Hrănirea viitorului: o privire de ansamblu asupra tehnologiei agroalimentare

John Deere, o companie cea mai cunoscută pentru fabricarea de tractoare, intră în domeniul inteligenței artificiale. În 2017, John Deere Labs a cumpărat Blue River Technology pentru 305 de milioane de dolari, un startup cu viziune computerizată și tehnologie de învățare automată care poate identifica fiecare plantă individuală dintr-o fermă. Aceasta înseamnă că buruienile rezistente la erbicide pot fi ușor distinse de plantele sănătoase. Rezultatul net? Fermierii pot reduce utilizarea substanțelor chimice cu aproximativ 95%, îmbunătățind în același timp randamentele, potrivit Blue River.

Pe măsură ce factorii de mediu, sociali și demografici pun din ce în ce mai mult presiune asupra tehnologiei tradiționale de producție agroalimentară, investitorii și antreprenorii deopotrivă se îndreaptă către inovare.

După ce am pregătit scena în Feeding the Future: O privire de ansamblu asupra industriei agroalimentare, vom detalia acum tehnologiile inovatoare care revoluționează activitatea de producție alimentară. Detaliăm tehnologii noi promițătoare în domeniu, precum și startup-uri interesante care le pun la lucru, cum ar fi agricultura verticală, proteinele alternative, agricultura de precizie, biotehnologia agricolă și alte tendințe viitoare interesante.

Agricultura verticală pentru producție controlabilă și durabilă

Agricultura verticală este practica de cultivare a culturilor în straturi stivuite vertical. Acest lucru este posibil prin utilizarea unor rafturi de creștere suspendate pe un perete sau un gard și prin implementarea tehnicilor hidroponice pentru a hrăni plantele.

Această tehnică are un potențial mare, deoarece asigură controlul asupra multor variabile de producție. Nu numai că reduce numărul de intrări consumate, dar permite și controlul asupra agenților patogeni ai culturilor și a insectelor parazite. Acest lucru permite cicluri de cultură semnificativ mai scurte și producție pe tot parcursul anului , oferind posibilitatea de:

• Reducerea utilizării terenurilor pentru agricultură
• Răspunzând eficient tendințelor de urbanizare, mutarea culturii în interiorul orașului
• Reducerea necesității de a transporta alimente cu camioane la sute de kilometri până la piață
• Mentinerea productiei indiferent de anotimp sau vreme
• Prevenirea eventualității pericolelor legate de schimbările climatice

Acest lucru, combinat cu economiile semnificative în ceea ce privește apă și inputuri, va fi un motor cheie pentru succesul în a face față cererii în creștere de alimente și pentru succesul industriei agroalimentare.

Cu toate acestea, extinderea agriculturii pe verticală ar putea cauza dificultăți, în principal din cauza consumului ridicat de energie pe care îl necesită această tehnică, care are inevitabil un impact asupra amprentei sale de carbon. Fermierii verticali sunt dispuși să folosească energie regenerabilă pentru a-și alimenta operațiunile, dar industria are încă un drum lung de parcurs.

Majoritatea fermelor verticale au eșuat, deoarece costurile ridicate ale echipamentelor robotizate și ale luminii artificiale au pierdut în fața tehnologiei mai simple a murdăriei, a serelor și a soarelui. Dar conceptul atrage acum o creștere a investițiilor corporative, ilustrată de companii precum Spread sau Plenty, un startup american susținut de 200 de milioane de dolari de la investitori, inclusiv Masayoshi Son de la SoftBank și Jeff Bezos de la Amazon. Potrivit MarketsandMarkets, această subsecție a pieței agroalimentare este în creștere cu un CAGR de 24,8% și este de așteptat să ajungă la 5,8 miliarde de dolari în 2022.

Hidroponia și aeroponia sunt cele două tehnologii principale aplicate în acest domeniu. Implementarea unuia dintre cele două implică economii semnificative de resurse și un echilibru bun între utilizarea apei și îngrășămintele/nutrienții necesari.

Dispozitivele de climatizare vor fi segmentul hardware cu cea mai rapidă creștere de pe această piață, jucând un rol crucial în creșterea randamentului. Pentru a asigura un mediu de creștere protejat, mai mulți factori care influențează clima trebuie controlați la un nivel avansat.

Piața agricolă verticală din Asia-Pacific este de așteptat să aibă cea mai mare cotă până în 2022, comparativ cu celelalte regiuni.

Piața agricolă verticală în funcție de regiune (milioane USD)

Există numeroase ferme în Japonia, Singapore, Taiwan și alte astfel de țări avansate din punct de vedere tehnologic, care conduc deja piața din regiune. Investițiile au crescut semnificativ de la 60 de milioane de dolari în 2015 și 2016 la 414 de milioane de dolari în 2017 și 2018.

CapEx este mare pentru aceste firme. O afacere verticală la scară mică, cu tehnologie joasă, poate necesita aproximativ 280.000 USD pentru a începe și până la 15 milioane USD pentru o fabrică de a doua generație. Cele mai inovatoare plante includ managementul datelor, automatizarea managementului plantelor, automatizarea recoltării și automatizarea post-recoltare. În medie, acest tip de plantă produce de 55 de ori mai multe produse pe unitate decât fermele tradiționale. Mai mult, inovația ar trebui să reducă cheltuielile de operare: de exemplu, creșterea eficienței luminilor LED utilizate în această tehnică.

Principalii jucători de pe această piață sunt AeroFarms, o firmă cu sediul în SUA, care activează în afaceri de 15 ani și a strâns 238 de milioane de dolari, și Plenty (SUA), care a strâns 226 de milioane de dolari.

Pentru mediul european, Infarm (Germania) este o companie cu sediul în Berlin care a strâns deja aproximativ 122 milioane USD, Agricool (Franța) a strâns 36 milioane USD și se concentrează în principal pe producția de căpșuni, Agrilution (Germania) a strâns 4,6 milioane USD și Sfera Agricola (Italia) a strâns 7,5 milioane de dolari și are venituri de 4,23 milioane de dolari.

Creșterea utilizării proteinelor alternative

Cercetătorii și startup-urile își depun eforturile în proteine ​​alternative, deoarece hrănirea populației în creștere cu carne de la animale va deveni, cel mai probabil, destul de dificilă din cauza creșterii continue a cererii de carne.

Drept urmare, 46% din totalul produselor agricole sunt folosite în prezent doar pentru hrănirea animalelor. Soluțiile pentru creșterea eficienței producției convenționale de carne au fost aproape epuizate, iar urmărirea lor nu va depăși provocările globale agricole și alimentare.

Noi produse din carne și jucători de pe piață evoluează astfel. În loc să îmbunătățească producția convențională de carne, mai multe companii se concentrează pe inventarea de noi produse care să înlocuiască carnea convențională . Unele dintre cele mai promițătoare zone sunt carnea pe bază de insecte, înlocuitorii noi de carne vegană și carnea de cultură .

Carnea pe bază de insecte este făcută din proteine ​​provenite în principal din greieri și viermi de făină. Această tendință are câteva avantaje, cum ar fi conversia superioară a energiei și proteinelor în comparație cu carnea tradițională. Hrana pentru insecte are un potențial mai mare pentru hrănirea animalelor în loc de oameni, datorită diferențelor sale de gust și textura față de carnea tradițională și percepția negativă a consumatorilor asupra insectelor ca hrană în marea majoritate a țărilor occidentale.

Prognoza pieței globale a cărnii

Cele mai interesante două tendințe ar putea fi înlocuirea cărnii vegane și carnea de cultură. Primul nu necesită ingrediente de origine animală, iar profilul său senzorial se apropie mult mai mult de carne decât înlocuitorul tradițional vegan/vegetarian. Motivul principal pentru aceasta este un proces de producție sofisticat care utilizează hemoglobină și lianți extrași prin fermentație din plante. Startup-urile din acest domeniu (de exemplu, Impossible Foods , JUST , Beyond Meat ) au strâns finanțări de peste 900 de milioane de dolari până în 2018, iar produsele sunt deja disponibile atât în ​​supermarketuri, cât și în restaurante.

Carnea de cultură reprezintă o alternativă la carnea care este creată prin creșterea exponențială a celulelor în bioreactoare. Cultivarea cărnii va reprezenta cea mai mare oportunitate chiar dacă se află într-o stare proastă de dezvoltare din cauza costului semnificativ asociat cu aceasta.

Procesul începe atunci când o celulă este extrasă dintr-un animal viu și crescută într-un laborator pentru a stabili permanent o cultură (numită linie celulară). Celulele pot proveni dintr-o serie de surse: biopsii ale animalelor vii, bucăți de carne proaspătă sau bănci de celule. Liniile celulare se pot baza fie pe celule primare, fie pe celule stem . Odată ce o linie celulară bună a fost selectată, o probă este introdusă într-un bioreactor unde celulele proliferează exponențial și pot fi recoltate. Rezultatul este carnea aproape imposibil de distins de carnea de animale. Încă nu sunt vândute produse comerciale , chiar dacă această tehnică are potențialul de a perturba industria mondială a cărnii de mai multe miliarde.

Cele mai potențial tendințe perturbatoare ar putea fi carnea vegană și de cultură nouă, care urmează să atingă – respectiv – 25% și 35% din valoarea pieței globale în 2040, datorită potențialului lor comercial ridicat, motivat de asemănarea lor mare cu carnea reală. Acest lucru le face atractive pentru capitalul de risc. În special, carnea de cultură va câștiga pe termen lung, dar înlocuitorii noi de carne vegană vor fi esențiale în faza de tranziție.

Cele mai avansate noi afaceri vegane de înlocuire a cărnii sunt cu sediul în SUA. Beyond Meat și Impossible Foods sunt printre cele mai faimoase și au adunat deja câteva sute de milioane de dolari.

Impossible Foods a strâns 300 de milioane de dolari în seria E în 2019, ducând valoarea capitalului total la 700 de milioane de dolari. Investitorii includ nume proeminente precum Bill Gates, GV (fostul Google Ventures), UBS și Sailing Capital. Beyond Meat a devenit deja public.

Sursa: Crunchbase.

Aceste companii sunt cel mai aproape de a-și comercializa produsele. Piața alternativelor de alimente și băuturi pe bază de plante este de așteptat să atingă 80,43 miliarde de dolari până în 2024, crescând cu un CAGR de 13,82% în perioada de prognoză din 2019 până în 2024.

Cele mai mari afaceri cu carne de cultură sunt situate în SUA. Memphis Meats, cu sediul în San Francisco, a strâns 161 de milioane de dolari pentru a construi o fabrică pilot de carne pe bază de celule. Această rundă de investiții crește de peste opt ori fondurile totale ale companiei de carne din California, bazate pe celule. Investitorii includ Tyson Food, Richard Branson și Bill Gates.

Investitorii au investit peste 16 miliarde de dolari în companiile americane de carne pe bază de plante și celule în ultimii 10 ani - 13 miliarde de dolari numai în 2017 și 2018, potrivit a două rapoarte publicate de The Good Food Institute în 2019.

Agricultura de precizie în mișcare în mainstream

În ultimele două decenii, agricultura de precizie a făcut tranziția cu succes de la a fi un subiect de cercetare academică la o practică extrem de benefică în domeniul agriculturii. Până la sfârșitul anului 2030, agricultura de precizie este pe cale să devină una dintre cele mai influente tendințe în agricultură.

Piața agriculturii de precizie - Rata de creștere în funcție de regiune (2021-2024)

Agricultura de precizie este un concept de management al agriculturii bazat pe observarea, măsurarea și răspunsul la variabilitatea inter și intra-camp a culturilor, cu scopul de a defini un sistem de sprijin decizional (DSS) pentru optimizarea rentabilității inputurilor, păstrând în același timp resursele.

Investițiile în agricultura de precizie au ajuns la 661 de milioane de dolari în 96 de tranzacții în 2015, o creștere cu 140% față de 2014, potrivit AgFunder. Cu toate acestea, agricultura de precizie a cunoscut o scădere de 405 milioane USD în 2016, în principal din cauza cheltuielilor mai mici pentru drone. Este posibil să identificăm trei direcții principale ale agriculturii de precizie care vor ghida viitorul acestui sector: imagini și senzori , robotică și automatizare și digitalizare și date mari .

Imaginile și senzorii se referă la practicile de monitorizare a performanței pe teren, monitorizarea solului și computerul în câmp sau operarea în timp real prin folosirea de imagini prin satelit, drone și senzori de condiții de recoltare, având ca scop furnizarea unui sistem care ajută la monitorizarea și automatizarea intrărilor.

Robotica și automatizarea se referă la tehnologii precum viziunea artificială, detectarea aeriană și inteligența artificială.

Digitalizarea și big data folosesc hărți de teren, realitate augmentată și platforme de date deschise pentru a ajunge la analize avansate și la proiectarea mașinilor inteligente către serviciile de business intelligence.

Piața este de așteptat să crească cu 12,8% CAGR pentru a ajunge la 5,5 miliarde USD până în 2021. În prezent, zona EMEA domină piața (41%), urmată de APAC (32%) și America (27%). Bayer a înființat o echipă de peste 400 de profesioniști și a investit 1,25 miliarde de dolari pentru a stimula dezvoltarea ofertelor digitale pentru fermieri.

Agricultura de precizie este un domeniu aglomerat datorită potențialului său ridicat. A hrăni lumea și a câștiga un profit în timp ce o faci este foarte motivant pentru mulți jucători diferiți. Companii precum John Deere, CNH, Kubota, Bosch, Trimble și Topcon se concentrează, de asemenea, pe acest domeniu, precum și pe un număr mare de startup-uri, inclusiv:

Biotehnologia agricolă transformă afacerea agricolă

O altă nișă în creștere rapidă care utilizează un număr relevant de inovații tehnologice se referă la Agricultural Biotech, care include toate instrumentele și procesele biologice sau chimice utilizate în fermă și, de asemenea, în procesele post-ferme. Această categorie implică diferite tipuri de tehnologie și știință, inclusiv genetica , reproducerea , cercetarea microbiomului , chimia sintetică și sănătatea animală .

Genetica implică procese care permit transferul de caracteristici utile de la o plantă la alta prin manipularea directă a materialului genetic al unui organism.

Ameliorarea este știința de a schimba trăsăturile plantelor pentru a produce caracteristicile dorite.

Cercetarea microbiomului constă în generarea de informații valoroase asupra biologiei comunităților microbiene și a impactului acestora asupra mediului înconjurător și asupra gazdelor lor.

Chimia sintetică este un domeniu emergent de cercetare care vizează crearea de noi părți biologice, dispozitive și sisteme sau reproiectarea sistemelor care se găsesc deja în natură.

Sănătatea animală cuprinde tehnologii care îmbunătățesc calitatea hranei pentru animale, performanța animalelor și/sau sănătatea animală, precum și tehnologii care creează hrană pentru animale noi care servesc ca sursă de hrană primară sau secundară.

Piața globală de biotehnologie agricolă este de așteptat să fie de 33,8 miliarde de dolari până în 2024, în creștere cu 10,9% CAGR (2019-2024). America de Nord este cea mai mare piață de biotehnologie agricolă datorită celei mai înalte acceptări a OMG-urilor.

Piața ingineriei genetice este una în creștere rapidă și poate avea un impact pozitiv asupra mediului – culturile OMG necesită mai puține substanțe chimice, terenuri și utilaje, ceea ce ajută la diminuarea poluării mediului și a emisiilor de GES. În plus, obiectivul acestei științe este în principal crearea de noi semințe și plante capabile să reziste erbicidelor, insectelor și virușilor în timp ce cresc - tolerante la stresul mediului (de exemplu, secetă, inundații) și cu beneficii nutriționale suplimentare și gust îmbunătățit.

Există, de asemenea, unele dezavantaje ale ingineriei genetice. În general, agenții patogeni sunt capabili să se adapteze la noile profiluri genetice, prin urmare, pot exista efecte secundare negative neașteptate (de exemplu, plantele rezistente la secetă pot fi mai puțin tolerante la lumina directă a soarelui).

În plus, utilizarea drepturilor de autor și a brevetelor pentru protejarea Drepturilor de Proprietate Intelectuală (DPI) reprezintă un avantaj major în acest domeniu, caracterizat printr-un cost scăzut al imitației.

Unele dintre startup-urile și IMM-urile active în domeniul biotehnologiei agricole sunt:

Tendințe suplimentare interesante pentru viitor

Din punct de vedere istoric, agricultura a suferit o serie de revoluții care au condus eficiența, randamentul și profitabilitatea la niveluri de neimaginat anterior. Prognozele pieței pentru următorul deceniu sugerează o revoluție digitală care va afecta probabil fiecare aspect al lanțului alimentar agricol.

Din punct de vedere climatic, există o nevoie din ce în ce mai mare de a ne da seama cum să produci cât mai multă hrană cu aceeași cantitate de teren cultivat (dacă nu mai puțin). Cu toate acestea, după cum sa discutat anterior, schimbările climatice nu sunt singurul factor care amenință afacerile alimentare în următorii câțiva ani; va exista, de asemenea, o cerere tot mai mare de soluţii tehnologice aplicate agriculturii .

Anterior, am discutat despre importanța viitoare a cărnii de cultură, CRISPR și editarea genomului, agricultura de precizie și agricultura verticală. Dar acestea nu sunt singurele tehnologii disponibile care sunt studiate de cercetători. Este explorată o gamă largă de soluții pentru a face față atât provocărilor legate de alimente legate de schimbările climatice, cât și extinderii cererii de alimente. Câteva exemple includ:

• Folosind compuși care împiedică îngrășământul să transforme microbii din sol în protoxid de azot , un gaz cu efect de seră foarte puternic.
• Dezvoltarea de soiuri de culturi care absorb mai mult azot .
• Reducerea amprentei de carbon a animalelor prin hrănirea lor diferită - folosind alge, de exemplu.
• Adoptarea agriculturii în deșert și a apei de mare . Din cauza lipsei tot mai mari de resurse, lumea trebuie să transforme deșertul și marea în unități de producere a alimentelor.
• Aplicarea imprimării 3D la producția de alimente . Experții cred că imprimantele care folosesc hidrocoloizi ar putea fi folosite pentru a înlocui ingredientele de bază ale alimentelor cu surse regenerabile, cum ar fi algele, lintia de rață și iarba. Acum, unii oameni de știință experimentează cu alge ca înlocuitor al proteinelor animale.

Din păcate, multe dintre aceste tehnologii agroalimentare nu primesc încă numărul de investiții de care au nevoie pentru a fi implementate eficient; cu toate acestea, acest domeniu crește gradul de conștientizare și, în consecință, investițiile cresc.

Citiți partea I a acestei serii: Hrănirea viitorului: o privire de ansamblu asupra industriei agroalimentare.