農業
空中で作物を育てる: エアロポニクスが土地と水不足の世界に新たな希望を提供
新しい技術と概念が生まれる中、農業の形態もさまざまなエキサイティングな方向へと進んでいます。そのようなイノベーションの一つがエアロポニクスで、文字通り「空中で育てる」ことを意味します。
農業の正確な文脈では、土壌を必要とせず、栄養豊富なミスト環境で植物を栽培する技術です。
市場調査の推計によると、過去数年で顕著な勢いを得ており、870百万米ドルを超える規模へ成長2022年に870百万米ドル、2017年の523.7百万米ドルから増加しました。成長率は、近い将来、世界的に数十億ドル規模の産業になることを示しています。
エアロポニクスの成長を促すいくつかの利点がありますが、最も重要なのは水使用量が極めて少ないことです。土壌栽培に比べて80〜90％少ない水で済み、従来の農業よりも短時間でより多くの植物を育てることができます。
さらに、大規模な土地を必要とせずに大量かつ多様な作物の栽培が可能です。その成長科学は、環境への負荷が大幅に少なく、炭素フットプリントも著しく低減されるため、環境に優しいと言えます。
この分野のベンダーサービスを構成し、成長とリーダーシップを強化している企業は以下の通りです：
- AeroFarms LLC,
- AEssense Corp
- Agrihouse Brands
- Altihouse Farms
- Barton Breeze
- Bifarm Tech
- Biopolus
- Bowery Farming
- CleanGreens Solutions
- Evergreen Farm
- Freight Farms
- Future Growing
- Good Life Growing
- Hexagro Urban Farming
- LettUs Grow
- Living Green Farm
- Neofarms GmbH, and more.
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エアロポニクスの科学的背景
まず、エアロポニクスは作物の成長に土壌を必要としません。代わりに、空中に浮かせた根が栄養豊富なミストで灌漑されます。言い換えれば、空気が土地の役割を果たし、ミストが水源となります。
栄養豊富なミストを吸収するためには、根の懸垂が完全または部分的に閉じた大気中で行われる必要があります。閉鎖された大気は、根が適切な光と空気、そしてミストを受け取れるように気候管理されなければなりません。
閉鎖かつ制御された環境での栽培は、植物が光合成に必要な酸素を多く供給し、害虫や植物の劣化リスクを大幅に減少させます。
研究は、エアロポニクスでは植物が光合成のために二酸化炭素に100％アクセスでき、450ppmから780ppmの範囲であることを示しています。また、ハイドロポニクス（栄養液で植物を育てる方法）に比べて70％少ない水で済みます。
エアロポニクスでは、生分解性のフォームが植物の下部茎を覆い、最終的にエアロポニクスチャンバーの開口部に接続または挿入されます。栄養豊富な液体は、これらのチャンバー内で自動的に頻繁に噴霧されて分散されます。
エアロポニクス分野のイノベーション
エアロポニクスにおける技術の役割は、環境要因の正確な調整、水の節約、スペースの最適化、害虫や病気の管理など、ライフサイクル全体にわたって明らかです。
説明の便宜上、技術の役割を4つの分野に分けました：環境モニタリングセンサー、IoT・データ・AIの活用、ディスペンサーの改善技術、再生可能エネルギー技術。
環境モニタリングセンサー
これらのセンサーは、温度、湿度、栄養レベルなど多数の環境要因をリアルタイムで監視します。農家はプロセスの改善に向けた情報に基づいた意思決定が可能になります。また、これらのソリューションは、変化する環境条件に合わせて調整できる自動制御システムとの統合オプションも提供します。
AI、IoT、データの活用
これらのソリューションは、しばしばIndustry 4.0として言及され、さまざまな方法で効率性を最適化します。繰り返し作業の自動化、植物病害の早期検出、適切な予防策の提案、植物成長に不可欠な大量データの分析が可能です。
ディスペンサー改善技術
ディスペンサー関連技術は、エアロポニクスの成功に不可欠な役割を果たします。エアロポニクスにおけるディスペンサーの役割は、植物に栄養と水を供給することです。これらのディスペンサーには、アトマイザー、スプレーヤー、ネブライザー、超音波分散装置、ウォーターポンプ、遠心ポンプが含まれます。
最先端のディスペンサー技術を導入することで、植物は正確な投与量を受け取れます。自動ディスペンサー技術は手作業を削減し、資源の節約にもつながります。
再生可能エネルギー技術
エアロポニクスは、複数の再生可能・代替エネルギーオプションを活用できる適切な農業技術です。太陽光や風力エネルギーでエアロポニクス農場に電力を供給すれば、環境に悪影響を与える電力網への依存を減らせます。規模を拡大すれば、再生可能エネルギーの使用はコスト面でも大きな効果をもたらします。
理想的なシナリオでは、これらすべての技術的介入がエアロポニクスを効率的な農業の選択肢にするために最適な貢献をすべきです。
しかし、エアロポニクスは新興技術であり、まだ発展途上であるため、これらの投資から最大のリターンを得るには時間がかかります。
この文脈では、今日に至るまでに多くの研究と試行錯誤が必要だったことも忘れてはなりません。
エアロポニクスの進化タイムライン
エアロポニクスという用語は約70年の歴史があり、1957年にF.W. Wentが空中栽培プロセスとしてコーヒーとトマトの栽培を目的に命名しました。R.J. Stonerの会社GTiが商業用エアロポニクス装置を初めて製造しました。
Stoner氏はこれをGenesis Rooting Systemとして販売し、米国エアロポニクス技術の『父』と見なされています。2013年、長年の裏庭趣味家・園芸家・発明家であるDewey DavidsonがDewey Mister 2013を特許取得しました。
それ以来、新たな発明、イノベーション、技術概念がエアロポニクスの年々の成長を支え、その可能性を実現しています。
エアロポニクス分野の変革的企業
1. Aerofarms
AeroFarmsは2004年からこの分野のリーディングプレイヤーの一つです。過去20年間で、完全に制御された環境の構築や、最適化された植物生物学セットアップ、スマートデータ、特許取得済みの栽培布媒体の活用において卓越した専門知識を持ち、カテゴリリーダーとしての地位を確立しました。
独自技術により、作物の成長は95％少ない水と農薬ゼロで最適化されています。
AeroFarmsで最先端のエアロポニクス能力を構築することは、イノベーションが繁栄できる理想的な学際的空間を創出することに他なりません。そこでは園芸が遺伝学、工学、食品安全、データサイエンス、栄養学などと交差します。
AeroFarmsはこれまでに550種以上の植物を栽培しており、葉物野菜、ベリー、トマトなどが含まれます。
David Rosenberg、Ed Harwood、Marc Oshimaによって設立され、米国ニュージャージー州ニューアークに本社を置くAeroFarmsは、これまでに11回の資金調達ラウンドを実施し、合計13人の投資家（うち5人がリード投資家）から資金を受けています。2023年9月28日に7,000万米ドル以上を調達しました。
2. LettUs Grow
LettUs Growはこの分野のもう一つのリーダーで、エンジニアチームがヘクタール規模の温室設計者と協力し、Controlled Environment Agriculture（CEA）における次の画期的技術であるエアロポニックローリングベンチを開発しています。
この最先端のイノベーションは、LettUs Growの特許取得済みノズルフリー水耕技術により、成長効率が大幅に向上し、従来の水使用量を大幅に削減した上で、収量が大幅に向上します。
特許取得済みのベンチは、モジュラーかつスケーラブルで、簡単に設置できる形式で提供されます。多様な作物ポートフォリオに適用可能で、商業用単層温室や屋内農業スタックに汎用的にフィットするよう設計されています。
同社は、これらのソリューションを導入することで、商業農家の収量を最大20％向上させ、ハイドロポニクスに比べて水使用量を大幅に削減できると主張しています。
Ben Crowther、Charlie Guy、Jack Farmerによって設立され、英国ブリストルに本社を置くLettUs GrowはシリーズAスタートアップで、これまでに6回の資金調達ラウンドを実施しています。最新の資金調達ラウンドでは、2023年3月23日に250万ポンドを調達しました。
3. Barton Breeze
Barton Breezeはエアロポニクスのもう一つのリーディング企業で、インドで80万平方フィート以上の自動化農場で効果を実証しており、60種以上の植物を栽培し、年間1,450,000キログラム以上の食料を生産しています。
世界経済フォーラムは2022年3月22日のレポートで、Barton Breezeの取り組みを評価し、すでに10ヘクタールの垂直農場を栽培下に持ち、65種以上の作物から3,250トンの作物を生産していると報告しました。
同社は調達しました 66 million Indian Rupees in its seed round on February 28th, 2023. Barton Breeze has its headquarters in Gurgaon, Haryana, India. It has been in operation since 2018.
4. エアロポニクス サフラン栽培
別の例として、インド・グジャラート州ガンディナガルに拠点を置くユニークなスタートアップが、エアロポニクスを用いたサフラン栽培の本格的な方法を開発しました。これは、従来は涼しい気候で育つ作物を、同州の暑く乾燥した環境で栽培できる点でユニークです。
このスタートアップは2021年12月にSahil NinamaとMayank Dabhiによって設立され、Swarnim Startup and Innovation UniversityのSwarnim Incubation Centerでインキュベートされました。
このスタートアップは天候に関する課題を解決しただけでなく、作物を年4回栽培でき、従来の生産コストの4分の1で済むようにしました。創業者は、増産しても品質の劣化は見られず、品質が保たれていると主張しています。
エアロポニクスの商業シナリオ：グローバルな文脈
A レポート によると、エアロポニクスは従来の栽培に代わる真のグローバル代替手段として浮上すると考えられています。土壌を必要とせず、最小限の水使用で作物を育てることができるため、栽培が困難な乾燥地域に希望をもたらします。
WEFは、ジョルダンのように水が不足し、農業が国内の水供給の52％以上を占める国において、エアロポニクスの有用性を指摘しています。持続可能な農業手法への関心が世界的に高まる中、北米・南米、ヨーロッパ、中東、インドで110社以上のエアロポニクス企業スタートアップが特定されています。
エアロポニクス：機会と課題
機会の面では、エアロポニクスは中程度のインフラだけで済みます。光源があれば植物は光合成しエネルギーを蓄え、布状の媒体が根と植物を分離し支え、栄養豊富なミストが根系に吸収されます。
アクアポニクスは栄養液をリサイクルして使用するため、水の無駄遣いはありません。しかし、ポンプや人工照明を動かすために電力が必要です。
エアロポニクスが真に繁栄するためには、農家へのトレーニングと教育が不可欠です。農家はイノベーションと新技術が進む分野に追随するため、継続的なスキルアップが必要です。特にシステムの清掃方法の習得が重要です。
総じて、エアロポニクスの成功は複数の要因を適切に管理することにかかっています。一つでも不適切に扱えばシステム全体が失敗します。
エアロポニクスは、特に露出した植物部位に適切な光と空気を供給できる堅牢な構造を持つ必要があります。
エアロポニクスは根とキャノピーという二つの主要コンポーネントで機能し、部分的にハイドロポニクスに依存しています。そのため、エアロポニクスを活用したい農家はハイドロポニクスの知識も必要です。例えば、システムが故障した場合に備えて、植物に必要な栄養を供給するバックアップシステムが必要です。
高圧（80 psi）ダイアフラムポンプは、高圧エアロポニクスで使用され、20〜50 mmのミストヘッドを通じて根に栄養を供給します。このようなコンティンジェンシー知識は、エアロポニクス農場を成功裏に運営するために必要です。
これは、さまざまな植物や作物を多様な条件下で栽培する方法についての包括的なトレーニングと教育からのみ得られます。
エアロポニクス：将来の展望
地球の人口は急激に増加しており、食料需要も同様に増大しています。国連の推計によれば、世界人口は2100年までに約110億人に達すると予測されています。
自然の水と土地の供給は比例して増加できません。これらは化石燃料と同様に限られた資源です。従来の農業は世界の水の約70％を消費しています。この傾向が続けば、2025年までに約20億人が水不足地域に住むことになると予測されています。
AeroFarmsの数値によれば、同社の技術は土地の1％しか必要としない従来農業で必要とされる土地の1％しか必要としません。エアロポニクスは同じ作物量を育てるために土地利用効率が390倍になる可能性があり、年間最大26回の収穫が可能とされています。
しかし、エアロポニクスが真の潜在能力を発揮するには、真のスケーラビリティを提供しなければなりません。従来農業を補完するシステムとなるためには、地球が必要とする生産量に合わせて多くの地域で成功裏に適用できる力が求められます。
イノベーションが活発化する中、エアロポニクスが土地ベースの農業に代わる実行可能な代替手段となる可能性は、もはや遠い未来の話ではなくなっています。
