不再“看天吃飯” 植物工廠吸引各路資本
證券時(shí)報(bào)記者 余勝良
今年,黃崎連續(xù)好幾個(gè)月待在新疆,幫助當(dāng)?shù)鼗I建一個(gè)植物工廠,種植牧草,生產(chǎn)多肽蛋白生物飼料。
工廠位于南疆喀什的偏遠(yuǎn)地區(qū)。黃崎在這里看到了植物工廠產(chǎn)業(yè)化的希望:豐富的清潔能源、水資源缺乏、冷季長(zhǎng),還有對(duì)飼草料迫切的需求。
黃崎是湖南省國(guó)際稻都農(nóng)業(yè)技術(shù)研究院院長(zhǎng),他曾經(jīng)是袁隆平院士的助理。
如何在不同環(huán)境下栽種水稻,讓喜溫作物育種科研不再追著太陽(yáng)跑,是袁隆平心心念念的愿望。如今,這些科技成果和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),將會(huì)在“智慧牧草工廠”中展現(xiàn)。
植物工廠
植物工廠是一個(gè)比較新的概念,2020年被稱為其產(chǎn)業(yè)化元年,中國(guó)、美國(guó)、歐洲、日韓幾乎同時(shí)起步。
西北地區(qū)畜牧業(yè)規(guī)模大,需要持續(xù)的飼草料供應(yīng),但是冬季頗為漫長(zhǎng),在自然條件下牧草畝產(chǎn)100公斤。中國(guó)牧草種子引進(jìn)自澳大利亞,澳大利亞氣候比較穩(wěn)定,沒(méi)有極端氣溫,在中國(guó)牧草過(guò)不了冬天。優(yōu)質(zhì)牧草種子非常貴,1斤需要2000元,還要培養(yǎng)幾個(gè)世代性狀穩(wěn)定后才能推廣,西北缺水的自然環(huán)境也不利于牧草成長(zhǎng)。
這次建設(shè)的智慧牧草工廠項(xiàng)目,占地面積約1萬(wàn)平方米,需要投資5000萬(wàn)元,其中裝備需要2500萬(wàn)~3000萬(wàn)元,廠房需要2000萬(wàn)元,每畝地投入333萬(wàn)元。牧草可以種植5層,理論上可以做到20層,但6層以上屬于高空作業(yè),且太高了空間環(huán)境氣候控制成本會(huì)大大增加。
黃崎對(duì)證券時(shí)報(bào)·e公司記者表示,目前工廠化牧草產(chǎn)能年畝產(chǎn)可以達(dá)到200~300噸。除了產(chǎn)量高,人力也非常節(jié)省,1萬(wàn)平米的工廠只需要15個(gè)人左右。
黃崎稱,他們真正找到植物工廠產(chǎn)業(yè)化場(chǎng)景,是因?yàn)楫?dāng)?shù)仉娏Τ杀据^便宜,當(dāng)?shù)毓夥l(fā)電比較多,可以按出售給國(guó)家電網(wǎng)一樣的價(jià)格給智慧牧草工廠供電,而到了南方每度電需要1元錢。
理論上、技術(shù)上植物工廠已經(jīng)可以覆蓋全部的農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn),但生產(chǎn)成本上尚沒(méi)有明顯優(yōu)勢(shì),主要是耗電較大,占到了運(yùn)營(yíng)成本的50%以上。找到便宜的電力,是植物工廠成功的關(guān)鍵因素之一。
中國(guó)每年需要大量進(jìn)口美國(guó)牧草,而牧草進(jìn)入新疆的運(yùn)輸成本太高。
經(jīng)測(cè)算,智慧牧草工廠的年投入回報(bào)為17%左右。
黃崎表示,“按袁老的愿望,我們嘗試了各種方式,水稻傳統(tǒng)育種方面,袁老已經(jīng)做到天花板了,我們用植物工廠技術(shù)設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案,比如辣椒、水稻等都做了嘗試,辣椒可以周年生長(zhǎng)、水稻60天左右可以生產(chǎn)一茬,但是成本過(guò)高,主要是耗電太大,目前還沒(méi)有找到大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的路徑”。
但植物工廠技術(shù)可以應(yīng)用在科研方面。
今年3月份,有投資者詢問(wèn)隆平高科,國(guó)內(nèi)某公司已批量出貨支持西北地區(qū)秋冬季牧草生產(chǎn),公司是否有這方面研究?隆平高科董秘回應(yīng),植物工廠種植水稻處于研究階段,還未能開(kāi)展大面積產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用。通過(guò)植物工廠理念應(yīng)用于水稻育種,縮短水稻生育周期能加快新品種培育效率,公司一直在探索研究應(yīng)用中。
技術(shù)
黃崎表示,生物技術(shù)、信息技術(shù)、工程技術(shù)、智能裝備與農(nóng)業(yè)的跨界深度融合,是植物工廠能夠產(chǎn)業(yè)化成功的關(guān)鍵所在。
傳統(tǒng)的植物作物生長(zhǎng)離不開(kāi)陽(yáng)光、溫度、水分、營(yíng)養(yǎng)、空氣等自然條件。在植物工廠中,植物的根區(qū)與冠層的生態(tài)都會(huì)做到精準(zhǔn)控制,光照強(qiáng)度、溫度、濕度、二氧化碳濃度、微生物菌群等得到精確控制后,植物工廠會(huì)構(gòu)建一個(gè)全新的植物生長(zhǎng)環(huán)境,實(shí)現(xiàn)一個(gè)最佳生長(zhǎng)生態(tài)系統(tǒng)。
植物工廠關(guān)鍵是要控制生產(chǎn)要素,有光、水、肥等幾十項(xiàng)環(huán)境要素,比如氮、磷、鉀、鐵等二十多種元素的匹配,環(huán)境溫度、濕度、潔凈度等,要把這些要素綜合考慮,使用海量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、分析,找到一種算法,建立最佳生態(tài)模型。
以土壤為例,植物工廠為了減少不確定性,幾乎不再使用。
北京水木九天科技有限公司董事長(zhǎng)王曉慶告訴證券時(shí)報(bào)·e公司記者,土壤的變量特別多,無(wú)土栽培比土壤栽培要簡(jiǎn)單?,F(xiàn)在植物工廠主要使用椰子殼,椰子殼是有機(jī)物,不屬于化學(xué)合成,同時(shí)表現(xiàn)很穩(wěn)定,不會(huì)有病蟲(chóng)害。使用椰子殼主要是為了保水、固定根部以及保持根部呼吸作用。
王曉慶2014年創(chuàng)立的水木九天, 是由北京清華工業(yè)開(kāi)發(fā)研究院及海淀區(qū)東升科技園聯(lián)合投資孵化的國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè),是一家專注于利用自然光的植物工廠。
為了滿足植物工廠要求,未來(lái)可能要研發(fā)專門適合植物工廠的植物種子,可以更高產(chǎn),在成熟期更短的同時(shí)具有更強(qiáng)的耐力和抗病害特性。一些在天然條件下要求較高的性狀,在封閉條件下的要求就降低了。
目前植物工廠中韭菜可以7天收割一次、生菜15天收獲一次、牧草可以20天收割一次。
另外,植物工廠可以節(jié)省大量水資源,比如我國(guó)南方生產(chǎn)每斤水稻要消耗400~800斤水,以色列要消耗200斤水,而植物工廠中可以實(shí)現(xiàn)循環(huán)再利用,節(jié)省95%以上水分。
除了植物生產(chǎn)方面,因?yàn)橹仓晡恢霉潭?,種植、收割等方面均可按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化。
黃崎告訴證券時(shí)報(bào)·e公司記者,智慧牧草工廠已實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人收割牧草,機(jī)器人不用休息,周而復(fù)始,效率也很高。
工廠建好后,中央控制室實(shí)現(xiàn)控制,里面是大數(shù)據(jù)屏幕。黃崎說(shuō):“我小時(shí)候看過(guò)一個(gè)關(guān)于未來(lái)世界的故事,一個(gè)城市農(nóng)產(chǎn)品的供給,就是幾棟摩天大樓農(nóng)場(chǎng)全部搞定,看來(lái)這不是一個(gè)夢(mèng)!”
封閉環(huán)境除了提高產(chǎn)量,提高土地利用,減少資源消耗外,還有不少其他好處,比如封閉后害蟲(chóng)無(wú)法進(jìn)入,可以不用噴灑農(nóng)藥,讓食物更健康,做到更環(huán)保,符合ESG(環(huán)境、社會(huì)和公司治理)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)要求。
供給也發(fā)生了很大變化。水木九天董事長(zhǎng)王曉慶表示,傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)條件下,北京一年四季的西紅柿供應(yīng)可能來(lái)自北京周邊省市或者云貴川,物流距離遠(yuǎn),價(jià)格變化比較大,如果在北京郊區(qū)建垂直工廠,就能穩(wěn)定供應(yīng),價(jià)格波動(dòng)也會(huì)比較小。
今年1月份,植物工廠公司Infarm宣布獲得一筆2億美元的D輪融資。Infarm總?cè)谫Y額超6億美元,估值達(dá)10億美元,是歐洲垂直農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的首家獨(dú)角獸公司。
Infarm為門店和配送中心部署了1200多個(gè)農(nóng)場(chǎng),節(jié)約了至少4000萬(wàn)公升的水和5萬(wàn)平方米的土地。因?yàn)榭拷u場(chǎng),節(jié)省了90%的運(yùn)輸里程。
成本
一些邊防哨所、海島等自然條件不允許的地方,可以用植物工廠解決蔬菜供應(yīng),這些區(qū)域不用太考慮成本問(wèn)題。
而更多時(shí)候,要考慮經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
據(jù)了解,日本和中國(guó)多年前就有人嘗試植物工廠,但失敗的很多。多數(shù)原因不是生產(chǎn)不出來(lái),而是沒(méi)辦法降低成本。記者嘗試聯(lián)系前些年頗紅火的一家植物工廠公司,但該公司已經(jīng)失聯(lián),業(yè)內(nèi)人士稱模式?jīng)]有走通。
水木九天使用自然光,在河南輝縣市孟莊鎮(zhèn)的實(shí)驗(yàn)性項(xiàng)目,將水木番茄蔬菜工廠搬進(jìn)了當(dāng)?shù)氐碾姀S中,利用發(fā)電廠的余熱以及二氧化碳,使得農(nóng)業(yè)的能源成本近乎為零,同時(shí)補(bǔ)碳可以讓番茄產(chǎn)量更高、品質(zhì)更好。去年10月15日開(kāi)工建設(shè),今年4月中旬開(kāi)始第一茬銷售,9月份進(jìn)入正式運(yùn)行階段。
農(nóng)作物都有一個(gè)生長(zhǎng)溫度,以西紅柿為例,溫度低于15度高于30度,就不會(huì)開(kāi)花生長(zhǎng)。今年河南氣溫高達(dá)45度時(shí),溫室頂部達(dá)到70度,水木九天河南項(xiàng)目通過(guò)高壓噴霧以及蒸汽轉(zhuǎn)換為制冷來(lái)綜合降溫,這在自然條件下是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。
合理化栽培之后,西紅柿種植密度提高,傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)1平方米種植1.2棵,現(xiàn)在可以做到平均3.52棵。1平方米產(chǎn)量可以達(dá)到65公斤。自然條件下生產(chǎn)每公斤西紅柿需要160升水,水木九天只需要8升水。
王曉慶計(jì)算,西紅柿從種子到成果需要3個(gè)月時(shí)間,光照強(qiáng)度要求很高,如果用人工補(bǔ)光的方案每平方米需要100W的燈照,每天要照一天14~16小時(shí),每天15度電按照0.8元電價(jià)計(jì)算,一個(gè)月折算下來(lái)1平方米需要360元錢。
王曉慶表示,除了能源成本之外,必須要考慮勞動(dòng)力成本問(wèn)題。隨著人口老齡化問(wèn)題以及低生育率出現(xiàn),人均勞動(dòng)工資也已經(jīng)很高了,未來(lái)人均工資會(huì)突破200元/天,這樣高耗勞動(dòng)力的農(nóng)業(yè)就沒(méi)市場(chǎng)。“我盡可能讓一個(gè)工廠種一個(gè)品種,50畝就相當(dāng)于5000畝的產(chǎn)量,傳統(tǒng)種植5000畝蔬菜需要1200人,我們只需要12個(gè)人?!?/p>
在產(chǎn)品選擇上,水木九天種植非耐儲(chǔ)存的蔬菜,洋蔥、蘿卜、土豆等屬于耐儲(chǔ)運(yùn)的蔬菜就不種植。其定位是城市應(yīng)急非耐儲(chǔ)蔬菜供應(yīng)商,就近生產(chǎn)就近供應(yīng)。
王曉慶算過(guò)賬,如果是用燈光,1公斤大葉菜需要耗費(fèi)46度電,僅僅電費(fèi)就達(dá)到36元,成本很高。
王曉慶和電廠合作,雙方各取所需。通過(guò)燃煤熱力電廠所產(chǎn)生的余熱和二氧化碳與蔬菜工廠結(jié)合,使得蔬菜工廠的能耗成本趨于零,而二氧化碳的介入使得產(chǎn)量得到60%的提升,“固碳+減排”量最高可達(dá)3萬(wàn)噸,相當(dāng)于3萬(wàn)畝原始落葉林,甚至相當(dāng)于4億度綠電,8000畝光伏發(fā)電的減碳能力。每50畝西紅柿每年可固碳1640噸,1畝可以頂20多畝南方原始森林。50畝西紅柿還可以減少碳排放2.2萬(wàn)噸。
現(xiàn)在王曉慶的西紅柿可以按照5元的價(jià)格出售,如果碳指標(biāo)的價(jià)格和歐洲一致,西紅柿成本可以降低到-2元。
王曉慶認(rèn)為,現(xiàn)在燈照下的植物工廠,如果跟傳統(tǒng)市場(chǎng)進(jìn)行比較,還不具備產(chǎn)業(yè)化條件。
價(jià)值
著名農(nóng)業(yè)專家劉石表示,他多年前就已在關(guān)注植物工廠,從科研價(jià)值看可以作為技術(shù)儲(chǔ)備,從商業(yè)化上看沒(méi)有經(jīng)濟(jì)效益,成本比較高,但是如果遇到一些特殊情況,有了這項(xiàng)技術(shù)就可以從容應(yīng)對(duì),不至于手足無(wú)措。
他認(rèn)為,目前技術(shù)條件下不具備大規(guī)模商業(yè)化推廣價(jià)值,現(xiàn)在能源價(jià)格過(guò)高,目前在建的要么需要政策支持,要么是為了減碳之類。不過(guò),不代表個(gè)別產(chǎn)業(yè)不能走通。全世界做成熟的有兩個(gè)產(chǎn)品,分別是西紅柿和生菜,高品質(zhì)的西紅柿經(jīng)濟(jì)價(jià)值比較高,生菜在西方消費(fèi)多,生產(chǎn)周期短,生產(chǎn)效率比較高。
另外,植物工廠不適合大田作物,整體效率無(wú)法達(dá)到大田作物的水平,比如種小麥、水稻、玉米、棉花、大豆等就不劃算。如果未來(lái)核聚變能實(shí)現(xiàn),能源成本可以忽略不算,植物工廠可以使用足夠便宜的能源,有可能成規(guī)模推廣。否則就只能局限在高端小型農(nóng)業(yè)、經(jīng)濟(jì)作物等領(lǐng)域。
他認(rèn)為,植物工廠可能比較環(huán)保,但不一定代表質(zhì)量好,自然的瓜果會(huì)更香甜,溫室生產(chǎn)會(huì)比較一致,品質(zhì)上很難達(dá)到優(yōu)秀。立體農(nóng)業(yè)追求生長(zhǎng)期短,品質(zhì)肯定會(huì)受影響?!霸乇旧聿蝗狈?,風(fēng)味可能會(huì)有差異,這跟光熱等自然條件是有關(guān)聯(lián)的?!?/p>
黃崎和王曉慶都認(rèn)為,植物生長(zhǎng)需要的各種元素都可以補(bǔ)充,自然界成長(zhǎng)的品質(zhì)和植物工廠中的完全可以一致,相反由于相關(guān)變量的可控性,植物工廠所生產(chǎn)的產(chǎn)品安全度更高,一致性更好,指標(biāo)更可控。
投資
成本高,技術(shù)也還有待解之處,但是在資本投入和研發(fā)攻關(guān)下,有望一點(diǎn)點(diǎn)克服,就跟光伏發(fā)電和新能源汽車一樣,在某些關(guān)鍵領(lǐng)域有突破性進(jìn)展,迎來(lái)產(chǎn)業(yè)化機(jī)會(huì)。
今年3月,騰訊領(lǐng)投了農(nóng)業(yè)初創(chuàng)公司Future Crops,這是騰訊首次披露對(duì)植物工廠初創(chuàng)公司的投資。2016年成立的Future Crops是歐洲乃至世界最大的垂直農(nóng)場(chǎng)之一,在荷蘭Westland建立了全自動(dòng)室內(nèi)垂直農(nóng)場(chǎng)。
騰訊首席歐洲代表Ling Ge在一份聲明中表示,垂直農(nóng)場(chǎng)是科技與農(nóng)業(yè)食品系統(tǒng)的結(jié)合,有利于可持續(xù)農(nóng)業(yè)的發(fā)展,符合騰訊“科技向善”投資理念。
海外不少植物工廠獲得青睞,估值不菲。比如去年3月,Aero Farms宣布與特殊目的收購(gòu)公司合并,計(jì)劃合并上市,估值達(dá)到12億美元,不過(guò)最后取消。而總部位于美國(guó)舊金山的Plenty,在今年1月25日宣布完成4億美元E輪融資,創(chuàng)造了迄今為止室內(nèi)植物工廠的最高單筆融資紀(jì)錄。美國(guó)Gotham Green獲得3.1億美元的E輪融資。Bowery Farming在2021年5月融得3億美元C輪融資。
在國(guó)內(nèi),截至2022年10月,水木九天已經(jīng)過(guò)社會(huì)融資4輪,企業(yè)總估值達(dá)到了50億元。
目前活躍在國(guó)內(nèi)的植物工廠主要有三類,一類是裝備銷售商,一類是研發(fā)機(jī)構(gòu),還有一類是LED開(kāi)發(fā)者。國(guó)內(nèi)LED公司很活躍,植物工廠將會(huì)極大地刺激LED設(shè)備銷量。
去年國(guó)星光電宣布已形成LED植物照明系統(tǒng)的解決方案。 國(guó)星光電在植物照明領(lǐng)域投入多年。中科三安由中國(guó)科學(xué)院植物研究所與福建三安集團(tuán)于2015年合資成立,也在致力于研發(fā)LED設(shè)備用于植物工廠。
農(nóng)林牧漁是國(guó)內(nèi)上市公司中一個(gè)相對(duì)薄弱的板塊,和農(nóng)業(yè)相關(guān)的上市公司大多從事后續(xù)加工等環(huán)節(jié),有土地的也基本上只對(duì)外出租。種植是一個(gè)利潤(rùn)薄弱、風(fēng)險(xiǎn)又高的環(huán)節(jié),在中國(guó)多由小農(nóng)戶承擔(dān),在發(fā)達(dá)國(guó)家由農(nóng)場(chǎng)主承擔(dān)。
黃崎認(rèn)為,農(nóng)業(yè)要贏得資本的青睞,必須擺脫對(duì)氣候、土地、勞動(dòng)力、水等自然資源依賴的“看天吃飯”的傳統(tǒng)模式,讓農(nóng)業(yè)生產(chǎn)在可設(shè)計(jì)、可感知、可量化、可調(diào)控的過(guò)程中完成。
在植物工廠出現(xiàn)后,越來(lái)越多資本在介入這個(gè)環(huán)節(jié),說(shuō)明這個(gè)領(lǐng)域在解決諸多不確定性因素后,有可能產(chǎn)生可觀的投資回報(bào),誕生比較大的公司。
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