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© FH-Prof. Dr. Bernhard Zimmer

Holz –

Multitalent und sein Beitrag zum Klimaschutz

FH-Prof. Dr. Bernhard ZimmerLeiter Forschung und Entwicklung.Fachbereichsleiter Holztechnologie & Ökolgie

Fachhochschule Salzburg GmbHMarkt 136a; A-5431 Kuchl

[email protected]


Holz - Baustoff mit Tradition und Zukunft

Wald und Holz sind in besonderer Weise eng mit der Menschheitsgeschichte verbunden.

Holz ist einer der ältesten Roh-, Bau-, Werkstoffe und Energieträger und dadurch dem Menschen vertraut wie kein anderer1.

Holz ist der wichtigste nachwachsende Rohstoff.

Holz ist ein Kohlenstoffspeicher und weist damit, gegenüber anderen Rohstoffen nicht zu ersetzende Vorteile für eine nachhaltige Entwicklung auf.

1 Schulz, Horst (1993): Die Entwicklung der Holzverwendung im 19., 20. und 21.Jahrhundert. Holz Roh- Werkstoff, 51: 75-81.


Globale Jahresproduktion 1999

Holz ist der mengenmäßig wichtigste Rohstoffdie Nutzungspotentiale sind bislang bei weitem nicht ausgeschöpft

Rundholz

Nutzholz

Zement

Stahl

Kunststoff

Aluminium

Mrd. m3

3,6

1,9

1,2

0,10

0,16

Mrd. t

2,1

1,1

1,5

0,8

0,17

0,02 0,01

Quelle: FAO, BDZ, SSV, vke, StBA


Holzverwendung (global)

Brennholz

48%

Nutzholz

52%


Holz im Bauwesen


Moderner Holzbau - ein Beispiel


Holz - Rohstoff mit Tradition und Zukunft

Im wichtigsten nach-wachsenden Natur- und Rohstoff Holz steckt also aufgrund des chemischen und strukturellen Aufbaus des Holzes auch für die Zukunft ein enormes Potential für eine breite und zukunftsfähige Produktpalette, die Produkte aus fossilen und nicht nachwachsenden Rohstoffen ablösen werden.


Moderne Holzwerkstoffe


Das technische Potenzial von Holz

1800 1900 2000

Festigkeit

E-Modul

Rohdichte


Holz als Energiequelle im Haus

o Scheitholz

o Holzbriketts

o Hackschnitzel

o Holzpellets


Kohlenstoffspeicher sowie deren jährliche Änderung

Ozeane(38000 Gt)

W älder(1648 G t)

Landpflanzen(2060 G t)

Atmosphäre(750 Gt)

+3

+2

+2


Primärwälder - Urwälder

Bio

ma

sse

Ze it

C O -Inp ut = C O -O utp ut2 2

Ke ine Ho lznutzung


WirtschaftswälderBi

om

ass

e

Ze itHo lznutzung

C O -Inp ut > C O -O utp ut2 2


Kohlenstoffspeicher „Holzprodukte“

W älder(1648 G t)

Landpflanzen(2060 G t)

+2

Ozeane(38000 Gt)

Holzprodukte(14 Gt )

Atmosphäre(750 Gt)

+3(+2)

+0,5(+1,4)

+2


Der Lebensweg:

„von der Wiege bis zur Bahre“

R o h s t o ff

Recyc ling

K ompos tierung(bio log. A bbau)

Deponie

E nerget is cheN utzung

P r o d u k t -h e r s t e l l u n g

Produkt-herstellung

Rohstoff

N u t z u n gd e s

P r o d u k t e s


Die Sachbilanz

Erfassung aller Input- und Outputströme

– Energie

– Betriebsstoffe

– Hilfsstoffe

– Emissionen aller Art

E n e r g i e , f o s s i l

E n e r g i e , r e g e n e r a t i v

W a s s e r

B e t r i e b s -s t o f f

H i l f s s t o f f

I n p u t

E m i s s i o n ,g a s f ö r m i g

E m i s s i o n ,f l ü s s i g

E m i s s i o n ,f e s t

W a s s e r

A b w ä r m e

L ä r m

O u t p u t

A l t h o l z A l t f e n s t e r . . . . . . . . . .


Der Lebensweg aller Holzprodukte beginnt im Wald


Holz - Zusammensetzung

Eine Tonne Holzatro:

– 500 kg Kohlenstoff

– 430 kg Sauerstoff

– 60 kg Wasserstoff

– 10 kg andere Elemente


Holzbildung durch Photosynthese

Photosynthese:

6 CO2 + 12 H2O C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O

Modellrechnungzur Berechnung der Massenströme beim Aufbau von Holz:

8,4 CO2 + 12 H2O C8,4H12O5,4 + 8,7 O2 + 6 H2O


Sachbilanz der Photosynthese


Forstliche Produktion

Bestandesbegründung

Kulturpflege

Jungwuchspflege

Läuterung

Durchforstung - ErnteDurchforstung - Rücken

Endnutzung - ErnteEndnutzung - Rücken

KalkungPestiz ideinsatzW egebauEntrindung

K o h l e n s t o ff s p e i c h e rF i c h t e n h o l z


Transport - Module


Holz braucht keine langen Transportwege

Holz wächst dezentral und braucht deshalb keine langen Transportwege


Hohe RohstoffausnutzungDie während der Produktion anfallenden Resthölzer sind entweder Rohstoff für andere Produkte oder können zur Energieerzeugung eingesetzt werden.


Energieeffizienz

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

Späne undHackschnitzel

SonstigesRestholz

Schnittholz, frisch Schnittholz, frischund imprägniert

Schnittholz,technischgetrocknet

Schnittholz,getrocknet und

imprägniert

Hobelware, frisch Hobelware,technischgetrocknet

Schnittholzproduktion (regenerativ)

Schnittholzproduktion (fossil)

Rundholztransport

Forstwirtschaft

Die Holzbe- und -verarbeitung ist energieeffizient; der Anteil an erneuerbaren Energieträgern ist überdurchschnittlich groß.


Schnittholzherstellung

Verbrauch an fossiler Prim ärenergie

Forstliche Produktion

Rundholztransport (300km)

Rundholztransport (50km)

Einschnitt

Technische Trocknung

K o h l e n s t o ff -s p e i c h e r

F i c h t e n h o l z


Das Treibhauspotential (GWP100)

-1000

-800

-600

-400

-200

0

200

400

600

Beton Ziegel Kalksandstein Porenbeton Schnittholz(u=30-40%)

GW

P [

kg

]


Furnierschichtholz


GWP100 von Kerto-Furnierschichtholz

-900

-800

-700

-600

-500

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

GW

P100 [

kg

CO

2-Ä

qu

ivale

nte

]


Holz im Bauwesen


Materialeinsatz für „La Grande B“

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45A

nte

il a

n d

er

Ge

sam

tma

sse

[%

]


Energiebilanz „La Grande B“

Energiebilanz

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

Tran

spor

t des

Fer

tigha

uses

Aufst

ellen

des

Fer

tigha

uses

Herst

ellun

g de

r Fer

tigha

usele

mente

Schnit

tholz

Spanp

latte

V20

Spanp

latte

V10

0

Dachs

teine

Gipska

rtonp

latte

Minera

lwoll

e

Glasw

olle

WDVS

Schor

nste

in

Fens

ter u

nd T

üren

Metall

- und

Kun

stst

ofba

uteil

e

Abfall

beha

ndlun

g

Pri

mä

ren

erg

ie [

MJ]


GWP 100

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Tran

spor

t des

Fer

tigha

uses

Aufst

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Herst

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r Fer

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tholz

Spanp

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V20

Spanp

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V10

0

Dachs

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Gipska

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beha

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g

kg C

O2

Äq

uiv

ale

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Treibhauspotential (GWP100) „La Grande B“


Kohlenstoffbilanz (La Grande B)

Gesamtfixierung CO2

[32957 kg]

Gesamte CO2- Emission

[17784 kg]

Überschuß CO2- Fixierung im Holz

[15173 kg]


GWP für die Produktion eines Fertighauses (Haas)


Materialvergleiche

Masse Primärenergieverbrauch Energie-

[kg]

fossil [MJ]

erneuerbar [MJ]

gesamt [MJ]

inhalt [MJ]

Brettschichtholz 2398 25317 10850 36167 39802

Stahl 3980 51740 2388 54128 0

Stahlbeton 14838 15816 890 16706 0

Tab. 1: Materialvergleich für einen 20 m Dachbinder


Aufforderung zur Energieverschwendung


Alt - Neu

0

50

100

150

200

250

300

Heiz

en

erg

ie [

kW

h/m

²a]

vor 1980 heute -Standard

heute -modern


Fazit – Energieversorgung

Heizenergiebedarf nach Brennstoffen

Sonne16%

Holz84%

Elektrischer Strom nach Energieträgern

PV-Anlage51%

Netz49%


Ökobilanz (LCA) - Pelletherstellung

PelletherstellungInput Output

Submodul

Pelletierung

Zerkleinerung

Submodul

Trocknung

Submodul

Rohstoff Späne trocken

Rohstoff Späne feucht

Produkt Holzpellets

Energiethermisch

Energieelektrisch

BetriebsstoffStärke

Wasser

Lärm

Abwärme

Emissionfest,

flüssig,gasförmig

Wasser

Quelle: Witzlinger (2002)




0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Energ

ieein

satz

[M

J/t]

Zerkleinern Trocknen Verpressen

Energieeinsatz zur Herstellung von Holzpellets




81%

19%

Energieeinsatz versus Energieinhalt (Hu)


Feinstaub (PM10)

Quelle: UBA (2006) Hintergundpapier: Die Nebenwirkungen der Behaglichkeit: Feinstaub aus Kamin und Holzofen


Feinstaub

Quelle: UBA (2006) Hintergundpapier: Die Nebenwirkungen der Behaglichkeit: Feinstaub aus Kamin und Holzofen


Feinstaub - Diskussion

Quelle: Klippel (2006): Gesundheitswirkung von Feinstäuben aus Holzverbrennung und Dieselmotoren im Vergleich


Wärme und Strom aus Holz im Haushalt ?

Energie aus Holz ein Freibrief zur

Energieverschwendung?


Fazit (Thesen)

Holz wird unter einmalig ökologischen Bedingungen produziert, wobei die Wälder zugleich einzigartige und vielfältige Wohlfahrtswirkungen erbringen.

Holz ist ein nachwachsender und nachhaltig verfügbarer Rohstoff.

Holz ist umweltfreundlich und mit geringem Energieaufwand bereitzustellen, zu bearbeiten, mehrfach zu nutzen und zu entsorgen.

Holz ist kreislauffähig.

Holz hat stoffliches und energetisches Potential.

Holz erfüllt alle technischen und konstruktiven Anforderungen an einen modernen Baustoff.

Holz ist dem Menschen vertraut und angenehm, Holz ist menschenfreundlich.

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