โรงงานผลิตพืช (Plant Factory) เพื่อความมั่นคงทางอาหาร

หลายคนอาจเคยได้ยินคำว่า “โรงงานผลิตพืช (Plant Factory)” หรือที่เรียกกันอีกชื่อหนึ่งว่า “ฟาร์มแนวตั้งในร่ม (Indoor Vertical Farming)” การปลูกพืชแบบนี้เป็นการผลิตทางการเกษตร ที่ควบคุมสภาพแวดล้อมให้สามารถปลูกพืชได้ตลอดทั้งปีในระบบปิด

ส่วนใหญ่จะเป็นรูปแบบการปลูกพืชให้เติบโตภายใต้แสงประดิษฐ์หรือแสงเทียม (Plant Factory with Artificial Lighting: PFAL)  

โรงงานผลิตพืชเริ่มมีขึ้นเป็นครั้งแรกในประเทศญี่ปุ่นเมื่อปี ค.ศ. 1983 ซึ่งเป็นผลมาจากพื้นที่ที่จำกัดและสภาพอากาศไม่เหมาะสำหรับทำการเกษตร จากนั้นมาเทคโนโลยีที่ประยุกต์ใช้ในโรงงานผลิตพืช ก็มีการพัฒนาและขยายขนาดการผลิตไปอย่างรวดเร็ว

ในหลาย ๆ ประเทศเริ่มมีการปลูกพืชในระบบนี้กันมากขึ้น รวมถึงประเทศไทยก็เริ่มมีการวิจัยพัฒนา และเริ่มผลิตเชิงการค้าโดยภาคเอกชนในช่วงปี ค.ศ. 2013 เป็นต้นมาจนถึงปัจจุบัน

หลักการของการผลิตพืชภายใต้สภาพแวดล้อมควบคุมในโรงงานผลิตพืช มีการใช้เทคนิคการปลูกพืชแบบไร้ดิน (Soilless Culture) มาประยุกต์

แนวคิดนี้มีการคิดค้นขึ้นมาเพื่อช่วยลดปัญหา 3 ด้าน ได้แก่ 1. ด้านการขาดแคลนอาหารและความมั่นคงทางด้านอาหาร 2. ด้านการขาดแคลนทรัพยากร และ 3. ด้านการเสื่อมสภาพของสิ่งแวดล้อม โดยมีการควบคุมปัจจัยทางสิ่งแวดล้อมอื่น ๆ ด้วย เช่น แสง อุณหภูมิ ความชื้น ธาตุอาหาร ความเร็วลม และก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ได้อย่างแม่นยำ

ปัจจัยต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องสำหรับการปลูกพืชในโรงงานผลิตพืช ประกอบด้วย
1. แสง ปัจจุบันมีการใช้หลอดไฟ LED ในโรงงานผลิตพืชอย่างแพร่หลาย ซึ่งได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อให้แสงสเปกตรัมที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการเติบโตของพืชแต่ละชนิด

ความเข้มของแสงสามารถควบคุมและปรับเพื่อให้พืชได้รับแสงในปริมาณที่ต้องการเพื่อช่วยในการสังเคราะห์ด้วยแสง โดยแสงสีต่าง ๆ มีผลต่อรสชาติ กระตุ้นปริมาณสารอาหาร และสารสำคัญภายในพืชด้วย

2. อุณหภูมิ โดยทั่วไปจะควบคุมให้อยู่ระหว่าง 20-25 °C ขึ้นอยู่กับชนิดพืช ซึ่งช่วงอุณหภูมินี้จะสามารถส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืชอย่างเหมาะสม และป้องกันการเจริญเติบโตของเชื้อจุลินทรีย์ที่ก่อให้เกิดโรคได้

3. ความชื้น ระดับความชื้นในโรงงานผลิตพืชอยู่ระหว่าง 60-70% ความชื้นในระดับนี้ช่วยให้พืชไม่ได้รับผลกระทบหรือก่อให้เกิดความเครียดที่รุนแรงได้

4. ธาตุอาหาร ในโรงงานผลิตพืชส่วนใหญ่จะนิยมใช้สารละลายธาตุอาหารแทนการใช้ดิน ซึ่งสารละลายธาตุอาหารเหล่านี้จะถูกปรับปริมาณธาตุที่สำคัญให้จำเพาะเจาะจงกับพืชแต่ละชนิด

5. ความเร็วลม มีผลต่อปัจจัยในด้านต่าง ๆ โดยเฉพาะการคายน้ำของพืช หากสามารถควบคุมจัดการคุณภาพของลมและการหมุนเวียนของลมได้อย่างเหมาะสม จะทำให้สามารถควบคุมผลผลิตและคุณภาพของผลผลิตได้อย่างมีประสิทธิภาพ 

6. ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) พืชจำเป็นต้องใช้คาร์บอนไดออกไซด์ในกระบวนการสังเคราะห์แสง เพื่อช่วยในการส่งเสริมการเจริญเติบโต หากมีการเติมคาร์บอนไดออกไซด์ให้อยู่ในระดับที่เหมาะสมแล้วจะช่วยเพิ่มอัตราการสังเคราะห์แสงของพืช และผลผลิตที่ได้ก็จะเพิ่มขึ้นด้วย ซึ่งระดับคาร์บอนไดออกไซด์ในโรงงานผลิตพืชจะอยู่ระหว่าง 1,000-1,500 ppm ตามความต้องการของพืชแต่ละชนิด

ในตลาดโลกปัจจุบัน มีหลายประเทศที่มีการผลิตผักและผลไม้เชิงการค้าภายใต้ระบบนี้เป็นจำนวนมาก เช่น ญี่ปุ่น จีน เกาหลีใต้ ไต้หวัน สหรัฐอเมริกา เนเธอร์แลนด์ ซึ่งล้วนแล้วแต่เป็นประเทศชั้นนำด้านเทคโนโลยี

ในประเทศไทยมีภาคเอกชนทั้งขนาดใหญ่และเล็กที่สนใจหันมาผลิตพืชในระบบนี้ไม่น้อยกว่า 20 แห่ง โดยมีการเพิ่มจำนวนและกำลังการผลิตขึ้นอยู่ตลอดเวลา รวมถึงสถาบันการศึกษาในประเทศไทยก็ร่วมการวิจัยและพัฒนาระบบนี้ให้ดีขึ้นด้วย

ในขณะนี้มีกลุ่มทุนต่าง ๆ เริ่มเข้ามาลงทุนในประเทศไทย ทำให้มีการเติบโตของตลาดของโรงงานผลิตพืชเพิ่มขึ้น 10-20% ต่อปี 

โรงงานผลิตพืชมักนิยมปลูกผักใบเขียวและพืชสมุนไพรมูลค่าสูงที่มีขนาดไม่ใหญ่นัก เพราะมีข้อจำกัดของชั้นปลูกและโครงสร้าง แต่ในปัจจุบันมีเทคโนโลยีใหม่ ๆ

พร้อมทั้งการพัฒนาด้านการวิจัยเข้ามาเพิ่มขีดความสามารถในการผลิตและแก้ไขปัญหาเหล่านี้ ให้สามารถผลิตพืชที่มีขนาดใหญ่ได้มากขึ้น ได้ผลผลิตต่อรอบปลูกมากขึ้น รอบการเก็บเกี่ยวสั้นกว่าปลูกพืชแบบดั้งเดิม สามารถผลิตได้ตลอดทั้งปีไม่ขึ้นกับฤดูกาล การใช้น้ำลดลง สามารถปลูกพืชในพื้นที่จำกัดได้

ผลผลิตที่ได้ก็มีคุณภาพดี มีราคาสูงกว่าตลาดทั่วไป ที่สำคัญคือการปลูกพืชในระบบปิดในโรงงานผลิตพืชนี้ มีระบบการกรองอากาศที่ดีและมีคุณภาพสูงทำให้ไม่มีเชื้อโรคและแมลง จึงไม่มีการใช้สารเคมีปราบศัตรูพืชและวัชพืช ทำให้ได้ผลผลิตที่สะอาด ปลอดภัย ไม่มีสารตกค้าง

อีกทั้งยังสามารถผลิตให้เป็นแบบ Medical Grade ได้ ซึ่งตอบโจทย์ต่อสิ่งแวดล้อมและสุขภาพของมนุษย์ 

อย่างไรก็ตาม แม้ว่าโรงงานผลิตพืชจะมีประโยชน์มากมาย แต่ก็มีข้อจำกัดบางประการในด้านต้นทุน พลังงาน ความหลากหลายของพันธุ์พืช และความเชี่ยวชาญทางเทคนิคที่จำเป็น

ซึ่งนับเป็นโจทย์ที่ท้าทายของเกษตรกรรมไทยยุคใหม่ ที่จะต้องพัฒนาและฝ่าฝันต่อไป เพื่อสร้างความมั่นคงทางอาหารให้ประเทศ และรักษาสถานะการเป็นหนึ่งในประเทศผลิตอาหารเลี้ยงพลเมืองโลกปัจจุบัน.