Træaffald kan forvandles til bærende byggeelementer

Der er opstået en fornyet interesse i Danmark for at bygge af træ. Der er kommet familieboliger af træ rundt om i landet, og nu skyder også etageejendomme af træ til erhvervsformål i vejret.

Udviklingen er drevet af et ønske om at bremse klimaændringerne. CO₂-regnskabet for træ er langt bedre end for alternativer såsom beton og stål.

I forvejen er efterspørgslen på træ stigende. Danmark henter allerede træ i udlandet, og op mod 90 pct. af det samlede danske forbrug af træ går til brændsel – træpiller, skovflis, brænde m.m. 

Der er behov for nye metoder til at øge levetiden på det træ, som er til rådighed, fordi der aktuelt

• bliver brugt jomfrueligt træ til træbyggeri,
• der er høje krav til dimensioner, ensartethed og sort,
• og meget andet træ bruges til brændsel

Sådan beskriver Xan Browne fra Det Kongelige Akademis Institut for Arkitektur og Teknologi sin motivation til et forskningsprojekt, som han har gennemført i form af et erhvervs-ph.d.-studie i samarbejde med arkitektfirmaet Lendager. Han forsvarede sin afhandling sidst i sommeren 2024.

Kan afløse beton, stål og nyt træ

Xan Browne, som er brite, fokuserer på, hvordan bygningerne skal designes, så sekundært træ, dvs. kasseret træ, kan anvendes i bærende konstruktioner. Ikke kun i stedet for stål og beton, men også som afløser for stolper, bjælker, spær og lægter af nyt træ.

”Konventionelle bærende elementer er blandt de bygningsdele, der har den største klimapåvirkning. Når det gælder træ, skal det generelt være lange, robuste og ensarterede elementer. Der er en tendens til at bruge træ fra stærkere klasser. Hele værdikæden er indrettet på det,” siger han. 

”Min undersøgelse handler om at finde tilgængeligt træ til konstruktion, som måske har mindre dimensioner eller måske er blevet malet og indeholder søm og skruer på grund af brug. Det er træmaterialer, som i øjeblikket bliver undervurderet,” siger han.

”Ideen er at genanvende træ i den massive form og reducere materialebearbejdningen. Hvis man gør det på den rette måde, er det mere effektivt,” siger Xan Browne.

Mens det meste kasserede træ bliver til brændsel, bliver noget af det knust og omdannet til spånplader i Danmark.

Det er trods alt genanvendelse, men der går meget energi og lim til at presse pladerne. Begge dele medfører CO₂-udledning.

Historisk inspiration og nutidig virkelighed

Forskningsprojektet er forløbet i flere faser. Den første opgave var at skaffe et historisk overblik over konstruktionssystemer, hvor det er muligt at operere med mindre stykker træ, som samtidig kan være uensartede. 

Xan Browne hentede blandt andet inspiration i i tre lande:

1. Sverige (bærende strukturer af uhøvlet træ med en spændvidde på op til 50 meter, der er samlet med præindustriel lim),
2. Japan (effektive samlinger af trækomponenter ved hjælp af geometri) og
3. Tyskland (korte planker samlet i et diamantformet net). 

Næste skridt var at undersøge, hvilke systemer der kan anvendes i praksis i en nutidig dansk kontekst, hvilket træ der er tilgængeligt, og hvad dette træs karakteristika er.

Her fik Xan Browne hjælp af virksomheden J. Jensen Genbrug, som indsamler og klargør brugte byggematerialer.

”Sammen med kolleger lavede jeg kriterier for kasseret træ til genanvendelse, som blev rundsendt til firmaets nedrivningssteder. Det var brede kriterier,” fortæller han: 

• Træstykkerne skulle blot være mindst en meter lange. 
• Sorten var underordnet.
• De måtte ikke være rådne, og de måtte ikke være dækket af plastskum.
• Men de måtte gerne været malet, og det var OK med søm og skruer i træet.

Mængden af byggematerialer til genanvendelse ville være reduceret 20-30 pct. ved en afvisning af træstykker med søm og skruer.

”Vi udviklede et system, så vi kunne anvende stort set alle størrelser over mindstemålet. Vi kunne bruge alle træsorter, men det meste var fyrretræ. Vi håndterede alle stykker træ på samme måde, selv om de har forskellig kapacitet. Der var forskellige teksturer og farver, og vi lod søm og skruer blive siddende,” siger han.

Demonstrationskonstruktion i fuld skala

Xan Browne afprøvede alternative konstruktionsmåder i fire eksperimenter, som var under løbende udvikling. 

De indhøstede erfaringer mundede ud i opførelsen af en eksperimentel pavillon, Wood ReFramed, i forbindelse med den internationale arkitektkongres i København i juli 2023. 

Pavillonen var ikke en færdig bygning, men bestod af ensartede afsnit med hensyn til geometri, der skulle demonstrere forskellig bæreevne i en fuldskala-konstruktion med byggematerialer af kasseret træ. 

Affaldstræet var hentet i nærområdet – og ikke i udlandet. Mængderne af anvendt resttræ var afstemt med belastningen i hvert afsnit. Fremstillingsteknikkerne var lavteknologiske.

”Et af målene med prototypen var, at aktører i byggesektoren var i stand til at relatere principperne til egne erfaringer og således potentielt kan overføre dem til egen praksis. Et andet mål var at sikre, at konstruktionerne performer, som de skal,” siger han.

Helt op til 80 procent af materialet bevares

Bæreevnen er testet gennem teoretisk modellering og afprøvning af samlingernes faktiske styrke.

Xan Browne påpeger, at i konventionelt byggeri er der meget ensartethed og gentagelser. Modellen har desuden givet et æstetisk indtryk af, hvordan en bygning med brug af kasseret træ kan se ud.

”Strukturen havde rette linjer og rektangler med brug af materialer, som ikke er rette linjer og rektangler. Rette linjer og rektangler er det typiske i danske bygninger. Det er også muligt med en variation af materialer.” 

”Vi har skelet til abstrakte malerier. Fordi man kan kombinere systemer, og fordi materialerne er tvetydige, kan man lave en blanding af noget genkendeligt og noget særligt. Den uensartede fremtoning kan accentueres, men den kan også nedtones,” siger han.

”Vi har demonstreret et højt materialeudbytte ved at reducere materialebearbejdningen. Helt op til 80 procent af materialet bevares, når træet går fra at være affald til at indgå i en ny konstruktion,” fortæller Xan Browne.

Udbredelse af tilgangen er en udfordring

Det vanskelige ved innovation er ofte at gå fra en prototype til masseproduktion. Xan Browne erkender, at dette er en udfordring. Dog påpeger han, at Lendager – hans samarbejdspartner om ph.d.-forløbet – viser vejen med aflæggerfirmaet A:gain, der laver byggematerialer af kasserede materialer.

”Det vil gøre en forskel, hvis kasseret træ bliver en tilgængeligt som kategori i byggemarkeder, og hvis arkitekter, ingeniører og entreprenører begynder at lave byggeri med korte elementer,” siger han.

Niels Morsing er centerchef for træ og biomaterialer på Teknologisk Institut. Han følger området og deltager blandt andet i forskning om udbredelsen af træbyggeri. 

En af de væsentligste barrierer er, at byggebranchen foretrækker velkendte løsninger og forbinder nyt træbyggeri med høj risiko – ikke mindst i forhold til økonomi og sikkerhed, konstaterer han.

”Det svære er også at finde en forretningsmodel for at indsamle, sortere og sælge kasseret træ til genanvendelse. Det skal være en bulk-vare, og der skal være kunder. Desuden vil der stadig være et krav om at kunne dokumentere træets styrke,” siger Niels Morsing.

Forskellige træsorter har grundlæggende forskellig densitet og dermed forskellig styrke, hvilket også skal tænkes ind.

Dialog med forstfolk og skovbrug

Xan Browne udtrykker håb om, at den spirende interesse for at bygge i træ også fører til overvejelser om, hvordan træ bliver anvendt bedst muligt i en bygning.

”Vi skulle helst ikke ende der, hvor træ bare bliver en ny standardløsning uden at tænke på træets forhistorie. Det er nødvendigt med en videre udvikling af træ som byggemateriale, og her er det også vigtigt at tænke på design. Det vil heller ikke altid være fornuftigt, hvis alt er af træ,” siger Xan Browne.

Han forsker videre i samme spor og viderefører bl.a. samarbejdet med Lendager.

Som forsker er han opsat på at få tættere bånd til forstfolk og skovbrug. Han noterer, at kommercielle skovbrug træffer beslutning om langsigtede investeringer, når de planter træer.

”Skovbruget er fokuseret på at kunne levere lange, lige stykker træ. Men det er en tilgang, som bliver kritiseret ud fra natur- og klimahensyn, fordi træerne er af samme art og alder og står i lige rækker. Mit spørgsmål er, hvordan vi fremmer en blandingsskov med mange arter, der matcher en ny designkultur i byggeriet,” siger Xan Browne.

Der er basis for win-win-win

Niclas Scott Bentsen er lektor i skov og bioressourcer på Institut for Geovidenskab og Naturforvaltning på Københavns Universitet. Han bifalder formålet med Xan Brownes forskning.

”Hvis træet bliver genbrugt flere gange, vil det lette presset på skovene, som jo er den oprindelige ressource. Samtidig vil kulstof blive lagret i længere tid i stedet for at blive sendt op i atmosfæren. Træprodukter er jo også et kulstoflager,” siger Niclas Scott Bentsen.

”Forudsætningen er, at der indføres en kvalitetssortering i kortere stykker,” bemærker han.

”Hvis træ træder i stedet for andre byggematerialer – fx beton og stål, hvor fremstillingen kræver meget energi, og CO₂-udledningen er stor - opstår der en substitutionseffekt. I bærende konstruktioner er stål ofte alternativet. Og dette giver ligeledes en klimagevinst,” siger Niclas Scott Bentsen og taler om win-win-win.

Han vurderer umiddelbart, at det også kunne medvirke til at fremme biodiversitet, hvis kasseret træ bruges til byggematerialer – men understreger, at han ikke er ekspert i biodiversitet.

”Langt størstedelen af løvtræ går til energi. Meget af skovrejsningen i de senere år er lavet med løvtræ, og når der skal tyndes ud i disse bevoksninger, er der meget smådimensioneret træ. Hertil kommer, at store løvtræer har en stor krone. Ingen af disse ting bliver i øjeblikket brugt til byggematerialer,” siger Niclas Scott Bentsen.