Erosionsschutz mit Holzwolle

Erosionsschutzmatte aus Holzfasern
Erosionsschutzmatte aus Holzfasern

ÖKOLOGISCHER EROSIONSSCHUTZ MIT HOLZWOLLE

Geokunststoffe kommen im Tiefbau als Baustoffe zum Einsatz, um verschiedene Funktionen zu erfüllen. In der europäischen Norm DIN EN 10318 bzw. Schweizernorm SN 670 240 sind die Geokunststoffe und ihre Eigenschaften beschrieben. Zu den bekannten Funktionen zählen heute Filtern, Dränieren, Schützen, Bewehren, Abdichten, Verpacken und Erosionsschutz.
Die Funktionen und Anwendungen der Geokunststoffe werden in mehreren SN Normen beschrieben. In der Norm SN 670 253a werden die geforderten Eigenschaften für die Anwendung in externen Erosionsschutzanlagen vorgegeben.


Die Oberfläche von Hängen, Dämmen und Böschungen bietet eine Angriffsfläche für Wasser, Regen, Wind und Schneeschmelze, die im Laufe der Zeit abgetragen werden kann. Dieser Prozess wird als Erosion bezeichnet und beginnt schon nach Fertigstellung einer Böschungsanlage. Erst mit der Entstehung eines Wurzelwerkes erfährt die Böschungsoberfläche einen ausreichenden Schutz gegen Erosion. Geodrahtwirrlagen und Geonetze aus Naturfasern (Kokos, Jute, Hanf, Sisal und Baumwolle) können einen Schutz gegen Erosion bieten. Naturfaserstoffe verrotten nach ca. zwei Jahren. In diesem Zeitraum kann ein Erosionsschutz aus Wurzeln von Gräsern und Büschen wachsen. Ein ausreichender Zeitraum bis ein Wurzelwerk von Gras und Pflanzen den Erosionsschutz übernimmt.

VERLORENES WISSEN WIEDERHERSTELLEN

Erosionsschutz mit Holzwolle ist eine bekannte Anwendung, die vor allem in den USA stark verbreitet ist. In Europa dagegen wurde Holzwolle vor Jahrzehnten durch Kunststoffe und Naturfasern abgelöst. Ziel des nachfolgend beschriebenen Pilotprojektes des IBAR der HTW Chur ist es, diese alte und bewährte Anwendung neu einzuführen und mit solidem Fachwissen (Holzarten, Abstimmung auf den Boden und die Begrünungspflanzen) abzustützen.


Anhand von mehreren Projekten, die im letzten Jahr im Kanton St.Gallen ausgeführt worden sind, hat sich gezeigt, dass der Erosionsschutz von Böschungen mit Holzwollmatten durchaus  sinnvoll ist. Seit über 50 Jahren werden in den USA hauptsächlich Holzwollmatten aus Eschen und Pappeln hergestellt. In Europa ist das Wissen über die Eignung der verschiedenen einheimischen Hölzer für die Verwendung in Holzwollprodukten im Bauwesen verloren gegangen.

 

In Zusammenarbeit mit dem Unternehmen Lindner Suisse aus Wattwil möchte das IBAR der HTW Chur das notwendige Grundlagenwissen für den Erosionsschutz mit Holzwolle in der Schweiz und Europa wiederherstellen.
Dabei spielen die Besonderheiten des alpinen Raumes eine besondere Rolle. Die Faktoren Standort, Schneegleiten und – kriechen, Höhenlage, Exposition, Holz- und Pflanzenarten sind Parameter, die den Erosionsschutz beeinflussen können und deshalb untersucht werden müssten. Sowohl das IBAR als auch Lindner verfolgen das Ziel, Holzwollmatten aus einheimischen Hölzern, abgestimmt auf spezifische Boden- und Geländeeigenschaften zu entwickeln und an mehreren Standorten einzubauen und wissenschaftlich zu untersuchen.

 

Die Kantone Graubünden, St.Gallen und Tessin haben ein grosses Interesse an den Holzwollmatten „Howolis“ von Lindner begründet und beabsichtigen, dieses nachhaltige Erosionsschutzmaterial aus regionalen geeigneten Hölzern einzubauen. Das regionale Holz soll im Werk der Firma Lindner zu Matten verarbeitet und als einbaufertiges Produkt zurückgeliefert werden. Die Forstverwaltung der Kantone oder beauftragte Bauunternehmer installieren die Matten vor Ort. Die Holzarten Buche und Fichte sind in mehreren Kantonen beheimatet. Später könnte eventuell Lärche, Kastanie und Robinie verwendet werden.

PILOTPROJEKT

Im April 2013 wurde ein Pilotprojekt in Wattwil mit Holzwolle ausgeführt. Träger des Vorhabens ist das Landwirtschaftsamt des Kantons St.Gallen, Abteilung Melioration. Das Gelände des Projektes ist ein Extrembeispiel. Der Hang ist nach Norden exponiert und ca. 70° steil mit einigen Unebenheiten, wie Steinen und Wurzelwerken. Um zu prüfen, wie und ob der Einsatz von Holzwollmatten funktioniert, war Imad Lifa von der HTW Chur, bei der Verlegung der Matten dabei. Mehrere Matten mit unterschiedlichen Konstruktionen wurden verlegt. Die Matten werden mit Netzen aus  Polypropylen oder Jute zusammengehalten. Darüber hinaus sind sie unterschiedlich stark in der Konstruktion der Holzwollfasern. Je nach Mattendicke, Fasereigenschaft und Holzart verrotten die Matten sehr unterschiedlich. Auch die Exposition der Böschung und die Eigenschaft des Bodens können die Begrünung verlangsamen oder beschleunigen. Diese Faktoren und ihre Abhängigkeiten werden vom IBAR wissenschaftlich untersucht. Beim oben genannten Projekt wird ein unterschiedliches Wachstum der Begrünung festzustellen sein, da unterschiedliche Konstruktionen der Holzwollmatten installiert wurden. Ein Begrünungsgrad von ca. 60-80% war nach ca. sechs Monaten festzustellen.

Steilboeschung in Wattwil vorher
Steilböschung in Wattwil vor Begrünung, April 2013
Steilboeschung in Wattwil nachher
Steilböschung in Wattwil nach Begrünung, Oktober 2013

Überwachung des Wachstums mit Drohnen

Ab Mai 2016 kann das Institut für Bauen im alpinen Raum das Verhalten von schwer zugänglichen Rutschhängen bzw. der in steilem Gelände verlegten Holzwollematten mit Hilfe von Drohnen überprüfen. So kann das pflanzliche Wachstum wie auch das Verhalten der Holzwollematten jederzeit und überall auch aus der Nähe visuell überprüft werden.

 

 

KTI Forschungsprojekt «Nachhaltiger Erosionsschutz mit Holzwolle»

Hauptforschungspartner  Institut für Bauen im alpinen Raum HTW Chur
Hauptwirtschaftspartner  Lindner Suisse GmbH
Wirtschaftspartner            Ö+L GmbH / Netzwerk Heugrassaat
Forschungspartner            Istituto Scienze della Terra SUPSI

Beschrieb des KTI Forschungsprojektes:

Mit dem Klimawandel werden Rutschungen stark begünstigt. Ursache für das Auftreten von Rutschungen sind Störungen des Kräftegleichgewichts zwischen stabilisierenden und destabilisierenden Kräften im Hang. Tektonik, Verwitterung, Auflockerung sowie Erosion, die permanent oder temporär wirken, lösen dieses Ungleichgewicht aus und führen zu einer Entfestigung des Gebirges in Hanglage. Die Vegetation schützt vor Erosion und wirkt auf die Hangstabilität, in dem sie den Wasserhaushalt beeinflusst. Erosionsschutz mit Holzwolle ist eine bekannte Anwendung, die in den USA stark verbreitet ist. In Europa dagegen wurde Holzwolle vor Jahrzehnten durch Kunststoffe und importierte Naturfasern abgelöst. Ziel dieser Arbeit ist es, diese alte und bewährte Anwendung neu einzuführen und die fachlichen Grundlagen zu erarbeiten, um diese Technik gezielt an regionale Gegebenheiten anzupassen (Holzarten, Abstimmung auf die Bodenbeschaffenheit und die Wahl der Begrünungspflanzen).

Beitrag im TV Südostschweiz zum KTI-Projekt

Technische Ziele

Wir haben heute lediglich Grundkenntnisse über die mechanischen Eigenschaften einiger Holzwollmatten. Es besteht eine Wissenslücke bezüglich dem Verrottungsverhalten einheimischer Holzmischungen sowie der Wechselwirkung zwischen den Holzwollematten und dem Saatgut, welche mit wissenschaftlichen Methoden geschlossen werden sollen. Wir erwarten weitere Innovationsschritte an den Produktionsmitteln basierend auf den wissenschaftlich ausgewerteten Resultaten der Labor- und Feldversuche.
In Europa gibt es keine Untersuchungen an Erosionsschutzmatten aus einheimischen Hölzern. Zahlreiche Anwendungen mit Kunststoffmatten sind bekannt und sehr verbreitet. Es ist das Ziel, mit dem in diesen Projekt entwickelten abgestimmten System von Holzwollematten und Saatgut deutlich bessere Resultate zu erreichen als mit den bisher bekannten Produkten.

Im Vorfeld wurden einige Gespräche mit den Kantonen GR, SG und TI durchgeführt. Dabei wurde die Projektidee vorgestellt und der Bedarf an Flächen für die Installation von Erosionsschutzmatten angemeldet. Die Kantone haben sich bereit erklärt, als Vermittler zu den potentiellen Bauherren (Gemeinden, Bauämter, Genossenschaften…) zu fungieren.


Wirtschaftliche Ziele:
Das wirtschaftliche Ziel besteht in der Herstellung von Holzwollmatten aus einheimischen Hölzern und optimal kombiniert mit autochthonem Saatgut, abgestimmt auf die spezifische Boden- und Geländeeigenschaften sowie das Keimungs- und Etablierungsverhalten.


Fakten
Projektdauer: 2015 bis 2016
Erforderlichen Flächen: 30‘000 Quadratmeter
Kantone: St. Gallen, Graubünden, Tessin.
Lieferant Matten aus Holzwolle: Lindner Suisse GmbH
Produzent autochthones Saatgut: Ö+L GmbH / Holo_Sem
Installation: durch regionale Unternehmen Vorort


Gesucht
Gesucht werden Böschungen mit Flächen von ab 1000 qm für als Pilot- und Testfelder.


Kontaktpersonen für Testfelder
Institut für Bauen im alpinen Raum (IBAR)

HTW Chur

Pulvermühlestr. 80
7004 Chur


Herr

Imad Lifa Telefon

081 286 24 83

imad.lifa@htwchur.ch


Frau

Maria Rota

081 286 37 67
maria.rota@htwchur.ch


Kontaktpersonen der Projektpartner
Ansprechpersonen bei den Partnern sind die folgenden Personen:


Hauptwirtschaftspartner

Lindner Suisse GmbH
Herr Thomas Wildberger

Bleikenstrasse 98

9630 Wattwil

071 987 61 51

t.wildberger@lindner.ch

 

Hauptforschungspartner

IBAR der HTW Chur

Herr

Imad Lifa

Pulvermühlestr. 80

7004 Chur

081 286 24 83

imad.lifa@htwchur.ch

 

Wirtschaftspartner

Ö+L GmbH
Herr Andreas Bosshard
Litzibuch
8966 Oberwil-Lieli
056 641 11 55
ab@agraroekologie.ch

 

Forschungspartner


IST der SUPSI
Herr Christian Ambrosi
Campus Trevano
6952 Canobbio
058 666 62 23
christian.ambrosi@supsi.ch

 

Ansprechperson

Lifa Imad, Prof. Dr. Ing. TU/SIA, MBA
Tel. +41 81 286 24 83
Fax +41 81 286 24 00
imad.lifa@htwchur.ch
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