इनडोर खेती में एआई इंटीग्रेशन के माध्यम से दक्षता में वृद्धि की उम्मीद

इनडोर खेती, जिसे नियंत्रित पर्यावरण कृषि भी कहा जाता है, बिल्कुल वही है जैसा नाम बताता है — नियंत्रित पर्यावरण में, आमतौर पर इनडोर, फसलों की खेती का अभ्यास। 

वैश्विक इनडोर खेती का वर्तमान मूल्य $40.51 बिलियन है, जैसा कि Fact.MR की रिपोर्ट में बताया गया है, और अगले दशक में यह $118 बिलियन से अधिक होने की उम्मीद है।

इस प्रकार की खेती में, कृत्रिम प्रकाश और प्रौद्योगिकी का उपयोग करके उगाने की स्थितियों को अनुकूलित किया जाता है और फसल उत्पादन बढ़ाया जाता है।

“यह वही तकनीकें हैं जो आप मानव आराम के लिए इमारतों में देखते हैं, लेकिन इन्हें पौधों के लिए उपयोग किया जा रहा है।”

– जेनिफर अमैन, अमेरिकन काउंसिल फॉर एनर्जी-इफ़िशिएंट इकोनॉमी की सदस्य

ताज़ा, उच्च पोषण मूल्य वाले खाद्य पदार्थों की बढ़ती मांग, जलवायु परिवर्तन के प्रभावों को कम करने के प्रयास, और सीमित स्थान व पानी का उपयोग करके वर्ष भर अधिक उत्पादन की आवश्यकता के कारण, बंद स्थान में फसल उगाने में रुचि बढ़ी है।

आख़िरकार, इनडोर खेती भोजन उगाने का एक किफायती, संसाधन‑कुशल और पर्यावरणीय रूप से सतत तरीका प्रदान करती है।

इसके अतिरिक्त, आर्द्रता, प्रकाश, तापमान और पोषक तत्व स्तर जैसे पर्यावरणीय कारकों पर सटीक नियंत्रण हासिल करके उत्पादकता बढ़ाई जा सकती है और पारंपरिक खेती से जुड़ी चुनौतियों का समाधान किया जा सकता है।

इनडोर कृषि में उपयोग की जाने वाली लोकप्रिय विधियों में हाइड्रोपोनिक्स, एरॉपोनिक्स, और एक्वापोनिक्स शामिल हैं, जिन्होंने इनडोर में उगाए जा सकने वाली चीज़ों की सीमाओं को विस्तारित किया है। moreover, the integration of LED lighting, the Internet of Things, and artificial intelligence are helping advance the sector. 

उदाहरण के लिए, टेक्सास और यूएस में, वर्टिकल हाइड्रोपोनिक ग्रीनहाउस कंपनी Eden Green Technology अपने 82,500 वर्ग फुट के सुविधा में पौधे के जीवन के हर पहलू को नियंत्रित करती है, जहाँ सात मील की पाइपें पोषक तत्व‑समृद्ध पानी पहुंचाती हैं और ठंडी हवा पंप की जाती है ताकि लेट्यूस के लिए आदर्श माइक्रोक्लाइमेट बन सके, जिसे बाद में वॉलमार्ट को बेचा जाता है। सुविधा LED लाइट्स का उपयोग करती है, जो प्रोग्राम्ड एल्गोरिदम के माध्यम से उचित मात्रा में प्रकाश प्रदान करती हैं, साथ ही प्राकृतिक प्रकाश भी, जिससे यह “बाहरी पर्यावरण के प्रति काफी निरपेक्ष” बन जाता है।

कृषि में प्रौद्योगिकी का उपयोग बढ़ रहा है क्योंकि यह लागत कम करने, फसल उत्पादन बढ़ाने और दक्षता सुधारने में सक्षम है। 

बड़े डेटा, IoT, रोबोटिक्स और AI का उपयोग विशेष रूप से खेती संचालन को स्वचालित करने में लाभदायक है। जबकि GPS और सेंसर डेटा‑आधारित दृष्टिकोण से फसल उत्पादन को अनुकूलित करते हैं, ड्रोन फील्ड निरीक्षण और फसल वृद्धि तथा पशुधन की निगरानी में मदद करते हैं।

इनडोर खेती में ऊर्जा उपयोग को कम करने के लिए AI का उपयोग

इनडोर खेती कृषि करने का नया तरीका है, जिसे प्रौद्योगिकी के उपयोग से और बेहतर बनाया गया है। हालांकि, कृत्रिम प्रकाश वाले पौधा कारखानों (PFALs) प्रति इकाई क्षेत्र में खाद्य उत्पादन बढ़ा सकते हैं, लेकिन उन्हें इष्टतम पौधा वृद्धि स्थितियों को बनाए रखने के लिए कार्बन डाइऑक्साइड और ऊर्जा जैसी संसाधनों की आवश्यकता होती है। 

इसलिए, एक नई अध्ययन ने नई तकनीक, AI, का उपयोग करके इनडोर खेती की ऊर्जा खपत को 25% तक कम किया।

पौधा कारखानों में AI को शामिल करने से प्रकाश और जलवायु प्रणालियों को नियंत्रित करने में मदद मिलती है, जिससे कारखानों में ऊर्जा उपयोग में काफी कमी आती है और मूल्यवान संसाधनों की बचत होती है, जबकि दक्षता बढ़ती है।

ये पौधा कारखाने बड़े इनडोर फार्म हैं जो पूर्ण जलवायु और प्रकाश नियंत्रण से सुसज्जित हैं। कॉर्नेल इंजीनियरिंग के ऊर्जा प्रणाली इंजीनियरिंग लैब में फेंगकी यू की प्रयोगशाला के पोस्टडॉक फेलो बेंजामिन डिकार्डी‑नेल्सन के अनुसार, यदि दुनिया भर के ये पौधे AI का उपयोग करें, तो यह “इन इमारतों में फसल की प्रकाशसंश्लेषण, वाष्पीकरण और श्वसन को सुविधाजनक बना सकता है।”

यह एक बड़ी उपलब्धि है और यह दुनिया की बढ़ती खाद्य मांग को पूरा करने में मदद कर सकता है क्योंकि जनसंख्या बढ़ रही है। विश्व जनसंख्या वर्तमान में 8.2 अरब है और संयुक्त राष्ट्र के प्रक्षेपण के अनुसार, 2050 तक यह 9.7 अरब और 2100 तक 11.2 अरब तक पहुंच जाएगी। 

शहरीकरण और जलवायु परिवर्तन के साथ मिलकर, वर्तमान खाद्य उत्पादन प्रणालियों को अधिक कुशल बनाने की आवश्यकता है ताकि वे बढ़ती मांग को पूरा कर सकें। इसलिए, इनडोर खेती पर ध्यान केंद्रित किया जा रहा है, जो नियंत्रित पर्यावरण बनाने के लिए प्रौद्योगिकी पर निर्भर करती है। यह उन्हें जलवायु परिवर्तन और पारंपरिक खेती को प्रभावित करने वाले अन्य कारकों से कम संवेदनशील बनाता है।

लेकिन इनडोर खेती भी चुनौतियों से मुक्त नहीं है। यू के अनुसार, वर्तमान पर्यावरण नियंत्रण प्रणालियां बस “पर्याप्त रूप से स्मार्ट नहीं” हैं। वे ऊर्जा‑गहन हैं और सतत रहने के लिए सावधानीपूर्वक संसाधन प्रबंधन की आवश्यकता होती है। 

एक समाधान वेंटिलेशन है, लेकिन जबकि यह ऊर्जा उपयोग को कम कर सकता है, यह कार्बन डाइऑक्साइड स्तर और नमी संतुलन को प्रभावित करता है, जिससे पौधों की वृद्धि जटिल हो जाती है। यहाँ, AI कई जटिलताओं का प्रबंधन करके बहुत मदद कर सकता है।

कृत्रिम बुद्धिमत्ता पहले से ही इस क्षेत्र में व्यापक रूप से उपयोग हो रही है, जैसे उपग्रह डेटा के आधार पर उपज का पूर्वानुमान, विभिन्न डेटा (फ़ील्ड फ़ोटो और उपग्रह, मौसम, और मिट्टी की नमी) का विश्लेषण करके फसल समस्याओं की पहचान, रोग पैटर्न की भविष्यवाणी करके पौधों का विश्लेषण और उपचार की सिफारिश, और केवल प्रभावित क्षेत्रों को दर्शाकर कीटनाशक उपयोग को कम करना। AI किसानों को संसाधन उपयोग को अनुकूलित करने और उपज दर और गुणवत्ता स्तर का मूल्यांकन करके फसल कीमतों पर बातचीत करने में भी मदद करता है।

वहीं, नवीनतम अध्ययन ने इनडोर खेती में ऊर्जा उपयोग को कम करने के लिए AI का उपयोग किया। डिकार्डी‑नेल्सन के अनुसार, AI के माध्यम से संचालन को सुव्यवस्थित करके ऊर्जा खपत को कम किया जा सकता है, जिससे इनडोर फार्म उन क्षेत्रों में भी व्यावहारिक बन सकते हैं जहाँ ऊर्जा बचत के अवसर सीमित हैं। उन्होंने कहा:

“पर्यावरण नियंत्रण प्रणाली प्रौद्योगिकी को पौधा जीव विज्ञान के साथ रणनीतिक रूप से संरेखित करके, वेंटिलेशन का उपयोग करके ऊर्जा को संरक्षित किया जा सकता है, जबकि कार्बन डाइऑक्साइड बर्बादी को न्यूनतम किया जा सकता है और आदर्श वृद्धि स्थितियों को बनाए रखा जा सकता है।”

भोजन उत्पादन को सतत बनाने के लिए एक स्मार्ट सिस्टम

Nature में 9 सितंबर को प्रकाशित इस अध्ययन ने गहरी रिइन्फोर्समेंट लर्निंग और कम्प्यूटेशनल मॉडलिंग का उपयोग करके पौधा‑पर्यावरण अंतःक्रियाओं की जांच की।

कॉर्नेल विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने AI तकनीकों का उपयोग करके दस विविध वैश्विक स्थानों में इनडोर कृषि सुविधाओं में उगाए गए लेट्यूस का मूल्यांकन किया। इसमें संयुक्त राज्य के आठ स्थान शामिल थे, जैसे इथाका (न्यूयॉर्क), फार्गो (नॉर्थ डकोटा), फ़ीनिक्स, मिलवॉकी, सिएटल, मियामी, शिकागो, और लॉस एंजेलिस। अन्य दो स्थान दुबई, संयुक्त अरब अमीरात, और रेक्याविक, आइसलैंड थे।

अध्ययन ने पाया कि AI PFALs में ऊर्जा बचत को काफी बढ़ा सकता है और सतत भोजन उत्पादन का समर्थन कर सकता है। AI ने प्रकाश और जलवायु नियमन प्रणालियों को अनुकूलित करके ऊर्जा बचत हासिल की, जिससे ऊर्जा उपयोग में कमी आई।

ठंडे जलवायु वाले स्थानों में, जहाँ वर्तमान में गैर‑AI तकनीक का उपयोग होता है, AI के परिचय से इनडोर लेट्यूस के एक किलोग्राम उत्पादन के लिए आवश्यक ऊर्जा 32.42% घट गई। विशेष रूप से, ऊर्जा खपत 9.5 kWh से घटकर 6.42 kWh प्रति किलोग्राम ताज़ा वजन हो गई।

गर्म जलवायु, जैसे दुबई या दक्षिणी संयुक्त राज्य में, AI ने ऊर्जा उपयोग को 22.28% कम किया, जिससे यह 10.5 kWh से घटकर 7.26 kWh प्रति किलोग्राम ताज़ा वजन हो गया।

अध्ययन के अनुसार, 0 और 25 डिग्री सेल्सियस के बीच बाहरी तापमान वेंटिलेशन‑संबंधित ऊर्जा उपयोग में कमी को अनुकूल बनाते हैं। हालांकि, वेंटिलेशन‑संबंधित ऊर्जा बचत अन्य संसाधन उपयोग, जैसे CO2 उपयोग, पर नकारात्मक प्रभाव डालती है। बाहरी आर्द्रता का ऊर्जा उपयोग पर कोई स्पष्ट पैटर्न या प्रभाव नहीं था। 

अध्ययन ने पाया कि अंधेरे अवधि (आठ घंटे की रात सिमुलेशन) में उच्च वेंटिलेशन और प्रकाश अवधि (सोलह घंटे की दिन/सूर्य प्रकाश सिमुलेशन) में कम वेंटिलेशन रखने से इनडोर CO2 स्तर को फोटोसिंथेसिस, श्वसन और पौधा वृद्धि के लिए अनुकूल, ऑक्सीजन को श्वसन के लिए, और अन्य वेंटिलेशन आवश्यकताओं को संतुलित करने के लिए ऊर्जा‑कुशल समाधान मिलता है।

“यह स्मार्ट घरों की अवधारणा के बहुत समान है।”

– यू, कॉर्नेल विश्वविद्यालय AI फॉर साइंस इंस्टीट्यूट और कॉर्नेल इंस्टीट्यूट फॉर डिजिटल एग्रीकल्चर के सह‑डायरेक्टर

जैसे हम अपने घर में आरामदायक रहना चाहते हैं जबकि ऊर्जा उपयोग को कम करते हैं, फसलें भी ऐसा ही चाहती हैं, उन्होंने कहा, यह नोट करते हुए कि AI इसमें बहुत मदद करता है। AI का उपयोग करके कृत्रिम प्रकाश और अन्य ऊर्जा प्रणालियों को अनुकूलित करके, हम लागत बचा सकते हैं।

“यह कार्य एक स्मार्ट सिस्टम पर केंद्रित है जो भोजन उत्पादन को अनुकूल, सतत और कार्बन फुटप्रिंट को कम करता है।”

– यू

ऊर्जा उपयोग और स्थिरता का संतुलन लाभप्रदता की कुंजी है

ऊर्जा उपयोग को कम करना सफल इनडोर खेती के सबसे महत्वपूर्ण पहलुओं में से एक है। पारंपरिक ग्रीनहाउस की तुलना में अधिक ऊर्जा उपयोग करने के कारण, यह इनडोर खेती के लिए एक प्रमुख लागत बन गया है, जहाँ प्रकाश ऊर्जा खपत का अधिकांश हिस्सा है। 

उच्च लागत इस उद्यम की लाभप्रदता को खतरे में डाल सकती है, जिससे वर्टिकल खेती की स्थिरता और व्यावहारिकता अत्यधिक कठिन हो जाती है। इसके अलावा, बढ़ती लागतें उपभोक्ताओं पर भी पास हो जाती हैं, इसलिए ऊर्जा उपयोग को कम करके और इस प्रकार लागत को घटाकर वित्तीय बोझ को कम करने में मदद मिल सकती है। 

इन परिस्थितियों के मद्देनज़र, इनडोर खेती की दुनिया में लागत को कम करने और सतत विधियों को खोजने के लिए निरंतर अनुसंधान और विकास चल रहा है, जिससे खाद्य उत्पादन चुनौतियों का प्रभावी समाधान किया जा सके।

पिछले महीने, बेन‑गुरियन विश्वविद्यालय ऑफ द नेगेव के शोधकर्ताओं ने एक बंद‑लूप प्रणाली बनाई है जो कम ऊर्जा उपयोग करके अधिक मछली और सब्जियां उत्पादन करती है। एक्वापोनिक सिस्टम पर किए गए अनुसंधान के हिस्से के रूप में, इस नई प्रणाली ने मछली के ठोस अपशिष्ट को एनेरोबिक डाइजेशन द्वारा उपचारित करके और ऊर्जा व पोषक तत्वों को प्रणाली में पुनः प्राप्त करके लगभग शून्य अपशिष्ट इकाई बनाई।

प्रोफ़ेसर अमित ग्रॉस, ज़ुकरबर्ग इंस्टीट्यूट फॉर वाटर रिसर्च के निदेशक, के नेतृत्व में, इस प्रणाली ने 1.6 गुना अधिक पौधा उत्पादकता, 2.1 गुना कम जल उपयोग, और पारंपरिक प्रणालियों की तुलना में प्रति किलोग्राम फ़ीड 16% कम ऊर्जा खपत दिखाई।

एक टन मछली, जो उच्च‑गुणवत्ता वाला प्रोटीन स्रोत है और बहुत छोटा कार्बन फुटप्रिंट रखता है, वास्तव में प्रणाली को किसी बाहरी ऊर्जा के बिना संचालित करने की अनुमति दे सकता है, जैसा कि अध्ययन में बताया गया है। इसके अलावा, नगण्य अपशिष्ट उत्पादन और महत्वपूर्ण कार्बन संधारण के साथ, यह प्रणाली एक सतत स्वतंत्र इकाई बनने की संभावना रखती है।

“पृथ्वी पर 8 अरब से अधिक लोगों को पोषण देना और साथ ही ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन को कम करना नवाचारपूर्ण प्रौद्योगिकियों की आवश्यकता होगी। जो दो कार्यों को एक में संयोजित करती हैं, वे स्पष्ट रूप से अधिक पसंदीदा हैं।”

– प्रो. ग्रॉस

इस वर्ष जुलाई में एक अलग शोध ने कृत्रिम प्रकाश शेड्यूल को बदलकर ग्रीनहाउस की बिजली बिल को लगभग एक चौथाई तक घटा दिया।

स्कोलटेक शोधकर्ताओं के इस एक महीने के प्रयोग में, विभिन्न प्रकार की लेट्यूस और एंडिव (चिकोरी) को दो समान ग्रीनहाउस में परीक्षण किया गया। सभी स्थितियां प्रकाश शेड्यूल को छोड़कर समान थीं। जबकि दोनों को प्रतिदिन 16 घंटे प्रकाश मिला, केवल एक में दिन के दौरान बिजली की महँगी कीमत के आधार पर बिखरे हुए अंधेरे घंटे थे, और इसने ‘पौधा वृद्धि पर मापनीय प्रभाव नहीं डाला’।

इनडोर खेती को आगे बढ़ाने में शामिल कंपनियां

अब, आइए कुछ कंपनियों को देखें जो नवाचारी इनडोर खेती समाधान के माध्यम से कृषि प्रौद्योगिकी की सीमाओं को आगे बढ़ा रही हैं।

#1. Village Farms International (VFF)

यह कंपनी इनडोर खेती, उत्पादों और कैनाबिस को नियंत्रित परिस्थितियों में उगाने में शामिल है। कंपनी उत्तरी अमेरिका में अपनी पूरी स्वामित्व वाली सहायक कंपनी Village Farms Fresh के माध्यम से प्रीमियम‑गुणवत्ता वाले, ग्रीनहाउस‑उगाए फल और सब्जियां उगाती, बाजार में लाती और वितरित करती है।

1987 से बाजार में रहने वाली Village Farms वर्तमान में यूएस और कनाडा में 240 एकड़ कांच के ग्रीनहाउस का संचालन करती है। हाल ही में एक साक्षात्कार में, अध्यक्ष और सीईओ माइक डीगिलियो ने ग्रीनहाउस के आंतरिक पर्यावरण को नियंत्रित करने के लिए सॉफ़्टवेयर डिज़ाइन पर अपने तकनीकी फोकस के बारे में बताया। कंपनी के अधिकांश फंड भी ऐसे ग्रीनहाउस जलवायु बनाने में खर्च होते हैं जो बाहरी पर्यावरण की परवाह किए बिना काम करता है। 

दूसरा फोकस ऊर्जा पक्ष पर तकनीक रखने और कार्बन डाइऑक्साइड को पूरक करने पर है। “यदि हम ऊर्जा लागत को कम कर सकें, तो हम बहुत अधिक सतत हो जाएंगे,” डीगिलियो ने कहा। इसलिए, Village Farms ने FuelCell Energy, Quadrogen Power Systems, और नेशनल रिसर्च काउंसिल ऑफ़ कनाडा के साथ मिलकर ब्रिटिश कोलंबिया में अपने ग्रीनहाउस के लिए फ्यूल सेल प्रौद्योगिकी पर एक पायलट प्रोजेक्ट बनाने में निवेश किया है।

110.61 मिलियन के मार्केट कैप के साथ, VFF के शेयर वर्तमान में $0.99 पर ट्रेड हो रहे हैं, YTD में 30.09% बढ़े हैं। इसका EPS (TTM) -0.45 है और P/E (TTM) -2.18 है। 2024 के Q2 में, कंपनी ने रिपोर्ट किया कि समेकित बिक्री में 19% YoY वृद्धि होकर $92.1 मिलियन हुई, जिसमें फ्रेश प्रोड्यूस सेक्शन में 7% वृद्धि और कनाडाई कैनाबिस सेक्शन में 45% वृद्धि हुई, जबकि यूएस कैनाबिस सेक्शन में गिरावट दर्ज हुई।

शुद्ध हानि $23.5 मिलियन रही जबकि समायोजित EBITDA ने $3.6 मिलियन की हानि दर्ज की और नकदी प्रवाह Q2 में $5.7 मिलियन तक सुधरा। इस वर्ष, कंपनी ने $200 मिलियन की पेशकश भी दर्ज की, जिसके आय को कार्यशील पूंजी और सामान्य कॉरपोरेट उद्देश्यों के लिए उपयोग किया जाएगा।

#2. Hydrofarm Holdings Group (HYFM) 

Hydrofarm नियंत्रित पर्यावरण कृषि (CEA) उपकरण और आपूर्ति का आपूर्तिकर्ता है, जिसमें हाइड्रोपोनिक और इनडोर खेती के लिए पोषक तत्व, प्रकाश, आपके वाणिज्यिक संचालन को अनुकूलित या स्केल करने की योजनाएं, और अधिक शामिल हैं।

31.26 मिलियन के मार्केट कैप के साथ, HYFM के शेयर वर्तमान में $0.68 पर ट्रेड हो रहे हैं, YTD में 25.89% गिरे हैं। इसका EPS (TTM) -1.55 है और P/E (TTM) -0.44 है। 2024 के Q2 में, कंपनी ने रिपोर्ट किया कि शुद्ध राजस्व में 13.1% की गिरावट होकर $54.8 मिलियन हो गया। इसके साथ, उसकी शुद्ध हानि $23.5 मिलियन तक बढ़ गई जबकि सकल लाभ $10.9 मिलियन और समायोजित EBITDA $1.7 मिलियन रहा।

“दूसरे तिमाही में, हमने पिछले पाँच तिमाहियों में चौथी बार सकारात्मक समायोजित EBITDA प्रदान किया, जो हमारी पुनर्संरचना योजना और संबंधित लागत बचत प्रयासों की प्रभावशीलता को दर्शाता है।”

– बिल टोलर, चेयरमैन और सीईओ

Hydrofarm वर्तमान में अपने सुविधाओं में उपयोग और उत्पादकता को बढ़ाकर लागत बचत हासिल करने पर काम कर रहा है, जबकि कंपनी अपनी विकास संभावनाओं में विश्वास रखती है। Hydrofarm ने तिमाही के अंत में $30.3 मिलियन नकद रखी और $20 मिलियन की उधारी क्षमता बनाए रखी। 

निष्कर्ष

आज, हम एक ऐसी दुनिया में रह रहे हैं जो तेज़ी से बढ़ती जनसंख्या, शहरीकरण, जलवायु परिवर्तन, भूमि क्षरण और कीटनाशकों व उर्वरकों के व्यापक उपयोग की समस्या का सामना कर रही है, जबकि उपभोक्ता मांग पोषक‑सघन खाद्य पदार्थों की है जो न्यूनतम पर्यावरणीय प्रभाव के साथ हों। 

इसी कारण इनडोर खेती ने बहुत लोकप्रियता हासिल की है। न केवल यह शहरी वातावरण के लिए उपयुक्त है, बल्कि यह कम पानी का उपयोग करती है, कम व्यावसायिक जोखिम रखती है, और पर्यावरणीय प्रभाव को घटाती है। अपने कई लाभों के साथ, इनडोर खेती आधुनिक कृषि की चुनौतियों के लिए एक आशाजनक समाधान प्रदान करती है। 

प्रौद्योगिकी का उपयोग करके नियंत्रित पर्यावरण बनाकर, इनडोर खेती ताज़ा, स्थानीय रूप से उगाए गए और पोषक तत्वों से भरपूर भोजन की बढ़ती मांग को पूरा करने में मदद करती है, जबकि स्थिरता संबंधी चिंताओं को भी संबोधित करती है।

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