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01/04/2022

全球糧食危機殺到!推動自動化垂直農場、昆蟲源飼料生產,智慧農業可望解救?

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    方展策

    少年時,曾研習 Geographic Information System,可惜學無所成,僥倖畢業。成年後,誤打誤撞進入傳媒圈子,先後在印刷、電子、網絡媒體打滾,略有小成。中年後,修畢資訊科技碩士,眼界漸擴,決意投身初創企業,窺探不同科技領域。近年,積極鑽研數據分析與數碼策略,又涉足 Location Intelligence 開發項目;有時還會抽空執教鞭,既可向他人分享所學,亦可鞭策自己保持終身學習。

    智城物語

  俄烏戰爭已延續超過一個月,為全球經濟帶來不同層面的衝擊,除筆者之前提及的能源危機與貨運塞港外,更引發了糧食安全的疑慮。隨著烏克蘭與俄羅斯兩大歐洲糧倉幾近停擺,近期小麥價格持續上漲,一些高度依賴小麥進口的國家,面對糧食短缺的可能性與日俱增,促使許多國家重新檢討其糧食政策:或是增加對智慧農業的投資,或是改用替代性蛋白質(Alternative Protein),取代農產品用於生產飼料。

 

面臨二戰以來最大糧食危機

 

  一直以來,烏克蘭被譽為「歐洲糧倉」,坐擁全球肥沃黑土總面積約4成,其穀物出口總量僅次於美國,兼且是葵花籽油、菜籽油等種子油的最大出口國。至於俄羅斯,則是世上最大的小麥出口國,與烏克蘭加起來,佔全球小麥總出口量的33%,其玉米出口也佔全球的19%。戰事爆發後,俄、烏兩國農業停擺,令到全球糧食貿易出現巨大缺口。

 

  更嚴重的是,俄羅斯作為全球最大的化肥供應國,在戰事期間要求國內化肥生產商減少出口,刺激化肥價格飇漲,使農產品生產成本大增。《彭博》報道指,美國佛羅里達州坦帕市的氨態氮肥價格暴升43% 至每公噸1,625美元(約12,675港元),創下29年來價格新高。

 

  在高成本壓力下,食品生產商因利潤大幅下滑,暫緩投資和擴大糧食生產,以致全球供應更見短絀,糧食漲價進一步加劇。根據聯合國農糧組織的數據,2022年2月食品價格指數已創下30年以來的歷史新高,危及全球糧食安全;尤其是發展中國家被迫以高價入口小麥等主糧,讓本已緊張的資金更見短絀,有機會造成國家財政危機,觸發社會動盪。

 

  聯合國世界糧食計劃署表示,俄烏戰爭使全球糧食問題雪上加霜,這將是自二戰以來人們所見過最嚴重的。聯合國環境規劃署更指出,這場戰事讓早已糧食供應不足的阿富汗、也門、以及非洲東北部,情況更加惡化。

 

日本藉智慧農業增糧食產能

 

  為求實現糧食安全,推動可持續發展的智慧農業將成為當務之急。以日本為例,糧食自給率僅為40%,主要原因是其國土有三分之二為山地,適合耕種的平地較少,而且農民嚴重老化,平均年齡高達67歲。日本如要提升糧食生產力,唯有以高科技輔助農業。2016年,日本政府推出農業升級計劃,運用人工智能、大數據、物聯網來進行農業改革。

 

  針對農業勞動力短缺的問題,加速農業自動化無疑是有效解方。成立於2019年的農業機械人初創公司AGRIST,研製出具備人工智能的採收機械人「L」,能夠在28秒內採摘一個甜椒。就算在甜椒尚未成熟時,農民也可以派遣「L」進駐農田,拍攝甜椒不同生長階段的影像,讓其人工智能學習分析,之後便有能力判斷甜椒是否有病害,更可以預測收成。

 


AGRIST所研發的「L」採收機械人,吊在溫室的空中鋼纜上,可以無視農地地面的惡劣狀況,在溫室穿梭往返。(資料來源:AGRIST官網)

具備人工智能的「L」機械人能夠以高準確度採摘甜椒,採收期間還可替農作物剪除多餘的枝幹。(資料來源:AGRIST官網)

採收後的甜椒會收藏於「L」機械人的「腹部」。(資料來源:AGRIST官網)

 

  「L」的最大特色是,不在地面行走,而是採用懸吊式設計,沿著溫室的空中鋼纜移動。這樣不但可以避開農田的爛泥坑或落葉等障礙物,還可以省卻在農地地面鋪設軌道的成本與時間。它的機身重量約16公斤,單次充電後可以連續運作4小時。

 

  此外,日本農場又開始引入智慧農業系統,藉由人工智能向缺乏經驗而又想務農的年輕人提供各式建議,包括最適合的農作物與種子品種,以及最佳收成時間等,讓他們可以盡快上手,縮短艱苦的摸索期。

 

垂直農場緩解耕地不足問題

 

  面對耕地不足的問題,室內垂直農場(Vertical Farm)便成了可行的解決方案。日本最大芽菜供應商村上農園投資35億日元(約2.25億港元),在山梨縣興建日本最大的全人工照明垂直農場,為地下二層、地上一層的建築結構,總面積逾9,260平方米。

 


村上農園在日本本州山梨縣蓋建了青花菜芽垂直農場,從控制光照、種植方式到採收與包裝,均實現全面自動化。(資料來源:村上農園官網)

 

  這座垂直農場採用中央培植系統來專門種植青花菜芽(Broccoli Sprouts):首先利用金屬探測器檢查種子內是否有異物混入,跟著透過先進儀器精準計算清洗和浸泡時間,然後放入專用的圓形培育箱,用LED燈作為種植時的光照,並通過感測器全程監控溫度、濕度和二氧化碳含量。

 

  栽植3天後,青花菜芽便可以收成。穿上無塵衣的工作人員把它從培育箱取出後,放上自動搬運機械人,運送到洗淨室,接受自動化清洗和脫水;最後由人員搭配機器進行品質檢定,再包裝出貨。在垂直農場的自動化運作下,青花菜芽收成量可提高至傳統種植方式的3倍,年產量達到7,000萬包農產品。

 


經過清洗和浸泡的種子,會被放入圓形培育箱,利用LED燈進行光照種植。(資料來源:翻攝村上農園YouTube影片)

自動搬運機械人會把採收後的青花菜芽送入洗淨室,進行自動清洗與脫水。(資料來源:翻攝村上農園YouTube影片)

 

  日本智慧農業推行初期,效果不太理想,營運成本比傳統耕種方式還要高。幸好,隨著無人機、感測器等科技日漸成熟,價格拾級而下,再加上經驗累積,目前日本智慧農業已來到起跑階段。日本矢野經濟研究所評估,2019年日本智慧農業市場規模為158.7億日圓(約10.2億港元),到2025年可望成長至442.8億日圓(約28.46億港元)。

 

昆蟲源蛋白質替代傳統飼料

 

  除以高科技來提升農業產能外,利用替代性蛋白質來降低農產品用於製造飼料的比例,也是緩解糧食危機的考慮方案之一。以歐盟為例,每年消耗的穀物有60%是用作牲畜飼料,假如轉用昆蟲源蛋白質來製造飼料,便可釋放出大量穀物,供給人類食用。

 

  2013年,聯合國糧食及農業組織發表《可食用昆蟲:食物與飼養安全的未來展望》報告,提出昆蟲在糧食安全中可擔當關鍵角色。昆蟲含有豐富蛋白質和維生素,養殖過程中無需使用抗生素,而且溫室氣體排放量只有養牛的200分之1;如用蟲粉取代黃豆來充當牲畜飼料,還可避免森林被大量砍伐。

 

  事實上,歐盟委員會在2017年正式准許,麵包蟲、黑水虻、家蠅、外米擬步行蟲、家蟋蟀、帶狀蟋蟀、以及牙買加蟋蟀,作為水產養殖動物的複合飼料成分;到2021年,更進一步允許昆蟲源蛋白質作為豬與家禽飼料、以及寵物食品。

 

  當下歐洲有19家、亞洲有8家公司投入昆蟲源蛋白質飼料生產,當中的領跑者要數法國初創企業Ynsect,憑著近350項自動化昆蟲培育技術專利,成功取得逾4億美元(約31.2億港元)的融資。2015年,該公司建立了全球首座昆蟲養殖垂直農場,大量培育黃粉蟲和水牛粉蟲的幼蟲,即是俗稱的「麵包蟲」。

 

法國建垂直農場培育麵包蟲

 

  Ynsect的垂直農場分為兩個區域:一個是昆蟲培育區,機械手臂會搜集蟲卵,餵食幼蟲,讓牠們成長到1至2公分,達到最理想的蛋白質含量比例;另一個則是食品製造區,把培育區中95%已成長的麵包蟲轉移這裡,進行蒸熟、消毒、碾碎、以及風乾,製成食品和油產品;其餘5%則會保留下來,負責繁衍後代。另外,昆蟲糞便亦會被收集起來,作為有機肥料的原料。

 


Ynsect現正於法國亞眠市興建第二座昆蟲養殖垂直農場,建築物高度接近40米。(資料來源:Ynsect臉書專頁)

 

  2021年5月,Ynsect第二座垂直農場在法國北部城市亞眠(Amiens)正式施工興建,落成後將是全球最大昆蟲垂直農場,預計年產量達到20萬噸飼料,足夠餵養3至4成每年法國人食用的鮭魚。

 


除法國廠房外,Ynsect於2021年4月宣布收購荷蘭麵包蟲養殖公司Protifarm,取得後者位於荷蘭的生產基地,讓Ynsect在全球昆蟲蛋白質市場中保持領先地位。(資料來源:Ynsect官網)

 

  那麼,昆蟲真的可以完全取代傳統飼料嗎?有外國研究比較了6種昆蟲與大豆粕、魚粉等現有飼料的成分,結果顯示昆蟲的蛋白質、脂肪、鈣、磷含量,並不遜於大豆粕和魚粉。此外,植物蛋白質通常缺乏動物生長所需的蛋氨酸、亮氨酸等必需氨基酸,惟昆蟲卻擁有。由此可見,昆蟲源飼料的營養價值可能比傳統飼料更勝一籌。

 


2021年,歐洲食品安全局通過麵包蟲的安全許可,能夠合法添加於食品製程中。(資料來源:Ynsect臉書專頁)

 

  更重要的是,昆蟲飼養能在垂直農場內作業,透過高密度的飼養方式,在同樣面積的土地上可產出更多飼料,讓生產更有效率。飼料佔畜牧產品生產成本的65%至80%,故此業者一向對飼料價格非常在意。暫時昆蟲源飼料的價格仍高於大豆粕,對畜牧業者的吸引力有限,反而較有機會先取代高價位的魚粉。

 

  英國銀行巴克萊(Barclays)看好替代性蛋白質的市場前景,預測2030年前昆蟲食品市場的投資金額有望達到80億歐元(約624億港元)。

 

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