Lebende Bauwerke

Häuser aus lebenden Bäumen zu schaffen – dies ist ein Ziel der Baubotanik. Die Baubotaniker an der Universität Stuttgart nutzen die Anpassungsmöglichkeiten von Pflanzen, um „lebende Baumaterialien“ und „wachsende Tragwerke“ zu entwickeln

VON CLAUDIA BORCHARD-TUCH

Baubotaniker setzen lebende Holzpflanzen zur Konstruktion ihrer Architekturwerke ein. Vorläufer der Baubotanik gibt es offensichtlich – von der Urhütte bis hin zur Kunstform „Arborsculpture“, die aus lebenden Bäumen plastische Gebilde formt. Doch erst seit 2004 wird die Baubotanik am Institut Grundlagen Moderner Architektur (IGMA) der Universität Stuttgart systematisch untersucht.

Nicht mehr nur von der Natur lernen – wie in der Bionik –, sondern das Potenzial der Natur nutzen, das ist das Anliegen der Baubotaniker. „Ein Leben lang passen sich Bäume an wechselnde Umweltbedingungen an“, sagt Ferdinand Ludwig vom IGMA. „Sie zeigen ein unglaublich breites Spektrum an Formen und Strukturen in Reaktion auf wechselnde Situationen.“ Baubotaniker nutzen diese Anpassungsvorgänge gezielt, um „lebende Baumaterialien“ und „wachsende Tragwerke“ zu entwickeln.

„Wir sprechen von „trainierbaren Tragwerken“, so Ludwig. Bäume – und damit auch die von Baubotanikern entwickelten Strukturen – reagieren aktiv auf Belastungen: Sie werden an belasteten Stellen dicker oder bilden stabiles Holz aus.

Der „Steg“ ist das größte bisher verwirklichte Projekt in Stuttgart. 64 aus Weiden gebildete Bündelstützen formen ein Tragwerk, das auf über zwei Metern Höhe eine 22 Meter lange Lauffläche aus Gitterrosten trägt. Das Bauwerk wäre auch ohne die Wurzelverankerung im Boden standfest; durch Wurzelbildung und Dickenwachstum wird es aber langfristig immer stabiler.

Der „Pavillon“ besteht aus lebenden Weiden, die ein leichtes Dach tragen und eine grüne Wand bilden. Damit vereinen sich die Qualitäten lebender Bäume mit der Funktion eines Sonnen- und Regendachs. Die Weidenstruktur und das Dach sind dabei so stabil, dass der Pavillon problemlos Sturm- und Schneelasten widersteht. Der entstehende Raum ist geprägt durch die frei geschwungene Dachform und die sich zum Eingang hin auflösende Wandstruktur.

„Die zum Einsatz kommenden Pflanzen müssen ähnliche Anforderungen erfüllen wie die Luftwurzeln einer Würgefeige“

Ein anderes Projekt – die „lebende Brücke“ – soll bald den deutsch-polnischen Grenzfluss Neiße überspannen: 20 Meter frei spannend, mit einem Tragwerk aus lebenden Pflanzen. Zu Beginn eine Luftskulptur, nach sieben Jahren eine nutzbare Brücke – oder ein begehbarer Baum.

Bei allen Stuttgarter Projekten wurden bisher schnell wachsende Weidenarten verwendet, die an unbewurzelten Pflanzenteilen rasch Wurzeln bilden. Mit der Zeit verzweigen sich die neu entstandenen Wurzeln sehr stark und bilden ein komplexes buschiges Wurzelsystem.

Zur Bildung von Dächern, Böden und Fassaden werden die lebenden Bauelemente derart mit technischen Bauteilen verbunden, dass es zu einer Verwachsung oder Überwallung kommt. Auf diese Weise bilden sich rasch Strukturen, die von Anfang an die gewünschte Geometrie zeigen und meist gleich nach Fertigstellung belastbar sind.

Doch bei Architekturen dieser Art werden die Möglichkeiten pflanzlicher Anpassungsvorgänge nicht voll ausgenutzt: Lediglich das unmittelbar nach Nutzungsbeginn gebildete Holz der Pflanze ist form- und strukturoptimiert ausgebildet und nicht das Holz, das sich zu einem späteren Zeitpunkt entwickelt. Daher steht die Frage, wie die Selbstbildungs- und Selbstoptimierungsvorgänge der Pflanzen stärker genutzt und wie größere und komplexere Strukturen gebildet werden könnten, im Zentrum der Forschung.

„Die zum Einsatz kommenden Pflanzen müssen ähnliche Anforderungen erfüllen wie die Luftwurzeln einer Würgefeige“, sagt Ludwig. Würgefeigen keimen typischerweise direkt in der Krone eines Wirtsbaums. Von dort senden sie sehr dünne, hängende Luftwurzeln zum Boden, die sich bei Bodenkontakt verkürzen. Hierbei wird zunächst die Statik des Wirtsbaum-Feige-Verbunds optimiert und der Nährstoff- und Wasservorrat des Bodens erschlossen. Anschließend bilden sich Verwachsungen aus, die als dichtes Netzwerk den Wirtsbaum umhüllen.

Der Wirtsbaum drückt durch sein Dickenwachstum auf die ihn umschlingende Struktur der Würgefeige und stirbt durch Strangulierungsprozesse“ und die zunehmende Wurzel- und Kronenkonkurrenz der immer stärker dominierenden Würgefeige letztendlich ab. Allmählich geht dann durch Fäulnisprozesse auch seine statische Stabilität verloren und die Würgefeige wird allmählich selbst stabil.

Baubotanische Strukturen dieser Art benötigen übergangsweise einen „Wirtsbaum“, das heißt eine Stützstruktur. In Zukunft sollen luftgestützte Tragwerke diese zeitlich begrenzte Stützfunktion übernehmen. Tragwerke dieser Art sind nicht nur leicht, sondern ihre Steifigkeit lässt sich auch über den Luftdruck steuern, sodass die Pflanzen Schritt für Schritt an ihre tragende bauliche Funktion herangeführt werden.

Wer sich Pflanzen auf solch ungewöhnliche Weise zunutze macht, erhält auch Kritik. Des Öfteren hören die Forscher den Vorwurf, sie seien „Baumquäler“ und hielten den Baum davon ab zu werden, wie er sein will. Auch Pflanzen hätten eine Seele. Diesem Denken zugrunde liegt die Auffassung, dass die Baubotaniker die Natur beherrschen wollten. Baubotaniker hätten den Wunsch, die Natur nicht nur nachzukonstruieren, sondern sie für ihre Zwecke und nach ihren Vorstellungen frei formen zu können.

Dem widersprechen die Baubotaniker entschieden. „Wir nutzen lediglich die natürlichen Mechanismen des Baumwachstums, ohne diesen in seinen Lebensfunktionen einzuschränken: Dem Baum ist es schlichtweg egal, ob er Blätter trägt oder ein Auto – so lange er genügend Blätter hat, um seine Lebensfunktion aufrecht zu erhalten“, erklärt Ludwig.