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Stadtumwelt: Neues Bauen mit lebenden Bäumen

Bäume sind in der Stadt mehr als nur schmückendes Beiwerk - sie sind für das Stadtklima enorm wichtig. In Zukunft könnten sie deshalb immer häufiger lebender Teil von Gebäuden werden. In Pilotprojekten setzen Architekten und Baubotaniker schon erste Bäume als Stützen eines Pavillons, eines Balkons oder zur Klimatisierung an Hausfassaden ein. Wie das funktioniert, erklärt uns ein Experte für grüne Technologien in der Landschaftsarchitektur.

Gebäudekomplex One Central Park, Sydney
Der Gebäudekomplex One Central Park reckt seine begrünte Gestalt in Sydney gen Himmel. Am höheren Turm ist ein freitragender Heliostat angebracht, der Licht zu den im Schatten liegenden Gartenflächen reflektiert.

Parks, Straßenbäume und selbst begrünte Balkons sind in der Stadt nicht nur fürs Auge eine Erholung vom ewigen Grau. Sie haben auch eine wichtige Funktion für das Stadtklima. Denn die Pflanzen wirken durch ihre Wasserverdunstung und den Schattenwurf kühlend, sie filtern Schadstoffe aus der Luft und produzieren Sauerstoff. Schon ein einziger großer Straßenbaum kühlt seine Umgebung um bis zu drei Grad ab und erhöht die Luftfeuchtigkeit um bis zu zehn Prozent.

Das Problem jedoch: Der Platz in der Stadt ist begrenzt und oft stehen Grünflächen oder Bäume in Konkurrenz zu Bauprojekten, die beispielsweise mehr Wohnraum schaffen sollen. Deshalb suchen Architekten und Baubotaniker nach Möglichkeiten, das Stadtgrün in die Gebäude zu integrieren. Dächer werden so zu Wiesen und Gärten, Fassaden zu vertikalen Grünflächen. Und lebende Bäume können sogar tragende Rollen in Gebäuden übernehmen.

Lebende Brücke im nordostindischen Bundesstaat Meghalaya
Die Baubotanik ist keine völlig neue Entwicklung. Historische Vorbilder sind zum Beispiel die Tanzlinden in Deutschland oder die lebenden Brücken in einigen Regionen Indiens.

Wissenschaftler der Technischen Universität München (TUM) arbeiten an Projekten, um die gebaute Umwelt auf neue Art funktionell durch Bäume zu ergänzen. Wie das funktioniert und was man dabei beachten muss, erklärt und Baubotaniker und Landschaftsarchitekt Ferdinand Ludwig von der TU München.

Sie arbeiten als Architekt mit lebenden Werkstoffen. Wie läuft die Zusammenarbeit mit Bäumen als Co-Architekten?

Wir entwerfen und bauen mit lebendigen Bäumen. Weil der Werkstoff mitwächst, ist das Bauen und auch das Planen bei uns nie abgeschlossen. Wir spielen Ping-Pong mit dem Baum. Wir machen einen Aufschlag, er schlägt zurück und dann müssen wir schauen, ob das mit unserem Plan übereinstimmt. Und wenn nicht haben wir zwei Möglichkeiten: Entweder wir manipulieren das Wachstum, zum Beispiel durch Schneiden, oder wir ändern unseren Plan.

Wie lässt sich lebendige Architektur überhaupt planen?

Wir erstellen in regelmäßigen Abständen 3D-Scans der Baumbestände. Diese helfen uns, die gewachsenen Strukturen zu verstehen. Doch für einen Bauplan reicht das noch nicht. Worauf es uns ankommt sind die Knotenpunkte und Verbindungslinien der gewachsenen Strukturen. Diese können wir durch computergestützte Abstraktion ermitteln. Mit dem Ergebnis sind statische Berechnungen und Simulationen des Stofftransports im Baum möglich, die wiederum darauf schließen lassen, wie sich das Dickenwachstum der Äste entwickeln könnte.

Gibt es Beispiele für ein architektonisches Konzept, das auf diese Weise entstanden ist?

Wir haben den Prozess anhand eines Pavillons, der als Sommerküche genutzt werden soll, gezeigt. Dazu haben wir erst einmal ein geometrisches Aufmaß von den Bäumen vor Ort erstellt. Die Bäume sollten die Stützen einer Dachkonstruktion werden, die die Sommerküche vor Wind und Wetter schützt. Es war klar: Technische Teile sind für das Vorhaben nötig. Diese wollten wir aber möglichst minimal halten.

Nachdem die Bäume mit ihren Verästelungen exakt vermessen waren, konnten wir die Geometrie des Daches direkt aus den digitalisierten und abstrahierten 3D-Daten ableiten: Jede Kurve des Daches folgt der Form der Äste, die es tragen. Damit erzielen wir eine optimal an das Wachstum der Bäume angepasste Geometrie. Das Dach haben wir komplett am Computer geplant und vorgefertigt. Die Bäume wurden vor der Installation beschnitten und der Pavillon innerhalb von zwei Tagen errichtet. Spannend war dann der Moment, als der Kran die drei Teile des Dachs langsam abgesenkt hat und sich das Dach mit den Bäumen zusammenfügte.

Küchen-Pavillon in Baumarchitektur
Das Dach des Küchen-Pavillons wird von Bäumen getragen. Gedeckt wird es erst später, wenn die Baum-Säulen stark genug dafür sind.

Nach der Installation leben die Bäume weiter. Wie können Sie die geschaffene Funktion erhalten?

Auch das ist Teil unseres Konzepts. Dazu sind unsere digitalen Werkzeuge essenziell, weil wir damit die künftige Entwicklung der Objekte steuern. Das Wissen um die Wachstumsprozesse spielt dabei ebenfalls eine große Rolle. Ein Beispiel: Äste und Zweige haben ein Längen- und ein Dickenwachstum. Nur der junge, einjährige Trieb wächst in die Länge. Die anderen Zweige und Äste wachsen nur noch in der Dicke, sodass sich die Grundgeometrie im Laufe der Zeit nicht verändert.

Aber natürlich ist eine kontinuierliche Pflege notwendig. Wenn ich viel pflege und schneide, bleiben die Bäume dünner. Wenn ich die Bäume zu wild wachsen lasse, wird das Ganze heterogener, die Bäume werden dicker, aber es sterben auch mehr Bäume ab. Es sind also verschiedene Zukunftsszenarien denkbar.

Welchen Plan verfolgen Sie bei Ihrem jüngsten Projekt, der baubotanischen Sommerküche, die nun ein Dachgestell erhalten hat?

Bei diesem Pavillon sollen die neuen Austriebe wieder in die Struktur eingeflochten werden und aus dem Dachfirst oben herauswachsen. Es wird also mit dem zusätzlichen Wachstum auch weiterhin geplant und gearbeitet. Darum kann auch das Dach jetzt nicht schon komplett eingedeckt werden. Dazu wäre die lebende Tragstruktur momentan noch zu schwach. Wenn der Zustand erreicht ist, bei dem wir das Dach vollständig eindecken können – das wird in einigen Jahren der Fall sein – geht es darum, die Funktion des Daches zu erhalten.

Das unterscheidet sich fundamental von dem klassischen Bau- und Architekturverständnis. Wir setzen uns zwar auch ein Ziel, das wir erreichen wollen, etwa wie hier ein Pavillondach, aber bei uns gibt es nicht den Punkt, an dem wir als Entwerfer nach Hause gehen können. Vielmehr ist eine gestalterische Weiterentwicklung von vornherein vorgesehen.

NPO / Technische Universität München, 02.09.2021
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