Plant Factory หรือโรงงานปลูกพืชในระบบปิด (Controlled Environment Agriculture: CEA) เป็นแนวทางการเกษตรสมัยใหม่ที่ออกแบบมาเพื่อควบคุมปัจจัยแวดล้อมทั้งหมด เช่น แสง อุณหภูมิ ความชื้น และสารอาหาร โดยใช้เทคโนโลยีล้ำสมัย เช่น ระบบไฟ LED, IoT และการวิเคราะห์ข้อมูลเชิงลึก เพื่อเพิ่มผลผลิต ลดทรัพยากรที่ใช้ และสร้างความยั่งยืนในภาคการเกษตร บทความนี้จะเจาะลึกข้อมูลเชิงเทคนิคสำหรับผู้สนใจออกแบบและพัฒนาระบบ Plant Factory

องค์ประกอบสำคัญในการสร้าง Plant Factory
- ระบบแสง (Lighting System)
- เทคโนโลยีแสงประดิษฐ์: ใช้หลอดไฟ LED Full Spectrum ที่ออกแบบมาเพื่อเลียนแบบแสงแดด
- การควบคุมแสง:
- ความยาวคลื่น: ช่วงคลื่น 400-700 นาโนเมตร เหมาะสำหรับการสังเคราะห์แสง
- ความเข้มแสง (PPFD): 200-400 µmol/m²/s สำหรับพืชใบเขียว และ 400-600 µmol/m²/s สำหรับพืชที่ต้องการผลผลิตสูง
- การจัดวางหลอดไฟ: คำนวณตำแหน่งและระยะห่างของหลอดไฟเพื่อให้แสงกระจายทั่วถึงและลดจุดร้อน (Hot Spot)
- ระบบควบคุมอุณหภูมิและความชื้น
- HVAC (Heating, Ventilation, and Air Conditioning):
- ควบคุมอุณหภูมิให้อยู่ระหว่าง 18-25°C และความชื้นสัมพัทธ์ (RH) 50-70% ขึ้นอยู่กับชนิดของพืช
- ระบบระบายอากาศ:
- ใช้พัดลมหรือระบบปรับอากาศเพื่อหมุนเวียนอากาศ ลดปัญหาการสะสมความชื้นที่อาจก่อให้เกิดเชื้อรา
- การจัดการก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂):
- เพิ่ม CO₂ ในพื้นที่ปลูกให้อยู่ที่ระดับ 600-1200 ppm เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการสังเคราะห์แสง
- HVAC (Heating, Ventilation, and Air Conditioning):
- ระบบน้ำและสารอาหาร
- ระบบไฮโดรโปนิกส์:
- การปลูกพืชในน้ำหมุนเวียนโดยไม่ใช้ดิน เช่น NFT (Nutrient Film Technique), DWC (Deep Water Culture), และ Ebb & Flow
- การควบคุม EC และ pH:
- ค่า EC (Electrical Conductivity): 1.2-2.5 mS/cm ขึ้นอยู่กับชนิดของพืช
- ค่า pH: อยู่ในช่วง 5.5-6.5 เพื่อให้พืชดูดซึมสารอาหารได้ดีที่สุด
- ระบบการกรองน้ำ:
- ใช้ RO (Reverse Osmosis) หรือระบบกรองอื่น ๆ เพื่อให้น้ำมีคุณภาพสูง
- ระบบไฮโดรโปนิกส์:
- โครงสร้างและการออกแบบพื้นที่
- วัสดุก่อสร้าง:
- ใช้วัสดุที่ป้องกันการรั่วซึมของแสงและความร้อน เช่น แผ่นฉนวน PU (Polyurethane Panel) หรือ EPS (Expanded Polystyrene Panel)
- การปลูกแนวตั้ง (Vertical Farming):
- เพิ่มพื้นที่ปลูกในแนวตั้งโดยใช้ชั้นวางที่มีความแข็งแรงและรองรับระบบน้ำและแสง
- การจัดการพื้นที่:
- วางแผนพื้นที่สำหรับการเพาะเมล็ด การปลูก และการเก็บเกี่ยวแยกจากกันเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ
- วัสดุก่อสร้าง:
- ระบบควบคุมอัตโนมัติ (Automation System)
- IoT (Internet of Things):
- ใช้เซ็นเซอร์ตรวจวัดปัจจัยแวดล้อม เช่น อุณหภูมิ ความชื้น และ CO₂
- การควบคุมระยะไกล:
- ใช้ซอฟต์แวร์หรือแอปพลิเคชันในการตรวจสอบและปรับแต่งการทำงานของระบบ
- การวิเคราะห์ข้อมูล (Data Analytics):
- ใช้ข้อมูลที่เก็บรวบรวมจากเซ็นเซอร์มาวิเคราะห์เพื่อปรับปรุงผลผลิต
- IoT (Internet of Things):
ข้อมูลเชิงเทคนิคในประเทศไทย
- อุณหภูมิและความชื้น:
- อากาศร้อนชื้นในไทยเหมาะกับระบบที่ต้องการควบคุมอุณหภูมิและความชื้นอย่างละเอียด
- ระบบ HVAC และการจัดการ CO₂ เป็นสิ่งจำเป็นในพื้นที่ที่มีความร้อนสูง
- พลังงานไฟฟ้า:
- ต้นทุนพลังงานไฟฟ้าสำหรับหลอดไฟ LED และระบบปรับอากาศถือว่าสูงในไทย ควรพิจารณาใช้พลังงานหมุนเวียน เช่น โซลาร์เซลล์ เพื่อลดค่าใช้จ่าย
- ชนิดพืชที่เหมาะสม:
- พืชใบเขียว เช่น ผักกาดหอม คะน้า และผักโขม
- สมุนไพร เช่น โหระพา และสะระแหน่
- ผลไม้ขนาดเล็ก เช่น มะเขือเทศเชอร์รี่ และสตรอเบอร์รี่
- ตัวอย่างการใช้งานจริง:
- โครงการในกรุงเทพฯ ที่ใช้ Plant Factory ในอาคารร้างสำหรับปลูกผักสลัดส่งให้ซูเปอร์มาร์เก็ต
- ฟาร์มในภาคเหนือที่เน้นการผลิตสมุนไพรส่งออก โดยใช้ระบบปลูกในร่มที่ควบคุมทุกปัจจัย
สรุป
การสร้าง Plant Factory ต้องอาศัยการออกแบบเชิงวิศวกรรมที่ครอบคลุมทุกปัจจัย ตั้งแต่ระบบแสง ระบบน้ำ ระบบควบคุมอัตโนมัติ และการจัดการโครงสร้าง เพื่อตอบโจทย์การผลิตพืชในพื้นที่จำกัดและสร้างผลผลิตคุณภาพสูง สำหรับวิศวกรและนักวิจัย การลงทุนในเทคโนโลยีที่เหมาะสมและการออกแบบที่มีประสิทธิภาพจะช่วยเพิ่มศักยภาพในการแข่งขันในยุคเกษตรกรรมสมัยใหม่ได้อย่างยั่งยืน