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農業如何淨零轉型?元沛農坊用 AIoT 實現永續農業

2022-10-06 11:30:00

圖片來源 - 元沛農坊

questionquestion

清大奈米工程博士畢業、「農田間的科學家」許又仁,在 2016 年創立元沛農坊。他是如何運用科技澆灌田野,找到農業升級的契機?「從搖籃到搖籃」的觀點是如何翻轉農業資源的使用方式?

發生什麼事?

  • 淨零排放現為全球目標,產業要減碳,經濟部淨零辦公室建議應從了解排放狀況開始,再去節約能源管理,並採用適當的減碳技術,國家亦提供補助申請。可見淨零為系統化循環思考,並非僅達成單項指標。
    • 以農業來說,農業部門在「非燃料燃燒」排放量(農耕土壤、水稻種植等過程)佔全國 0.91%,加上「燃料燃燒」排放量(農機具、漁船、國藝溫室用油和用電),佔全國 1.96%。(環境資訊中心
    • 農業其他隱形碳排放源,還包含大量進口的化學農藥、肥料,以及農產運輸、食品加工、食物浪費、進口糧食等。
  • 台灣農業現況不僅缺工,還有高齡化的風險。
    • 近年來,農村青年外流至都市尋找工作機會。根據農委會在 2019 年的統計,常態性缺工達 1 萬人、季節性缺工高達 25 萬人。(中時新聞網
    • 農業就業人口佔比從 2017 年的 4.91% 降至 2021 年的 4.73%,且投身農業的 35-64 歲青壯年逐年遞減,65 歲以上的老年人口卻逐年遞增。(農委會


「從搖籃到搖籃」概念,打造永續農業

過去人類為追求經濟成長,以「從搖籃到墳墓」的思維使用自然資源:加工、製造、使用、拋棄、污染,雖然有 3R(Reduce、Reuse、Recycle)的口號,但源頭設計未改變,仍排放有毒物質,節能及回收系統也未設計完全。「從搖籃到搖籃」則從產品設計開始思考,沒有廢棄物的概念,所有資源都是養分,讓資源不斷循環。(台灣搖籃到搖籃平台

  • 將畜牧廢水用於農耕,同時解決畜牧與農業缺口。工業技術與資訊月刊
    • 畜牧業廢水問題:在五千頭規模的養豬場中,一天有高達 120 噸的廢水。屏東縣有全台最多的養豬場,不少業者會偷排糞尿廢水,造成河川污染和惡臭
    • 農業缺水缺肥問題:去年因氣候異常,台灣遇 56 年來最大的乾旱,溪水斷流、水庫蓄水量低、阻礙農作成長,造成至少五億元的農損。(Yahoo 新聞
    • 環保署於 2016 年推出「畜牧糞尿資源化」政策,鼓勵畜牧業者將處理過的畜牧糞尿,提供給農民做澆灌肥料,另將養豬糞尿製成沼液沼渣投入農田,每年省下一千萬元的肥料費用。(環境資訊中心
    • 元沛農坊也自行培養光合菌,用數位馬達與 IoT 裝置控管畜牧廢水,將處理過的廢水用於農耕使用。此技術拿下國際循環經濟設計大獎,並與彰化畜牧場「花田喜彘」合作,飼養岀高品質的豬隻。(詳見文末 元沛農坊執行長許又仁訪談)
  • 開發新產品,賦予廢棄物新生命。
    • 為喚起大眾對黑熊保育的重視,在花蓮玉里用花蓮 23 號的景觀用稻,種出有黑熊圖樣的「黑熊田」,但因此種稻米不適合食用,收割後即丟棄。元沛農坊發現它適合釀造,開發出帶有酒香的「黑熊釀」淡口醬油,成功推出對環境友善的在地農產品。(工業技術與資訊月刊
    • 另在花蓮玉里農田發現稻殼經碳化後,可增加植物抗病性,為優良的有機農業資材。元沛農坊因而與工研院合作以熱解技術,提供碳化稻殼給農田使用。


智慧科技補足農業缺口?

  • 借鏡日本的做法:日本前首相安倍晉三在 2016 年打出「社會 5.0」的口號,以人為本,串連 AI、機器人、大數據等科技,推動智慧農業。(農傳媒
    • 矢野經濟研究所預估,2023 年智慧農業的市場規模將超過三百億日圓,不少企業與政府都投入研發農業資訊與通訊科技、農業用機器人、小型無人機等。(農傳媒
    • 富士通開發「秋彩」雲端管理系統,結合多種 SaaS 服務,在農場設有感測器、攝影機,隨時記錄氣溫、濕度、雨量、土壤溫度等,農夫只需透過智慧型手機或平板,就能掌握及紀錄每日作物生長情況。(iThome
  • 台灣目前作為:
    • 科技部在 2018 年開始推動「智慧科技於農業生產之應用」計畫,共同研發智慧農業創新科技,朝向省時、省力、省工、經濟化及資源再利用,以安全及便利的工作環境,吸引年輕人投入農業就業市場。(微笑台灣
    • 元沛農坊在農園安裝不同偵測環境因子的感測器,掌握農田狀態並分析相關數據,協助農夫有效管理農田。(Meet 創業小聚


未來該如何?

  • 根據美國農業科技募資網站 AgFunder 發布之 2021 年農業科技投資報告中,農業科技投資在 2020 年為 79 億美元,比 2019 年的投資高出 41%,可見投資者在此領域的信心,未來發展持續上看。
  • 對於農食產業的循環發展,應用「從搖籃到搖籃」的方式實踐綠色經濟,系統化思考所擁有之資源,讓有經驗的公司幫助做技術整合、智慧化的導入,一同使資源永續發展。(詳見文末 元沛農坊執行長許又仁訪談)

農業跟生活息息相關,卻也造成對地球資源的破壞。企業該如何用永續思維使用自然資源?請看《旭時報》與元沛農坊執行長許又仁的深度對談。

陳信如

陳信如 / 採訪編輯

採訪寫作

陳卓君

陳卓君 / 副總編輯

審訂

深度對談

question
元沛農坊成立宗旨為何?

共 2 則對談

許又仁

許又仁

元沛農坊執行長

我們的專業是生物科技,跟生物的管理和培養有關,但因為對人的疾病不太有興趣,所以就嘗試找另一個方面切入,發現農業也適用,農業只是變成在處理動植物的生老病死,而且相較於人的醫療,農業進入的門檻較低,另針對疾病驗證與測試花費的時間也較短,所以元沛農坊就是從農業作為出發點,從技術服務出發來解決社會問題。創業到現在六年過去,我們從農業出發都可以做一些有趣的應用,這段期間越來越看見這個產業帶來的價值。

我們發現農耕的問題更貼近於...

2022-11-20 23:34:50
question
您們提供什麼解決方案,協助客戶解決 ESG 困境?您們的核心競爭力在哪?

共 2 則對談

許又仁

許又仁

元沛農坊執行長

ESG 近年來成為很重要的企業轉型,談的就是企業面對「環境、社會、公司治理」的面向,怎樣打造一間被社會認同,並肩負良好的社會形象的好公司。因此從這個角度,我們希望能幫助到想在綠色經濟發展、淨零轉型方面進步的客戶,達到他們的營運目標。但 ESG 這個詞彙並不是指稱一個企業的品牌形象,而是透過改變企業的內部營運治理、生產技術提升,達成企業的轉型。舉例來說 : 我們有養豬的客戶,被航空公司的採購問到「你們飼養的豬肉用了多少環境資源?」另一個典型的案例是關於養殖觀賞魚出口的企業,被 Costco 問「你們養殖過程耗多少水?花多少錢跟農夫買?有沒有童工?」因為現在企業都被要求寫 ESG 報告書,讓客戶意識到...

2022-11-20 23:34:50
question
您們如何應用 AI 與 IoT 科技,幫助客戶解決資源管理的問題?

共 2 則對談

許又仁

許又仁

元沛農坊執行長

IoT 物聯網科技是幫助客戶邁入 AI 科技運用的基礎建設,必須要有數據的收集,才有辦法邁入數據分析,並透過 AI 科技精進生產管理,而其中最大的關鍵在於「數據收回來並透過 AI 優化生產策略後,設備的生產參數也要連帶調整,並測試參數優化後的生產結果是否符合效益。」 我們發現客戶往往在數據收集,使用 AI 工具分析的部分做的很棒,也花了很多錢,但要調整產線參數時,卻遇到很大的麻煩,因為產線的調整意味著需要設備工程師到現場服務,一個工程師每天的服務成本超過一萬塊台幣,工期越長成本越高,而調整後的產線試車,也必須中斷原本的生產流程,整體改變的成本代價高昂。

當我們運用 AI 產生新的策略卻沒辦法被應用,那麼 AI 就等於英雄無用武之地,因此物聯網科技的導入,一定要方便調整設備參數,可透過網路的連通解決,降低工程師現場服務的成本。在過程中,我們使用和網路解決方案整合非常好的 MCU 晶片(microcontroller),與機電夥伴共同打造合適的控制電路版,用於提供客戶的機電整合需求,成功解決服務難點。... 

2022-11-20 23:34:50
question
如何用「科學、系統化」的角度處理人與自然的關係?

共 2 則對談

許又仁

許又仁

元沛農坊執行長

過去的科技雖然好用,但人類社會過度使用自然資源,對環境的負擔已經到極限,怎樣研發一個「人類越使用、環境越好的科技」成為現代的顯學。當我們要幫助環境恢復,卻同時面對社會生產的現實需求下,似乎沒辦法主張直接停止使用環境資源。像農業上我們希望讓自然生態回到平衡,有些人主張讓土地廢耕,用養地的方式放任養草,但當一塊土地已被耕到極致,再放十年改變還是有限,只要一開始翻耕,半年內累積的有機質就用完了,所以要促進生態平衡,讓土壤的狀況恢復到巔峰時期,不只是降低使用度,什麼都不做而已,更要用積極的方法讓他變好

我們現在戴上科學的眼鏡,了解為什麼這些手段會破壞環境?如何將環境恢復原貌?當我們面對環境已被破壞的現實時,以蔬菜耕種為例,當原本的農耕地土壤狀況不佳時,為了要生產符合消費需求的潔淨蔬菜,就會去開發山坡地種植作物,而廢耕的土地拿去做其他的用途,通常就是拿去蓋房子或工廠。以目前大環境來說,全世界大概 36% 的能源都拿去蓋房子,因為舊的房子住不下去,就去圈取更多的廢耕土地蓋新的,這樣整體社會破壞自然環境的比例增加,天然資源的使用亦然。...

2022-11-20 23:34:50
question
從事農業的人口有高齡化的趨勢,對於業務的拓展上,您們如何跟客戶溝通科技的導入?

共 2 則對談

許又仁

許又仁

元沛農坊執行長

我們時常有偏見,認為從事農業的人很老所以不懂,但其實不是這樣,他可能無法完全理解科技如何達到生產的好處,但不意味著他不需要這個東西,他可能會換另一個語言跟你講「我給你五百萬,你幫我處理到好」,如果他認為是必須的,他會願意花錢買。

所以當我們對這個產業不熟悉時,時常有邏輯的謬誤是「怎麼說服年長者導入科技?」其實就是沒有思考到每個人都有想進步的心態。在真實的狀況會分成...

2022-11-20 23:34:50
question
剛剛提到跟消費者溝通這件事,實際是用什麼方式?

共 1 則對談

許又仁

許又仁

元沛農坊執行長

這是公司比較副產品的部分,我們跟大家分享如何使用我們的農產品,這些產品可以在生活中做哪些展現?我們甚至還教大家怎麼做生魚片的醬油,我們的黑熊釀淡口醬油跟外面的柴魚昆布醬油相比,他們醬油的原液質只有我們的三分之一而已,所以買我們的一瓶勝過外面的三瓶,大家可以買我們的醬油自己做,將我們的醬油加入柴魚跟味醂,再加上清酒跟糖,滾到沸騰關火放到保鮮盒裡,就可以製作出非常棒的海味醬油,而且富含生活情趣。

在這個過程中,我們讓大家知道如何使用一個高品質的東西。我們發現大家對於生活細節,太習慣把自己可以體驗的美好事物,都讓別人用低廉、未達到品質的服務取代,這其實是喪失了我們感受生活美好的機會。藉由體驗優質產品,再加上一點自己動手的過程,會讓人重新恢復生活技能,同時感受到好東西的美好之處,這是非常有趣的經驗,讓消費者感受到產品背後的意義。其實做這些溝通,真正的目的也是回到背後的「技術擴散」,讓大家知道什麼是兼顧環境永續概念的頂級產品,促使消費者願意支持使用我們,如此就能帶給消費者一個:「越是購買越使用,環境就會變得更好的進步方案。」 這樣的認同和消費行為的改變,就會幫助社會在無形當中得到很多的進步。

2022-11-20 23:34:50
question
如何幫助農業朝著淨零永續的方向前進?

共 2 則對談

許又仁

許又仁

元沛農坊執行長

在淨零的策略裡,我們公司提倡 5R 原則:Redesign(再設計)、Reduce(減少製造)、Recycle(循環)、Recovery(環境恢復)、Resilience(環境韌性)。

Reduce 是去減少東西的使用或製造,Recycle 就是盤點資源,知道哪些東西能進入到哪一個循環被運用,其實 Recycle 不是說「回到自己身上」,這是偏差的理解。比如說將養雞糞便去飼養黑水虻,養出來的蟲再拿回去給雞吃,這看起來有循環的概念,但在畜牧上非常危險,如果其中一隻雞產生病例,這些雞糞又產生食物給雞吃,那麼負面的病疫就會影響到全部的雞,所以「回到自身再利用」只是 Recycle 其中一種可能性,但真正的定義是把「re」跟「cycle」兩個概念切割開,如何「re」把產生的東西資源化,再進入到下一個被應用的「cycle」裡,這個才是Recycle 原理的理解方向。這個也就符合「搖籃到搖籃」的設計概念,也是一個重要的設計方向,真正落實「把原本認為是廢棄物的東西,讓他變成資源化的資源」

Redesign 就是重新設計整個系統...

2022-11-20 23:34:50
question
您們幫助客戶用系統觀的思考,是否能提供實際的解決方案?

共 2 則對談

許又仁

許又仁

元沛農坊執行長

我們非常喜歡舉例畜牧廢水的案例。在接觸畜牧廢水議題時,我們發現如果讓畜牧廢水跟光合菌結合,就能減少化工業在肥料上的製造,所以就開始研究畜牧廢水。

畜牧廢水造成環境破壞是因為集中很多剩餘的營養,主要水體的成分是吃不完的飼料(玉米殼、小麥渣...)和動物消化過殘餘的養分,這些東西會繼續在水裡氧化,造成水體的惡化,但其實「剩餘營養」就是肥料的概念,如果能把這些東西從水體當中盡可能去除乾淨,剩餘的水體跟光合菌搭在一起,畜牧業的水體就可以堆肥化、幫助農耕。我們的合作對象是有名的品牌豬叫花田喜彘,他在台灣的米其林餐廳有很好的市佔率,我們用 AIoT 的污水馬達掌控系統和物聯網的設計,加上光合菌的方案,讓原本養殖豬的廢水,能變成農耕可使用的水體,也完全符合法規要求

這項技術讓我們在 2021 年得到日本的獎,那年...

2022-11-20 23:34:50
question
在推動解決方案或服務時,遇到的挑戰為何?如何解決?

共 2 則對談

許又仁

許又仁

元沛農坊執行長

第一個是我們花很多時間在研發和測試 AIoT 系統。大家可能以為物聯網很容易,但機電整合在 AIoT 上的難點在於品牌和規格很多。這種狀況有點像是自己組裝電腦,要怎麼挑選到好的顯卡?好的 CPU?如何將購買的零件整併起來,打造心目中的神機? 這個就是我們這段時間的技術挑戰。

在發展系統的過程,選用的元件會跟晶片的選擇會和設計程式撰寫邏輯相關。在研發過程當中,我們時常面臨只能做出 prototype(原型),而不能變成商品化服務的狀況,因此花了很長時間,去尋找符合我們服務邏輯的機電整合方案。如果我們的服務理想和機電整合不完全,就會造成我們滿大的損傷,所以要提高成功機率,在使用的技術選擇上,就必須要深度瞭解技術的可行性合作夥伴的能力極限,在實踐案例的過程,一項專案至少要有四個人組成團隊,包含「解決方案的設計整合、機電整合、前端後端和工程師」,我們的合作對象必須在這個領域有多年經驗的人,才能一起做出可輸出的解決方案。研發過程也經歷許多產品疊代的討論,發展的過程其實很辛苦。

第二個是...

2022-11-20 23:34:50
question
對未來的期望與公司發展的方向?

共 1 則對談

許又仁

許又仁

元沛農坊執行長

目前我們的系統觀跟技術已經到位,所以希望能找到更多的合作夥伴或擴編職員,找到有熱情、責任感的人跟我們一起做更多有趣的事情,把公司壯大起來,這樣未來的服務面向才會廣。

再來我們對社會的期許是「get together」,希望好人好事可以發生的快一點,進而讓社會問題少一點,企業 ESG 喊了十幾年,現在終於變成顯學。所以這幾年剛好天時已到,我們的公司叫「沃畝  Agri-forward 」,「Agri」 就是土地,講的是如何讓環境變好,這種概念從我們五個 R 的原則去提供一整套的服務。在天然資源應用跟生物的面向,提供 AIoT 的解決方案,幫助客戶邁向淨零轉型,升級自己的產業實力。期待有更多慧眼識英雄的客戶來找我們合作,我也相信我們能服務得很好,會幫助客戶用對的系統觀去看整個產業,也一起加入世界的潮流。

元沛農坊會停留在服務農業的品牌上,但沃畝是一個技術整合的服務公司,現在以沃畝之名在市場闖蕩的時機到了,各種有關淨零的馬達控制設計,或者跨到跟生物個體管理相關都可以找我們。

2022-11-20 23:34:50

此次與談人

許又仁

許又仁

元沛農坊執行長

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