• 不再“看天吃飯” 植物工廠吸引各路資本
    來源:證券時報網作者:余勝良2022-12-01 04:00
      余勝良/供圖 陳錦興/制圖

      圖蟲創意/供圖 陳錦興/制圖

    證券時報記者 余勝良

    今年,黃崎連續好幾個月待在新疆,幫助當地籌建一個植物工廠,種植牧草,生產多肽蛋白生物飼料。

    工廠位于南疆喀什的偏遠地區。黃崎在這里看到了植物工廠產業化的希望:豐富的清潔能源、水資源缺乏、冷季長,還有對飼草料迫切的需求。

    黃崎是湖南省國際稻都農業技術研究院院長,他曾經是袁隆平院士的助理。

    如何在不同環境下栽種水稻,讓喜溫作物育種科研不再追著太陽跑,是袁隆平心心念念的愿望。如今,這些科技成果和實踐經驗,將會在“智慧牧草工廠”中展現。

    植物工廠

    植物工廠是一個比較新的概念,2020年被稱為其產業化元年,中國、美國、歐洲、日韓幾乎同時起步。

    西北地區畜牧業規模大,需要持續的飼草料供應,但是冬季頗為漫長,在自然條件下牧草畝產100公斤。中國牧草種子引進自澳大利亞,澳大利亞氣候比較穩定,沒有極端氣溫,在中國牧草過不了冬天。優質牧草種子非常貴,1斤需要2000元,還要培養幾個世代性狀穩定后才能推廣,西北缺水的自然環境也不利于牧草成長。

    這次建設的智慧牧草工廠項目,占地面積約1萬平方米,需要投資5000萬元,其中裝備需要2500萬~3000萬元,廠房需要2000萬元,每畝地投入333萬元。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,且太高了空間環境氣候控制成本會大大增加。

    黃崎對證券時報·e公司記者表示,目前工廠化牧草產能年畝產可以達到200~300噸。除了產量高,人力也非常節省,1萬平米的工廠只需要15個人左右。

    黃崎稱,他們真正找到植物工廠產業化場景,是因為當地電力成本較便宜,當地光伏發電比較多,可以按出售給國家電網一樣的價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、技術上植物工廠已經可以覆蓋全部的農產品的生產,但生產成本上尚沒有明顯優勢,主要是耗電較大,占到了運營成本的50%以上。找到便宜的電力,是植物工廠成功的關鍵因素之一。

    中國每年需要大量進口美國牧草,而牧草進入新疆的運輸成本太高。

    經測算,智慧牧草工廠的年投入回報為17%左右。

    黃崎表示,“按袁老的愿望,我們嘗試了各種方式,水稻傳統育種方面,袁老已經做到天花板了,我們用植物工廠技術設計試驗方案,比如辣椒、水稻等都做了嘗試,辣椒可以周年生長、水稻60天左右可以生產一茬,但是成本過高,主要是耗電太大,目前還沒有找到大規模產業化的路徑”。

    但植物工廠技術可以應用在科研方面。

    今年3月份,有投資者詢問隆平高科,國內某公司已批量出貨支持西北地區秋冬季牧草生產,公司是否有這方面研究?隆平高科董秘回應,植物工廠種植水稻處于研究階段,還未能開展大面積產業化生產應用。通過植物工廠理念應用于水稻育種,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用中。

    技術

    黃崎表示,生物技術、信息技術、工程技術、智能裝備與農業的跨界深度融合,是植物工廠能夠產業化成功的關鍵所在。

    傳統的植物作物生長離不開陽光、溫度、水分、營養、空氣等自然條件。在植物工廠中,植物的根區與冠層的生態都會做到精準控制,光照強度、溫度、濕度、二氧化碳濃度、微生物菌群等得到精確控制后,植物工廠會構建一個全新的植物生長環境,實現一個最佳生長生態系統。

    植物工廠關鍵是要控制生產要素,有光、水、肥等幾十項環境要素,比如氮、磷、鉀、鐵等二十多種元素的匹配,環境溫度、濕度、潔凈度等,要把這些要素綜合考慮,使用海量數據統計、分析,找到一種算法,建立最佳生態模型。

    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王曉慶告訴證券時報·e公司記者,土壤的變量特別多,無土栽培比土壤栽培要簡單?,F在植物工廠主要使用椰子殼,椰子殼是有機物,不屬于化學合成,同時表現很穩定,不會有病蟲害。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年創立的水木九天, 是由北京清華工業開發研究院及海淀區東升科技園聯合投資孵化的國家級高新技術企業,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,未來可能要研發專門適合植物工廠的植物種子,可以更高產,在成熟期更短的同時具有更強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,植物工廠可以節省大量水資源,比如我國南方生產每斤水稻要消耗400~800斤水,以色列要消耗200斤水,而植物工廠中可以實現循環再利用,節省95%以上水分。

    除了植物生產方面,因為植株位置固定,種植、收割等方面均可按照規范標準化。

    黃崎告訴證券時報·e公司記者,智慧牧草工廠已實現了機器人收割牧草,機器人不用休息,周而復始,效率也很高。

    工廠建好后,中央控制室實現控制,里面是大數據屏幕。黃崎說:“我小時候看過一個關于未來世界的故事,一個城市農產品的供給,就是幾棟摩天大樓農場全部搞定,看來這不是一個夢!”

    封閉環境除了提高產量,提高土地利用,減少資源消耗外,還有不少其他好處,比如封閉后害蟲無法進入,可以不用噴灑農藥,讓食物更健康,做到更環保,符合ESG(環境、社會和公司治理)評價標準要求。

    供給也發生了很大變化。水木九天董事長王曉慶表示,傳統農業條件下,北京一年四季的西紅柿供應可能來自北京周邊省市或者云貴川,物流距離遠,價格變化比較大,如果在北京郊區建垂直工廠,就能穩定供應,價格波動也會比較小。

    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總融資額超6億美元,估值達10億美元,是歐洲垂直農業領域的首家獨角獸公司。

    Infarm為門店和配送中心部署了1200多個農場,節約了至少4000萬公升的水和5萬平方米的土地。因為靠近賣場,節省了90%的運輸里程。

    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,這些區域不用太考慮成本問題。

    而更多時候,要考慮經濟價值。

    據了解,日本和中國多年前就有人嘗試植物工廠,但失敗的很多。多數原因不是生產不出來,而是沒辦法降低成本。記者嘗試聯系前些年頗紅火的一家植物工廠公司,但該公司已經失聯,業內人士稱模式沒有走通。

    水木九天使用自然光,在河南輝縣市孟莊鎮的實驗性項目,將水木番茄蔬菜工廠搬進了當地的電廠中,利用發電廠的余熱以及二氧化碳,使得農業的能源成本近乎為零,同時補碳可以讓番茄產量更高、品質更好。去年10月15日開工建設,今年4月中旬開始第一茬銷售,9月份進入正式運行階段。

    農作物都有一個生長溫度,以西紅柿為例,溫度低于15度高于30度,就不會開花生長。今年河南氣溫高達45度時,溫室頂部達到70度,水木九天河南項目通過高壓噴霧以及蒸汽轉換為制冷來綜合降溫,這在自然條件下是無法實現的。

    合理化栽培之后,西紅柿種植密度提高,傳統農業1平方米種植1.2棵,現在可以做到平均3.52棵。1平方米產量可以達到65公斤。自然條件下生產每公斤西紅柿需要160升水,水木九天只需要8升水。

    王曉慶計算,西紅柿從種子到成果需要3個月時間,光照強度要求很高,如果用人工補光的方案每平方米需要100W的燈照,每天要照一天14~16小時,每天15度電按照0.8元電價計算,一個月折算下來1平方米需要360元錢。

    王曉慶表示,除了能源成本之外,必須要考慮勞動力成本問題。隨著人口老齡化問題以及低生育率出現,人均勞動工資也已經很高了,未來人均工資會突破200元/天,這樣高耗勞動力的農業就沒市場?!拔冶M可能讓一個工廠種一個品種,50畝就相當于5000畝的產量,傳統種植5000畝蔬菜需要1200人,我們只需要12個人?!?/p>

    在產品選擇上,水木九天種植非耐儲存的蔬菜,洋蔥、蘿卜、土豆等屬于耐儲運的蔬菜就不種植。其定位是城市應急非耐儲蔬菜供應商,就近生產就近供應。

    王曉慶算過賬,如果是用燈光,1公斤大葉菜需要耗費46度電,僅僅電費就達到36元,成本很高。

    王曉慶和電廠合作,雙方各取所需。通過燃煤熱力電廠所產生的余熱和二氧化碳與蔬菜工廠結合,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量得到60%的提升,“固碳+減排”量最高可達3萬噸,相當于3萬畝原始落葉林,甚至相當于4億度綠電,8000畝光伏發電的減碳能力。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2.2萬噸。

    現在王曉慶的西紅柿可以按照5元的價格出售,如果碳指標的價格和歐洲一致,西紅柿成本可以降低到-2元。

    王曉慶認為,現在燈照下的植物工廠,如果跟傳統市場進行比較,還不具備產業化條件。

    價值

    著名農業專家劉石表示,他多年前就已在關注植物工廠,從科研價值看可以作為技術儲備,從商業化上看沒有經濟效益,成本比較高,但是如果遇到一些特殊情況,有了這項技術就可以從容應對,不至于手足無措。

    他認為,目前技術條件下不具備大規模商業化推廣價值,現在能源價格過高,目前在建的要么需要政策支持,要么是為了減碳之類。不過,不代表個別產業不能走通。全世界做成熟的有兩個產品,分別是西紅柿和生菜,高品質的西紅柿經濟價值比較高,生菜在西方消費多,生產周期短,生產效率比較高。

    另外,植物工廠不適合大田作物,整體效率無法達到大田作物的水平,比如種小麥、水稻、玉米、棉花、大豆等就不劃算。如果未來核聚變能實現,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,有可能成規模推廣。否則就只能局限在高端小型農業、經濟作物等領域。

    他認為,植物工廠可能比較環保,但不一定代表質量好,自然的瓜果會更香甜,溫室生產會比較一致,品質上很難達到優秀。立體農業追求生長期短,品質肯定會受影響?!霸乇旧聿蝗狈?,風味可能會有差異,這跟光熱等自然條件是有關聯的?!?/p>

    黃崎和王曉慶都認為,植物生長需要的各種元素都可以補充,自然界成長的品質和植物工廠中的完全可以一致,相反由于相關變量的可控性,植物工廠所生產的產品安全度更高,一致性更好,指標更可控。

    投資

    成本高,技術也還有待解之處,但是在資本投入和研發攻關下,有望一點點克服,就跟光伏發電和新能源汽車一樣,在某些關鍵領域有突破性進展,迎來產業化機會。

    今年3月,騰訊領投了農業初創公司Future Crops,這是騰訊首次披露對植物工廠初創公司的投資。2016年成立的Future Crops是歐洲乃至世界最大的垂直農場之一,在荷蘭Westland建立了全自動室內垂直農場。

    騰訊首席歐洲代表Ling Ge在一份聲明中表示,垂直農場是科技與農業食品系統的結合,有利于可持續農業的發展,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公司合并,計劃合并上市,估值達到12億美元,不過最后取消。而總部位于美國舊金山的Plenty,在今年1月25日宣布完成4億美元E輪融資,創造了迄今為止室內植物工廠的最高單筆融資紀錄。美國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。

    在國內,截至2022年10月,水木九天已經過社會融資4輪,企業總估值達到了50億元。

    目前活躍在國內的植物工廠主要有三類,一類是裝備銷售商,一類是研發機構,還有一類是LED開發者。國內LED公司很活躍,植物工廠將會極大地刺激LED設備銷量。

    去年國星光電宣布已形成LED植物照明系統的解決方案。 國星光電在植物照明領域投入多年。中科三安由中國科學院植物研究所與福建三安集團于2015年合資成立,也在致力于研發LED設備用于植物工廠。

    農林牧漁是國內上市公司中一個相對薄弱的板塊,和農業相關的上市公司大多從事后續加工等環節,有土地的也基本上只對外出租。種植是一個利潤薄弱、風險又高的環節,在中國多由小農戶承擔,在發達國家由農場主承擔。

    黃崎認為,農業要贏得資本的青睞,必須擺脫對氣候、土地、勞動力、水等自然資源依賴的“看天吃飯”的傳統模式,讓農業生產在可設計、可感知、可量化、可調控的過程中完成。

    在植物工廠出現后,越來越多資本在介入這個環節,說明這個領域在解決諸多不確定性因素后,有可能產生可觀的投資回報,誕生比較大的公司。

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