根據聯合國的估計，2050年人類需要額外開發10億公頃的可耕地，才可免於糧食短缺的問題。科技的出現，使得農業及糧荒問題得以改善，但是卻必須耗用更多能源，近幾年興起的植物工廠即是一例。
植物工廠變相成為炒地皮的門路
科技大廠與建設公司都紛紛投入植物工廠這塊場域，針對建設公司的投入，創森自然農法模組植物工廠企業機構總經理張孝安（照片一）認為，「以建設公司來說，台灣市場相對小，台灣農業技術優良，也不太有糧缺，所以發展植物工廠是為了國際市場去研究的。大陸糧荒問題嚴重，自給率卻只有9%，中國政府推了11年的三種政策，大陸空地只要是用來務農，政府就會撥預算。建設公司去投資植物工廠，假如政府撥地100公頃作為農耕，其中就有10%到15%的土地可用來開發，就算其他都荒廢，把那15%用來蓋房子也划得來！」，一語點破建設公司發展植物工廠的原因。植物工廠本應用來解決糧荒問題，卻變相成為炒地皮的管道。
照片一、創森自然農法模組植物工廠企業機構總經理張孝安
張瑋容 拍攝
換個燈光就能領到一筆研究經費
植物工廠在日本已經發展了30年，張孝安接著說明，「日本以50%的研究費補助，植物工廠什麼都能種，把照射植物的日光燈換成很貴的 LED燈，就馬上轉成另一個研究題目，這樣就又可以領到另一筆研究經費。對植物來說，吹冷氣不會分牌子，對燈光它只講求受光面，哪一種燈去照射不會差異那麼大。大把的砸研究經費，卻只研究出90%和91%的效能差異。重點是在於這些數據的差異，夠不夠轉換為商業行為，能不能支撐植物量產後的平價化。」植物工廠的用意在於解決耕地不足及因應都市化發展，然而現行植物工廠卻種出天價的貴植物，姑且不論其營養價值，都已經有違植物工廠發展在地農業的本意。「只是這一點，總是沒有人願意戳破」張孝安感嘆說著。
氮肥、照射加速生長 違反植物自然法則
近來毒食品事件嚇得很多消費者動輒得咎，而標榜乾淨、無污染的水耕蔬菜則受到消費者青睞。然而水耕植物真的安全嗎？整株蔬菜都在水中生長，並以模擬土壤養分的培養液，作為蔬菜生長的主要養分，而其中含量最多的肥料就是液態氮肥，以氮肥來強力加速蔬菜的生長，若日照不足，則蔬菜所吸收氮肥的成分，將使蔬菜的莖葉中充滿硝酸鹽。張孝安表示，「先不管蔬菜有沒有毒，它生長期本來要****28****天，卻用肥料讓它21****天就可以採收，這本來就違反植物生長法則。水耕植物在國際中是不太被接受的植物，日本做了30年的水耕，在市佔率是佔7-9%，台灣水耕植物的市佔率是11-13%，這數字代表什麼？代表經過30年大家還是不認可水耕植物，現在水耕植物換一個燈光，市場購買量就會提高嗎？水耕植物經過30年的發展，就是口感不對、營養不對，什麼都不對，就是只長出一個有樣子的蔬菜，而不是實質的蔬菜。」
吃進去的蔬菜，安全嗎？大家都很關切，也是每個消費者最在乎的問題。張孝安進一步解釋，「大家都說自己的蔬菜是無毒蔬菜，這標準何在？無毒只是最基本的要求，但我們今天要看的是『營養』。如果今天蔬菜得病怎麼辦？要把這一批貨全部銷毀嗎？你會不會放點農藥把蔬菜救回來？在想要挽救金錢利益時，人會怎麼做這件事？基因改造作物絕對需要注重食用安全，現在蔬菜都是形象做出來的無毒，但能不能做到真正無毒，在於種植者的品格。現在植物工廠的模式還不能賺錢，有毒無毒的判斷標準不在於操作模式，而在於你的經濟夠不夠支撐你去種無毒植物，但是事實就是市場規模根本不夠大。」
市場規模不夠大 那麼蔬菜到底哪裡來的？
不知道大家有沒有發現植物工廠或實驗室裡的蔬菜總是長得一樣，又圓又大呢?土壤裡的蔬菜每株都大小不一，為何植物工廠裡的蔬菜總是大又賣相好？張孝安提出了這樣的質疑。「植物工廠大量生產，一個菜28天挖起來應該是空28天，為什麼每次去看展示它都是長那個樣子？到田裡看每個菜都不一樣高，為什麼植物工廠的菜永遠都一樣高？除非你有很大的生產基地，可以不停的供應去做展示，但現在植物工廠哪裡有這麼大的生產基地，如果真的有那麼大的基地，就表示植物工廠已經進入生產化。但是數字證明沒有大量生產。那現在的菜是哪裡來的？植物生長時間有時間效率，28天的生長期收成後，再來的28天，蔬菜貨源從哪來？從物流的角度來看真的不可能。如果每天都要有穩定的蔬菜量，代表他必須有28個廠在輪替著，但是有嗎？從規模、經濟、營業額，商業登記、財報…都不可能有這個數字，一個門市20坪，他後面有280坪的工廠，有可能每天源源不絕的供應蔬菜嗎？」那麼，蔬菜究竟哪裡來的？28天生長期，21天就可以長得又圓又大，還能無毒又營養？怎麼想都說不通了…
減少能源損耗 自然農法觀念為根
全球暖化問題嚴重，氣候異常也使得植物工廠的發展成為趨勢。植物工廠的發展應該因應氣候問題，提出可收成作物、又可節約能源之道，而非一味耗盡能源，加速植物的生長，並應使植物工廠的作物平價化。張孝安認為植物工廠其實已經沒有議題發展的空間，「當大家已經找到答案，就只剩價格的問題，如何讓植物工廠的作物商品化、並走入市場。」當植物工廠成為走到設施農業，要面對的就是能源問題，不是設備問題。因此植物工廠的作物價格才是目前該去研究關心的，不是研究室的研究成果。「當這計算門檻算出來，就是走到能源耗盡的那一天。數字出現後，就代表要用多少錢去獲得能源轉換率。」張孝安認為，能源轉換率是使植物工廠能否量產的關鍵。
為了降低植物工廠對設備（能源）的需求與依賴，減少能源的損耗，張孝安提出以自然農法觀念作為植物工廠的基礎設計架構來降低其成本，精算有效率的碳利用轉換方式，用最少的材料建構植物工廠減少對環境和資源的破壞。為此張孝安投資五千萬研發立體農場栽培系統（圖一），架設小型節能植物工廠，以溫網室栽培管理，立體種植方式，達到六至十倍以上種植面積，以增加產量。
圖一、創森立體農場栽培系統
圖片來源：創森機構
張孝安說明，「立體農場的概念是將垂直農場的原始創新概念（集約複式種植想法），做更大空間的壓縮，因為當同樣生產面積產量倍增時，相對環境控制成本與種植困難度呈幾何倍數減少，不但可以使生產成本合理性，跨越季節氣候與環境障礙更加容易。」
除了生產面積的控制，水資源也要有效控管。張孝安研發集水保水栽植槽，盆器具有獨立蓄水功能，可維持植物3~5天之水份需求，降低澆灌系統建置與管理成本。並將半水耕法家以改良為虹吸式種植法原理，將吸水介質改良為特殊材質的虹吸布料，隔開土壤種植層與儲水區，避免根部泡水腐爛切割為三層種植方式，分別為土壤層、空氣層、集水層原理說明圖如下圖二：
圖二、虹吸式種植法原理
圖片來源：創森機構
在控管水資源方面，張孝安則開發了水資源再利用的雙向供水系統，以直向及橫向溢流的方式使水路暢通確保每盆栽植槽內均有水。並搭配植栽槽的蓄 水功能不經由土壤的回收方式，快速澆灌至蓄水槽，節省大量的使用水。張孝安認為沒有什麼技術是做不出來的，只是能源划不划得來。現在植物工廠的關鍵是要能算出最符合能源效益的數字，而且這數字是因地制宜的變數，因應當地環境經過調整設計最優化的數字。
圖三、雙向供水系統原理
圖片來源：創森機構
專利全面佈局 深耕農業專業
為了研發最不耗損能源的自然農法系統，張孝安幾乎散盡積蓄，辛苦研發的成果也申請了專利保護。過去曾經從事研發工作的他熟知迴避設計的概念，因此張孝安把所有相關專利都申請下來，也申請了 PCT（註1），計畫將自然農法系統往大陸、馬來西亞、印尼、美國發展。
堅持不加農藥 沒有第二條路
問到為何不留在台灣發展，張孝安依舊有些感嘆，「真的有很多企業老闆來洽詢，但大多不能接受農業的慢步調，會覺得農業賺錢怎麼那麼慢。電子業的概念是追製程，看得到商機看得到訂單、錢再投資下去，而農業是生產了看到東西再給訂單，農業要等，要去找它的本質。而且農業是減法，需要簡化能源、資源，減法的養成也需要時間。可是各企業老闆們都只玩加法，因為他有那麼大的事業體，怎麼有五年的時間去研發？」植物工廠的特別，在於觀念。「觀念對了再來做事，觀念如果不對，東西都只是包裝好看而已。農業很深，沒有人帶領是進不來的。不懂農業文化，再多錢也進不來。農業需要11個專業知識，營養學、植物生理學、介質學、機械控制等，每一項知識必須相互搭配，不能有本位主義。」訪談至今深感禪味，隨著張孝安來到外頭的立體農場，立體農場裡的作物也完全翻空，張孝安打算再進行下一項研發計畫。問到為何不把作物持續種出來？張孝安給了答案如下：
「為什麼不種出來？我在等一個要做農業、願意不加農藥的合作者。沒有第二條路。」
註1：PCT（Patent Cooperation Treaty）專利合作條約簡介：
在以往，要在多個國家取得專利權，申請人需依照各國語言與程序逐一申請，不但是花費申請人大量時間與金錢成本，各國專利審查員進行重複檢索也消耗了各專利局的資源，另外，部份小國家的專利局在無法有效率完成繁重檢索的情況下，會以大國的專利檢索結果左右其審查決定，也影響在該國取得專利的公平性。在這樣的需求下，WIPO世界智慧財產權組織主導而生的專利合作條約（PATENT COOPERATION TREATY，簡稱PCT），提供了多國專利申請的簡要途徑。該條約在1978年生效，突破了專利權的獨立原則與屬地主義，是智慧財產權制度的重要突破。PCT申請分為「國際階段」與「國家階段」。
