Holz ist nicht gleich Holz

Holz ist einer der ältesten und wichtigsten nachwachsenden Rohstoffe der Menschheit. Es ist Bau- und Verpackungsmaterial, Spielzeug, Energieprodukt und vieles mehr. Aber woraus besteht Holz? Was haben alle Holzarten gemeinsam und wie unterscheiden sich die verschiedenen Hölzer? Ein Blick auf die chemische Zusammensetzung des Holzes zeigt: Holz ist nicht gleich Holz.

Chemische Zusammensetzung von Holz

Ob Äste, Wurzeln oder Stamm, ob Laub- oder Nadelbäume, die elementare Zusammensetzung des Holzes ist nahezu immer gleich. 

• Kohlenstoff: zwischen 48 und 50%
• Sauerstoff: zwischen 43 und 45%
• Wasserstoff: zwischen 5 und 6%
• Stickstoff: zwischen 0,026 und 0,04%   

Die Hölzer unterscheiden sich aber in der Zusammensetzung ihrer Haupt- und Nebenbestandteile. 

Hauptbestandteile des Holzes 

Als nachwachsender Rohstoff wird Holz vor allem für seine Stabilität und Widerstandsfähigkeit geschätzt. Für diese Eigenschaften sind die Zellen verantwortlich. Hinzu kommen die Zellwände, die dem Holz seine typische Struktur verleihen. Sie bestehen aus den drei Substanzen Cellulose, Hemicellulose und Lignin. Der Anteil dieser natürlichen Substanzen ist bei jeder Holzart unterschiedlich verteilt. Generell enthalten Laubhölzer beispielsweise weniger Lignin als Nadelhölzer.

• Cellulose: zwischen 40% und 60%
• Hemicellulose: zwischen 15% und 20%
• Lignin: zwischen 15% und 40% 

Zusammen bilden diese drei Hauptbestandteile des Holzes ein natürliches Verbundmaterial. Die Cellulose verleiht dem Holz eine gewisse Stabilität. Hemicellulose und Lignin sorgen für die Festigung – die sogenannte Verholzung – und haben eine Stützfunktion. Lignin spielt ebenso bei der pflanzlichen Abwehr als mechanischer Fraßschutz sowie zur Vorbeugung der Ausbreitung von Parasiten eine wichtige Rolle. Lignin und Cellulose sind als die am häufigsten vorkommenden Naturstoffe eine beliebte Grundlage bei der Entwicklung biobasierter Kunststoffe in der holzbasierten Bioökonomie.

Nebenbestandteile des Holzes

Unterschiede zwischen den Holzarten existieren auch in den Anteilen der Nebenbestandteile des Holzes – der sogenannten Extraktstoffe (Harze, Terpene Fette, Wachse und Farbstoffe) und der Asche, also den nicht verbrennbaren Bestandteilen des Holzes wie Kalium, Natrium, Magnesium, Phosphor und Eisenoxid.

• Extraktstoffe: zwischen 2% und 7%
• Asche: zwischen 0,2% und 0,6% 

Die Extraktstoffe haben einen nicht zu unterschätzenden Einfluss auf die chemischen und mechanisch-physikalischen Eigenschaften des Holzes. So sind organische Bestandteile wie Harze, Fette, Öle und Gerbsäuren für den typischen Geruch der Holzarten verantwortlich. Gegenüber Nadelhölzern enthalten Laubhölzer mehr Gerbstoffe, die dem Schutz vor Pilzbefall dienen. Geringere Unterschiede in der Verteilung der Begleitbestandteile existieren zwischen den Hölzern der gleichen Art und zwischen den verschiedenen Zonen des Holzes (z.B. Kern und Splint).

Holz im Längs- und Querschnitt

Das Holz eines Baumstammes kann grundsätzlich durch drei verschiedene Schnittrichtungen unterschieden werden: den Radialschnitt, den Tangentialschnitt und den Querschnitt. Besonders gut erkennbar ist der Aufbau des Holzes, wenn ein Baumstamm im Querschnitt betrachtet wird.  

Radialschnitt

Der Radialschnitt – auch Spiegelschnitt bezeichnet – verläuft durch die Stammachse des Baumstammes parallel zum Mark hindurch. Betrachtet man einen Baumstamm im Radialschnitt, sind die verschiedenen Zonen des Baumes und vor allem die Markstrahlen gut erkennbar.

Tangentialschnitt

Der Tangentialschnitt bzw. Sehnenschnitt verläuft ebenso parallel, jedoch neben der Stammachse. Mit ihm werden die kegelförmig angeordneten Jahresringe ersichtlich. Dadurch wird die für Holz typische und als optisch besonderes beliebte Fladerung des Holzes hervorgehoben. 

Querschnitt

Der Querschnitt – ebenso als Hirnholzschnitt bezeichnet – verläuft senkrecht zur Stammachse. Im Querschnitt eines Baumstammes sind die Jahresringe und bei einigen Laubbäumen auch die Holzstrahlen (Markstrahlen) erkennbar. Im Querschnitt lässt sich der makroskopische Aufbau des Holzes am besten verdeutlichen. 

Das Kambium ist die Wachstumsschicht, die sich zwischen den Holzzellen und der Bastschicht befindet. Sie ist die Produktionsstätte des Holzes und produziert nach innen Holzzellen und nach außen Bastzellen. 

Die Bildung der Jahrringe ist von den Jahreszeiten abhängig und bei Bäumen in gemäßigten Klimazonen besonders gut ersichtlich. Anhand der Zahl der Jahrringe kann das Alter des Baumes bestimmt werden. Im Frühjahr – zu Beginn der Wachstumsperiode – sind die Wachstumsbedingungen besonders günstig. Dadurch entsteht das weniger dichte, hellere und porösere Frühholz, welches im Wesentlichen der Wasserversorgung des Baumes dient. Das Spätholz entsteht in den Sommer- und Herbstmonaten. Das langsame Wachstum während dieser Jahreszeiten führt zu härteren, dichteren und dunklerer erscheinenden Holz. Das Spätholz dient im Wesentlichen der Festigung. 

Die Mark- bzw. Holzstrahlen verlaufen radial und dienen vor allem als Speicher und Stoffleitungsgewebe. Bei Laubhölzern (z.B. Eiche und Buche) sind sie besonders gut erkennbar. 

Die meisten Nadelhölzer, aber auch einige Laubhölzer verfügen zudem über sogenannte Harzkanäle. Sie verlaufen parallel zur Stammachse und sind röhrenförmige, mit Harz gefüllte Gänge, die sich im Spätholz befinden. 

Im Inneren des Stammes befindet sich das Kernholz, welches aus den abgestorbenen Zellen besteht. Echtes (obligatorisches) Kernholz (z.B. das Kernholz der Kiefer oder Eiche) enthält überwiegend farbige Inhaltsstoffe (Kernstoffe) und erhöht die Dauerhaftigkeit des Holzes. Einige Baumarten (z.B.  Buche und Esche) verkernen jedoch fakultativ und bilden durch äußere Einflüsse wie beispielsweise Verletzungen einen sogenannten Falschkern. Dieser Falschkern erhöht die Dauerhaftigkeit des Holzes nicht und ist durch eine optisch homogene Struktur gekennzeichnet. 

Reifholz ist ebenso Kernholz, hebt sich farblich allerdings nicht vom Splintholz ab, das den Bereich zwischen Kernholz und Bast bezeichnet. Das Splintholz dient dem Stamm als Wasserleitsystem von den Wurzeln bis zu den Blättern.

Die Rinde bzw. Borke des Baumstammes wird nach außen durch die Bastzellen gebildet, wobei die Borke aus den abgestorbenen äußeren Teilen der Rinde besteht.  

Weitere Grafiken und Broschüren stehen in der FNR-Mediathek zum Download bereit.