植物工場の課題とは？赤字の理由と改善策を解説！

植物工場とは？

まずは、植物工場とは一体何なのかを解説します。

植物工場の定義と特徴

植物工場とは、完全人工環境下で野菜などの植物を年間を通して計画的に生産する施設のことを指します。太陽光を使わず、人工光源と環境制御システムにより、温度、湿度、CO2濃度、光の強さなどの環境条件を最適化し、安定した収穫を実現しています。

主な特徴としては、以下の点が挙げられます。

従来の農業との違い

植物工場は、従来の露地栽培や施設園芸とは大きく異なる栽培方式です。主な違いは以下の通りです。

・完全人工環境での栽培 　植物工場では、温度、湿度、光、CO2濃度など栽培環境を完全に人工的に制御します。

このように、植物工場は徹底した環境制御と自動化により、安定した高品質な作物生産を目指す、新しい農業の形態と言えます。

植物工場のメリット

ここからは、植物工場のメリットを紹介します。

周年栽培が可能

植物工場の最大の特徴は、年間を通して安定した収穫が可能な点です。気候や季節に左右されない完全人工環境下での栽培により、1年を通して計画的な生産が行えます。

例えば、レタスの場合、露地栽培では夏場の高温や冬場の低温により生育が阻害されるため、収穫時期が限られてしまいます。一方、植物工場では温度や光、CO2濃度などを最適な状態に制御することで、年間を通して安定した品質と収量を実現できるのです。

このように周年栽培が可能なことにより、以下のようなメリットがあります。

ただし、初期投資が大きいことなどの課題もあり、植物工場事業の採算性確保には工夫が必要とされています。

環境制御による高品質・機能性野菜の生産

植物工場では、温度、湿度、光、CO2濃度などの環境を人工的に最適な状態に制御することができます。このため、次のような高品質で機能性の高い野菜を生産することが可能です。

【高品質な野菜の例】

植物工場では、環境制御だけでなく、品種改良や栽培条件の最適化も行われています。その結果、従来の露地栽培や施設園芸では得られない、付加価値の高い高品質・機能性野菜の生産が実現しています。

作業の省力化・自動化

植物工場のメリットの一つに、作業の省力化・自動化があります。従来の露地栽培では、下記のような作業が人手で行われていました。

これらの作業は重労働であり、人件費の高コスト化が課題となっていました。

一方、植物工場では、これらの作業の多くを自動化・ロボット化することが可能です。例えば、下記のような取り組みがあります。

【自動化の例】

このように、単純作業の自動化により、省人化が実現できます。人的作業は、生育管理など熟練を要する部分に特化することが可能となり、生産性の向上と品質の安定化にもつながります。

ただし、自動化のためには高額な設備投資が必要となります。初期コストの高さが植物工場の課題の一つとなっていますが、技術進歩による設備価格の低廉化が期待されています。

連作障害の回避

植物工場では同じ場所で同じ作物を長期間連続して栽培することがありません。これは、連作障害と呼ばれる現象を回避するためです。

連作障害とは、同じ場所で同じ作物を連続して栽培すると、病害虫や土壌病原菌が増え、収量が低下する現象のことです。特に、野菜は連作障害に弱い作物の一つです。

従来の露地栽培では、畑を移動したり、作付け体系を変更したりして、連作障害を回避してきました。しかし、こうした対策には手間がかかり、効率が悪いという課題がありました。

一方、植物工場では、栽培装置を別の場所に移設したり、養液の交換や装置の洗浄を徹底したりすることで、連作障害を確実に回避できます。このように、連作障害の回避は植物工場の大きなメリットの一つなのです。

植物工場のデメリット

ここからは、植物工場のデメリットを紹介します。

高額な初期投資コスト

植物工場の大きな課題の一つが、設備投資に多額の初期コストがかかることです。あくまでも目安ですが、植物工場の建設には平均で3億円ほどかかるともいわれています。

また、工場の大型化に伴い、照明設備やICT制御システム、環境制御設備などの導入費用が膨らみます。さらに、植物工場の土地取得費や建屋建設費なども別途必要となり、総投資額は巨額になります。

資金調達が困難な中小企業にとっては、この高額な初期投資が大きな障壁となっています。一方で、大企業でも投資回収に長期間を要するため、事業リスクが高まるというデメリットがあります。

このように、初期投資コストの高さは植物工場事業を阻害する大きな要因の一つとなっています。この課題への対策として、設備のモジュール化や賃貸方式の普及などによるコストダウンが求められています。

運用コストが高い

植物工場の運用コストが高い主な要因は、照明費・空調費などの光熱費の高さにあります。

植物の生育には一定量の光が必要不可欠です。植物工場では自然光に頼らず、人工光を使用するためランニングコストがかさみます。加えて、植物の生育に適した温湿度管理のための空調費も膨大な額になります。

このため、植物工場事業者は、いかに光熱費を抑えるかが大きな課題となっています。LED照明の導入や、省エネ型の空調設備の活用など、様々な工夫が求められます。

技術の未確立による生産リスク

植物工場での野菜生産は、従来の露地栽培や施設園芸と比べて新しい取り組みです。そのため、最適な環境制御の方法や作物の生育特性など、生産に関する技術的な知見が未だ十分に蓄積されていないのが現状です。

例えば、以下のような課題があります。

このように植物の生育に影響する環境要因は多岐にわたり、ごく僅かな環境の変化が作物に大きな影響を及ぼす可能性があります。環境を適切に制御できなければ、生育不良や収量低下、品質劣化など、生産に大きなリスクが生じてしまいます。

技術の確立には、様々な条件下での長期的なデータの蓄積と検証が不可欠です。植物工場事業を軌道に乗せるためには、生産現場での経験の積み重ねと、産学官の連携による技術開発が重要となります。

価格競争力の課題

植物工場で生産された野菜は、一般的な施設野菜に比べて生産コストが高くなる傾向にあります。そのため、価格競争力に課題があり、市場における価格競争で不利な状況に置かれています。

生産コストの高さには、以下のような要因があげられます。

このように初期投資や運用コストが大きいため、一般の施設野菜に比べて価格が高くならざるを得ません。消費者にとってはまだ高価で手が届きにくい状況です。

今後は、設備の低コスト化や生産性の向上、省エネ化など、さまざまな技術革新により価格競争力を高めていく必要があります。また、機能性野菜などの高付加価値商品の展開により、価格差を埋めていくことも重要な課題となっています。

植物工場の現状

ここからは、植物工場の現状について紹介します。

企業参入の増加と市場拡大

近年、植物工場への企業参入が相次いでいます。大手食品メーカーや設備メーカーなど、さまざまな業種の企業が植物工場事業に参入しています。

例えば、以下の企業が植物工場事業に参入しています。

このように、大手企業の植物工場参入が加速しています。植物工場の市場規模は年々拡大しており、2025年には1,000億円を超える市場になると予測されています。

政府も植物工場産業を重視しており、各種の支援制度を講じています。例えば、農林水産省の「次世代園芸環境制御技術導入」などの補助金制度があり、企業の植物工場導入を後押ししています。

このような企業の参入増加と市場拡大は、植物工場産業の発展に大きく寄与すると考えられます。

補助金等の支援制度

植物工場の普及を後押しするため、国や自治体から様々な補助金制度が設けられています。

代表的なものとして、農林水産省の「次世代園芸環境制御実証事業」があります。この事業では、植物工場の導入に必要な施設整備費や機器費の一部が補助されます。最大で事業費の1/2が補助対象となっています。

また、経済産業省の「IoT導入支援事業費補助金」では、IoTを活用した環境制御システムの導入が補助対象となっています。これにより、環境データの見える化や自動制御による省力化が実現できます。

地方自治体でも独自の補助制度が用意されているケースがあります。例えば、東京都の「次世代農業総合支援事業」は、施設整備費の1/2を上限に補助金が交付されます。

このように、国や自治体による様々な補助金制度が植物工場の普及を後押ししています。ただし、申請には条件があり、補助金額にも限りがあるため、事業の採算性は十分に検討する必要があります。

レタス以外の品目での課題

植物工場の主力品目はレタスですが、今後の市場拡大には他の野菜への展開が不可欠です。ただし、レタス以外の品目では以下の課題があります。

このように、レタス以外の品目への展開には、栽培ノウハウ蓄積や設備投資などの課題があり、それらを克服することが植物工場の発展に向けて重要となります。

植物工場を発展させるための課題と対策

ここからは、植物工場を発展させるための課題と対策について紹介します。

初期投資コスト削減

植物工場の大きな課題の一つが、設備投資などの高額な初期コストです。完全人工光型の大規模植物工場では、数十億円規模の投資が必要とされます。

このような高額な初期投資コストを抑えるためには、以下の対策が有効と考えられます。

また、政府による補助金制度の拡充なども期待されます。

一方、既存農業との連携を図り、農業施設を植物工場に転用することで初期投資を抑える手段も考えられます。例えば、以下のような方法が想定されます。

このように、設備や資金の有効活用を図ることで、植物工場の参入障壁を下げることができます。

運用コスト低減に向けた技術革新

植物工場の運営コストを抑えるためには、さまざまな技術革新が不可欠です。

まず、LED照明の効率化が重要です。現在の植物工場では電力費が大きな割合を占めており、LED照明の電力消費量を抑えることで大幅なコスト削減が期待できます。

次に、環境制御の自動化・最適化です。植物の生育に適した環境を常に保つため、以下の技術が求められます。

加えて、収穫・出荷作業の自動化も重要です。省人化による人件費削減に加え、作業ミスの低減や作業の標準化を実現できます。

このように、さまざまな技術革新により、植物工場の運用コストを大幅に下げることが可能となります。その実現に向けた研究開発が、植物工場ビジネスの発展に欠かせません。

販路拡大と価格競争力強化

植物工場産の野菜は、従来の野菜に比べてコストが高いため価格競争力に課題があります。そのため、大手スーパーなどへの販路拡大が難しく、現状では主に高級スーパーや通販が中心となっています。

そこで価格競争力を高めるには、以下の対策が有効です。

また、今後の市場拡大に向けては、消費者への理解促進が重要です。低コストで高品質な植物工場産野菜の提供と、その価値の訴求が、今後の課題となります。

人材育成と技術の蓄積

植物工場の運営には、環境制御システムの管理や栽培技術などの高度な専門知識が求められます。しかし、こうした人材は未だ不足しており、育成が課題となっています。

大学や専門学校などでの人材育成に加え、植物工場企業による社内研修の実施なども重要です。さらに、現場経験を積んだベテラン従業員による技術伝承の機会を設けることで、ノウハウの蓄積と人材の裾野を広げていく必要があります。

技術面では、以下の3点が重要視されています。

こうした技術革新を通じて生産性を高め、収益力の向上につなげることが肝心です。そのためには、企業による研究開発への投資や、大学・公的機関との連携が不可欠といえるでしょう。

まとめ

植物工場は、周年栽培や環境制御による高品質野菜の生産、作業の省力化など多くのメリットがある一方で、高額な初期投資コストや運用コストの高さ、技術の未確立による生産リスク、価格競争力の課題など様々な課題も抱えています。

これらの課題を解決するには、以下の対策が重要です。

このように、多角的なアプローチで課題解決に取り組むことが、植物工場ビジネスの発展に不可欠です。