Innendørs jordbruk vil få effektivitetssprang gjennom AI‑integrasjoner

Innendørs jordbruk, også kjent som kontrollert miljøjordbruk, er akkurat det navnet antyder — praksisen med å dyrke avlinger i et kontrollert miljø, vanligvis innendørs. 

Globalt innendørs jordbruk er for øyeblikket verdsatt til 40,51 milliarder dollar, ifølge en rapport fra Fact.MR, og forventes å overstige 118 milliarder dollar i løpet av det neste tiåret.

I denne typen jordbruk brukes kunstig lys og teknologi for å optimalisere vekstforholdene og øke avlingene.

“Det er mange av de samme teknologiene du ville se i en bygning for menneskelig komfort, men som brukes for planter.”

– Jennifer Amann fra American Council for an Energy-Efficient Economy

På grunn av økt etterspørsel etter ferske matvarer med høy næringsverdi, tiltak for å dempe klimaendringenes virkninger, og behovet for høyere avlinger året rundt ved begrenset plass og vann, har interessen for å dyrke avlinger i et lukket rom økt.

Innendørs jordbruk tilbyr tross alt en økonomisk, ressurs‑effektiv og miljømessig bærekraftig måte å dyrke mat på.

I tillegg kan man oppnå presis kontroll over miljøfaktorer som luftfuktighet, lys, temperatur og næringsnivåer for å øke produktiviteten og takle utfordringer knyttet til tradisjonelt jordbruk.

Noen av de populære metodene som brukes i innendørs jordbruk inkluderer hydroponikk, aeroponikk, og akvaponikk, som har utvidet grensene for hva som kan dyrkes innendørs. I tillegg hjelper integreringen av LED-belysning, tingenes internett og kunstig intelligens med å fremme sektoren. 

For eksempel kontrollerer det vertikale hydroponiske drivhusfirmaet Eden Green Technology i Texas og USA hvert aspekt av en plantes liv i sin 82 500 kvadratfot store anlegg, hvor syv miles med rør leverer næringsrikt vann og kjølig luft pumpes inn for å skape det ideelle mikroklimaet for salat, som deretter selges til Walmart. Anlegget bruker LED-lys som benytter programmerte algoritmer for å gi riktig mengde lys, i tillegg til naturlig lys, noe som gjør det «ganske uavhengig av omgivelsene utenfor».

Bruken av teknologi i jordbruk har økt takket være dens evne til å redusere kostnader, øke avlingsproduksjon og forbedre effektiviteten. 

Bruken av big data, IoT, robotikk, og AI er spesielt gunstig for å automatisere jordbruksoperasjoner. Mens GPS og sensorer bruker en datadrevet tilnærming for å optimalisere avlingsproduksjon, hjelper droner med feltinspeksjon og overvåking av avlingsvekst og husdyr.

Bruk av AI for å redusere energiforbruket i innendørs jordbruk

Innendørs jordbruk er den nye måten å drive landbruk på, som forbedres med bruk av teknologi. Imidlertid krever plantefabrikker med kunstig belysning (PFALer) ressurser som karbondioksid og energi for å opprettholde optimale vekstforhold, selv om de kan øke matproduksjonen per arealenhet.

Dermed brukte en ny studie en ny teknologi, AI, for å redusere energiforbruket i innendørs jordbruk med opptil 25 %.

Inkorporering av AI i plantefabrikker kan hjelpe med å regulere lys- og klimasystemer, noe som betydelig reduserer energibruken i fabrikkene og sparer verdifulle ressurser samtidig som effektiviteten økes.

Disse plantefabrikkene er store innendørs gårder utstyrt med full kontroll over klima og belysning. Ifølge Benjamin Decardi‑Nelson, postdoktor i Fengqi You‑laboratoriet for energisystemteknikk ved Cornell Engineering, kan AI i disse plantene over hele verden bidra til å «lette fotosyntese, transpirasjon og respirasjon i disse bygningene».

Dette er en enorm prestasjon og kan potensielt bidra til å mette den økende matetterspørselen i verden etter hvert som befolkningen vokser. Verdens befolkning er for tiden på 8,2 milliarder, og ifølge FN‑prognoser vil den nå 9,7 milliarder innen 2050 og 11,2 milliarder innen 2100.

Sammen med urbanisering og klimaendringer er det behov for å forbedre dagens matproduksjonssystemer og gjøre dem mer effektive slik at de kan møte den økende etterspørselen. Derfor er fokuset på innendørs jordbruk, som baserer seg på teknologi for å skape kontrollerte miljøer. Dette gjør dem mindre sårbare for klimaendringer og andre faktorer som påvirker tradisjonelt jordbruk.

Men innendørs jordbruk har også sine utfordringer. Ifølge You er de nåværende miljøkontrollsystemene simpelthen «ikke smarte nok». De er energikrevende og krever nøye ressursstyring for å være bærekraftige.

Et svar er ventilasjon, men selv om den kan redusere energiforbruket, påvirker den karbondioksidnivåer og fuktbalanse, noe som kompliserer plantevekst. Her kan AI være til enorm hjelp ved å håndtere flere kompleksiteter.

Kunstig intelligens brukes allerede i stor grad i sektoren, fra å forutsi avlinger basert på satellittdata, analysere ulike data (feltbilder og satellitt, vær og jordfuktighet) for å identifisere avlingsproblemer, og forutsi sykdomsmønstre ved å analysere planter og deretter anbefale behandlinger, til å redusere pesticidbruk ved kun å peke på berørte områder. AI hjelper også bønder med å optimalisere ressursbruk og forhandle om innhøstingspriser ved å vurdere avkastningsrater og kvalitetsnivåer.

Den siste studien, derimot, brukte AI for å redusere energibruken i innendørs jordbruk. Ifølge Decardi‑Nelson kan strømlinjeforming av driften med AI for å redusere energiforbruket gjøre innendørs gårder levedyktige selv i regioner med begrensede muligheter for energisparing. Han la til:

“Ved strategisk å tilpasse miljøkontrollsystemteknologi med plantebiologi, kan energi spares ved bruk av ventilasjon samtidig som karbondioksidavfall minimeres og ideelle vekstforhold opprettholdes.”

Smart system for å gjøre matproduksjon bærekraftig

Publisert i Nature 9. september, brukte studien dyp forsterkningslæring og beregningsmodellering for å undersøke samspillet mellom planter og miljø.

Forskerne fra Cornell University brukte AI-teknikker for å vurdere salat dyrket i innendørs jordbruksanlegg på ti ulike globale steder med forskjellige klima. Dette inkluderte åtte steder i USA, blant annet Ithaca (New York), Fargo (North Dakota), Phoenix, Milwaukee, Seattle, Miami, Chicago og Los Angeles. De to andre var Dubai, De forente arabiske emirater, og Reykjavík, Island.

Studien fant at AI kan betydelig øke energisparing i PFALer samt støtte bærekraftig matproduksjon. AI oppnådde energisparing ved å optimalisere belysnings- og klimaregulering systemer, noe som reduserte energibruken.

I områder med kjøligere klima som for tiden bruker ikke‑AI‑teknologi, reduserer innføringen av AI energien som kreves for å produsere ett kilogram salat innendørs med 32,42 %. Spesifikt faller energiforbruket fra 9,5 kWh til 6,42 kWh per kilogram fersk vekt.

I varmere klima, som Dubai eller det sørlige USA, reduserte AI energibruken med 22,28 %, fra 10,5 kWh til 7,26 kWh per kilogram fersk vekt.

Ifølge studien favoriserer utetemperaturer mellom 0 og 25 grader Celsius reduksjon av energibruk knyttet til ventilasjon. Imidlertid påvirker ventilasjonsrelaterte energisparing negativt annen ressursbruk, som CO₂‑bruk. Utetuktighet hadde derimot ingen klar mønster eller effekt på energibruk.

Studien fant at høy ventilasjon i den mørke perioden, som er åtte timers nattsimulering, og lav ventilasjon i lysperioden, som er seksten timers dagsimulering, ga en energieffektiv løsning for optimale innendørs CO₂‑nivåer for fotosyntese, oksygen for respirasjon og plantevekst, samt balanserte andre ventilasjonskrav.

“Dette er et svært likt konsept som smarte hjem.”

– You, meddirektør for Cornell University AI for Science Institute og meddirektør for Cornell Institute for Digital Agriculture

Akkurat som vi ønsker å være komfortable i hjemmet vårt samtidig som vi reduserer energibruk, gjør avlinger det også, uttalte han, og påpekte at AI hjelper svært godt med dette. Ved å bruke AI til å optimalisere kunstig belysning og andre energisystemer, kan vi spare kostnader.

“Dette arbeidet fokuserer på et smart system for å gjøre matproduksjon optimal, bærekraftig og redusere karbonavtrykket.”

– You

Balansering av energibruk og bærekraft er nøkkelen til lønnsomhet

Reduksjon av energibruk er en av de mest kritiske aspektene ved vellykket innendørs jordbruk. På grunn av at det bruker mer energi enn tradisjonelle drivhus, er det en stor kostnad for innendørs jordbruk, hvor belysning står for mesteparten av energiforbruket.

Høye kostnader kan true lønnsomheten i dette foretaket, noe som gjør bærekraft og levedyktighet for vertikalt jordbruk ekstremt vanskelig. I tillegg har økende kostnader en tendens til å bli overført til forbrukerne, så reduksjon av energibruk og dermed kostnadene kan bidra til å lette den økonomiske belastningen.

I denne sammenhengen pågår det mye kontinuerlig forskning og utvikling innen innendørs jordbruk for å redusere disse kostnadene og finne bærekraftige metoder slik at utfordringene med matproduksjon kan håndteres effektivt.

Forrige måned utviklet forskere fra Ben‑Gurion University of the Negev et lukket kretsløpssystem for å produsere mer fisk og grønnsaker samtidig som de bruker mindre energi. Som en del av forskningen på akvaponiske systemer, dannet dette nye systemet en nesten null avfallsenhet ved å behandle fiskens faste avfall med anaerob nedbrytning og gjenvinne energi og næringsstoffer tilbake i systemet.

Ledet av professor Amit Gross, direktør for Zuckerberg Institute for Water Research, viste systemet 1,6 ganger høyere planteproduktivitet, 2,1 ganger lavere vannforbruk og 16 % mindre energiforbruk per kilogram fôr enn konvensjonelle systemer.

Å ha ett tonn fisk, som er en høykvalitets proteinkilde med et langt mindre karbonavtrykk, kan faktisk la systemet operere uten ekstern energi, ifølge studien. Videre, med nesten ingen avfallsproduksjon og betydelig karbonlagring, har dette systemet potensial til å bli en bærekraftig frittstående enhet.

“Å mate de mer enn 8 milliarder menneskene på planeten samtidig som vi reduserer klimagassutslipp, vil kreve innovative teknologier. De som kombinerer to funksjoner i én er åpenbart foretrukket.”

– Prof. Gross

En separat studie fra juli i år reduserte strømregningen for drivhus med nesten en fjerdedel ved å justere den kunstige belysningsplanen.

I dette månedslange eksperimentet fra Skoltech-forskere ble ulike varianter av salat og endiv (witløksalat) testet i to identiske drivhus. Alle forholdene bortsett fra belysningsregimet var de samme. Mens begge fikk 16 timers lys daglig, hadde kun ett mørke timer spredt utover dagen basert på når strømmen var dyrest, og det “påvirket ikke målbare plantevekst”.

Selskaper som bidrar til å fremme innendørs jordbruk

La oss nå se på et par selskaper som presser grensene for landbruksteknologi gjennom innovative innendørs jordbruksløsninger.

#1. Village Farms International (VFF)

Dette selskapet er involvert i innendørs jordbruk, dyrking av produkter og cannabis under kontrollerte forhold. Selskapet dyrker, markedsfører og distribuerer premium‑kvalitets, drivhusdyrkede frukter og grønnsaker i Nord-Amerika gjennom det heleide datterselskapet Village Farms Fresh.

Siden 1987 har Village Farms 240 acres med glassdrivhus i USA og Canada. I et nylig intervju snakket president og administrerende direktør Mike DeGiglio om deres teknologiske fokus på programvaredesign for å kontrollere drivhusets interne miljø. Størstedelen av selskapets midler brukes også på å skape et drivhusklima som fungerer uavhengig av utendørsforholdene. 

Det andre fokuset er på teknologi på energisiden og supplerende karbondioksid. “Hvis vi kan redusere energikostnadene, vil vi være mye mer bærekraftige,” sa DeGiglio. Derfor har Village Farms investert sammen med FuelCell Energy (FCEL ), Quadrogen Power Systems og National Research (NRC ) Council of Canada for å bygge et pilotprosjekt for brenselcelleteknologi til sitt drivhus i British Columbia. 

Med en markedsverdi på 110,61 millioner, handles VFF-aksjene for øyeblikket til $0,99, opp 30,09 % år‑til‑dato. Den har en EPS (TTM) på -0,45 og en P/E (TTM) på -2,18. For Q2 2024, rapporterte selskapet en 19 % år‑til‑år økning i konsoliderte salg til $92,1 millioner, med Fresh Produce-segmentet som hadde en 7 % økning og det kanadiske cannabis-segmentet 45 %, mens det amerikanske cannabis-segmentet registrerte en nedgang.

Netto tap var $23,5 millioner mens justert EBITDA rapporterte et tap på $3,6 millioner og kontantstrømmen forbedret til $5,7 millioner i løpet av kvartalet. I år leverte selskapet også en emisjon på $200 millioner, hvor inntektene skal brukes til arbeidskapital og generelle bedriftsformål.

#2. Hydrofarm Holdings Group (HYFM) 

Hydrofarm er en leverandør av utstyr og forsyninger for kontrollert miljøjordbruk (CEA) for hydroponisk og innendørs jordbruk. Dette inkluderer næringsstoffer, belysning, planer for å optimalisere eller skalere din kommersielle drift, og mer.

Med en markedsverdi på 31,26 millioner, handles HYFM-aksjene for øyeblikket til $0,68, ned 25,89 % år‑til‑dato. Den har en EPS (TTM) på -1,55 og en P/E (TTM) på -0,44. For Q2 2024 rapporterte selskapet en nedgang på 13,1 % i nettoinntekter til $54,8 millioner. Med dette økte netto tapet til $23,5 millioner, mens bruttofortjenesten var $10,9 millioner og justert EBITDA $1,7 millioner.

“I andre kvartal leverte vi positiv justert EBITDA for fjerde gang på fem kvartaler, noe som illustrerer effektiviteten av vår restruktureringsplan og tilhørende kostnadsbesparelsestiltak.”

– Bill Toler, styreleder og administrerende direktør

Hydrofarm jobber for tiden med å oppnå kostnadsbesparelser gjennom forbedret utnyttelse og produktivitet ved sine fasiliteter, samtidig som selskapet er trygt på sine vekstmuligheter. Hydrofarm hadde $30,3 millioner i kontanter ved kvartalets slutt og opprettholdt en lånekapasitet på $20 millioner.

Konklusjon

I dag lever vi i en verden som står overfor problemet med raskt økende befolkning, urbanisering, klimaendringer, jordforringelse og omfattende bruk av pesticider og gjødsel, mens forbrukernes etterspørsel etter næringstett mat med minimal miljøpåvirkning øker. 

Dette er grunnen til at innendørs jordbruk har fått stor popularitet. Det er ikke bare godt egnet for urbane miljøer, men bruker også mindre vann, har færre yrkesrelaterte farer og reduserer miljøpåvirkningen. Med sine mange fordeler tilbyr innendørs jordbruk en lovende løsning på utfordringene i moderne landbruk. 

Ved å utnytte teknologi for å skape kontrollerte miljøer, hjelper innendørs jordbruk med å møte den økende etterspørselen etter fersk, lokalt dyrket og næringsrik mat samtidig som det tar tak i bærekraftsspørsmål.

Klikk her for listen over de 10 beste innendørs jordbruksselskapene.