制造业的新宠：植物工厂

屋檐上的狗

　与外界隔离的空间，在控制光、温度、营养成分的情况下培育农作物的“植物工厂”。近年来，在日本的国家补助金等丰富支援措施的鼓励下，过去与农业无缘的行业正在纷纷加入植物工厂的建设及蔬菜的生产、销售业务。

　　2010年夏季，由于酷暑导致蔬菜价格暴涨，植物工厂作为露天栽培的替代方法受到了关注，然而，追求植物工厂原本的独特优势是植物工厂可持续发展必不可少的。具体来说就是：能够不受天候影响稳定生产蔬菜等农作物，生产无需大片土地，在市中心大厦和工厂空置空间等场所也可设置等。通过把环境控制到最佳，还能使农作物的营养价值得到提高。

　　利用植物工厂的这些特征，进军蔬菜生产、植物工厂用照明设备、传感器、控制设备等生产设备生产的制造业企业一直在增加。而且，意在通过缩短蔬菜生产场所和消费场所的距离以保持鲜度、削减运输成本的“店产店销”方式和植物工厂设备的海外出口也已经开始。

制造业向农业发起挑战

　　《日经制造》从2010年4月刊开始增设了新专栏“在新产业腾飞”，专门介绍在农业、医疗、福利等新领域发起挑战的制造业事例。其中，植物工厂相关内容有2010年5月刊的ALUMIS（佐贺县鸟栖市）和2010年9月刊的横手精工（秋田县横手市）。

　　ALUMIS主要从事铝（Al）合金挤压型材等生产销售的“铝业务”和农业用铝合金部材等的“农业资材业务”等，是一家年销售额超过20亿日元，员工数量40人左右的小型骨干企业。该公司利用废弃小学的木结构教室，正在对其开发的低价格植物工厂系统作验证实验。

　　ALUMIS植物工厂系统的最大特点是导入成本低。将设备功能控制到必需最小限度，栽培单元构成部材大部分为自行生产，其他部材也尽可能采用了市售产品而非订购产品。该公司估算，最多1个月可以2次收获3840株莴苣和紫苏等植物的标准系统（包括栽培室、育苗室、供货室、照明、空调、液肥管理装置等），只要条件具备，6～7年即可收回初期投资。

　　而横手精工除了开展印刷基板封装和半导体相关设备等方面的组装业务外，还自行开发搬运装置等。该公司于2010年6月开始了使用人工光线的无土栽培（植物工厂）量产蔬菜，并向东京等地供货的业务。

　　横手精工虽期望将农业相关业务作为其将来的业务支柱，但栽培蔬菜并销售看上去似乎与主业无关。然而，该公司是着眼于把提供植物工厂系统放在蔬菜栽培之后的制造企业正统的业务开展方式，而首先着手栽培和销售蔬菜的。其目的是亲身示范以低成本培育高附加值农作物，从而扩大装置销售。在装置业务上，能够发挥该公司拥有的人力和技术资产的作用。

　　像这两家公司一样，制造业以提供植物工厂系统为目的开始生产蔬菜的具体事例十分抢眼。其背景有出于有效利用工厂等闲置空间的考虑，随着植物工厂生产蔬菜的市场不断扩大，事例似将会进一步增加。即便自己不栽培蔬菜，在照明和空调等环境控制和作业自动化领域，探索自身技术应用的事例在今后也应会逐渐出现。

栽培用照明寄望于LED

屋檐上的狗

　植物工厂用于栽培植物的光源可分成完全使用人工光源和人工光与阳光并用两类。其中，不并用阳光的植物工厂照明占运营成本的较大比例，是栽培用照明消耗的电力成本。目前，LED（发光二极管）灯作为能够大幅削减电费的光源受到了热切期待。

　　LED灯具有耗电量小、寿命长等诸多优点。这也是其在家用照明领域的优势，但将其应用于植物工厂的栽培用照明时，还可以享受更大的好处。

　　例如，可以选择适合植物成长的光线波长照射。因不发出无用波长的光线，所以投入电力的栽培效率可以大幅提高。除此之外，LED灯还适合只在光合成反应需要时照射光线的脉冲照射（间歇照射）。因为能够减少红外线区域的光线（热辐射），还有望收到削减空调成本和有效利用空间等效果。

　　LED灯虽然有上述诸多优势，但眼下存在的课题也不少。第一点就是购买价格高。价格高的原因首先是需要的波长不同于家庭等使用的一般照明用LED灯，接近于订购产品。第二点是需要能够在高湿度环境下长时间连续使用的高耐久性，灯罩等部件的性能参数也比较特殊。

　　也就是说，如果不把这些价格上升部分与前面所说的节能化和长寿命化带来的成本降低部分仔细对比思考，就无从判断LED灯是否真的适合作为栽培用照明。而且，波长选择和脉冲照射等优势能够发挥到何种程度尚有不少不明之处。这些课题和疑问的解决，将大大促进LED灯在植物工厂的普及。

　　人们认为大学等研究机构会在此类研究上发挥重要作用。其中的一个例子是2010年3月建成的玉川大学“Future Sci Tech Lab”。

　　该研究设施在800平方米面积上设置了4个栽培室和1个育苗室、实验室等，利用多层式水耕栽培系统培养植物。栽培用照明除LED灯外，还备有荧光灯（热阴极荧光管）、HEFL（Hybrid Electrode Fluorescent Lamp：冷阴极荧光管和外部电极荧光管混合而成的荧光管），探讨LED灯在植物工厂中的实用性正是其目的之一。

　　具体来说，该研究设施正在利用这些栽培用照明，研究照射条件与栽培结果的相关关系等。其中值得关注的是，该研究设施采用的是散热性极高的LED灯。采用了自主的LED芯片直接接触铝合金板，板的背面安装水冷式冷却器的结构。由该大学与昭和电工铝销售（SDAT）合作开发。

　　据称，新开发的LED灯，通过令约15℃的水流向冷却器，可使LED芯片保持略低于20℃的常温。玉川大学预定一边积累LED灯的冷却性能和冷却水循环所需的能源等实验数据，一边继续开展研究。除植物工厂外，SDAT还将在隧道内和体育场照明等领域采用该LED灯作为目标。

　　像这样要素技术的摸索，不仅在大学，而且在民间同样也在开展，但较大规模的研究设施多数在大学。2009年度的修正预算为大阪府立大学和千叶大学等学校植物工厂研究设施的建设提供了支持。例如，大阪府立大学的植物工厂研究中心正在以2011年3月建成为目标，建设一座总建筑面积为1000m2的要素技术相关研究开发设施，以及相同面积的栽培技术验证及研修设施。

　　大学蔬菜工厂栽培的部分蔬菜预定将在2011年4月即将在该校中百舌鸟校区开设的三明治连锁店“赛百味”使用。赛百味已经在东京千代田区开设了店内并设植物工厂的“蔬菜实验室”1号店（丸之内大厦店），中百舌鸟校区店将成为其2号店。实际上，丸之内大厦店已经从2010年10月开始销售使用店内植物工厂生产的蔬菜的三明治。

　　像这样在餐饮店中并设植物工厂的店产店销方式今后似将增加。从餐饮店的角度出发，除了单纯的成本优势外，包括向顾客展示鲜度等蔬菜商品价值和栽培情况，借此提高店铺的附加值在内，植物工厂是否有效值得关注。而对植物工厂系统的提供方而言，满足此类需求的小规模植物工厂系统的开发也已经比较活跃。

海外出口也已开始

屋檐上的狗

　　对于与大田蔬菜竞争的农作物生产者而言，植物工厂系统首先要求导入成本和运营成本要低。以满足此类需求为宗旨的开发如今正在快速展开。但让我们转换角度来看海外出口。在海外，受天气等因素的影响，“大田种植蔬菜”本身难以实现的地区有不少。对于这些地区，不受天气影响这一特征会成为植物工厂系统的魅力。当然，蔬菜的售价也比较高，因此，初期投资和运营成本条件也不同于日本。

　　已有具体的植物工厂出口事例。例如，三菱化学向中东卡塔尔的食品相关企业出口了集装箱型植物工厂系统“集装箱蔬菜工厂”。预定集装箱蔬菜工厂在2010年内设置，之后将在当地开始蔬菜栽培。

　　三菱化学出口的集装箱蔬菜工厂在40英尺集装箱（外形为长12.2×宽2.4×高2.9m）中配备了4层×2列栽培架和空调设备、水处理装置等（图1）。栽培用照明为荧光灯型LED灯与荧光灯并用，屋顶安装有太阳能电池板。

　　集装箱蔬菜工厂的温度、湿度、光线与外界隔离控制及管理，即封闭型植物工厂。当然，需要来自外部某种程度的水和电力供应，但其在中东那种严峻的环境下也可栽培蔬菜是其一大优势。而且，采用集装箱这种标准形状，运输和设置简单也是优点之一。

　　负责集装箱蔬菜工厂整体集成和销售的虽然是三菱化学，但构成该工厂的却是多家日本企业提供的优秀设备和技术。例如，工业用照明厂商CCS（总部：京都市）提供了LED灯，其子公司FairyAngel（总部京都市）提供了植物工厂系统的设计技术和栽培技术经验。除此之外，诸如隔热材料由三菱树脂，水处理装置由日本錬水，集装箱由日本福禄好富（总部：神奈川县厚木市），太阳能电池板和锂（Li）离子充电电池由三洋电机等，聚集了众多厂商的产品和技术。

　　植物工厂的出口对象并不仅限于中东。三菱化学就植物工厂系统的出口表示：“正在与世界各国10余家公司具体商谈。洽商相当多”。除了集装箱蔬菜工厂这种小规模工厂外，对于日产超过数千株的大规模植物工厂系统，海外需求也完全有可能增加。而着手提供其使用的设备和技术经验等的企业在今后估计也会逐渐增加。（原文来源于日经BP社记者：中山 力）