatz kommt, dasjenige der Rotbuche verwendet (Grosser und Teetz 1998).

Bahnschwellen

Die wohl bekannteste Nutzung, in der Rotbuche (er­gänzt durch Eiche) eine »exklusive Nische« besetzt, sind Bahnschwellen. Aufgrund der Notwendigkeit zur Imprägnierung (s. o.) ist diese Anwendung jedoch stark zurückgegangen bzw. zukünftig ungewiss. Die Anwen­dung des Imprägniermittels Kreosot, ein Destillat aus Steinkohlenteeröl mit einer Mischung zahlreicher Ver­bindungen mit polyzyklischen, aromatischen Kohlen­wasserstoffen als Hauptanteil, ist mit Einführung der Biozidprodukteverordnung in der EU stark beschränkt (Pfabigan 2015). Holzschwellen wurden bzw. werden in dem Zusammenhang durch solche aus Stahl oder Beton ersetzt, die jedoch nicht für alle »Einsatzberei­che« (z. B. Weichen, alte und enge Tunnel, Verschub­bereich, in engen Bogenradien) gleichermaßen gut geeignet sind wie Holzschwellen (Pfabigan 2022). Die ÖBB hat derzeit einen Jahresbedarf von 40.000 Stück Gleisschwellen aus Buche (Reiterer 2022), im Netz der Deutschen Bahn liegt er bei 30.000 – 40.000 Stück, Tendenz abnehmend (Suhren 2022). Die Entwicklung umweltverträglicher Lösungen für die Imprägnierung ist bereits vielversprechend, Langzeiterfahrungen aus dem Praxis­-Einsatz liegen derzeit jedoch noch nicht vor (Pfabigan 2022).

Gebrauchs- und Alltagsgegenstände

Bei genauerem Hinsehen wird man immer wieder feststellen, dass viele Gegenstände des täglichen Be­darfs und Gebrauchs vollständig oder anteilig aus Rotbuchenholz bestehen. Zu nennen sind hier z. B. Spielzeug, Küchenhelfer, Sportgeräte sowie Werk­zeug­- und Gerätestiele (Grosser und Teetz 1998). Diese Gegenstände sind zwar zumeist von geringer Größe und das verwendete Holzvolumen ist vergleichswei­se klein, allerdings lassen sich so insbesondere auch Seitenware und Resthölzer aus der Sägeindustrie noch wertschöpfend verarbeiten bzw. haben sich einige Produkte durchaus feste »Nischen« erobert.

Bioökonomie

Ein weiteres Anwendungsfeld, welches erst in Teilen erschlossen ist, bietet die Verwendung von Rotbu­chenholz als Rohstoff in der Bioökonomie (Bauer et al. 2020). In der Definition der Bundesregierung umfasst die Bioökonomie die Erzeugung, Erschließung und Nut­zung biologischer Ressourcen, Prozesse und Systeme, um Produkte, Verfahren und Dienstleistungen in allen wirtschaftlichen Sektoren im Rahmen eines zukunftsfä­higen Wirtschaftssystems bereitzustellen (BMBF 2020). Insofern lässt sich behaupten, dass die Nutzung des Rohstoffs Holz bereits sehr lange der Bioökonomie zu­zuordnen ist. Die »moderne« Bioökonomie, wie diese Definition zu sehen ist, umfasst jedoch auch die An­wendung neuester Technologien. Dies bedeutet, dass der »alte« Rohstoff Holz weitaus vielfältiger genutzt werden kann und neben der Entwicklung von neuen Produkten auch fossile Rohstoffe in bereits bestehen­den Produkten ersetzt werden können.
Ein wesentlicher Bestandteil der Nutzungsstrategie ist die umfassende und weitgehend vollständige Nut­zung des Rohstoffs Holz, welche nur eine möglichst geringe Menge tatsächlicher »Abfälle« zurücklässt, die entweder thermisch verwertet werden können oder deponiert werden müssen. In diesem Zusammenhang wurde der umfassendere Begriff »Bioproduktewerke« (Lehner 2019) geprägt. Der geläufigere Begriff »Bioraffi­nerie« zielt spezifischer auf die Verwendung qualitativ geringwertiger (Rund-) Holzsortimente und/oder von Reststoffen und Nebenprodukten der Holzverarbei­tung ab, bei welcher die ursprüngliche Holzstruktur bereits teilweise aufgelöst wurde.
Grundsätzlich können in der Bioökonomie viele Holz­arten verwendet werden. Auch hier gibt es jedoch Un­terschiede, welche bestimmte Hölzer für unterschied­liche Produkte und Einsatzbereiche qualifizieren, z. B. das Verhältnis von Cellulose zu Lignin, Art und Menge der Holzinhaltsstoffe oder auch die Morphologie der Holzfasern. Dies wiederum bedingt die Auswahl der zur Verfügung stehenden Verfahren, welche für die Be-­ und Verarbeitung genutzt werden können, z. B. bei der Herstellung von Zellstoff.
Ein »Vorteil« der Rotbuche liegt bereits ganz am Anfang der Nutzungskette: Sie ist die mit Abstand häufigste Laubholzart in Bayern und im Vergleich zu Nadelholz fallen bei Pflege und Durchforstung in größerem Um­fang Rohholz­-Sortimente an, die aus technologischer Sicht nicht oder nur bedingt sägefähig bzw. durch ge­ringe Ausbeuten unwirtschaftlich zu verarbeiten sind. In Bioraffinerien können daraus anstelle einer direkten energetischen Nutzung zunächst innovative Produkte mit hoher Wertschöpfung und Klimaschutz­-Leistung erzeugt werden (Abb. 4).

Abb. 4: Produkte, die mit der Entwicklung der Bioökonomie neue Verwendungsmöglichkeiten für die Rotbuche schaffen

Flüssiger Buchen-Zellstoff wird in ein Reagenzglas gefüllt

Abb. 4 links (© Technikum Laubholz GmbH)

Weißes Pulver auf einem Esslöffel

Abb. 4 Mitte (© Technikum Laubholz GmbH)

Herstellung einer Carbonfaser

Abb. 4 rechts (© Technikum Laubholz GmbH)

Cellulose
Aus Rotbuchen­-Zellstoff (Cellulose) lassen sich Visko­se oder Lyocell herstellen. Viskose­ und Lyocell­-Fasern sind vielfältig für Textilien (Ersatz von Baumwolle), Fließstoffe für Kosmetik­ und Hygiene­-Artikel und in­dustrielle Anwendungen, z. B. Verpackungen, einsetz­bar. Im Vergleich zur Produktion von Baumwollstoffen wird für die Faserproduktion nur ein Bruchteil des Wassers verwendet. Zudem vermeidet die Verwen­dung von Holz den Einsatz von Düngemitteln und Pestiziden sowie künstlicher Bewässerung. Mit der auf ionischen Lösungen basierten HighPercell­-Tech­nologie lassen sich Cellulose­-Fasern herstellen, die aufgrund ihrer Charakteristik auch für technische Anwendungen interessant sind, z. B. als Armierung in Spannbeton.
Durch thermisch­-mechanische Prozesse entstehen aus Cellulose Nanocellulosen. Deren Anwendungs­potenzial ist enorm und bei weitem noch nicht ab­schließend erforscht. Mikrofibrillierte Cellulose (MFC) und nanokristalline Cellulose (NCC) können für Werkstoffe, elektrische Isolationen, Verpackungen, Be­schichtungen und Barrieren, transparente Filme und Folien, Medizin­ und Kosmetikprodukte, Filter und Absorptionsmaterialien, Farben und Bauprodukte so­wie als Zusatzstoff für Lebensmittel eingesetzt werden. Spaltet man Cellulose in ihre einzelnen Zucker­-Bau­steine (Glucose), lassen sich diese weiter zu Ethanol (Biokraftstoff) oder Chemikalien weiterverarbeiten, welche auf fossilen Rohstoffen basierende Chemikali­en eins zu eins ersetzen können. Beispiele hierfür sind Ethylen (Folgeprodukt Polyethylen PET), Propylen (Folgeprodukt Polypropylen PP). Ethylen­ und Propy­lenglycol (Textilien, Verpackungen, Enteisungsmittel, Verbundwerkstoffe, Arzneimittel, Kosmetika).
Hemicellulose
Hemicellulose bzw. Hemicellulosen – ein Gemisch un­terschiedlicher Zucker – könnten industriell sehr be­deutsam werden. Xylane z. B. dienen der Gewinnung von Xylose als Basis für Xylit (Zuckeraustauschstoff) und Furfural, einer bedeutsamen Plattformchemikalie für die Herstellung von Arzneimitteln und Lösungsmit­teln für die chemische Industrie. Weitere Einsatzmög­lichkeiten sind Biotenside, biologische Weichmacher, Hydrogele und Folien für Verpackungen.
Lignin
Lignin wird derzeit noch häufig zur Energieerzeugung in den Zellstoffwerken verwendet, Lignosulfonate da­rüber hinaus auch als unspezifische Dispergier­ (z. B. Baustoff und Textilindustrie) und Bindemittel (z. B. Holzwerkstoffindustrie). Doch durch »Reinigung« und Weiterverarbeitung kann eine Vielzahl spezifischer Produkte hergestellt werden. Dazu gehören Aroma­stoffe (z. B. Vanillin), Lösungsmittel, Synthesegas, Ethen, Benzol oder Acetylen. Neueste Entwicklungen sind der Einsatz in Redox­-Flow-­Batterien zur Energie­speicherung sowie als Vorstufe für Bio-­Carbonfasern.

Potenziale für die stoffliche Verwendung

Eine Studie zum Marktpotenzial von Laubholzpro­dukten (Knauf und Frühwald 2020) zeigt auf, dass für Laubhölzer bzw. für die Rotbuche, die größten quan­titativen Potenziale in der Verwendung preiswerter Holzsortimente (Industrieholz bzw. Energieholz) in der Holzwerkstoff­ und der Verpackungsindustrie be­stehen – dies jedoch mit dem Zusatz, dass das bislang hauptsächlich dafür eingesetztes Nadelholz weniger verfügbar bzw. teurer wird. Zudem müssten entspre­chende Mengen »umgeleitet« werden. Höherwertigen Holzsortimenten werden zusätzliche Potenziale im Innenausbau (Massivparkett, Treppen, Massivholzplat­ten für den Möbelbau) attestiert, wobei Anwendungen im konstruktiven Bereich eher hinterfragt werden. Insgesamt müssen diese Anwendungen jedoch durch geeignete Maßnahmen »wiederbelebt« und ausgebaut werden.
Experten sehen große Chancen für die Verwendung der Rotbuche in der holzbasierten Bioökonomie – allerdings sollten auch hier hochwertige und/oder langlebige Produkte im Fokus stehen.

Holzenergie

Rotbuchenholz wird, wie auch andere Laubholzarten, derzeit zu großen Teilen direkt zur Erzeugung von Wärmeenergie für Gebäude verwendet (s. o.). Insbe­sondere regional ist eine »moderne« Holzenergie ein wichtiger Baustein der Energiewende, da hierbei kein fossiler Kohlenstoff freigesetzt wird. Dennoch sollte aus Gründen der Klimapolitik, der der Nachhaltigkeit und der Ressourceneffizienz zukünftig eine stärkere Kaskadennutzung angestrebt werden, das Holz also vor der Verbrennung über mehrere Stufen insgesamt möglichst lange stofflich genutzt werden.

Summary
Beech is the most important hardwood spe-cies in Bavaria and has a high utilisation potential in the medium to long term. While the wood was used in many different ways in the past, its use has increasingly shifted in favour of energy use - with an increase in the overall volume of wood - while its use as stemwood in particu-lar has remained constant or even declined. However, climate change, resource scarity and social changes requi-re rethinking and thus the development of new applica-tions, especially in the material sector. In terms of volume, timber construction is particularly important and has a positive impact on the climate. However, the develop-ment of the bioeconomy, which is intended to replace the economic system based on fossil resources also offers new opportunities for an »old fashioned« wood species.

Literatur

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Autor

  • Stefan Torno