John Deere, một công ty được biết đến rộng rãi với việc sản xuất máy kéo, đang tham gia vào lĩnh vực kinh doanh trí tuệ nhân tạo. Năm 2017, John Deere Labs đã mua Blue River Technology với giá 305 triệu đô la, một công ty khởi nghiệp với thị giác máy tính và công nghệ máy học có thể xác định từng cây riêng lẻ trong trang trại. Điều này có nghĩa là cỏ dại kháng thuốc diệt cỏ có thể dễ dàng được phân biệt với cây khỏe mạnh. Kết quả ròng? Theo Blue River, nông dân có thể giảm sử dụng hóa chất khoảng 95% trong khi cải thiện năng suất.

Khi các yếu tố môi trường, xã hội và nhân khẩu học ngày càng gây áp lực lên công nghệ sản xuất nông sản truyền thống, các nhà đầu tư cũng như doanh nhân đang chuyển sang đổi mới.

Sau khi tạo tiền đề cho Tương lai:Tổng quan về ngành nông nghiệp, bây giờ chúng ta sẽ đi vào chi tiết hơn về các công nghệ tiên tiến đang cách mạng hóa hoạt động kinh doanh sản xuất thực phẩm. Chúng tôi trình bày chi tiết các công nghệ mới đầy hứa hẹn trong lĩnh vực này cũng như các công ty khởi nghiệp thú vị đưa chúng vào hoạt động, chẳng hạn như canh tác thẳng đứng, protein thay thế, canh tác chính xác, công nghệ sinh học nông nghiệp và các xu hướng thú vị khác trong tương lai.

Canh tác theo chiều dọc để sản xuất có thể kiểm soát và bền vững

Canh tác theo chiều dọc là thực hành trồng trọt theo các lớp xếp chồng lên nhau theo chiều dọc. Điều này có thể thực hiện được bằng cách sử dụng các giá thể trồng cây treo trên tường hoặc hàng rào và thực hiện các kỹ thuật thủy canh để nuôi dưỡng cây.

Kỹ thuật này có tiềm năng lớn, vì nó đảm bảo kiểm soát nhiều biến số sản xuất. Nó không chỉ làm giảm số lượng đầu vào tiêu thụ mà còn cho phép kiểm soát mầm bệnh cây trồng và côn trùng ký sinh. Điều này cho phép chu kỳ cây trồng ngắn hơn đáng kể và sản xuất quanh năm , đưa ra khả năng:

• Giảm sử dụng đất cho nông nghiệp
• Đáp ứng hiệu quả các xu hướng đô thị hóa, chuyển cây trồng vào trong thị trấn
• Giảm nhu cầu vận chuyển thực phẩm hàng trăm km đến thị trường
• Duy trì sản xuất bất kể mùa hay thời tiết
• Ngăn ngừa sự cố xảy ra các mối nguy liên quan đến biến đổi khí hậu

Điều này, kết hợp với việc tiết kiệm đáng kể nước và đầu vào, sẽ là động lực chính để thành công trong việc đối mặt với nhu cầu lương thực ngày càng tăng và cho sự thành công của ngành nông sản.

Tuy nhiên, việc mở rộng quy mô canh tác theo chiều dọc có thể gây ra khó khăn, chủ yếu là do sử dụng nhiều năng lượng kỹ thuật này đòi hỏi, chắc chắn có tác động đến lượng khí thải carbon của nó. Nông dân sản xuất dọc sẵn sàng sử dụng năng lượng tái tạo để cung cấp năng lượng cho các hoạt động của họ, nhưng ngành công nghiệp này vẫn còn một chặng đường dài phía trước.

Hầu hết các trang trại thẳng đứng đã thất bại vì chi phí cao của thiết bị rô-bốt và ánh sáng nhân tạo bị mất trước công nghệ đơn giản hơn của bụi bẩn, nhà kính và mặt trời. Nhưng khái niệm này hiện đang thu hút sự gia tăng đầu tư của doanh nghiệp, được minh họa bởi các công ty như Spread hoặc Plenty, một công ty khởi nghiệp của Mỹ được hỗ trợ bởi 200 triệu đô la từ các nhà đầu tư bao gồm Masayoshi Son của SoftBank và Jeff Bezos của Amazon. Theo MarketsandMarkets, phân ngành này của thị trường nông sản đang phát triển với tốc độ CAGR 24,8% và dự kiến ​​sẽ đạt 5,8 tỷ đô la vào năm 2022.

Thủy canh và khí canh là hai công nghệ chính được áp dụng trong lĩnh vực này. Việc thực hiện một trong hai cách này liên quan đến việc tiết kiệm đáng kể tài nguyên và cân bằng tốt giữa việc sử dụng nước và phân bón / chất dinh dưỡng cần thiết.

Thiết bị kiểm soát khí hậu sẽ là phân khúc phần cứng phát triển nhanh nhất trên thị trường này, đóng một vai trò quan trọng trong việc tăng năng suất. Để đảm bảo một môi trường tăng trưởng được bảo vệ, một số yếu tố ảnh hưởng đến khí hậu cần phải được kiểm soát ở mức độ nâng cao.

Thị trường canh tác thẳng đứng ở Châu Á - Thái Bình Dương dự kiến ​​sẽ chiếm thị phần lớn nhất vào năm 2022 so với các khu vực khác.

Thị trường canh tác dọc theo khu vực (Triệu đô la)

Có rất nhiều trang trại ở Nhật Bản, Singapore, Đài Loan và các quốc gia có nền công nghệ tiên tiến khác đã và đang dẫn dắt thị trường trong khu vực. Các khoản đầu tư đã tăng đáng kể từ 60 triệu đô la trong năm 2015 và 2016 lên 414 triệu đô la trong năm 2017 và 2018.

CapEx cao đối với các công ty này. Một doanh nghiệp canh tác theo chiều dọc quy mô nhỏ, công nghệ thấp có thể cần khoảng 280.000 đô la để bắt đầu và lên tới 15 triệu đô la cho một nhà máy thế hệ thứ hai. Các nhà máy sáng tạo nhất bao gồm quản lý dữ liệu, tự động hóa quản lý nhà máy, tự động hóa thu hoạch và tự động hóa sau thu hoạch. Trung bình, loại cây này cho sản lượng gấp 55 lần so với các trang trại truyền thống. Hơn nữa, đổi mới sẽ giảm chi phí hoạt động:ví dụ, tăng hiệu quả của đèn LED được sử dụng trong kỹ thuật này.

Những người chơi chính trong thị trường này là AeroFarms, một công ty có trụ sở tại Hoa Kỳ đã kinh doanh được 15 năm và đã huy động được 238 triệu đô la, và Plenty (Mỹ), đã huy động được 226 triệu đô la.

Đối với môi trường châu Âu, Infarm (Đức) là một công ty có trụ sở tại Berlin đã huy động được khoảng 122 triệu đô la, Agricool (Pháp) đã huy động được 36 triệu đô la và tập trung chủ yếu vào sản xuất dâu tây, Agrilution (Đức) đã huy động được 4,6 triệu đô la, và Sfera Agricola (Ý) đã huy động được 7,5 triệu đô la và có doanh thu 4,23 triệu đô la.

Tăng Sử dụng Protein Thay thế

Các nhà nghiên cứu và các công ty khởi nghiệp đang nỗ lực nghiên cứu các loại protein thay thế, vì việc cung cấp thịt cho dân số ngày càng tăng bằng thịt gia súc rất có thể sẽ trở nên khá khó khăn do nhu cầu thịt tăng liên tục.

Kết quả là, 46% tổng sản phẩm nông nghiệp hiện được sử dụng để làm thức ăn cho gia súc. Các giải pháp để tăng hiệu quả sản xuất thịt thông thường đã gần như cạn kiệt và việc theo đuổi chúng sẽ không vượt qua được những thách thức về nông nghiệp và thực phẩm toàn cầu.

Do đó, các sản phẩm thịt mới và những người chơi trên thị trường đang phát triển. Thay vì tăng cường sản xuất thịt thông thường, một số công ty đang tập trung vào phát minh ra các sản phẩm mới để thay thế thịt thông thường . Một số lĩnh vực hứa hẹn nhất là thịt làm từ côn trùng, thịt thay thế thịt thuần chay mới và thịt nuôi cấy .

Thịt côn trùng được làm từ protein chủ yếu đến từ dế và sâu bột. Xu hướng này có một số lợi thế, như chuyển đổi năng lượng và protein vượt trội so với thịt truyền thống. Thức ăn từ côn trùng có tiềm năng lớn hơn để làm thức ăn cho gia súc thay vì cho con người vì hương vị và kết cấu của nó khác biệt so với thịt truyền thống và nhận thức tiêu cực của người tiêu dùng về côn trùng là thức ăn ở đại đa số các nước phương Tây.

Dự báo thị trường thịt toàn cầu

Hai xu hướng thú vị nhất có thể là thay thế thịt thuần chay mới và thịt nuôi. Loại đầu tiên không yêu cầu nguyên liệu động vật và đặc điểm cảm quan của nó gần giống với thịt hơn nhiều so với cách thay thế thuần chay / chay truyền thống. Lý do chính cho điều này là một quy trình sản xuất phức tạp sử dụng hemoglobin và chất kết dính được chiết xuất thông qua quá trình lên men từ thực vật. Công ty khởi nghiệp trong lĩnh vực này (ví dụ: Thực phẩm bất khả thi , CHỈ , Ngoài thịt ) đã thu về hơn 900 triệu đô la tài chính cho đến năm 2018 và các sản phẩm đã có sẵn ở cả siêu thị và nhà hàng.

Thịt nuôi cấy đại diện cho một sự thay thế cho thịt được tạo ra thông qua sự phát triển tế bào theo cấp số nhân trong lò phản ứng sinh học. Nuôi thịt sẽ mang lại cơ hội lớn nhất mặc dù nó đang ở trạng thái phát triển kém do chi phí đáng kể liên quan đến nó.

Quá trình bắt đầu khi một tế bào được chiết xuất từ ​​một động vật sống và được nuôi trong phòng thí nghiệm để thiết lập vĩnh viễn một nền văn hóa (được gọi là dòng tế bào). Tế bào có thể đến từ nhiều nguồn:sinh thiết động vật sống, miếng thịt tươi hoặc ngân hàng tế bào. Các dòng ô có thể dựa trên ô chính hoặc trên tế bào gốc . Khi một dòng tế bào tốt đã được chọn, một mẫu được đưa vào lò phản ứng sinh học, nơi các tế bào sinh sôi nảy nở theo cấp số nhân và có thể được thu hoạch. Kết quả là thịt gần như không thể phân biệt được với thịt động vật. Chưa có sản phẩm thương mại nào được bán , ngay cả khi kỹ thuật này có khả năng phá vỡ ngành công nghiệp thịt toàn cầu nhiều tỷ người.

Các xu hướng có khả năng gây đột phá nhất có thể là thịt thuần chay và thịt nuôi mới, sẽ đạt lần lượt - 25% và 35% giá trị thị trường toàn cầu vào năm 2040 nhờ tiềm năng thương mại cao được thúc đẩy bởi độ tương đồng cao với thịt thật của chúng. Điều này khiến họ trở nên hấp dẫn đối với các khoản đầu tư mạo hiểm. Đặc biệt, thịt nuôi sẽ thắng về lâu dài, nhưng việc thay thế thịt thuần chay mới là cần thiết trong giai đoạn chuyển đổi.

Các doanh nghiệp thay thế thịt thuần chay mới tiên tiến nhất có trụ sở tại Hoa Kỳ. Ngoài Thịt và Thực phẩm Bất khả thi là một trong những thực phẩm nổi tiếng nhất và đã thu về hàng trăm triệu đô la.

Impossible Foods đã huy động được 300 triệu đô la trong loạt E vào năm 2019, nâng tổng giá trị vốn chủ sở hữu lên 700 triệu đô la. Các nhà đầu tư bao gồm những cái tên nổi bật như Bill Gates, GV (trước đây là Google Ventures), UBS và Sailing Capital. Beyond Meat đã được công khai.

Nguồn:Crunchbase.

Các công ty này tiến gần nhất đến việc thương mại hóa sản phẩm của họ. Thị trường thực phẩm và đồ uống thay thế dựa trên thực phẩm được dự kiến ​​ đạt 80,43 tỷ đô la vào năm 2024, tăng trưởng với tốc độ CAGR 13,82% trong giai đoạn dự báo từ 2019 đến 2024.

Các doanh nghiệp thịt nuôi lớn nhất được đặt tại Mỹ. Memphis Meats, có trụ sở tại San Francisco, đã huy động được 161 triệu đô la để xây dựng một nhà máy sản xuất thịt dựa trên tế bào thí điểm. Vòng đầu tư này làm tăng tổng số tiền của công ty thịt dựa trên tế bào ở California lên gấp tám lần. Các nhà đầu tư bao gồm Tyson Food, Richard Branson và Bill Gates.

Các nhà đầu tư đã đầu tư hơn 16 tỷ đô la vào các công ty sản xuất thịt dựa trên thực vật và tế bào của Hoa Kỳ trong 10 năm qua— 13 tỷ đô la chỉ riêng trong năm 2017 và 2018, theo hai báo cáo được công bố từ Viện Thực phẩm Tốt vào năm 2019.

Chế độ canh tác chính xác Chuyển sang dòng chính

Trong hai thập kỷ qua, canh tác chính xác đã thành công trong việc chuyển đổi từ một chủ đề nghiên cứu hàn lâm sang một thực tiễn có lợi cao trong lĩnh vực nông nghiệp. Đến cuối năm 2030, canh tác chính xác đã sẵn sàng trở thành một trong những xu hướng có ảnh hưởng nhất trong nông nghiệp.

Thị trường canh tác chính xác - Tỷ lệ tăng trưởng theo khu vực (2021-2024)

Canh tác chính xác là một khái niệm quản lý canh tác dựa trên việc quan sát, đo lường và phản ứng với sự biến động giữa các cây trồng trong và ngoài đồng ruộng với mục tiêu xác định hệ thống hỗ trợ quyết định (DSS) để tối ưu hóa lợi tức đầu vào trong khi vẫn bảo toàn tài nguyên.

Theo AgFunder, các khoản đầu tư vào lĩnh vực nông nghiệp chính xác đạt 661 triệu USD thông qua 96 thương vụ trong năm 2015, tăng 140% so với năm 2014. Tuy nhiên, hoạt động trồng trọt chính xác đã giảm 405 triệu USD vào năm 2016, chủ yếu do chi tiêu cho máy bay không người lái giảm. Có thể xác định ba hướng chính của canh tác chính xác sẽ định hướng cho tương lai của lĩnh vực này: hình ảnh và cảm biến , robot và tự động hóa và số hóa và dữ liệu lớn .

Hình ảnh và cảm biến quan tâm đến các hoạt động giám sát hiệu suất đồng ruộng, giám sát đất và máy tính tại hiện trường hoặc hoạt động trong thời gian thực thông qua việc sử dụng vệ tinh, hình ảnh bay không người lái và cảm biến điều kiện cây trồng, nhằm cung cấp một hệ thống giúp giám sát và tự động hóa đầu vào.

Người máy và tự động hóa đề cập đến các công nghệ như thị giác máy, cảm biến trên không và trí tuệ nhân tạo.

Số hóa và dữ liệu lớn sử dụng bản đồ thực địa, thực tế tăng cường và nền tảng dữ liệu mở để tiếp cận các phân tích nâng cao và thiết kế máy móc thông minh cho các dịch vụ thông minh kinh doanh.

Thị trường dự kiến ​​sẽ tăng trưởng với tốc độ CAGR 12,8% để đạt 5,5 tỷ đô la vào năm 2021. Hiện tại, khu vực EMEA thống trị thị trường (41%), tiếp theo là APAC (32%) và châu Mỹ (27%). Bayer đã thành lập một đội gồm hơn 400 chuyên gia và đầu tư 1,25 tỷ đô la để thúc đẩy sự phát triển của các dịch vụ kỹ thuật số cho nông dân.

Nông nghiệp chính xác là một lĩnh vực đông đúc do có tiềm năng cao. Cung cấp cho thế giới và kiếm lợi nhuận trong khi làm việc đó là động lực rất lớn cho nhiều người chơi khác nhau. Các công ty như John Deere, CNH, Kubota, Bosch, Trimble và Topcon cũng đang tập trung vào lĩnh vực này, cũng như một số lượng lớn các công ty khởi nghiệp, bao gồm:

Công nghệ sinh học nông nghiệp đang chuyển đổi ngành kinh doanh nông nghiệp

Một thị trường ngách khác đang phát triển nhanh chóng sử dụng một số đổi mới công nghệ liên quan là Công nghệ sinh học nông nghiệp, bao gồm tất cả các công cụ và quy trình sinh học hoặc hóa học được sử dụng trong trang trại và cả trong quy trình hậu canh tác. Danh mục này liên quan đến các loại công nghệ và khoa học khác nhau, bao gồm cả di truyền học , chăn nuôi , nghiên cứu hệ vi sinh vật , hóa học tổng hợp và sức khỏe động vật .

Di truyền liên quan đến các quá trình cho phép chuyển các đặc tính hữu ích từ cây này sang cây khác thông qua thao tác trực tiếp vật liệu di truyền của sinh vật.

Nhân giống là khoa học về việc thay đổi các đặc điểm của cây trồng để tạo ra các đặc điểm mong muốn.

Nghiên cứu hệ vi sinh vật bao gồm việc tạo ra những hiểu biết có giá trị về sinh học của các cộng đồng vi sinh vật và tác động của chúng đối với môi trường xung quanh và vật chủ của chúng.

Hóa học tổng hợp là một lĩnh vực nghiên cứu mới nổi nhằm tạo ra các bộ phận, thiết bị và hệ thống sinh học mới hoặc thiết kế lại các hệ thống đã được tìm thấy trong tự nhiên.

Sức khỏe động vật bao gồm các công nghệ cải thiện chất lượng thức ăn chăn nuôi, năng suất vật nuôi và / hoặc sức khỏe động vật, cũng như các công nghệ tạo ra thức ăn chăn nuôi mới phục vụ như một nguồn thực phẩm chính hoặc phụ.

Thị trường công nghệ sinh học nông nghiệp toàn cầu dự kiến ​​sẽ đạt 33,8 tỷ USD vào năm 2024, tăng trưởng với tốc độ CAGR 10,9% (2019-2024). Bắc Mỹ là thị trường công nghệ sinh học nông nghiệp lớn nhất do sự chấp nhận GMOs cao nhất.

Thị trường kỹ thuật di truyền là một thị trường phát triển nhanh và có thể có tác động tích cực đến môi trường — cây trồng GMO đòi hỏi ít hóa chất, đất đai và máy móc hơn, giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường và phát thải khí nhà kính. Hơn nữa, trọng tâm của khoa học này chủ yếu là tạo ra hạt giống và cây trồng mới có khả năng chống lại thuốc diệt cỏ, côn trùng và vi rút trong khi chúng phát triển - chịu được áp lực môi trường (ví dụ:hạn hán, lũ lụt) và với các lợi ích dinh dưỡng bổ sung và cải thiện hương vị.

Cũng có một số nhược điểm của kỹ thuật di truyền. Nói chung, các mầm bệnh có thể thích nghi với cấu hình gen mới, do đó, có thể có những tác dụng phụ tiêu cực không mong muốn (ví dụ:cây trồng chịu hạn có thể kém chịu ánh nắng trực tiếp).

Ngoài ra, việc sử dụng bản quyền và bằng sáng chế để bảo vệ Quyền sở hữu trí tuệ (IPR) là một lợi thế lớn trong lĩnh vực này, với đặc điểm là chi phí làm giả thấp.

Một số công ty khởi nghiệp và doanh nghiệp vừa và nhỏ hoạt động trong lĩnh vực công nghệ sinh học nông nghiệp là:

Các xu hướng thú vị bổ sung cho tương lai

Trong lịch sử, nông nghiệp đã trải qua một loạt cuộc cách mạng đã đưa hiệu quả, sản lượng và lợi nhuận lên mức không thể tưởng tượng được trước đây. Dự báo thị trường trong thập kỷ tới cho thấy một cuộc cách mạng kỹ thuật số điều đó có thể sẽ tác động đến mọi khía cạnh của chuỗi thực phẩm nông nghiệp.

Từ khía cạnh khí hậu, ngày càng có nhu cầu tìm ra cách sản xuất càng nhiều lương thực càng tốt với cùng một lượng đất trồng trọt (nếu không muốn nói là ít hơn). Tuy nhiên, như đã thảo luận trước đây, biến đổi khí hậu không phải là yếu tố duy nhất đe dọa ngành kinh doanh thực phẩm trong vài năm tới; cũng sẽ có nhu cầu ngày càng tăng về các giải pháp công nghệ áp dụng cho nông nghiệp .

Trước đây, chúng ta đã thảo luận về tầm quan trọng trong tương lai của thịt nuôi, CRISPR và chỉnh sửa bộ gen, canh tác chính xác và canh tác theo chiều dọc. Nhưng đây không phải là công nghệ hiện có duy nhất đang được các nhà nghiên cứu. Một loạt các giải pháp đang được nghiên cứu để đối mặt với cả những thách thức liên quan đến biến đổi khí hậu liên quan đến lương thực và sự gia tăng nhu cầu lương thực. Một số ví dụ bao gồm:

• Sử dụng các hợp chất ngăn không cho phân bón chuyển đổi vi sinh vật trong đất thành oxit nitơ , một loại khí gây hiệu ứng nhà kính rất mạnh.
• Phát triển các giống cây trồng hấp thụ nhiều nitơ hơn .
• Giảm lượng khí thải carbon của vật nuôi bằng cách cho chúng ăn khác nhau — chẳng hạn như sử dụng tảo.
• Áp dụng nông nghiệp sa mạc và canh tác nước biển . Do ngày càng thiếu tài nguyên, thế giới phải biến sa mạc và biển thành các cơ sở sản xuất lương thực.
• Áp dụng in 3D vào sản xuất thực phẩm . Các chuyên gia tin rằng máy in sử dụng hydrocolloid có thể được sử dụng để thay thế các thành phần cơ bản của thực phẩm bằng năng lượng tái tạo như tảo, bèo tấm và cỏ. Hiện nay, một số nhà khoa học đang thử nghiệm tảo thay thế cho protein động vật.

Thật không may, rất nhiều công nghệ nông nghiệp này vẫn chưa nhận được số lượng đầu tư mà chúng cần để được thực hiện một cách hiệu quả; tuy nhiên, lĩnh vực này đang nâng cao nhận thức rất nhanh chóng và đầu tư do đó đang phát triển.

Đọc Phần I của loạt bài này:Nuôi dưỡng tương lai:Tổng quan về ngành nông sản.