Baubotanik und Baum-Architekturen

Baumeister Baum

Der Baum als lebendes Bauelement, veränderbar, nachhaltig, stabil: Wissenschaftler suchen seit einigen Jahren nach Möglichkeiten, Bäume so wachsen zu lassen, dass sie konstruktiv und tragend eingesetzt werden können und im städtischen Raum als wandelbarer Ort fungieren, der vor sommerlicher Hitze schützt, Schadstoffe filtert und Kleinbiotope schafft. Nach ersten Anfängen in Stuttgart forscht man nun an der TU München weiter in dieser noch jungen Disziplin.

Text: Rüdiger Sinn;
Fotos: Ferdinand Ludwig, Cira Moro, Rüdiger Sinn

Es ist ein idyllisches Fleckchen Erde, das sich einem eröffnet, wenn man in der Nähe der Kleinstadt Pfullendorf, etwa 30 km nördlich des Bodensees gelegen, bis zum Werkpark »Neue Kunst am Ried« fährt. Mit Wanderschuhen steht dort Ferdinand Ludwig, Baubotaniker mit Professur an der TU-München, auf dem weitläufigen Gelände, das einer Künstlerfamilie gehört. Hier begannen vor 14 Jahren seine ersten baubotanischen Versuche, noch während seiner Zeit am Institut »Grundlagen moderner Architektur« (IGMA) in Stuttgart [1]. Die Baubotanik ist eine recht junge Disziplin, zumindest was die wissenschaftliche Beschäftigung damit betrifft. Es geht darum, Bäume als Konstruktionselemente in der Architektur zu verwenden, indem einzelne Pflanzen zu einem neuen, größeren Gesamtorganismus verschmelzen [2]. Ludwig hatte schon als Architekturstudent das Werkpark-Gelände als Versuchs- und Experimentierfeld für sich entdeckt. Nach zwei Jahren an der Universität bemerkte er, was ihn am Bauen wirklich interessierte: Architektur aus Bäumen. Es müsse doch möglich sein, Bäume in ihrem Wachstum so zu formen, dass diese später Lasten aufnehmen können, aber v.  a. Teil des architektonischen Konzepts werden. Er wälzte Bücher, stieß auf historische Beispiele und begann selbst zu experimentieren. Mit seiner Idee faszinierte er auch seinen damaligen Kommilitonen Oliver Storz. Zusammen entstand bereits in Studienzeiten während einer Projektarbeit ein rund 20 m langer, begehbarer Steg aus Weiden (Abb. 6): Diese sollten mit Verwachsungen und Überwallungen an den Übergangsstellen von Baum zu Lauffläche und Geländer für eine feste Verbindung sorgen, eine eigene Struktur bilden und so die Tragfunktion komplett übernehmen. Daher pflanzten sie schnell wachsende Korbweiden-Bündel mit bis zu 15 Stück in einem Abstand von etwa 80 cm und banden sie zusammen. Die Konstruktion war zwar durchdacht, aber der Wachstumsprozess lieferte nicht ganz die gewünschten Ergebnisse: »Die ersten drei Jahre liefen gut, allerdings haben sich die Weiden – durch die dichte Stellung der Pflanzen – gegenseitig Licht weggenommen«, erläutert Ludwig. Und ohne Licht kein Leben. Er zeigt das vor Ort an einem Beispiel am Steg, an dem sogar mit Bypässen gearbeitet wurde, um faulige Stellen, die allerdings aus der Strangulation von Verbindungsschnüren herrühren, zu überbrücken. Dort, wo die Pflanzen noch nicht zurückgeschnitten wurden, sieht die Konstruktion wild aus. Auch der Laie sieht, dass es wohl nicht ganz zum gewünschten Ergebnis geführt hat. Die Verwachsungen haben sich nicht als tragfähig erwiesen oder sind ausgeblieben, das Holz ist z. T. mit Moos bewachsen.
Diese Ergebnisse flossen jedoch direkt in die weitere Forschung ein. »Wir haben zwar Lehrgeld zahlen müssen, aber auch viel gelernt und Konstruktionsfehler direkt wieder beseitigt«, so Ludwig. Ein Teil des Stegs wurde mit einem Metallgerüst abgestützt, die Weiden bekamen einen Rückschnitt und die Neuaustriebe reichen nun schon wieder über den Handlauf hinaus (Abb. 8). Und mit neuen Verbindungstechniken wurden neue Stützen herangezogen. Sobald diese stabil sind, wird das Traggerüst versetzt. »Damit zeigen wir, dass baubotanische Konstruktionen sich selbst regenerieren können, das kann keine andere Bauweise«, erklärt er weiter. Positiver Nebeneffekt: Teile der verwachsenen Bündelstützen blieben in der Konstruktion zurück, als Habitat für Insekten und als Reminiszenz an die Kreisläufe der Natur.

Verbindungsfreudige Fusionen

Auch die Ergebnisse bei seinem ersten baubotanischen Turm, den er vier Jahre später als Doktorand plante und konstruierte und der in Sichtweite steht, sind für Ludwig als Prozess zu sehen. Beim Turm wurde nicht mit Weidenbündeln, sondern mit einzelnen Pflanzen gearbeitet – und es wurden andere Methoden und Verbindungstechniken angewandt: Statt mit Bändern verband man Pflanzen, die sich in ihren Diagonalen begegnen, mit Edelstahlschrauben. So sollte sich über Jahre hinweg eine stabile Fachwerk-Tragstruktur ergeben, die das Gerüst obsolet macht. Vorausgegangen waren viele Experimente: Ludwig untersuchte Pflanzenverbindungen mit unterschiedlichen Bäumen. Artenscreening heißt das bei den Botanikern. Am Stuttgarter Nordbahnhof, auf einem privaten Versuchsgelände, standen zu der Zeit 800 Bäume in Pflanzenkübelnin Reih und Glied. »Je jünger die Pflanzen, desto besser lassen sie sich miteinander verbinden«, erklärt er und zeigt ein Bild mit einer Schnittstelle zweier junger Platanen,

die sich als besonders verbindungsfreudig herausgestellt haben und deren Stämme sich – über Kreuz mit einer Schnur straff aneinandergebunden – miteinander verschweißt haben. »Wenn die Pflanzen verwachsen, also fusionieren, ist das Experiment geglückt.« Das entstandene Kreuz bildet dabei eine stabile Verbindung und ist als Tragwerk brauchbar.

Mit sechs Wachstumsebenen, die damals an dem dreigeschossigen Turm im Werkpark (Abb. 10) angeordnet wurden, erreichte man, dass sich die unteren Pflanzen auf der nächsten Ebene berührten und sich miteinander verbanden. Diese sogenannte Pflanzenaddition ist neu, die Grundlagen kommen aus dem Gartenbau und werden beim Veredeln von Pflanzen durch Pfropfen angewandt.

Allerdings übt Ludwig Selbstkritik: »Die Konstruktion war rückblickend nicht optimal und zudem sind die Weiden nicht ideal als Baumart.« Derzeit experimentiert er mit Platanen und Birken, da Weiden zwar robust sind, aber viel Licht zum Wachsen benötigen. Wie beim Steg nahmen sie auch beim Turm den darunterliegenden Pflanzen Licht weg, diese wurden schwach, Fäulnis war die Folge. Außerdem kam noch ein weiterer Aspekt hinzu: Die Weiden steckten in Pflanzkübeln, dessen Erde einen zu hohen Torfanteil hatte – ein höherer mineralischer Anteil hätte das Wachstum befördert.

Nun könnte man meinen, dass diese Erfahrungen, auch negativer Art, ein Scheitern implizieren. Doch das ist für Ludwig mitnichten so, die Wissenschaft lebt von Rückschlägen: »Die Ergebnisse haben zu einem neuen, dynamisch-prozessualen Verständnis von Architektur und Landschaftsarchitektur geführt, in der weiteren Forschung haben wir ganz konkret Dinge verändert.« (Abb. 9)

Grüne Zimmer, wandelbare Fassaden

Seit er seinem Ruf an die TU München in den Fachbereich »Green Technologies in Landscape Architecture« [1] gefolgt ist, forscht er mit mehreren wissenschaftlichen Mitarbeitern in verschiedenen Bereichen. Ausgehend von der Baubotanik entwickeln sie neue, freiräumlich-architektonische Entwurfsansätze und wollen die Brücke zwischen den Natur- und Ingenieurwissenschaften und den Gestaltungsprinzipien der Architektur, Landschaftsarchitektur und Stadtplanung schlagen. »Auch um Antworten auf die drängenden Fragen unserer Zeit, z. B. die Anpassung an den Klimawandel, zu geben«, betont er. Mit welchen Pflanzen ihr Wissen konkret im architektonischen Kontext und in der Stadtquartierplanung genutzt und angewandt werden kann? »Platanen haben sich als robust erwiesen, sie kommen gut mit städtischem (warmen) Klima zurecht, haben eine gute Wundheilung und Luftschadstoffe vertragen sie relativ gut.« Auch gegen Streusalz sind sie robust, weiß Ludwig. Eben ein richtiger Baum für die Stadt, denn dort sind die Möglichkeiten und die Bedürfnisse – in Anbetracht der Annahme, dass Städte in den kommenden Jahren noch mehr mit der sommerlichen Hitze zu kämpfen haben werden – groß: Aspekte wie Kühlung, Schattenspender, aber auch Ästhetik und Luftreinhaltung spielen dann weiter eine große Rolle.

Konkrete Bauwerke gibt es schon: Mit seinem Partner Daniel Schönle, Architekt und Stadtplaner, hat Ludwig ein Büro, das Baubotanik-Projekte plant und umsetzt. Das »Grüne Zimmer« in Ludwigsburg gehört dazu und auch der Platanenkubus in Nagold (Abb. 11), der anlässlich der Gartenschau konzipiert und 2012 gebaut wurde. Er ist mit 10 m Höhe (auf etwa 100 m2 Grundfläche) das bislang größte baubotanische und für einen urbanen Kontext geplante Bauwerk. »Nach Startschwierigkeiten, z. T. der Bewässerung geschuldet, entwickelt sich der Kubus gut«, so Ludwig. – Zwei beispielhafte Projekte, die zeigen, dass die Methode der Pflanzenaddition funktioniert.

Im besten Fall kann die Baubotanik die Architektur also ergänzen und Grün in die Stadt bringen und das alles in einem sich selbst regenerierenden System. Pläne, wie ein Bauwerk später aussehen wird, sind nach der ersten Vegetationsperiode folglich obsolet und sollten von Beginn an nur als temporär betrachtet werden. Diese Ungewissheit ist oftmals Teil des Planungskonzepts – und schwierig, wenn es um konkrete Aufträge geht: »Viele Bauherren wollen einen Plan, in dem sie erkennen, wie es später einmal aussieht«, sagt Ludwig. Ein großer Auftrag im italienischen Prato ging dem Büro damit durch die Lappen. Bei einem städtebaulichen Wettbewerb zur Konzeption des »Haus der Zukunft Berlin« belegte das Büro dagegen immerhin den dritten Platz. Der Entwurf ging explizit auf das Experimentelle ein, das das Haus beherbergen soll: In einem Haus, in dem Zukunftsfragen ergebnisoffen erörtert werden, sollte die Fassade ebenso ergebnisoffen wachsen.

Tanzlinden und lebendige Brücken

Historisch gesehen gibt es baubotanische Strukturen schon lange: Etwa in Peesten im Landkreis Kulmbach. In eine Linde wurde ein Haus in den Baum geformt, das allerdings auf Stützen ruht. So entstand aus lebenden und nicht lebenden Elementen ein neues architektonisches Gebilde, in dem traditionelle Feste abgehalten werden. Im fränkisch-thüringischen Raum gibt es mehrere solcher jahrzehnte- bis jahrhundertealten Tanzlinden. Von solchen Bauwerken lässt sich Ludwig inspirieren. (Abb. 12).

Auch in Städten könnte das praktiziert werden: Von ludwig.schönle gibt es Entwürfe für ganze Straßenzüge in Stuttgart, wo die Baubotanik Teil des urbanen Straßenraums wird. Bereits bei seiner Diplomarbeit 2006 am IGMA hatte Ludwig eine lebendige Brücke komplett aus Pflanzen entworfen, die über 20 m den deutsch-polnischen Grenzfluss Neiße frei überspannen sollte. Dass solche Projekte umsetzbar sind, sieht man in anderen Kontinenten: Jüngst begab er sich auf eine Forschungs- und Kongressreise nach Indien und China. Nahe der Grenze zu Bangladesch in den Khasi-Hills, an den steilen Hängen am Fuß des Himalayas, wo die indigene Bevölkerung »Khasi-People« lebt, gibt es solche Bauwerke. Dort herrschen während der Regenzeit heftige Niederschläge, die die Flüsse stark anschwellen lassen. Deswegen und aufgrund der hohen Luftfeuchte würden »normale« Bauwerke schnell verrotten, sodass die indigene Bevölkerung über Jahrzehnte eine Vielzahl lebendiger Brücken aus Gummibäumen anlegte (Abb. 1 und 2). Diese gehören zu den Luftwurzlern und werden von den Baumeistern so verflochten, dass über die Jahre hinweg große Brücken in einer Art Wurzelstruktur über die Flüsse ranken. »Das sind Wahnsinns-Unikate«, schwärmt Ludwig. Feuchtigkeit und sogar Überflutung machen ihnen nichts aus. Manche Brücken sind sogar zweistöckig. Er und sein Team sind nun dabei, die teils sogar jahrhundertealten Bauwerke zu kartieren und auszuwerten. Voller Demut berichtet er von einem Einheimischen, dessen (Lebens-)Aufgabe es in den letzten

66 Jahren war, eine solche Brücke zu bauen, die wahrscheinlich zu dessen Lebzeiten nicht fertig werden würde.

Zurück nach Oberschwaben: Dort wurden Anfang März die neuen Pflanzen für den »Baumturm« geliefert, nachdem die Weiden nach zehn Jahren zurückgebaut wurden. »Mit den Erfahrungen, die wir gemacht haben, wollen wir das Projekt nochmal aufleben lassen«, sagt Ludwig. Fachmännisch prüft er die dreijährigen Birkenbäumchen (Abb. 9) und deren Elastizität im Stamm. Um diagonal miteinander zu verwachsen, werden sie an den Kreuzungspunkten mit Edelstahlschrauben verbunden und mit Klettbindern fixiert, die später wieder entfernt werden. In einigen Jahren soll sich dann zeigen, ob die Birke die richtige Baumart hierfür war und sich das Metallgerüst abbauen lässt. Und falls nicht, wird die Suche nach der richtigen Konstruktion sicher weitergehen.


  • Weitere Informationen:

[1] Für den Ansatz, einzelne Pflanzen miteinander verwachsen zu lassen, hin zu einem größeren Gesamtorganismus, in dessen pflanzliche Struktur technische Elemente einwachsen sollen, wurde 2007 am IGMA der Begriff Baubotanik etabliert und als Forschungsgebiet gegründet,
s. www.baubotanik.de

Seit März 2017 ist dieses an der TUM angesiedelt und wird dort in einem interdisziplinären Netzwerk weiterentwickelt: www.baubotanik.org

[2] S. auch: Heike Wefelscheid-Gruner, »Pflanzenfusion«. In: db 2/2010, Rubrik Technik aktuell, S.64 ff


Rüdiger Sinn

Gelernter Schreiner, Lehrer und Journalist. Seit 2008 eigenes Redaktionsbüro in Stuttgart, acht Jahre lang verantwortlicher Redakteur für die Fachzeitschrift dach+holzbau.