Mass Timber ermöglicht den Bau von Holzhochhäusern

Ersetzen von kohlenstoffintensivem Stahl und Beton

Moderne Gebäude werden mit Beton und Stahlträgern im Sinn gebaut. Das liegt daran, dass diese Materialien sowohl billig als auch einfach zu planen sind. Aber sie bringen auch ernsthafte Nachteile mit sich.

Beton, insbesondere Stahlbeton, hält nur ein paar Jahrzehnte, bevor er abgerissen und komplett neu gebaut werden muss. Es könnte einige neue Technologien geben, die diese Probleme lösen, wie Hanf‑ oder Graphenbeton, aber keine ist derzeit reif genug, um weltweit eingesetzt zu werden.

Abgesehen von der Haltbarkeit sind die CO₂‑Emissionen bei der Produktion von Stahl und Zement ebenfalls ein ernstes Problem. Zusammen sind Stahl und Zement für 158 % der weltweiten Treibhausgasemissionen verantwortlich. Auch hier könnten grüner Wasserstoff oder kohlenstofffreier Zement eine Option sein, doch es wird Zeit brauchen, bis sie reif genug sind.

Glücklicherweise kann heute bereits eine neue, kohlenstoffnegative (CO₂‑bindende) Bauweise verwendet werden, die vielleicht das älteste Baumaterial der Menschheit nutzt: Holz.

Die Grenzen von Holz

Holz ist seit Jahrtausenden die Basis des Bauens in den meisten Teilen der Welt. Da es ein erneuerbarer Rohstoff ist, der zudem Kohlenstoff in seiner Struktur speichert, wäre es logisch, es heute in großem Maßstab weiter zu nutzen.

Heutzutage wird Holz hauptsächlich für Häuser und kleinere Gebäude verwendet. Das liegt daran, dass einige Probleme dazu geführt haben, dass es für große Bauwerke, zuerst Stein und Ziegel und heute Beton und Stahl, aus der Gunst gefallen ist:

• Entflammbarkeit, wobei alte Holzbauten extrem feuergefährdet sind.
  • Als ganze Städte aus Holz bestanden, waren katastrophale Großbrände stets eine Gefahr, wie zum Beispiel, als ganz London 1666 im Großen Brand von London verbrannte, der ganze vier Tage dauerte.
• Holz begrenzt, wie hoch Gebäude damit gebaut werden können, was moderne Städte dazu veranlasst, andere Materialien zu bevorzugen.
• Die meisten alten Bautechniken gehen schlecht mit Feuchtigkeit um, was zu Schimmel und Fäulnis von Holzstrukturen führt.

Ein Wiederaufleben von Holz als Hauptbaumaterial müsste also all diese Probleme adressieren. Glücklicherweise tut genau das die neue Technologie „Mass Timber“.

Mass Timber

Im Grundkonzept ist Mass Timber dem üblichen Sperrholz sehr ähnlich, wird jedoch in viel größerem Maßstab eingesetzt. Dies kann durch verschiedene Techniken geschehen, die die Holzstücke zusammenkleben und pressen. Kreuzlagenholz (CLT) ist heute meist die Haupttechnik für Mass Timber, da es eine starke strukturelle Integrität bietet.

Quelle: Naturally Wood

Ein wesentlicher Vorteil dieser Methode ist, dass sehr große Balken hergestellt werden können, ohne darauf warten zu müssen, dass Bäume über Jahrhunderte zur erforderlichen Größe heranwachsen. Das macht sie sowohl wirtschaftlich tragfähiger als auch vermeidet das Fällen von Urwäldern.

“Vor etwa 30 Jahren begannen Bauunternehmer in Deutschland und Österreich, mit Techniken zu experimentieren, um massive Holzelemente aus diesem leicht verfügbaren Holz herzustellen. Sie nutzten Nägel, Dübel und Leim, um kleinere Holzstücke zu großen, starken und soliden Massen zu verbinden, die nicht das Fällen großer Urbäume erfordern.”

Knowlable Magazine

Bemerkenswerte Leistung

Mit Mass‑Timber‑Techniken können Balken von bis zu 50 Metern (164 Fuß) Länge hergestellt werden. Für Böden und Wände, die derzeit aus Beton bestehen, können CLT‑Platten bis zu 50 cm Dicke verwendet werden.

Quelle: Stora Enso

Diese Holzverbundstoffe sind tatsächlich stärker als Stahl nach Gewicht. Die einzige Grenze ist, dass sie weniger dicht als Stahl sind und daher mehr Volumen benötigen.

Das bedeutet, dass für das höchste Mass‑Timber‑Gebäude eine Mischung aus Stahl und Mass Timber verwendet wird, um die Größe der tragenden Balken zu reduzieren.

Hohe Holzgebäude

Heute ist das größte Mass‑Timber‑Gebäude der 25‑stöckige Ascent‑Wolkenkratzer in Milwaukee, fertiggestellt 2022.

Quelle: Thornton Tomasetti

Insgesamt gibt es derzeit 84 Mass‑Timber‑Gebäude mit acht Stockwerken oder mehr, die weltweit gebaut wurden oder im Bau sind, weitere 55 sind vorgeschlagen.

Derzeit ist dies vor allem ein europäisches Phänomen, wobei 70 % der Mass‑Timber‑Gebäude in dieser Region entstehen. In Nordamerika sind Stahl‑& Mass‑Timber‑Hybridgebäude häufiger.

Ein großer Schub für diese Methode dürfte die Genehmigung von Mass‑Timber‑Bauten bis zu 18 Stockwerken im Jahr 2021 durch den International Code Council (ICC) sein. Der ICC veröffentlicht den International Building Code, der weltweit als Vorlage für Bauvorschriften dient.

Damit sollte diese Technik von einer Sonderanfertigung, die jedes Mal aufwändige Genehmigungen erfordert, zu einer Standardbautechnik werden.

Mass Timber kann auch für Industriegebäude eingesetzt werden, zum Beispiel Datencenter für Microsoft, die mit CLT gebaut werden. (MSFT )

Brandschutz

Ein wichtiger Faktor für die ICC‑Zulassung hoher Mass‑Timber‑Gebäude war der Nachweis, dass sie feuerfest sind. Das ist besonders bei hohen Bauwerken wichtig, da ein Feuer langsam ausbreiten muss, um den Menschen im Inneren Zeit zur Evakuierung und den Feuerwehrleuten die Möglichkeit zu geben, das Feuer zu löschen.

Zum Beispiel müssen Materialien in konventionellen Wolkenkratzern mindestens drei Stunden lang ihre Integrität im Brand behalten. Aus diesem Grund haben die meisten lokalen Sicherheitsvorschriften bis vor kurzem Holz in hohen Gebäuden verboten.

Wie kann Mass Timber das erreichen? Hauptsächlich, weil es aus Holz besteht, aber in keiner anderen Hinsicht ein normales Holz‑Balken ist.

Dies wurde in gasbetriebenen Kammern demonstriert, um Mass Timber zu testen, oder indem man ein Modell eines Mass‑Timber‑Gebäudes in Brand setzte und die Ergebnisse aufzeichnete. Erst nach diesen Demonstrationen akzeptierte der ICC, dass das Material sicher genug sei.

Es funktioniert, weil die Mass‑Timber‑Stücke sehr dick und gleichzeitig extrem dicht sind. Das hat zwei Effekte, die die Entflammbarkeit drastisch reduzieren:

• Die äußere Schicht bildet schnell eine dicke Kohleschicht, die das Innere vor einem Großteil der Hitze isoliert.
• Durch die Materialdichte und -dicke hat das Holz meist nicht genug Sauerstoff, um zu brennen.

Chancen von Mass Timber

Das Hauptversprechen von Mass Timber ist, den nicht‑nachhaltigen Verbrauch von Energie und Sand, der für Beton‑ und Stahlgebäude nötig ist, durch einen erneuerbaren Rohstoff zu ersetzen. Aber es hat noch weitere Vorteile.

Leichtere Gebäude

Da Mass Timber bei gleichem Gewicht tatsächlich stärker als Stahl ist und viel leichter als Beton, wird ein Gebäude, das mit herkömmlichen Materialien sehr schwer wäre, mit Mass Timber deutlich leichter.

Beispielsweise hat das Unternehmen Stora Enso ein 12‑stöckiges Gebäude über der Autobahn E4 gebaut, das mit einem schwereren Design nicht möglich gewesen wäre.

Quelle: Stora Enso

Thermische Isolation

Holz ist im Allgemeinen ein guter Wärmedämmer. Es kann also dazu beitragen, das Gebäude energieeffizienter zu machen, obwohl zusätzliche Dämmlagen weiterhin nötig sind.

Kohlenstoffbindung

Ein gutes Beispiel für das Potenzial von Mass Timber zur Reduktion der CO₂‑Emissionen der Bauindustrie wurde beim 18‑stöckigen Brock‑Commons‑Gebäude in British Columbia gezeigt.

Es sparte 2.432 metrische Tonnen CO₂‑Emissionen im Vergleich zu einem ähnlichen Beton‑ und Stahlgebäude. Von diesen eingesparten Emissionen entfielen etwa ein Viertel auf die Emissionen, die bei der Herstellung von Stahl und Zement entstehen, der Rest ist im Holz selbst gebunden.

Wird das Material ordnungsgemäß gepflegt und/oder recycelt, könnte es unsere Städte zu einem dauerhaften Kohlenstoffsenkfür machen – ein großer Unterschied zu Beton, der bei jedem Neubau alle 50‑70 Jahre erneut CO₂ freisetzt.

Ästhetik

Im Allgemeinen bevorzugen Menschen das Gefühl von lebendigem Material gegenüber dem kälteren, industrielleren Eindruck von Beton und Metall.

Da es einen wachsenden Gegenwind gegen die brutalistische Moderne gibt, könnten mehr Holzgebäude Innenstädte lebendiger und freundlicher machen, was zu einem Preisaufschlag bei den entsprechenden Immobilien führen würde.

„Menschen werden müde von Stahl und Beton. Mit seiner warmen, beruhigenden Erscheinung und natürlichen Variationen kann Holz visuell ansprechender sein. Menschen genießen es tatsächlich, Holz zu sehen.“

Ted Kesik – Building scientist at the University of Toronto’s Mass Timber Institute

Herausforderungen von Mass Timber

Da Mass Timber so anders ist als die mehrstöckigen Gebäude, an die wir gewöhnt sind, erfordert es ein Umdenken.

Bauweisen

Da Mass Timber zunächst in speziellen Fabriken hergestellt wird, bietet das die Möglichkeit, das Mass‑Timber‑Element bereits im Voraus für ein entsprechendes Gebäude zu planen.

Dies ist Teil des größeren neuen Bau­modells, das integriertes Design genannt wird. Dabei arbeiten Architekten Hand in Hand mit Installateuren und Fabriken, um die genauen Größen und Formen der Bauteile im Voraus festzulegen.

Ähnlich wie bei Ikea‑Möbeln können starke Punkte und Löcher sogar vorgebohrt oder mit fortschrittlichen, computergesteuerten Maschinen zugeschnitten werden, um später exakt an ihrer Position im Gebäude zu passen.

Das ist ein deutlich detaillierterer Ablauf, der den Architekten mehr Kontrolle über das Enddesign gibt. Er kann zudem die Bauzeit um etwa 40 % verkürzen gegenüber traditionellen Arbeitsabläufen und Bauweisen.

„Mass‑Timber‑Gebäude werden eher wie Automobile hergestellt, wobei alle einzelnen Teile zu einem Endstandort transportiert und dort zusammengebaut werden. Wenn das Mass‑Timber‑Gebäude vor Ort ankommt, ist es im Grunde nur ein übergroßes Ikea‑Möbelstück.“

Ted Kesik – Building scientist at the University of Toronto’s Mass Timber Institute

Feuchtigkeit & Insekten

Mehr als Feuer ist bei jedem Holzgebäude die Beschädigung durch Pilze oder Insekten ein ernstes Problem.

Das Feuchtigkeitsmanagement ist daher im Design von Mass‑Timber‑Gebäuden besonders wichtig:

• Das Material darf während des Transports oder der Installation nicht nass werden.
• Ein umfangreiches Wärme‑ und Belüftungssystem, das keine Feuchtigkeit speichert, muss im Gebäude installiert werden.
• Risiken von Wasserschäden (undichte Dächer, Überschwemmungen) müssen bei der Entscheidung für ein Mass‑Timber‑Gebäude berücksichtigt werden.

Insekten können ebenfalls durch spezielle Holzbehandlungen mit Pestiziden ferngehalten werden. Zusätzlich können physische Barrieren wie ein Netz dort angebracht werden, wo das Mass‑Timber auf den Boden trifft.

Geräusche

Holz leitet Schall sehr gut, was in einem großen Gebäude mit Hunderten von Wohnungen oder Büros zu einem ernsthaften Problem werden kann.

Das bedeutet, dass Architekten, die Mass Timber einsetzen, besonderen Aufwand betreiben müssen, um Schallisoliermaterialien hinzuzufügen. Sie können die Schallübertragung auch reduzieren, indem sie Abstand zwischen Wänden schaffen und erhöhte Böden oder andere Methoden einsetzen, die die akustische Isolation erhöhen.

Hin zu einer breiten Akzeptanz?

Holz könnte bald ein massives Come‑back im Bau der meisten Gebäude unserer Städte erleben, dank des Aufstiegs der Mass‑Timber‑Technologie. Sie kann leichtere Gebäude schaffen, die zudem in jeder Hinsicht nachhaltiger sind.

Allerdings sind einige Schritte nötig, damit sie von einer Kuriosität zu einem signifikanten Anteil neuer Bauten wird:

• Reform der lokalen Bauvorschriften, um die neuen internationalen Normen zu berücksichtigen.
• Schulung von Architekten und Bauunternehmern, wie dieses neue Material am besten eingesetzt wird.
• Flächendeckender Ausbau der Produktionsstätten, um ausreichend Mass Timber zu erzeugen.
• Aufrechterhaltung eines robusten Zertifizierungssystems, das sicherstellt, dass das Holz nachhaltig angebaut wird.

All dies wird mindestens einige Jahre in Anspruch nehmen, aber da die Technologie bereits bereit ist und möglicherweise mehr CO₂‑Steuern eingeführt werden, könnte es schneller gehen als die meisten erwarten.

Investieren in Mass Timber

Derzeit gibt es keinen öffentlich gehandelten Mass‑Timber‑Hersteller oder Bauunternehmer, der sich ausschließlich dieser Technik widmet.

Der beste Weg, vom Wiederaufstieg des Holzes im Bauwesen – über einzelne Häuser hinaus – zu profitieren, ist wahrscheinlich, direkt in die Produktion des Materials selbst zu investieren.

Sie können in holz‑ und timber‑bezogene Unternehmen über viele Broker investieren, und hier finden Sie auf securities.io unsere Empfehlungen für die besten Broker in den USA, Kanada, Australien, dem Vereinigten Königreich und vielen anderen Ländern.

Wenn Sie nicht in einzelne Aktien investieren möchten, können Sie auch den iShares Global Timber & Forestry ETF (WOOD) oder den Invesco MSCI Global Timber ETF (CUT) in Betracht ziehen, die eine diversifizierte Exposure zum Holz‑ und Timber‑Sektor bieten.

Holzunternehmen

Da die Holzproduktion stark von Umwelteinflüssen wie Waldbränden, Dürre, Insektenbefall usw. abhängig ist, ist es für Investoren am besten, so breit wie möglich diversifiziert zu sein.

Genau das bieten Timberland‑REITs (Real Estate Investment Trusts), indem sie in einem öffentlich gehandelten Instrument den Besitz einer riesigen Menge an Wäldern bündeln.

Die Weyerhaeuser Company (WY ) ist der größte in den USA notierte Timberland‑REIT mit 10,5 Millionen Acres in den USA und 14 Millionen Acres in Kanada. Sie verfügt zudem über 35 Produktionsstätten in Nordamerika.

Quelle: Weyerhaeuser

Weyerhaeuser gilt als Vorreiter in nachhaltigen Forstwirtschaftspraktiken, wobei die Wiederaufforstung über eigene Technologie und Baumarten gesteuert wird. Sie erhalten außerdem Bäume entlang von Flüssen, um sie vor Schäden beim Holzeinschlag zu schützen, und folgen zu 100 % dem Standard für nachhaltige Forstwirtschaft, wobei jährlich nur 2 % ihrer Wälder gefällt werden.

Quelle: Weyerhaeuser

Der Umfang des Unternehmens ermöglicht es zudem, effiziente Verfahren zur Kostensenkung und Optimierung der Abläufe einzusetzen, wodurch es zu einem sehr kostengünstigen Produzenten wird.

Quelle: Weyerhaeuser

Zusätzlich zu den lokalen US‑ und kanadischen Märkten exportiert das Unternehmen Holzstämme, hauptsächlich nach Japan (66 %) und China (25 %).

Durch die geografische Diversifizierung und Exportkapazität ist das Unternehmen deutlich weniger anfällig für Schwankungen einzelner lokaler Immobilienmärkte als kleinere Wettbewerber.

Insgesamt, da wir die CO₂‑Emissionen reduzieren wollen, wird die Nachfrage nach Holz & Timber voraussichtlich in absehbarer Zukunft weiter steigen.

Unternehmen wie Weyerhaeuser würden in einer Spitzenposition stehen, um von einer erhöhten Nachfrage nach Timber zu profitieren, und wären ein sehr zuverlässiger Lieferant für jeden neuen Hersteller von Mass Timber, der eine stabile Lieferkette aufbauen möchte.