Geleceği Beslemek: Tarımsal Gıda Teknolojisine Genel Bir Bakış

En çok traktör yapmakla tanınan John Deere, yapay zeka işine giriyor. 2017'de John Deere Labs, bir çiftlikteki her bir tesisi tanımlayabilen bilgisayarlı görme ve makine öğrenimi teknolojisine sahip bir başlangıç ​​olan Blue River Technology'yi 305 milyon dolara satın aldı. Bu, herbisite dayanıklı yabani otların sağlıklı bitkilerden kolayca ayırt edilebileceği anlamına gelir. Net sonuç? Blue River'a göre, çiftçiler verimi artırırken kimyasal kullanımını yaklaşık %95 oranında azaltabilir.

Çevresel, sosyal ve demografik faktörler geleneksel tarımsal gıda üretim teknolojisi üzerinde giderek daha fazla baskı oluşturduğundan, yatırımcılar ve girişimciler benzer şekilde inovasyona yöneliyor.

Geleceği Beslemek: Tarımsal Gıda Endüstrisine Genel Bir Bakış'ta sahneyi hazırladıktan sonra, şimdi gıda üretimi işinde devrim yaratan yenilikçi teknolojiler hakkında daha fazla ayrıntıya gireceğiz. Dikey çiftçilik, alternatif proteinler, hassas çiftçilik, tarımsal biyoteknoloji ve diğer ilginç gelecek trendleri gibi, sahada gelecek vaat eden yeni teknolojilerin yanı sıra bunları uygulamaya koyan ilginç girişimleri detaylandırıyoruz.

Kontrol Edilebilir ve Sürdürülebilir Üretim için Dikey Tarım

Dikey tarım, mahsulleri dikey olarak istiflenmiş katmanlarda yetiştirme uygulamasıdır. Bu, bir duvar veya çit üzerinde asılı büyüyen raflar kullanılarak ve bitkileri beslemek için hidroponik tekniklerin uygulanmasıyla mümkün olur.

Bu teknik, birçok üretim değişkeni üzerinde kontrol sağladığı için büyük bir potansiyele sahiptir. Sadece tüketilen girdilerin sayısını azaltmakla kalmaz, aynı zamanda mahsul patojenleri ve parazit böcekler üzerinde kontrole izin verir. Bu, önemli ölçüde daha kısa mahsul döngülerine ve yıl boyunca üretime izin vererek aşağıdakileri mümkün kılar:

• Tarım için arazi kullanımının azaltılması
• Kentleşme trendlerine etkin bir şekilde yanıt vermek, mahsulü şehir içinde taşımak
• Yiyecekleri pazara yüzlerce kilometre götürme ihtiyacını azaltmak
• Mevsim veya hava koşullarından bağımsız olarak üretimi sürdürmek
• İklim değişikliğine bağlı tehlikelerin olasılığının önlenmesi

Bu, su ve girdiler açısından önemli tasarrufla birleştiğinde, artan gıda talebiyle yüzleşmede ve tarımsal gıda endüstrisinin başarısında önemli bir itici güç olacaktır.

Bununla birlikte, dikey tarımın ölçeğini büyütmek, özellikle bu tekniğin gerektirdiği ve kaçınılmaz olarak karbon ayak izi üzerinde bir etkisi olan yüksek enerji kullanımı nedeniyle zorluklara neden olabilir. Dikey çiftçiler, operasyonlarına güç sağlamak için yenilenebilir enerji kullanmaya istekli, ancak endüstrinin daha kat etmesi gereken uzun bir yol var.

Çoğu dikey çiftlik, robotik ekipmanın yüksek maliyetleri ve yapay ışığın daha basit olan kir, seralar ve güneş teknolojisine kaptırması nedeniyle başarısız oldu. Ancak konsept, SoftBank'tan Masayoshi Son ve Amazon'dan Jeff Bezos dahil olmak üzere yatırımcılardan 200 milyon dolar ile desteklenen bir ABD girişimi olan Spread veya Plenty gibi şirketler tarafından gösterildiği gibi, şimdi kurumsal yatırımda bir artış çekiyor. MarketsandMarkets'e göre, tarımsal gıda pazarının bu alt sektörü %24,8'lik bir CAGR ile büyüyor ve 2022'de 5,8 milyar dolara ulaşması bekleniyor.

Hidroponik ve aeroponik, bu alanda uygulanan iki ana teknolojidir. İkisinden birinin uygulanması, önemli ölçüde kaynak tasarrufunu ve su kullanımı ile gerekli gübreler/besinler arasında iyi bir dengeyi içerir.

İklim kontrol cihazları, bu pazarda en hızlı büyüyen donanım segmenti olacak ve verimi artırmada çok önemli bir rol oynayacak. Korumalı bir büyüme ortamı sağlamak için, iklimi etkileyen çeşitli faktörlerin ileri düzeyde kontrol edilmesi gerekir.

Asya-Pasifik'teki dikey tarım pazarının 2022 yılına kadar diğer bölgelere göre en büyük paya sahip olması bekleniyor.

Bölgelere Göre Dikey Tarım Pazarı (Milyon Dolar)

Japonya'da, Singapur'da, Tayvan'da ve bu tür teknolojik açıdan gelişmiş diğer ülkelerde, bölgedeki pazarı zaten yönlendiren çok sayıda çiftlik var. Yatırımlar 2015 ve 2016'da 60 milyon dolardan 2017 ve 2018'de 414 milyon dolara yükseldi.

CapEx bu firmalar için yüksektir. Küçük ölçekli, düşük teknolojili bir dikey tarım işletmesi, başlamak için yaklaşık 280.000 ABD Doları ve ikinci nesil bir tesis için 15 milyon ABD Doları gerektirebilir. En yenilikçi tesisler, veri yönetimi, tesis yönetimi otomasyonu, hasat otomasyonu ve hasat sonrası otomasyonu içerir. Ortalama olarak, bu tür bir bitki, geleneksel çiftliklere göre birim başına 55 kat daha fazla ürün verir. Ayrıca inovasyon, işletme giderlerini azaltmalıdır: örneğin, bu teknikte kullanılan LED ışıkların verimliliğini artırmak.

Bu pazardaki ana oyuncular, 15 yıldır bu işin içinde olan ve 238 milyon dolar toplayan ABD merkezli AeroFarms ve 226 milyon dolar toplayan Plenty (ABD)'dir.

Avrupa çevresi için, Infarm (Almanya) halihazırda yaklaşık 122 milyon dolar toplamış, Berlin merkezli bir şirkettir, Agricool (Fransa) 36 milyon dolar toplamıştır ve odak noktası esas olarak çilek üretimidir, Agrilution (Almanya) 4.6 milyon dolar ve Sfera Agricola (İtalya) 7,5 milyon dolar topladı ve 4,23 milyon dolar gelir elde etti.

Alternatif Proteinlerin Artan Kullanımı

Artan nüfusu hayvancılıktan elde edilen etle beslemek, et talebindeki sürekli büyüme nedeniyle büyük olasılıkla oldukça zor olacağından, araştırmacılar ve yeni başlayanlar çabalarını alternatif proteinlere koyuyorlar.

Sonuç olarak, toplam tarım ürünlerinin %46'sı şu anda sadece besi hayvanlarını beslemek için kullanılmaktadır. Geleneksel et üretiminin verimliliğini artırmaya yönelik çözümler neredeyse tükendi ve bunların peşinden gitmek, küresel tarım ve gıda sorunlarının üstesinden gelemeyecek.

Böylece yeni et ürünleri ve pazar oyuncuları gelişiyor. Geleneksel et üretimini geliştirmek yerine, birçok şirket geleneksel etin yerini alacak yeni ürünler icat etmeye odaklanıyor. En umut verici alanlardan bazıları böcek bazlı et, yeni vegan et ikameleri ve kültür etidir .

Böcek bazlı et, esas olarak cırcır böcekleri ve yemek kurtlarından gelen proteinden yapılır. Bu eğilimin, geleneksel ete kıyasla enerji ve proteinin üstün dönüşümü gibi bazı avantajları vardır. Böcek yemi, geleneksel ete kıyasla tadı ve doku farklılıkları ve Batı ülkelerinin büyük çoğunluğunda böceklerin gıda olarak olumsuz algılanması nedeniyle insanlar yerine çiftlik hayvanlarını beslemek için daha büyük bir potansiyele sahiptir.

Küresel Et Pazarı Tahmini

En ilginç iki eğilim, yeni vegan et ikamesi ve kültürlü et olabilir. İlki, hayvansal içerik gerektirmez ve duyusal profili, geleneksel vegan/vejetaryen ikamesine göre ete çok daha yakındır. Bunun ana nedeni, bitkilerden fermantasyon yoluyla ekstrakte edilen hemoglobin ve bağlayıcıların kullanıldığı karmaşık bir üretim sürecidir. Bu alandaki girişimler (örneğin, Impossible Foods , JUST , Beyond Meat ) 2018'e kadar 900 milyon dolardan fazla finansman topladı ve ürünler zaten hem süpermarketlerde hem de restoranlarda mevcut.

Kültürlenmiş et, biyoreaktörlerde üstel hücre büyümesi yoluyla oluşturulan ete bir alternatifi temsil eder. Et kültürü, bununla ilişkili önemli maliyet nedeniyle zayıf bir gelişme durumunda olmasına rağmen en büyük fırsatı temsil edecektir.

Süreç, canlı bir hayvandan bir hücre çıkarıldığında ve kalıcı olarak bir kültür (hücre çizgisi olarak adlandırılır) oluşturmak için bir laboratuarda büyütüldüğünde başlar. Hücreler bir dizi kaynaktan gelebilir: canlı hayvanların biyopsileri, taze et parçaları veya hücre bankaları. Hücre hatları, birincil hücrelere veya kök hücrelere dayalı olabilir. İyi bir hücre dizisi seçildikten sonra, hücrelerin katlanarak çoğaldığı ve hasat edilebileceği bir biyoreaktöre bir numune verilir. Sonuç, hayvan etinden neredeyse ayırt edilemeyen et. Bu teknik, milyarlarca küresel et endüstrisini bozma potansiyeline sahip olsa bile, henüz hiçbir ticari ürün satılmıyor .

Potansiyel olarak en yıkıcı eğilimler, gerçek ete olan yüksek benzerliklerinden kaynaklanan yüksek ticari potansiyelleri sayesinde 2040 yılında küresel pazar değerinin sırasıyla %25'ine ve %35'ine ulaşacak olan yeni vegan ve kültürlü et olabilir. Bu onları risk sermayesi için çekici kılar. Özellikle kültürlü et uzun vadede kazanacak, ancak geçiş aşamasında yeni vegan et ikameleri gerekli olacaktır.

En gelişmiş yeni vegan et değiştirme işletmeleri ABD merkezlidir. Beyond Meat ve Impossible Foods en ünlüleri arasındadır ve şimdiden birkaç yüz milyonlarca dolar kazanmıştır.

Impossible Foods, 2019'da E serisinde 300 milyon dolar topladı ve toplam öz sermaye değerini 700 milyon dolara çıkardı. Yatırımcılar arasında Bill Gates, GV (eski adıyla Google Ventures), UBS ve Sailing Capital gibi önde gelen isimler yer alıyor. Beyond Meat zaten halka açıldı.

Kaynak: Crunchbase.

Bu şirketler ürünlerini ticarileştirmeye en yakın olanlardır. Bitki bazlı yiyecek ve içecek alternatifleri pazarının 2024 yılına kadar 80.43 milyar dolara ulaşması ve 2019'dan 2024'e kadar olan tahmin döneminde% 13.82'lik bir CAGR'de büyümesi bekleniyor .

En büyük kültürlü et işletmeleri ABD'de bulunmaktadır. San Francisco merkezli Memphis Meats, hücre tabanlı pilot bir et fabrikası kurmak için 161 milyon dolar topladı. Bu yatırım turu, Kaliforniyalı hücre bazlı et şirketinin toplam fonlarını sekiz kattan fazla artırıyor. Yatırımcılar arasında Tyson Food, Richard Branson ve Bill Gates yer alıyor.

2019 yılında The Good Food Institute tarafından yayınlanan iki rapora göre, yatırımcılar son 10 yılda ABD bitki bazlı ve hücre bazlı et şirketlerine 16 milyar dolardan fazla para yatırdı – sadece 2017 ve 2018 yıllarında 13 milyar dolar.

Hassas Tarım Hareketli Ana Akım

Son yirmi yılda hassas tarım, akademik bir araştırma konusu olmaktan tarım alanında oldukça faydalı bir uygulamaya geçişi başarıyla gerçekleştirdi. 2030'un sonunda hassas tarım, tarımdaki en etkili trendlerden biri olmaya hazırlanıyor.

Hassas Tarım Pazarı - Bölgelere Göre Büyüme Hızı (2021-2024)

Hassas tarım, kaynakları korurken girdi getirilerini optimize etmek için bir karar destek sistemi (DSS) tanımlamak amacıyla ürünlerdeki tarla içi ve arası değişkenliği gözlemlemeye, ölçmeye ve bunlara yanıt vermeye dayalı bir çiftçilik yönetimi konseptidir.

AgFunder'a göre, hassas tarıma yapılan yatırımlar 2015 yılında 96 anlaşmada 2014 yılına göre %140 artarak 661 milyon dolara ulaştı. Bununla birlikte, hassas tarım, esas olarak dronlara yapılan düşük harcamalar nedeniyle 2016 yılında 405 milyon dolarlık bir düşüş yaşadı. Bu sektörün geleceğine yön verecek üç ana hassas tarım yönünü belirlemek mümkündür: görüntü ve sensörler , robotik ve otomasyon ve dijitalleşme ve büyük veri .

Görüntü ve sensörler , girdilerin izlenmesine ve otomatikleştirilmesine yardımcı olan bir sistem sağlamayı amaçlayan uydu, drone görüntüleri ve mahsul koşulları sensörlerinin kullanılması yoluyla saha performansı izleme, toprak izleme ve tarla içi bilgisayar veya gerçek zamanlı operasyon uygulamalarıyla ilgilidir.

Robotik ve otomasyon , makine görüşü, havadan algılama ve yapay zeka gibi teknolojileri ifade eder.

Dijitalleşme ve büyük veri , iş zekası servislerine yönelik gelişmiş analitik ve akıllı makine tasarımına ulaşmak için saha haritaları, artırılmış gerçeklik ve açık veri platformlarını kullanır.

Pazarın %12,8'lik CAGR'de büyüyerek 2021 yılına kadar 5,5 milyar dolara ulaşması bekleniyor. Şu anda, EMEA bölgesi pazara hakim (%41), onu APAC (%32) ve Amerika (%27) izliyor. Bayer, 400'den fazla profesyonelden oluşan bir ekip kurdu ve çiftçiler için dijital tekliflerin geliştirilmesini sağlamak için 1,25 milyar dolar yatırım yaptı.

Hassas tarım, yüksek potansiyeli nedeniyle kalabalık bir alandır. Dünyayı beslemek ve bunu yaparken bir getiri elde etmek birçok farklı oyuncu için oldukça motive edicidir. John Deere, CNH, Kubota, Bosch, Trimble ve Topcon gibi şirketler de bu alana ve ayrıca aşağıdakiler dahil çok sayıda startup'a odaklanıyor:

Tarımsal Biyoteknoloji Tarımsal İşletmeyi Dönüştürüyor

İlgili sayıda teknolojik yeniliği kullanan bir diğer hızlı büyüyen niş, çiftlikte ve ayrıca çiftçilik sonrası süreçlerde kullanılan tüm biyolojik veya kimyasal araçları ve süreçleri içeren Tarımsal Biyoteknoloji ile ilgilidir. Bu kategori, genetik , üreme , mikrobiyom araştırmaları , sentetik kimya ve hayvan sağlığı dahil olmak üzere farklı teknoloji ve bilim türlerini içerir.

Genetik , bir organizmanın genetik materyalinin doğrudan manipülasyonu yoluyla faydalı özelliklerin bir bitkiden diğerine transferine izin veren süreçleri içerir.

Islah , istenen özellikleri elde etmek için bitki özelliklerini değiştirme bilimidir.

Mikrobiyom araştırması , mikrobiyal toplulukların biyolojisi ve bunların çevreleri ve konakları üzerindeki etkileri hakkında değerli bilgiler üretmekten oluşur.

Sentetik kimya , yeni biyolojik parçaların, cihazların ve sistemlerin yaratılmasını veya doğada zaten bulunan sistemlerin yeniden tasarlanmasını amaçlayan yeni ortaya çıkan bir araştırma alanıdır.

Hayvan sağlığı , hayvan yemi kalitesini, hayvan performansını ve/veya hayvan sağlığını iyileştiren teknolojilerin yanı sıra birincil veya ikincil gıda kaynağı olarak hizmet eden yeni hayvan yemleri yaratan teknolojileri içerir.

Küresel tarım biyoteknoloji pazarının 2024 yılına kadar 33,8 milyar dolar olması ve %10,9'luk bir CAGR'de (2019-2024) büyümesi bekleniyor. Kuzey Amerika, GDO'ların en yüksek kabulü nedeniyle en büyük tarımsal biyoteknoloji pazarıdır.

Genetik mühendisliği pazarı hızla büyüyen bir pazardır ve çevre üzerinde olumlu etkileri olabilir - GDO'lu ürünler daha az kimyasal, arazi ve makine gerektirir, bu da çevre kirliliğini ve sera gazı emisyonlarını azaltmaya yardımcı olur. Ayrıca, bu bilimin odak noktası, esas olarak, büyürken herbisitlere, böceklere ve virüslere direnebilen - çevresel streslere (örn.

Genetik mühendisliğinin bazı dezavantajları da vardır. Genel olarak patojenler yeni genetik profillere uyum sağlayabilirler, bu nedenle beklenmedik olumsuz yan etkiler olabilir (örneğin, kuraklığa dayanıklı bitkiler doğrudan güneş ışığına daha az toleranslı olabilir).

Ayrıca, Fikri Mülkiyet Haklarını (IPR) korumak için telif hakkı ve patentlerin kullanılması, düşük taklit maliyeti ile karakterize edilen bu alanda önemli bir avantajdır.

Tarımsal biyoteknoloji alanında faaliyet gösteren bazı girişimler ve KOBİ'ler şunlardır:

Gelecek İçin Ek İlginç Eğilimler

Tarihsel olarak tarım, verimliliği, verimi ve karlılığı daha önce hayal bile edilemeyen seviyelere taşıyan bir dizi devrimden geçmiştir. Önümüzdeki on yıl için piyasa tahminleri, muhtemelen tarımsal gıda zincirinin her yönünü etkileyecek bir dijital devrim önermektedir.

İklim perspektifinden bakıldığında, aynı miktarda ekili alanla (daha az değilse) mümkün olduğu kadar çok gıdanın nasıl üretileceğini anlamaya yönelik artan bir ihtiyaç var. Ancak, daha önce tartışıldığı gibi, önümüzdeki birkaç yıl içinde gıda işini tehdit eden tek faktör iklim değişikliği değil; ayrıca tarıma uygulanan teknolojik çözümler için artan bir talep olacaktır .

Daha önce, kültürlenmiş etin, CRISPR ve genom düzenlemenin, hassas çiftçiliğin ve dikey çiftçiliğin gelecekteki önemini tartışmıştık. Ancak bunlar, araştırmacılar tarafından incelenen tek mevcut teknolojiler değil. Hem iklim değişikliği ile gıda ile ilgili zorluklarla hem de gıda talebinin genişlemesiyle yüzleşmek için çok çeşitli çözümler araştırılmaktadır. Bazı örnekler şunları içerir:

• Gübrenin toprak mikroplarını son derece güçlü bir sera gazı olan nitröz okside dönüştürmesini önleyen bileşikler kullanmak.
• Daha fazla nitrojen emen ekin çeşitleri geliştirmek.
• Hayvanları farklı şekilde besleyerek, örneğin yosun kullanarak, karbon ayak izini azaltmak .
• Çöl tarımını ve deniz suyu çiftçiliğini benimsemek . Artan kaynak kıtlığı nedeniyle dünya, çölü ve denizi gıda üretim tesislerine dönüştürmek zorunda.
• 3D baskının gıda üretimine uygulanması . Uzmanlar, hidrokolloid kullanan yazıcıların, gıdaların temel bileşenlerini yosun, su mercimeği ve çimen gibi yenilenebilir kaynaklarla değiştirmek için kullanılabileceğine inanıyor. Şimdi, bazı bilim adamları, hayvansal proteinin yerine yosunları deniyorlar.

Ne yazık ki, bu tarımsal gıda teknolojilerinin çoğu, etkin bir şekilde uygulanmaları için gereken yatırımların sayısını henüz alamıyor; bununla birlikte, bu alan çok hızlı bir şekilde farkındalık yaratıyor ve buna bağlı olarak yatırımlar artıyor.

Bu serinin I. Bölümünü okuyun: Geleceği Beslemek: Tarımsal Gıda Endüstrisine Genel Bir Bakış.