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Bauprodukte aus Holz
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Der lückenhafte Charakter des Datenblatts "Bauprodukte aus Holz" geht darauf zurück, dass hier nur jene Informationen zu finden sind, die für alle in WECOBIS aufgeführten Holzprodukte gleichermaßen relevant sind. Inhalte, die für die einzelnen Vollholzprodukte, Holzwerkstoffe und Bodenbeläge aus Holz differenziert betrachtet werden müssen, sind jeweils in den einzelnen Produktgruppendatenblättern (Nadelschnittholz, Massivholzplatte etc.) zu finden. |
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BegriffsdefinitionDer Begriff Holz, abgeleitet vom germanischen *holta bzw. vom indogermanischen *kl̩tˀo bezeichnet das Gewebe von Bäumen und Sträuchern. Das vom Kambium der Pflanze erzeugte Xylem (botanische Bezeichnung für Holz) dient als Stützgewebe. Zudem werden über das Xylem Wasser und darin gelöste Nährsalze transportiert. Die Verholzung einer aus dem Kambium gebildeten Zelle findet durch Verdickung der Zellwand und anschließender Einlagerung von Lignin statt. Die Zellen des Holzes sind überwiegend langgestreckt und in Richtung der Stammachse orientiert. Aufgrund der Orientierung der Zellen weist Holz unterschiedliche Eigenschaften in den drei anatomischen Richtungen auf (Anisotropie). |
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Wesentliche BestandteileHolzHolz als organischer, nachwachsender Roh- und Werkstoff ist aus den Gerüstbausubstanzen Cellulose, Hemicellulosen und Lignin aufgebaut. Cellulose Hemicellulosen Lignin Akzessorische Bestandteile HolzwerkstoffeHolzwerkstoffe sind platten- oder stabförmige Produkte, die durch das Zusammenfügen von zerkleinertem Holz (Bretter, Furniere, Stäbe, Stäbchen, Späne, Fasern) meist unter Zugabe von Bindemitteln und weiteren Hilfs- und Zusatzstoffen wie Härter, Holzschutz-, Flammschutz- und Hydrophobierungsmittel hergestellt werden. Bindemittel Die Reaktionen laufen i. d. R. bei Urea-Formaldehyd (UF) und Melamin-Urea-Formaldehyd (MUF) im sauren, bei Phenol-Formaldehyd (PF) und Phenol-Urea-Formaldehyd (PUF) im alkalischen Milieu ab. Phenolharze erfordern keine Härter. Bei ihnen kommt als Beschleuniger zur Verkürzung der Presszeiten (Durchlauf bzw. Verweilzeit in der Presse, um ausreichendes Abbinden des Klebstoffes zu erreichen) Kaliumcarbonat (Pottasche) zum Einsatz. Zudem können Härtungsbeschleuniger wie Resorcinol, Alkylencarbonate, Guanidincarbonat, Halbester organischer Dicarbonsäuren, und Naturprodukte wie Tannine und Quebracho verwendet werden. Methylendiphenyldiisocyanat (MDI) und Emulsion-Polymer-Isocyanat (EPI) werden vorwiegend bei Holzwerkstoffen für den Einsatz in Feuchtbereichen verwendet. Insbesondere bei der Herstellung von OSB findet MDI Anwendung. Weitere Klebstoffsysteme wie Polyurethan (PUR), Phenol-Resorcin-Formaldehyd (PRF), Zweikomponentensysteme und Schmelzkleber werden in der Holzwerkstoffherstellung eingesetzt. Hydrophobierungsmittel Holzschutzmittel Flammschutzmittel Sonstige Holzwerkstoffe können zudem mit einer verbesserten Leitfähigkeit hergestellt werden, um eine elektrostatische Aufladung von Bodenbelägen in Büros oder Laboren zu vermeiden. Hierzu werden während des Herstellungsprozesses z.B. Ruß oder Graphit in Pulverform zugesetzt. |
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Besonders wichtige Eigenschaft hinsichtlich Umwelt- und GesundheitsrelevanzHolz ist ein nachwachsender Rohstoff, welcher durch photosynthetische Aktivität der Bäume gebildet wird. Bäume nehmen Sonnenenergie, Wasser und Kohlendioxid (CO2) auf, geben reinen Sauerstoff und Wasserdampf ab und bilden Glucosemoleküle, die zu Cellulose (Glucanketten) polymerisiert werden. Neben seiner Eigenschaft als Rohstoffquelle übernimmt der Wald zahlreiche weitere Schutzfunktionen wie Boden-, Wasser-, Klima- und Lawinenschutz und bietet darüber hinaus einen hohen Erholungswert für den Menschen. Über die Nutzungsdauer der Holzprodukte wird CO2 gebunden und kann so währenddessen nicht als atmosphärisches Treibhausgas fungieren. Laut der vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft veröffentlichten Charta für Holz (BMEL 2004), wird der Kohlenstoffspeicher in Wald und Holzprodukten auf ca. 340 Millionen Tonnen Kohlenstoff (entspricht ca. 1,2 Milliarden Tonnen CO2) geschätzt. Die Herstellung von Holzprodukten ist vergleichsweise energiearm. Der Rohstoff Holz kann innerhalb des Gesamtkreislaufs mitunter mehrfach wiederverwertet werden (Altpapier, Altholz). Anschließend folgt meist eine energetische Nutzung oder Kompostierung. Durch die verstärkte Holzverwendung können knappe Ressourcen bzw. in der Herstellung energieintensive Produkte substituiert werden. Holz kann - wie auch andere organische Bestandteile beinhaltende Bauprodudukte - während der Nutzungsphase flüchtige organische Substanzen (VOC) abgeben. Informationen zu holzspezifischen und Formaldehyd-Emission sind in WECOBIS unter "Bauprodukte aus Holz, Nutzung" zu finden. |
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Einteilungssystematik |
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BMELV 2004: Verstärkte Holznutzung zugunsten von Klima, Lebensqualität, Innovationen und Arbeitsplätzen (Charta für Holz). Dunky, M. & Niemz, P. (2002): Holzwerkstoffe und Leime. Technologie und Einflussfaktoren, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg. Holz Lexikon 2003: DRW-Verlag Weinbrenner GmbH & Co., Leinfelden Echterdingen. ISBN 3-87181-355-9. |
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Die inhaltliche Bearbeitung dieser Seite erfolgt durch das Thünen-Institut für HolzforschungBauprodukte aus Holz
Risikobetrachtung Lebenszyklusphasen |
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Bauprodukte aus Holz
Planungs- und Ausschreibungshilfen |
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Bauprodukte aus Holz
Umweltdeklarationen |
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Bauprodukte aus Holz
Bewertungssystem |
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Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen (BNB)Referenz |
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BNB-Kriterium BN_1.1.6 Risiken für die lokale Umwelt (Neubau)Referenz + spez |
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BNB-Kriterium BK_1.1.6 Risiken für die lokale Umwelt (Komplettmodernisierung)Referenz |
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BNB-Kriterium BN_3.1.3 - InnenraumhygieneReferenz |
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BNB-Kriterium BN_4.1.4 - Rückbau, Trennung, VerwertungReferenz |
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QuellenReferenz |
Bauprodukte aus Holz
Technisches |
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Bauprodukte aus Holz
Literaturtipps |
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BMELV 2004: Verstärkte Holznutzung zugunsten von Klima, Lebensqualität, Innovationen und Arbeitsplätzen (Charta für Holz). Dunky, M. & Niemz, P. (2002): Holzwerkstoffe und Leime. Technologie und Einflussfaktoren, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg. Holz Lexikon 2003: DRW-Verlag Weinbrenner GmbH & Co., Leinfelden Echterdingen. ISBN 3-87181-355-9. Mantau, U. et al. (2010): EUwood. Real potential for changes in growth and use of EU forests. Final report. Univercity of Hamburg. Mantau, U., Saal, U. (2011): Holzverknappung in der EU fordert Branche heraus. Szenarien des Rohstoffaufkommens und der Holznachfrage in Europa – Zusammenfassung der EU-Wood-Studie. Holzzentralblatt 13: 327-328. Borcherding, M. 2007: Rundholztransportlogistik in Deutschland - eine transaktionskostenorientierte empirische Analyse, Dissertation Universität Hamburg, 250 S. Rapp, A. O., Sailer, M. und Peek, R.-D. 2000: Innovative Holzvergütung zur Erhöhung der Dauerhaftigkeit. in: Mitteilungen der Bundesforschungsanstalt für Forst- und Holzwirtschaft Nr. 200, 27-34 Rüter, S; Diederichs, S:2012, Ökobilanz Basisdaten fürBauprodukte aus Holz, Hamburg, Johann Heinrich von Thünen Institut, Institut für Holztechnologie und Holzbiologie, Abschlussbericht. Umweltbundesamt: Erarbeitung von Bewertungsgrundlagen zur Substitution umweltrelevanter Flammschutzmittel, UBA-Texte 25/01, 26/01, 27/01, Berlin 2001 Back, E.L., Johansson, I., Nussbaum, R. und Östman, B., (2000): Effect of wood resin on timber and building boards. In: E.L. Back and L.H. Allen (Hrsg.), Pitch Control, Wood Resin and Deresination. Atlanta: TAPPI Press Englund, F., Nussbaum, R. (2000): Monoterpenens in Scots Pine and Norway Spruce and their emission during kiln drying. Holzforschung 54 (5). Fengel, D. und Wegener, G., 1989. Wood - Chemistry, Ultrastructure, Reactions. Berlin, New York: Walter de Gruyter, 613 S. Gminski, R., Kevekordes, S., Ebner, W., Marutzky, R., Fuhrmann, F., Bürger, W., Hauschke, D., Mersch-Sundermann, V. (2011): Sensorische und irritative Effekte durch Emissionen aus Holz- und Holzwerkstoffen;eine kontrollierte Expositionsstudie. Arbeitsmedizin Sozialmedizin Umweltmedizin, S. 459-468. Makowski M, Ohlmeyer M, Meier D (2005): Long-term development of VOC emissions from OSB after hot pressing. In: Holzforschung 59: 519–523. Mersch-Sundermann, V., Marutzky, R. (2011): Holz – ein gesundheitsverträglicher Baustoff? Holz- Zentralblatt, S. 186 Shmulsky, R. (2000): Influence of lumber dimension on VOC emissions from kiln-drying lobolly pine lumber- Forest Products Journal 50 (3). Sjöström, E., (1993). Wood Chemistry - Fundamentals and Applications. New York: Academic Press, 277 S. Steckl, V. (2011): Einfluss von Trocknungs- und Prüfbedingungen auf die Emissionen flüchtiger organischer Verbindungen aus Kiefer (Pinus sylvestris L.) und Fichte (Picea abies (L.) H. Karst.). Dissertation. Universität Hamburg. Informationsdienst Holz 2013: Bauen und Leben mit Holz Kaltschmitt, M., Hartmann, H. und Hofbauer, H. (2009): Energie aus Biomasse - Grundlagen, Techniken und Verfahren. AltholzV 2012: Verordnung über Anforderungen an die Verwertung und Beseitigung von Altholz (Altholzverordnung- AltholzV) vom 15.08.2002. Zuletzt geändert durch Art. 5 Abs. 26 G v. 24.2.2012 I 212. |
Bauprodukte aus Holz
Rohstoffe / Ausgangsstoffe |
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Umwelt- und GesundheitsrelevanzGewinnung der PrimärrohstoffeUmweltrelevante AspekteDer Wald macht in Deutschland ca. 30 Prozent der Gesamtfläche aus. 9 Millionen Hektar werden durch ca. 28.000 Forstbetriebe und 1,5 Millionen Hektar durch ca. 230.000 landwirtschaftliche Betriebe bewirtschaftet. Das Bundes- und Landeswaldgesetz verpflichtet zur „ordnungsgemäßen und nachhaltigen“ (§11 Bundeswaldgesetz) Bewirtschaftung der Wälder. Hierbei müssen die Funktionen des Waldes als Rohstoffquelle sowie für den Arten-, Boden-, Klima- und Wasserschutz berücksichtigt werden. Darüber hinaus soll der Wald als Freizeit- und Erholungsraum Bestand haben. Der Wald in Deutschland besteht zu 99 % aus Hochwald, der durch Naturverjüngung, Saat und Pflanzung entsteht. Hierzu gehört auch der Plenterwald, der fast ausschließlich in Bayern (zu 64,9 %) und in Baden-Württemberg (zu 31,6 %) vorhanden ist. Im Plenterwald treten Bäume unterschiedlichen Alters und unterschiedlicher Größe kleinflächig und dauerhaft gemischt auf, was zu einer stetigen Verjüngung und Ernte führt. Diese intensive Bewirtschaftungsform lässt nur schattenertragende Baumarten, wie Fichte, Tanne und Buche zu. Mittel- und Niederwaldanteile in Deutschland liegen bei nur 0,7 %. Bei dieser Waldnutzungsform werden Bäume in kurzen Abständen (ca. 15 bis 30 Jahren) genutzt. Die Verjüngung erfolgt hauptsächlich durch Stockausschlag und Wurzelbrut. Lichtbaumarten, wie die Eiche und Laubbäume mit niedriger Lebensdauer, wie z.B. die Birke und Erle sind hierfür typisch. Informationen zu Flächenanteilen und Rohholzaufkommen einzelner Holzarten finden Sie auf den verschiedenen Produktddatenblättern (bspw. unter "Nadelschnittholz, Rohstoffe"). Für den Holzeinschlag kommen primitivste Werkzeuge sowie hochmechanisierte Holzvollernter zum Einsatz. Nach der Trennung des Baumstamms vom Wurzelstock erfolgt die Entastung und Entwipfelung des gefällten Baumes. Zur Einteilung der Sortimente und Erreichung der Transportfähigkeit wird die Aufteilung in kürzere Stammabschnitte vorgenommen. Die Entrindung wird heutzutage beinahe ausschließlich maschinell entweder am Waldlagerort oder im Sägewerk vorgenommen. Gesundheitsrelevante AspekteObwohl der Mechanisierungsgrad im Bereich der Holzernte sehr hoch ist, sind zahlreiche Erntearbeiten durch Forstarbeiter zu tätigen. Diese Arbeiten sind meist anstrengend, schwer und zudem trotz guten Arbeitssicherheitsmaßnahmen mit einem Unfallrisiko behaftet. VerfügbarkeitNach einer Studie von Mantau et al. (2010) ist in Europa in den nächsten Dekaden mit einer Holzverknappung zu rechnen. Demnach lag die Nachfrage an Holzrohstoffen in Europa 2010 insgesamt bei 804 Mio. m3, wobei die Anteile der Sägeindustrie ca. 196 Mio. m3 und der Holzwerkstoffindustrie ca. 92 Mio. m3 ausmachten. Derzeit gilt die Holzrohstoffbilanz als positiv, was bedeutet, dass das Potential des Holzrohstoffaufkommens mit 973 Mio. m3 über dem der Nachfrage liegt. Im Jahr 2020 ist jedoch mit einem Defizit von 100 Mio. m3, 2030 sogar mit 300 Mio. m3 zu rechnen. Nach Szenarien der EU-Wood-Studie (Mantau et al. 2010) liegt die Nachfrage dann bei 1,3 Mrd. m3. Verfügbarkeitsinformationen zu einzelnen Holzarten sowie zu Industrieholz, Industrierestholz und Gebrauchtholz finden Sie in den für das jeweilige Holzaufkommen relevanten Produktdatenblättern. So liegen unter "Spanplatte, Rohstoffe" bspw. Inhalte zur Verfügbarkeit von Industrierestholz vor. Landinanspruchnahme (Landuse)Deutschland ist eines der waldreichsten Länder der Europäischen Union. Mit 11,1 Millionen Hektar ist knapp ein Drittel der Gesamtfläche mit Wald bedeckt. Die Waldfläche hat in den vergangenen vier Jahrzehnten um ca. 1 Mio. ha zugenommen, so dass mittlerweile auf einen Hektar Wald durchschnittlich sieben Einwohner kommen. Die waldreichen Nachbarländer Schweiz kommen auf sechs, Österreich ca. auf zwei und Frankreich ca. auf vier Einwohner pro Hektar. Schweden und Finnland zählen 0,3 bzw. 0,2 Einwohner pro Hektar Wald. Fast 15 % des deutschen Waldes sind als sehr naturnah und 20 % als naturnah einzustufen. D.h., dass auf über einem Drittel der Waldfläche die Hauptbaumarten der natürlichen Waldgesellschaften zu nennenswerten Anteilen vertreten sind. Der Anteil kulturbedingten Waldes, d.h. Wald mit einem nicht natürlichen Baumartenanteil von unter 25 % liegt bei 17 %. |
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QuellenMantau, U. et al. (2010): EUwood. Real potential for changes in growth and use of EU forests. Final report. Univercity of Hamburg. Mantau, U., Saal, U. (2011): Holzverknappung in der EU fordert Branche heraus. Szenarien des Rohstoffaufkommens und der Holznachfrage in Europa – Zusammenfassung der EU-Wood-Studie. Holzzentralblatt 13: 327-328. Schutzgemeinschaft Deutscher Wald |
Bauprodukte aus Holz
Herstellung |
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Charakteristische EmissionenEmissionen bei der Trocknung von Vollholz Nach Wagner et al. (2009) werden bei der Trocknung von 1 m³ Vollholz 0,167 kg VOC (flüchtige organische Verbindungen), 0,002 kg Formaldehyd, 0,002 kg Acetaldehyd und 0,022 kg Methanol emittiert. Emissionen bei der Verbrennung von Holz Zur Energiegewinnung, u.a. zur Bereitstellung von Trocknungswärme wird bei der Herstellung von Holzprodukten Holz verbrannt. Zusammensetzung der Emissionen und ihre relativen Beiträge zu den laut Normierung nach den deutschen Gesamtemissionen (%/100 der deutschen Gesamtemissionen) relevantesten Ökobilanzwirkungsindikatoren zeigt folgende Tabelle.
Quelle: Rüter & Diederichs 2012 Für die einzelnen Vollholzprodukte und Holzwerkstoffe charakteristische Emissionen finden Sie unter den jeweiligen Produktgruppendatenblättern, wie bspw. unter "Nadelschnittholz, Herstellung". |
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HolzmodifikationAls Alternative zum Einsatz von Hölzern mit einer hohen natürlichen Dauerhaftigkeit und zur Anwendung von Holzschutzmitteln gibt es verschiedene Verfahren, um die Dauerhaftigkeit, Dimensionsstabilität und das Stehvermögen von Holz zu verbessern. Chemische Modifizierung Unter dem Begriff chemischen Modifizierung werden unterschiedliche Verfahren verstanden, bei denen die funktionellen Gruppen des Holzes (va. Hemicellulose und Lignin) mit den eingesetzten reaktiven Chemikalien reagieren: Neben Modifizierungsverfahren mit Ölen und Wachsen oder Silikon / Silan sind die Furfurylierung und Holzvernetzung (Belmadur®) bekannt. Das aktuell bedeutendste chemische Modifizierungsverfahren von Holz ist die so genannte Acetylierung. Hierbei wird Essigsäure-Anhydrid in das Holz eingebracht, und bei erhöhter Temperatur (ca. 120 °C) unter Überdruck erfolgt dann eine Reaktion des Anhydrids mit den Hydroxylgruppen des Holzes. Diese werden dabei in Acetylgruppen verestert und Essigsäure wird freigesetzt. Um eine unerwünschte Geruchsbelästigung des Produktes durch Essigsäure zu vermeiden, ist eine Nachbehandlung mit einer Vakuumextraktion erforderlich. Dabei werden überschüssiges Essigsäure-Anhydrid und die entstandene Essigsäure aus dem Holz extrahiert. Durch dieses Verfahren wird die Fähigkeit des Holzes Wasser aufzunehmen strak reduziert (Sorptionsvergütung). Das hat zur Folge, dass die Gleichgewichtsfeuchte und dadurch auch das Quell- und Schwindvermögen des Materials deutlich vermindert ist, d.h. das Stehvermögen des Holzes ist besser. Aufgrund der geringeren Feuchte ist auch die Dauerhaftigkeit des Materials erhöht, weil die für das Pilzwachstum notwendige Mindestfeuchte nicht mehr erreicht wird. Ein Vorteil der Acetylierung ist, dass die mechanischen Eigenschaften des Holzes durch dieses Verfahren im Wesentlichen nicht beeinträchtigt werden. Thermische Modifizierung Bei der thermischen Modifizierung werden keine Chemikalien in das Holz eingebracht, sondern es wird Temperaturen von über 150 °C (meist darüber: 180 °C bis max. 250°C) unter Sauerstoffabschluss ausgesetzt. Dafür kommen unterschiedliche Medien zum Einsatz: z. B. Wasserdampf, Stickstoff oder pflanzliche Öle. Durch diesen Prozess werden die Hydroxylgruppen der Holz-Zucker, die Hemicellulose und teilweise auch die Cellulose verändert oder abgebaut. Dabei entsteht vornehmlich Essigsäure und Furfural bzw. 5-Methylfurfural, die im Produkt verbleiben und den typischen „Thermo-Holz-Geruch“ ausmachen. Dieses Verfahren hat ebenfalls eine Sorptionsvergütung zur Folge, so dass das Stehvermögen und die Dauerhaftigkeit des Material erhöht ist. Allerdings nimmt die Festigkeit des Holzes dabei ab und es tritt Versprödung ein. Hitzebehandeltes Holz ist oft dunkel verfärbt, wobei der Grad der Verfärbung kein Qualitätsmerkmal ist. Hydrophobierung
In der Herstellung von Spanplatten und MDF werden Paraffinemulsionen i. d. R. während der Beleimung zugegeben. Sie sind gegen kurzzeitigen Kontakt mit flüssigem Wasser wirksam, nicht jedoch gegen Luftfeuchteeinwirkung. Paraffine mindern das Quellen von Partikelwerkstoffen. Durch ihren Einsatz wird ein zeitlich begrenzter Schutz gewährt, gleichzeitig kann es jedoch zu Beeinträchtigungen der Verklebung kommen. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, vornehmlich durch Tränkung der Späne oder Auftrag auf Vollholzprodukte, Öle in das Zelllumen einzubringen, und so die Wasseraufnahme/Abgabe zu minimieren bzw. zu verhindern. Da keine Einlagerung in die Zellwand erfolgt, handelt es sich bei der Hydrophobierung um keine echte Modifizierung des Holzes. Daher ist der Begriff Öl-Modifizierung für diesen Prozess irreführend. |
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FlammschutzmittelDurch den Einsatz von Flammschutzmitteln kann die Entzündbarkeit von Holzprodukten deutlich herabgesetzt werden. Grundsätzlich wird in schaumschichtbildende Brandschutzmittel und Feuerschutzsalze unterschieden. Schaumschichtbildende Mittel Schaumschichtbildende Brandschutzmittel sind wässrige Anstrichstoffe mit schaumbildenden Stoffen (z.B. Milchsäure). Sie schäumen im Brandfall zu einer wärmeisolierenden Schutzschicht auf, die mehrere cm dick werden kann und so das Entzünden des Holzes verzögert. Der klare, lasierende oder deckende Anstrichstoff wird mit Pinsel, Rolle oder Spritzgerät aufgebracht, weist keine besonderen gesundheitlichen Gefährdungen für den Verarbeiter auf und enthält keine toxischen Bestandteile. Mit schaumschichtbildenden Mitteln behandelte Holzteile dürfen nicht der Witterung ausgesetzt werden. Es besteht die Gefahr der Auswaschung, die eine Verringerung der Schutzwirkung zur Folge hätte. Ein evtl. notwendiger chemischer Holzschutz gegen Insekten oder Pilze ist vor der Behandlung mit schaumschichtbildenden Feuerschutzmitteln auszuführen. Das benutzte Holzschutzmittel muss auf das Brandschutzmittel abgestimmt und vor der Brandschutzbehandlung ausreichend getrocknet sein. Feuerschutzsalze Feuerschutzsalze sind in Wasser gelöste Salze, die im Kesseldruckverfahren ins Holz eingebracht werden. Sie verringern die Entflammbarkeit des Holzes im Brandfall hauptsächlich durch die verstärkte Bildung und Verfestigung einer isolierenden Kohleschutzschicht auf der Holzoberfläche. Auch Feuerschutzssalze weisen eine nur geringe Fixierung auf und sollten nicht der Witterung ausgesetzt werden. Für Zellulose-Dämmstoffe und andere natürliche organische Faserdämmstoffe kommt Borax zum Einsatz. Nach Einschätzung des Umweltbundesamtes ist die Anwendung von Borax als Flammschutzmittel unter toxikologischen und ökotoxikologischen Gesichtspunkten akzeptabel. Für diese Beurteilung wesentlich ist, dass Borax kaum flüchtig ist und nicht in den Nahrungsketten akkumuliert. Bislang fehlen jedoch Untersuchungen zu Borkonzentrationen in Wohnungen, die mit borhaltigen Dämmstoffen ausgerüstet sind. Aus einer Untersuchung zu Naturfaserdämmstoffen geht indes hervor, dass selbst während des Einbauverfahrens borhaltiger Zelluloseflocken unter worst-case-Bedingungen der bestehende Grenzwert für Bor im Gesamtstaub deutlich eingehalten wird. Neben Borax kann darüber hinaus auch die unter SVHC Liste fallende Borsäure in verwendeten Flammschutzmitteln für Holz enthalten sein, die nach REACH als reproduktionstoxisch (d.h. es kann die Fortpflanzungsfähigkeit beeinträchtigt werden und das Kind im Mutterleib kann geschädigt werden) zu bewerten ist. Da Feuerschutzssalze nur im Kesseldruckverfahren aufgebracht werden können, haben sich in der betrieblichen Praxis weitestgehend schaumschichtbildende Mittel durchgesetzt. |
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TransportNach Borcherding (2007) liegt der LKW-Anteil an der Gesamttransportleistung von Rundholz in Deutschland bei ca. 81 %. 18,1 % werden mit der Bahn und 1,1 % auf dem Wasser transportiert. Durchschnittliche Transportdistanzen von Rundholz zum Sägewerk
Für den Transport auf der Straße kommen Kurzholztransporter (für Stammabschnitte bis 8 m), Sattelauflieger und Spezialfahrzeuge für Langholztransporte zum Einsatz. Maximal können Stammabschnitte bis 22 m transportiert werden. |
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QuellenBorcherding, M. 2007: Rundholztransportlogistik in Deutschland - eine transaktionskostenorientierte empirische Analyse, Dissertation Universität Hamburg, 250 S. Holz Lexikon 2003: DRW-Verlag Weinbrenner GmbH & Co., Leinefelden Echterdingen. ISBN 3-87181-355-9 Rapp, A. O., Sailer, M. und Peek, R.-D. 2000: Innovative Holzvergütung zur Erhöhung der Dauerhaftigkeit. in: Mitteilungen der Bundesforschungsanstalt für Forst- und Holzwirtschaft Nr. 200, 27-34 Rüter, S; Diederichs, S:2012, Ökobilanz Basisdaten fürBauprodukte aus Holz, Hamburg, Johann Heinrich von Thünen Institut, Institut für Holztechnologie und Holzbiologie, Abschlussbericht. Umweltbundesamt: Erarbeitung von Bewertungsgrundlagen zur Substitution umweltrelevanter Flammschutzmittel, UBA-Texte 25/01, 26/01, 27/01, Berlin 2001 |
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Bauprodukte aus Holz
Verarbeitung |
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Umwelt- und Gesundheitsrisiken bei bestimmungsgemäßer NutzungFormaldehyd aus Holz und HolzwerkstoffenFormaldehyd kommt in der Natur als Stoffwechselprodukt in Lebewesen vor und kann daher auch in unbearbeitetem Holz nachgewiesen werden. Formalhdeyhd zählt zu den leichtflüchtigen Verbindungen (VVOC, Very Volatile Organic Compounds; vgl. VOC). Douglasie, Fichte und Kiefer haben beispielsweise Formaldehydemissionen im Bereich zwischen 0,003 und 0,004 ppm (gemessen nach DIN EN 717-1). Typische Formaldehydemissionen heimischer Laubhölzer wie Eiche und Buche liegen bei 0,009 ppm bzw. 0,002 ppm (Meyer, Boehme 1994). Bei Holzwerkstoffen werden Klebstoffsysteme eingesetzt, die Formaldehyd als Reaktionspartner haben (UF, MUF, PF). Insbesondere die Verwendung von Urea-Formaldehyd kann zu Formaldehydemission führen, die über denen des natürlichen Holzes liegen. Holzwerkstoffe, die in Deutschland hergestellt, in Verkehr gebracht und verwendet werden, müssen die Emissionsklasse E1 gemäß Gefahrstoffverordnung einhalten; dies entspricht einer Ausgleichskonzentration im Prüfraum von 0,1 ml/m3 (ppm). VOCs aus Bauprodukten aus HolzHolz kann leicht flüchtige organische Bestandteile emittieren. Diese werden als VOC (volatile organic compounds) bezeichnet. Es werden grundsätzlich primäre und sekundäre VOC unterschieden. Die Stoffe, die als flüchtige Substanzen im Holz vorliegen und unmittelbar emittieren können, werden als primäre Emittenten bezeichnet. Sie sind vornehmlich Bestandteile der akzessorischen Extraktstoffe des Holzes. Einheimische Nadelhölzer wie z.B. Kiefer oder Fichte weisen mit einen Extraktstoffanteil im frischen Zustand von 4 bis 6 % (bezogen auf atro Holz) einen höheren Anteil als einheimisches Laubholz auf. Diese Werte unterscheiden sich je nach Holzart, Splint- oder Kernholz, Stammhöhe und Alter, einzelner Expositionen, genetischer Variation, Varietät und Provenienz. Durch Lagerung, Prozess- und Herstellungsbedingungen können zudem aus den Hauptbestandteilen Cellulose, Hemicellulosen, Lignin und den akzessorischen Bestandteilen sekundäre Emittenten durch Umwandlungs- oder Abbauprozesse gebildet werden. Emissionen aus HolzTerpene Mengenmäßig bestimmend sind bei Nadelholz die Monoterpene. Kiefer und Fichte besitzen einen Anteil im frischen Zustand von ca. 0,5 bis 2 % (bezogen auf atro Holz). Bei Fichte sind überwiegend α-Pinen (bei Kiefer ca. 90 %) und β-Pinen, bei Kiefer zusätzlich 3-Caren vorzufinden. Weiterhin bedeutend sind bei Nadelhölzern Myrcen, Limonen, Camphen, β-Phellandren, Terpinen und Terpinolen. Die genannten Monoterpene sind Hauptbestandteile des typischen Geruchs von frischem Nadelholz. Fettsäureabbauprodukte Holz kann Fette und Fettsäuren enthalten, wobei i. d. R. Nadelhölzer einen höheren Anteil als Laubhölzer aufweisen. Ausnahmen bilden bei den einheimischen Holzarten Linde und Birke, die im Vergleich zu anderen Laubhölzern einen hohen Fettsäuregehalt besitzen. Fette und Fettsäuren sind bei Raumtemperatur nicht flüchtig. Ungesättigte Fette und Fettsäuren können aber durch oxidative Reaktionen während der Lagerung oder in Verarbeitungsprozessen (z.B. technische Trocknung) zu flüchtigen Substanzen reagieren. Vornehmlich werden Aldehyde gebildet, zudem können in geringen Mengen Ketone, Alkohole, Alkane und Säuren entstehen. In Kiefern- und Fichtenholz stellt Linolsäure neben Ölsäure und Linolensäure die häufigste Fettsäure dar, folglich ist bei diesen Holzarten meist Hexanal als Emittent nachzuweisen, das wesentlich zum holzartentypischen Geruch beiträgt. Weitere Substanzen Holz kann zudem Essig- und Ameisensäure emittieren. Diese sind keine akzessorischen Bestandteile des Holzes, sondern können insbesondere durch Temperatureinwirkung (z. B. während der Trocknung) hydrolytisch von Hemicellulosen abgespalten werden. Die Höhe der Säureabgabe hängt u.a. von der Prozesstemperatur ab. Emissionen aus HolzwerkstoffenHolzwerkstoffe werden grundsätzlich durch Zerkleinerung und anschließendem Zusammenfügen von Holz erzeugt. Während der Trocknung werden Furniere, Späne, Strands und Fasern erhöhten Temperaturen ausgesetzt. Zudem wird beim Pressvorgang der Holzwerkstoffe stark erhitzt, um die Aushärtung des Klebstoffes zu erreichen. Es werden (wasserdampf-) flüchtige Kohlenwasserstoffe freigesetzt. Zudem können durch Reaktionen aus wenig- bis nichtflüchtigen Holzbestandteilen vermehrt Aldehyde und Carbonsäuren, insbesondere Essigsäure, resultieren. Folglich ändert sich während der Herstellung und Verarbeitung die Emissionscharakteristik der Holzwerkstoffe im Vergleich zum unrsprünglich eingesetzten Holz. Zeitabhängigkeit der Emissionen Die Emissionen werden nicht nur von der Holzart und den oben genannten Faktoren beeinflusst: Sie sind zeitabhängig. Nach Back et al. (2000) klingen die Terpenemissionen mit der Zeit ab. Aufgrund von Autoxidationsprozesse von Fetten und Fettsäuren während der Lagerung steigen die Aldehydemission zunächst an, erreichen ein Maximum und nehmen erst danach wieder ab (vgl. Makowski et al 2005). Gesundheitsrelevante Aspekte von VOCs aus Holz Aus der Anwendungsgeschichte des Holzes gibt es keine Hinweise auf eine Gefährdung durch holzspezifische VOC. Endgültige Studien zu deren Wirkung im Zusammenspiel mit anderen Luftverunreinigungen unter normalen Wohnbedingungen liegen nicht vor. Durch Emissionsmessungen nach festgelegten Verfahren lassen sich zwar Produktanforderungen unter bestimmten Randbedingungen festlegen, gerade bei natürlichen Materialien wie Holz stellt sich aber heraus, dass schematisch festgelegte Kriterien keine Basis für eine sichere Bewertung sein müssen. In einer umfangreichen Studie widmeten sich Gminski et al. (2011) der Frage der gesundheitlichen Relevanz von VOC aus Schnittholz und Holzwerkstoffen. Freiwillige Probanden wurden deutlich erhöhten Belastungssituationen ausgesetzt. Als Versuchsmaterialien dienten frisch getrocknetes Kiefernholz und frisch hergestellte OSB aus Kiefernholzspänen. Beide wiesen in Vorversuchen die vergleichsweise höchste Emission auf. In Prüfkammern wurden VOC-Konzentrationen erzeugt, die um das 5-50 fache über den Richtwerten RW auch deutlich über in der Praxis gemessenen Konzentrationen für VOC lagen. Auch bei diesen erhöhten Konzentrationen an VOC aus Holz und OSB konnten bei den exponierten Probanden keine gesundheitsschädigenden Effekte festgestellt werden. Ein auf VOC zurückgehendes gesundheitliches Risiko ist daher bei der sachgerechten Anwendung von Holz und Holzprodukten im Innenraum nicht zu erwarten (Mersch-Sundermann & Marutzky, 2011). Spezifische Charakteristika sind den einzelnen Baustoffgruppen zu entnehmen (siehe u. a. Nadelschnittholz, Nutzung). |
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Umwelt- und Gesundheitsrisiken im SchadensfallBrandfallIm Brandfall bildet sich auf Holz eine Holzkohleschicht mit vergleichsweise schlechter Wärmeleitfähigkeit und daher feuerhemmender Wirkung. Holz erhöht allerdings aufgrund seiner im Brandfall wärmefreisetzenden Eigenschaft die Brandlast beträchtlich. Bei der Verbrennung wird insbesondere CO2 und Wasserdampf emittiert. Mit Holzschutzmitteln behandeltes Holz kann gefährliche Gifte freisetzen. Die jeweilige Abbrandgeschwindigkeit (zeitabhängiges Vordringen des Brandes ins Innere des Holzquerschnitts) hängt von Parametern wie der Rohdichte des Holzes, der Holzfeuchte, dem Verhältnis Oberfläche/Volumen, der Holzbeschaffenheit und dem Belüftungsangebot ab. Im Gegensatz zu Stahl- oder Stahlbetonkonstruktionen kündigen Holzkonstruktionen im Brandfall ihr Versagen durch Knacken an, so dass ihr Verhalten bedingt abschätzbar ist. WassereinwirkungTemporäre Wassereinwirkung lässt die Holzoberfläche zwar vergrauen, das Holz bleibt aber sehr formstabil. Es werden keine Inhaltsstoffe ausgewaschen, die wassergefährdend sein könnten. Geringe Tauwassermengen stellen für Vollholz und Holzwerkstoffe kein Problem dar. Erhöhter Tauwasseranfall (in DIN 68800-1 als Kondensation, in EN 335 als Befeuchtung bezeichnet) ist - auch wenn im Gebäude Gebrauchsbedingungen herrschen, die eine Einordnung in die Gebrauchsklasse 0 oder max.1 zulassen - insbesondere in Ausbausituationen zu erwarten. Wird z.B. ein Dachgeschoß erst später ausgebaut und bliebe zunächst unbeheizt, so können in der Holzbalkendecke ungünstige Gebrauchsbedingungen auftreten, die eine zeitweilige Zuordnung zur Gebrauchsklasse 3 (Holz der Witterung ausgesetzt, aber nicht in Erdkontakt) erfordern. Als baulich konstruktive Maßnahme zum vorbeugenden Holzschutz gegenüber tauwasserbedingtem Schimmelbefall kommt in einem solchen Fall beispielsweise der Einbau einer Dampfsperre (auf der warmen Seite) in Frage. |
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InstandhaltungDie verwendeten Bauprodukte aus Holz können mitunter je nach Wechselwirkung durch Klima und Beanspruchung durch den Nutzer einer Wartung bedürfen. Jedoch ist dieser Aufwand durch richtige Wahl der verwendeten Werkstoffe/Holzarten und/oder Beschichtungen zu minimieren und kann somit schon durch konstruktiven und/oder chemischen Holzschutz bei Planung und Aufbau berücksichtigt und definiert werden. Generell ist dabei zu unterscheiden, ob eine Holzkonstruktion unter Dach ist oder aber ständiger Bewitterung ausgesetzt ist. Holz in Außenanwendung In Außenanwendung verbautes Holz ist durch regelmäßige Wartungsintervalle gut instand zuhalten. Holzprodukte unterliegen jedoch teilweise irreversiblen Alterungsprozessen. So neigt die Oberfläche in Außenanwendung zum Vergrauen und sollte somit bei der Planung von z. B. einer Lärchenholzfassade bedacht werden. Im Wesentlichen wird Holz im Außenraum beansprucht durch:
Diese Beanspruchungen lassen sich aber weitestgehend reduzieren. Sonneneinstrahlung, Schlagregen und Spritzwasser können durch einen geeigneten Dachüberstand minimiert werden. Die Temperatur der Holzoberfläche ist durch geeignete Farbwahl des Anstriches zu regulieren. Durch regelmäßige Wartungsintervalle sind Schmutzablagerungen und evtl. Bewuchs zu entfernen. Des Weiteren ist die Qualität der Lasur bzw. der Anstriches zu begutachten. Bei entsprechender Rissbildung in Lasur oder Lackoberfläche sollte ein neuer Anstrich vorgenommen werden. Holz in Innenanwendung Holz im nicht bewitterten Verbau dunkelt i. d. R. nach. Holz als Bodenbelag wie z. B. Parkett neigt durch Nutzung und Abrieb bei gleichzeitiger Beschädigung der Lack-, Wachs- oder Ölschichtoberfläche zum Vergrauen. Dem kann je nach Nutzungsgrad durch geeignetere Oberflächensysteme oder regelmäßige Wartungsintervalle (i. d. R. mehrere Jahre) vorgebeugt werden. |
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QuellenBack, E.L., Johansson, I., Nussbaum, R. und Östman, B., (2000): Effect of wood resin on timber and building boards. In: E.L. Back and L.H. Allen (Hrsg.), Pitch Control, Wood Resin and Deresination. Atlanta: TAPPI Press Englund, F., Nussbaum, R. (2000): Monoterpenens in Scots Pine and Norway Spruce and their emission during kiln drying. Holzforschung 54 (5). Fengel, D. und Wegener, G., 1989. Wood - Chemistry, Ultrastructure, Reactions. Berlin, New York: Walter de Gruyter, 613 S. Gminski, R., Kevekordes, S., Ebner, W., Marutzky, R., Fuhrmann, F., Bürger, W., Hauschke, D., Mersch-Sundermann, V. (2011): Sensorische und irritative Effekte durch Emissionen aus Holz- und Holzwerkstoffen;eine kontrollierte Expositionsstudie. Arbeitsmedizin Sozialmedizin Umweltmedizin, S. 459-468. Makowski M, Ohlmeyer M, Meier D (2005): Long-term development of VOC emissions from OSB after hot pressing. In: Holzforschung 59: 519–523. Mersch-Sundermann, V., Marutzky, R. (2011): Holz – ein gesundheitsverträglicher Baustoff? Holz- Zentralblatt, S. 186 Shmulsky, R. (2000): Influence of lumber dimension on VOC emissions from kiln-drying lobolly pine lumber- Forest Products Journal 50 (3). Sjöström, E., (1993). Wood Chemistry - Fundamentals and Applications. New York: Academic Press, 277 S. Steckl, V. (2011): Einfluss von Trocknungs- und Prüfbedingungen auf die Emissionen flüchtiger organischer Verbindungen aus Kiefer (Pinus sylvestris L.) und Fichte (Picea abies (L.) H. Karst.). Dissertation. Universität Hamburg. Informationsdienst Holz 2013: Bauen und Leben mit Holz Holz Lexikon 2003: DRW-Verlag Weinbrenner GmbH & Co., Leinefelden Echterdingen. ISBN 3-87181-355-9. |
Bauprodukte aus Holz
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Wiederverwendung / Wiederverwertung / BeseitigungVollholzprodukte und Holzwerkstoffe können im Falle eines selektiven Rückbaus nach Beendigung der Nutzungsphase problemlos wiederverwendet oder weiterverwertet werden. In Deutschland erfolgt die Nutzung von Altholz zu ca. 2/3 energetisch und zu 1/3 stofflich. Europaweit werden 38 % stofflich, 34 % energetisch und 28 % anderweitig (als Kompost, Mulch oder auf der Deponie) verwertet/entsorgt. (Kaltschmitt et al. 2009). Gemäß Kreislaufwirtschaftsgesetz sind ab 11 MJ/kg (Heizwertkriterium) thermische und stoffliche Verwertung gleichzustellen. Die Nutzung richtet sich u.a. nach der Altholzkategorie in die das Produkt nach dem Rückbau (Gebrauchtholz) oder bei der Produktion anfallendes Industrierestholz (Verschnitte, Sägespäne etc...) einzustufen ist. Folgende Altholzkategorien werden nach Altholzverordnung 2012 unterschieden:
PCB-haltiges Altholz, wie alte Dämm- und Schallschutzplatten sind im Sinne der PCB/PCT-Abfallverordnung zu entsorgen. |
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Umwelt- und Gesundheitsrisiko RückbauGemäß der Branchen-Umweltproduktdeklarationen für KVH®, Brettschichtholz, Balkenschichtholz, Brettsperrholz, HDF, MDF, Spanplatte uns Röhrenspanplatte sind bei bestimmungsgemäßer Anwendung nach heutigem Erkenntnisstand keine gesundheitlichen Schäden und Beeinträchtigungen während der Nutzung durch diese Produkte zu erwarten. Daraus abgeleitet sind auch bei Rückbau, unter Beachtung der jeweiligen Einbausituation und möglicher Holzstaubemission, keine Risiken für Umwelt und Gesundheit zu erwarten. |
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WiederverwendungGemäß der Branchen-Umweltproduktdeklarationen für KVH®, Brettschichtholz, Balkenschichtholz, Brettsperrholz, HDF, MDF, Spanplatte und Röhrenspanplatte können diese Produkte bei einem selektiven Rückbau problemlos wieder- bzw. weiterverwendet werden. |
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Stoffliche VerwertungEine stoffliche Verwertung von Altholz findet hauptsächlich in der Holzwerkstoffindustrie statt. Nach der Altholzverordnung ist der Einsatz von A1-Hölzern uneingeschränkt möglich. Eine eventuelle Verunreinigung durch Metalle wie Schrauben etc. erfolgt nach Zerkleinerung des Holzes durch Hammermühlen mit Magnetabscheidern. A2- und A3-Hölzer können nur dann eingesetzt werden, wenn Lackierungen und Beschichtungen durch eine Vorbehandlung entfernt wurden. Aus Kostengründen ist die Aufbereitung und Verwendung von A1- und A2-Hölzern weit verbreitet. Für die Aufbereitung von A3 Hölzern gibt es in Deutschland aktuell nur eine Anlage. Altholz der Kategorie 4 wird stofflich nicht verwertet. Althölzer finden vor allem in der Spanplattenindustrie, aber auch bei der Herstellung von MDF-Platten Verwendung sowie in geringem Maße in Nischenanwendungen, wie z.B. als Streu für Reitsporthallen (Kaltschmitt et al. 2009). |
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Energetische VerwertungAufgrund des mit ca. 16 bis 19 MJ/kg (bei einer Feuchte von u=12 %) hohen Heizwerts von Holz wird Altholz in der Regel einer thermischen Verwertung zugeführt. Die Verbrennung in Feuerungsanlagen erfolgt vor allem zur Strom- und/oder Wärmeerzeugung. Während A1-Holz hierbei in sämtlichen Kesseln benutzt werden darf, ist der Einsatz von Altholz der Kategorien A2-A4 nur in Anlagen mit einer Feuerungswärmeleistung von über 1 MW zulässig. Als Ausnahme hiervon dürfen A2 Hölzer darüber hinaus auch in kleineren Anlagen (>50 kW und < 1 MW) der holzverarbeitenden Industrie verbrannt werden. Laut Bundesimissionsschutzgesetz sind für die energetische Verwendung von A3/A4-Hölzern umfangreiche Abgasreinigungstechnologien notwendig, die jedoch erst sinnvoll sind ab einer Feuerungswärmeleistung von mehr als 10 MW. Als Sekundärbrennstoff werden Holzreststoffe insbesondere in der Zementindustrie verwendet. Für das Brennen von Zementklinker in Deutschland kamen 2005 74 kt zum Einsatz (Kaltschmitt et al. 2009). |
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Beseitigung / Verhalten auf der DeponieEine Deponierung von Altholz ist nach §9 AltholzV nicht zulässig. |
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EAK-AbfallschlüsselUnbehandelte Holzprodukte werden nach Anhang III der Verordnung über Anforderungen an die Verwertung und Beseitigung von Altholz (AltholzV) vom 15.08.2002 dem Abfallschlüssel 17 02 01 zugeordnet. Je nach Holzschutzmitteltyp ist für behandeltes Holz der Abfallschlüssel 17 02 04 maßgeblich. Bau- und Abbruchabfälle, die PCB-haltige Farbanstriche enthalten, sind nach 17 09 02 zu entsorgen. |
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QuellenKaltschmitt, M., Hartmann, H. und Hofbauer, H. (2009): Energie aus Biomasse - Grundlagen, Techniken und Verfahren. www.lfu.bayern.de/altlasten/schadstoffratgeber_gebaeuderueckbau/suchregister/baustoffe.htm AltholzV 2012: Verordnung über Anforderungen an die Verwertung und Beseitigung von Altholz (Altholzverordnung- AltholzV) vom 15.08.2002. Zuletzt geändert durch Art. 5 Abs. 26 G v. 24.2.2012 I 212. |