Projekt Nachhaltiger Erosionsschutz mit Holzwolle - HTW Chur

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Projekt
Nachhaltiger Erosionsschutz mit Holzwolle

Projekt auf einen Blick

Holzwolle wird aus verschiedenen natürlichen Holzfasern hergestellt. In einem Herstellungsverfahren wird die Holzwolle zu Holzwolle-Vlies verarbeitet, das zum Schutz vor Erosion eingesetzt wird. Das Institut für Bauen im alpinen Raum (IBAR) erforscht Holzwolle-Vlies als Erosionsschutz. Ziel des Forschungsprojektes 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). Dabei wird auch das Potenzial von autochthonem, d. h. lokalem, angepasstem Saatgut geprüft. Das Forschungsprojekt wird durch Innosuisse (Kommission für Technologie und Innovation KTI) subventioniert.

Ausgangslage

Was ist Holzwolle? Unter Holzwolle versteht man Fasern aus Holz mit einer Dicke von 0.05 bis 2.5 mm sowie einer Breite von 1 bis 8 mm. Holzwolle ist ein Naturpolymer. Wie jeder Werkstoff hat sie Vor- und Nachteile. Holz hat hygroskopische Eigenschaften, weil es an seine oder von seiner Umgebung Feuchtigkeit abgeben bzw. aufnehmen kann. Holz ist inhomogen, anisotrop und biologisch abbaubar. Zur Gewinnung von Holzwolle eignen sich in erster Linie weiche Holzarten, vor allem die Nadelhölzer Fichte, Weisstanne, Waldkiefer und Lärche. Holzwolle lässt sich auch aus Laubhölzern wie zum Beispiel Rotbuche, Esche und Pappel herstellen. Zur Herstellung der Holzfasern soll das Holz möglichst astfrei sein. Seine Verarbeitung erfolgt am besten in halbfeuchtem Zustand.

Ein Anwendungsgebiet im Bereich Hangsicherung ist die Begrünung von Freiflächen. Hierfür bietet das Schweizer Unternehmen Lindner Suisse GmbH Produkte an, die aus Holzwolle hergestellt werden und unter dem Markennamen «Howolis» (Holzwolle-Vlies) vertrieben werden.Howolis-Holzwolle-Vliese bestehen aus Steppverbindungen aus Holzwolle verschiedener Holzartenund Jute oder abbaubarem Polypropylen. Dank ihrer guten mechanischen Eigenschaften und ihrer biologischen Abbaubarkeit eignen sie sich gut für den Bodenschutz und die Begrünung von Freiflächen. Mit unterschiedlichen Holzwolle-Rezepturen kann die Dauer des Verrottungsvorgangs gesteuert werden. Eine zentrale Rolle bei diesen Rezepturen spielt Buchenholz. Angesichts der Klimaveränderung mit zunehmenden Starkregen-Ereignissen ist der Erosionsschutz mittels Holzwolle eine Anwendung mit grossem Potenzial.

Projektziel

In unseren Versuchen sollen die Eignung und Wirkung von Holzwolle-Vliesen im direkten (Oberflächensicherung durch Materialrückhalt) und indirekten (erleichterte Begrünung durch Verbesserung der Anwuchsbedingungen für Samenmischungen) Erosionsschutz untersucht werden. Die verschiedenen Holzwolle-Vliese und Samenmischungen sollen unter natürlichen Bedingungen miteinander verglichen werden. Die Überprüfung der Wirkung der Holzwolle-Vliese erfolgt über Nullflächen, in denen keine Holzwolle-Matten verlegt werden.

Um Aussagen zur Eignung und Wirkung der Holzwolle-Vliese zu erhalten, sollen folgende Aspekte über einen Zeitraum von mehreren Jahren untersucht werden:

  • Verhalten der Vliese: Geometrische Veränderungen (Verzug, Schwinden/Quellen, Längenveränderung), visuelle Veränderungen (Abbauprozesse der Holzfasern und des Trägers), Verrottungsprozess der Vliese, Festigkeitsprüfungen in situ oder im Labor
  • Verhalten der Verankerung: Auszug von Ankern, Korrosion bzw. Abbau von Ankern
  • Anwuchserfolg der Saat: Deckungsgrad, Artenzusammensetzung, Biomasse, Durchwurzelungstiefe

Umsetzung

Im Rahmen des von Innosuisse (Kommission für Technik und Innovation KTI) geförderten Forschungsprojekts testete das Institut für Bauen im alpinen Raum (IBAR) die Howolis-Produkte in Echtzeit. Die Testflächen wurden mit dem Produkt verlegt und begrünt, um die Effektivität von Howolis zu überprüfen.

Erosionsschutzvliese aus Holzwolle speichern das Oberflächenwasser und begünstigen das schnelle Wachstum von Pflanzen. Diese bilden rasch ein dichtes Wurzelwerk, das eine Verfestigung des Bodens bewirkt und die Erosion im Hang stark reduziert. Während der Bildung der Pflanzendecke schützt die Holzwolle den Boden vor der erodierenden Kraft von Regen und Wind.

In Europa wurde die Holzwolle schon vor Jahrzehnten durch nicht-nachhaltige Produkte aus Kunststoff und importierten Naturfasern abgelöst. Die HTW Chur hat sich in Zusammenarbeit mit den beiden Wirtschaftspartnern Lindner Suisse GmbH und Ö+L GmbH zum Ziel gesetzt, das notwendige Grundlagenwissen für einen nachhaltigen Erosionsschutz – mit Holzwolle und angepasstem Saatgut – in der Schweiz und in Europa wiederherzustellen.

Im von Innosuisse geförderten Forschungsprojekt wird untersucht, wie sich Schweizer Holzwolle zur Stabilisierung von erodierenden Hängen eignet. Bei allen Testflächen in der Grösse von 500 bis 10 000 Quadratmetern wurden vier Holzwolle-Typen verlegt und mit zwei verschiedenen Saaten begrünt. Dabei wurden unterschiedliche Expositionen und Hangneigungen von 35° bis 70° einbezogen. Der Baugrund ist auch sehr unterschiedlich: von fruchtbaren Mutterböden bis zu nährstoffarmen Schotterflächen. Bisher wurden Holzwolle-Vliese in den Kantonen Graubünden, Tessin, Schwyz, Bern, Aargau und Zürich mit einer Fläche von insgesamt 50 000 m2 installiert.

Resultate

Die Versuchsinstallation wird während der Testperiode durch Laserscans laufend beobachtet und vermessen. Dies geschieht durch das Istituto Scienze della Terra (IST) der Forschungspartnerin SUPSI (Scuola universitaria professionale della Svizzera Italiana) in Lugano. Dadurch werden Erkenntnisse bezüglich Einfluss der Grammatur, Dauerhaftigkeit der verschiedenen Holzarten, Veränderung der Vegetation während der Versuchsperiode, sowie Eignung der Trägermaterialien gewonnen.

Endgültige Resultate liegen noch nicht vor, da das Projekt voraussichtlich im Jahr 2018 abgeschlossen wird. Doch einige Erkenntnisse konnten bereits gewonnen werden. Generell ist die Installation der Holzwolle einfach und erfordert keine Fachkenntnisse. Es konnte keine Unverträglichkeit mit den marktüblichen Saatarten festgestellt werden; vielmehr werden an trockenen Standorten die Keimbedingungen durch das Wasserhaltevermögen der Holzwolle verbessert. Die Begrünung HoloSem gewährleitet ein hohes Mass an lokaltypischer und standortgemässer Artenvielfalt. Daher ist diese Begrünung langlebig und dauerhaft. Der Erosionsschutz mit Holzwolle ist mindestens so erfolgreich wie andere Methoden, die seit Jahrzehnten eingesetzt werden. Holzwolle ist ein Naturprodukt, das lokal gewonnen werden kann und zu 100 Prozent biologisch abbaubar ist.

Team

Lifa Imad
Prof. Dr. Ing. TU/SIA, MBA
Telefon : +41 81 286 24 83
Krummenacher Barbara
dipl. Umweltingenieurin FH
Telefon : +41 81 286 38 23

Folgender ehemaliger Mitarbeiter der HTW Chur hat an diesem Projekt mitgewirkt:

  • Michael Heimgartner

Weiterführende Information

Beteiligte

Das Projekt wird vom Institut für Bauen im alpinen Raum (IBAR) in Zusammenarbeit mit Lindner Suisse GmbH, SUPSI-IST sowie Ö+L umgesetzt. Es handelt sich um ein von Innosuisse (Kommission für Technologie und Innovation KTI) finanziertes Projekt.