研究開発された技術紹介

環境変動による価格の不安定性に対して頑健性を持つ植物工場(川下企業)の課題である生産性向上を低コストで実現可能にする、植物工場用レタス種子への照射環境制御型プラズマ援用種子処理装置開発を行う。プラズマ処理で課題となるプラズマ発生源の耐久性向上と照射環境制御を実現することで、大量の種子に再現性よくプラズマ照射可能とし、栽培技術との融合により発芽以降の成長促進を図る。

設定した全開発項目に関して100%の達成度を実現した。今回の研究により、最適化された種子処理条件および栽培条件をもって成長促進効果が示され、栽培日数を研究開発当初から24%短縮することに成功した。

・プラズマ照射環境制御装置開発と商品化
-装置内の温湿度変動±5%以内を達成した(目標湿度変動±10％以内) 。さらに、製造メーカーの安全基準に基づきプラズマ照射環境制御装置を設計・製作し、外部機関による安全性・操作性チェックをクリアした。
・プラズマ照射条件の最適化
-低圧・大気圧プラズマ源を用い、活性酸素窒素種組成やガス組成、照射後から栽培開始までの経過日数、照射前の種子水分量等の検討から発芽・成長に対するプラズマ照射条件の最適を行った。
・大容量・高耐久プラズマ発生源開発
-プラズマ照射の大容量化により処理量を7,650粒/hに向上した(目標5,000粒/h)。さらに機械加工による電極の導体部および誘電体層の一体化を図り、耐久性を2.3年の高耐久性なものへと改良した(目標1年)。
・栽培環境条件の最適化
-栽培規模のスケールアップにより2,000株の栽培実証設備を整えた。種子処理および栽培条件の最適化により、最終的に栽培日数短縮率24%を達成した(目標20%) 。

派生技術で特許を出願し、プラズマ照射前処理、プラズマ照射条件、を含めた種子用プラズマ照射装置に関してのノウハウを守る体制で規程を作り固める予定である。

今回開発したプラズマ援用種子処理装置は、低コストで生産性を向上させるため、既存の植物工場や新たに建設した植物工場に導入することが可能である。

令和3年後期から令和7年にかけて、事業化に向けた補完研究やマーケティング活動を実施する予定である。

今回開発したプラズマ援用種子処理装置は、その設置コストやランニングコストを無視できる程度に抑えることが可能である。そのため、本装置を用いることで植物工場の生産性向上を低コストで実現することが可能となる。

・補完研究の実施
-プラズマ照射効果に対する休眠状態の効果
＊サポインにおける基礎研究でプラズマ照射効果に対する調湿の影響を明らかにした。これをさらに進め調湿により変わると思われる種子の休眠状態に着目してプラズマ照射効果の機序を明らかにする。得られた結果によりさらなる成長促進効果が期待できる。
-プラズマ照射種子に対する栽培条件の影響
＊サポインにおける研究開発でプラズマ照射した種子の成長促進をさらに向上する栽培条件を明らかにする。

・標準化
-種子用プラズマ照射装置の普及のため、稼働中の植物工場へプラズマ照射種子を無償配布し、植物工場におけるプラズマ照射種子の標準化を目指す。

・マーケティング
-販路に関しては、三進金属工業の情報を元に、各種展示会等を通じて販路拡大を図る予定である。
-事業化までの必要資金に関しては、各企業の研究開発予算を投じて行う予定である。

新たに植物工場を稼働する場合、初期設備投資、生産費、販売費、人件費を算出し、プラズマ照射効果や種子プラズマ照射装置導入費用を加味した上で採算性を計算、実証する必要がある。稼働中の植物工場においては、現状の栽培条件の元で、プラズマ照射効果や種子プラズマ照射装置導入費用を加味した上で採算性を計算、実証する必要がある。