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Executive summary
農業、食料セクターは世界の温室効果ガス（GHG）の主要な排出源であり、不適切な管理によって農業および食料生産が生物多様性に負の影響を及ぼしていることから、農業・食料分野における気候変動と生物多様性への対応が求められています。こうした現状の中、本稿ではネイチャーポジティブに貢献するフードバリューチェーン関連技術動向を、PwCの独自ツールであるIntelligent Business Analytics（IBA）を用いて調査・分析し、今後の展望に関する示唆を導出しました。
ネイチャーポジティブに対する貢献に関しては、「植物工場」への移行によって窒素やリンなどの肥料成分を効率的に利用するとともに土壌や水域への流出を防ぎ、その環境負荷を削減することが可能です。また、「代替食品開発」技術によって、GHGの主要な排出源となっている畜産物や乱獲、漁具等による海洋生態系への影響が大きい魚介類の代替が進むことで、環境への影響を抑えられる可能性があります。さらにフードバリューチェーンの生産以降のステージでは、先端技術の利用拡大によって商流、物流が効率化・高度化し、食品ロスを削減することで、食品の廃棄等に係る環境負荷削減に貢献することも考えられます。今後より一層の技術開発や適用拡大によって、フードバリューチェーン全体の自然への影響を軽減、反転させることが期待されます。
ネイチャーポジティブとは
「ネイチャーポジティブ」は、企業・経済活動によって生じる自然環境への負の影響を抑え「生物の多様性を維持する」という従来の発想から大きく踏み込んで、「生物多様性を含めた自然資本を回復させる」ことを目指す新たな概念であり、近年、企業経営において重要性を増しています。
多くの経済活動は自然資本に依存しており、特に農林水産業や食品産業は直接的、間接的な依存度がともに高くなっています。これらのセクターは、森林や海洋からの資源の直接採取、健康な土壌、清潔な水、受粉、安定した気候などの生態系サービスの提供に依存しているため、自然がそうしたサービスの提供能力を失うと大きな損失を被ることになります*1。
本稿では、ネイチャーポジティブに貢献するフードバリューチェーンをネイチャーポジティブ・フードバリューチェーンと定義し、特に自然への影響が大きい原材料に関する食料生産のための土地利用削減、リジェネラティブ農業やスマート農業による食料システムの温室効果ガス削減、代替たんぱく質による畜産の温室効果ガス削減、食品ロス削減などに焦点を当てています。
ネイチャーポジティブ・フードバリューチェーンの概観
フードバリューチェーン関連技術が、どのようにネイチャーポジティブに貢献するかについてアウトカムごとに分類し、バリューチェーンの各段階にプロットしたものが図表1です。
畜産およびそのサプライチェーン由来のGHG排出量は総排出量の11.1～19.6％を占めると推定されています*2 *3。こうした状況に対応すべく、メタンガスの発生を抑制する畜産飼料などの資材開発に加え、細胞農業（いわゆる培養肉）や植物性代替たんぱく質の開発など、畜産製品そのものを代替する技術や製品によって畜産由来のGHG排出量削減に貢献することができます（図表1左上）。
資機材供給の段階では、燃料電池、蓄電技術に関する技術の進展によって、農業機械の電化や水素化を進めることができ、これもネイチャーポジティブに貢献すると言えるでしょう（図表1左下）。
また、食料生産の現場ではGHG削減効果のあるさまざまな資材の開発や利活用が進んでおり、これらの技術によって、土地を有効活用（新たな農業用土地開発を防止もしくは少ない面積で多くの農産物を生産）することが可能になり、持続可能な土地利用にも貢献すると言えます（図表1中央下段）。
さらにフードバリューチェーンの下流では、加工・保管、流通、販売等を高度化・効率化することで、食品ロス削減およびその廃棄に伴う環境負荷の削減に貢献できます。これには、廃棄予定の食材（端材等）や食品加工時に発生するロスを再利用できる「フード3Dプリンター」や、先端技術を活用して需給調整や保管、流通を最適化することで食品ロス削減につながる「スマートフードチェーン」などの技術が含まれます（図表1右）。
現在の技術トレンド
図表2はIBAによって現在の技術トレンドを分析したもので、縦軸が技術クラスタの市場性（マイノリティ出資額）、横軸が技術スコア（技術の成熟度合）、円の大きさが特許出願規模を表しています。
このチャートから、「植物工場」および「Eコマース」が技術スコア、市場性ともに高く、新市場形成の中心となっている技術領域であることが分かります。領域2には「スマートフードチェーン」の技術クラスタが位置しており、技術開発の余地がありながら比較的大きな投資を獲得しており、今後さらに技術開発が進む可能性が高いと言えます。領域3は「肥料」など、技術開発が長く続けられており、技術的に成熟している領域と考えられますが、個別の技術によっては市場性や技術スコアの成長率が高いものも存在すると考えられます。領域4は技術スコアも市場性もまだ十分ではないですが、次世代のトレンドになりうる技術クラスタが含まれています。
主要関連技術の開発動向と今後の展望
1. 植物工場
IBA分析から、農産物栽培のための水（溶液）の循環や処理に関する技術、植物工場で消費するエネルギーを生産する発電やそれを効率よく使用する照明などが重要な技術であることが示唆されました。
これらの技術要素を植物工場の生産プロセスにプロットしたものが図表3となり、上述の重要な技術（太字）が、発電、照明、熱回収など「エネルギー生産・利用効率向上」と、水循環や排水・廃液処理などの「排水による環境負荷削減」のために用いられていることがうかがえます。このことから、特にこの2つが技術的なトレンドの中心であると考えられます。
今後の展望
現在の技術トレンドの1つである「エネルギー効率向上」が今後も続くと仮定すると、最終的には植物工場あるいは併設される再生可能エネルギー発電施設によって、エネルギー使用量と等しいかそれ以上のエネルギーを生産する「ゼロ・エネルギー」植物工場が実現する可能性もあるのではないでしょうか。またこれは、植物工場のエネルギー価格に対する脆弱性というビジネスとしての課題も解決するもので、その意味でも求められる将来的な植物工場の姿と言えるかもしれません。また、もう1つのトレンドである「排水の環境負荷削減」に関しては、食料システムがこれまで以上に環境への配慮を求められている状況を踏まえると、環境への汚染リスクゼロが求められることも考えられます。
現時点で植物工場では、比較的低照度で栽培可能な重量単価の高い農産物が生産されており、自然への依存度が高い原材料の環境負荷低減に貢献しているとは言えません。しかし対象の農産物は限られるものの、前述のとおり慣行的な栽培方法から植物工場での生産へ移行することで、肥料、農薬、プラスチック資材、輸送等による環境負荷を削減することが可能です。
2. スマートフードチェーン
スマートフードチェーンとは、ロボットやAI、IoTなどの先端技術やデータを活用して生産から消費までの食品のサプライを高度化・効率化すること、またそれによって高度化されたフードサプライチェーンのことです。生産から消費までの情報がつながり需給バランスがタイムリーに調整されたり、在庫管理が最適化されたりすることで、結果的に食品ロスや食品廃棄が削減されます。食品廃棄物の運搬、焼却、埋め立てはいずれもGHGの排出源の1つであり、スマートフードチェーンはこれらの環境負荷を低減するという点で、ネイチャーポジティブに貢献する技術だと言えます。
サプライチェーン、バリューチェーンの各段階においてさまざまな技術を用いたシステムが構築されており、代表的なものは図表4のとおりです。それぞれのシステムに先端技術が活用されており、本技術クラスタを構成する技術要素には、特に「クラウドコンピューティング（128件）」「ビッグデータ（57件）」を用いたものが多く見られました。
今後の展望
スマートフードチェーンを構築するうえで重要となる、農業や食品に関連するデータの連携、共有プラットフォームに関して、米国においては早くから民間主導でデータの連携・共有が進められており、加盟企業数も増加しています。米国のアグリテック企業が開始したプラットフォームでは、穀物大手企業との連携によりサービス利用者を急拡大させるとともに、同サービスの持つ環境スコアリング機能を利用したリジェネラティブ農業の推進によりGHG排出量を削減する取り組みが行われるなど、スピード感があり規模も大きいユースケースの創出が見られます*4。
データプラットフォームの構築や利活用においては、民間企業が主導することによる利点も多くあると言え、今後も米国の民間セクターがスマートフードチェーン分野をリードしていくものと考えられます。
こうした技術の進展によってフードバリューチェーンのつながりがより一層強化され、需給や生産と消費が最適化され、物流と商流が効率化することが考えられます。それによって食品の過剰生産や食品ロスが削減され、それらの廃棄に伴って発生するGHGも削減することが可能です。そのためスマートフードチェーンに関する技術は、ネイチャーポジティブな社会の実現に向けて重要性を増していくものと考えられます。
3. 代替食品開発（「細胞農業」「その他代替たんぱく質」）
細胞農業
細胞農業とは、動物の可食部の細胞を組織培養することによって、主に食肉を生産する技術のことで、細胞採取・大量培養・組織化・加工の4ステップを経て代替たんぱく質を生産します。細胞農業は、家畜の飼育に比べて肥育中のメタンガス排出、糞尿等による自然環境汚染が抑えられ、より少ないスペースで代替品を生産できることから、環境負荷削減に貢献する可能性があります。また畜肉のみでなく、資源の減少によって希少性の高まっているウナギや一部の白身魚、生産方法が動物福祉の観点から課題となっているフォアグラなどの代替食品の開発も細胞農業技術を用いて進められています。
細胞農業による製品、いわゆる培養肉の販売が解禁されているのはシンガポール、米国、イスラエルの3カ国であり、他にはオランダとスイスで販売開始に向けた動きがあるのみで市場としては大きくありませんが、各国が技術輸出を推進するなど技術開発の著しい分野でもあります。
各国・地域の政策動向を見ると、米国では技術開発に加え、政策による支援も進んでおり、2023年に培養肉の販売が解禁されています。しかし、フロリダ州をはじめいくつかの州では、畜産業界からの反対などの理由から州法で培養肉の販売を禁止しようとする動きが見られるなど、国内での賛否が分かれています。欧州も同様に、スイスやオランダで商用販売の解禁に向けて法整備が進んでいる一方、イタリアが世界で初めてとなる培養肉の製造販売を禁止する国内法を採択、フランスとオーストリアも培養肉の製造・販売に反対するなど、各国の足並みがそろっていない様子がうかがえます。
関連する技術要素を見ると、技術クラスタを構成する技術要素の大部分（96％）が細胞の培養に関するもので、特にバイオリアクター関連（72％）のものが多くなっています。また、重要特許の保有割合（図表5）からは大量培養に関する技術開発において、米国の影響力が強いことがうかがえます。このことから、細胞農業の技術クラスタにおける現在のトレンドは米国のリードする「培養の生産性向上」であり、生産フローにおける次のステップである分化／組織化等の食感の再現に関する技術はこれから開発が進むものと考えられます。
その他代替たんぱく質
その他代替たんぱく質には、豆や穀物等の植物性食品を原料として肉の食感を再現した植物由来食品（プラントベースミート）や、昆虫、微生物の利用に関する技術などが含まれます。植物性の原料あるいは昆虫の生産に係る環境負荷は畜産に比べ低いとされており、畜産物を代替しGHG排出量や環境負荷を低減することでネイチャーポジティブに貢献する技術と言えます。
本技術クラスタにおける各特許は、代替たんぱく質を利用した製品に関するものが多く、原材料によって3つ（植物性原材料由来、菌由来、豆由来）に分類することができます。重要特許保有割合と件数を見ると、欧州と米国が強いことが分かります（図表6）。
生産される代替食品は多岐にわたりますが、重要特許が利用されるものとしてはいわゆるプラントベースミートと呼ばれる畜肉の代替食品が多く、用途・製品の種類を特定できる重要特許24件のうち、16件が畜肉代替品に関するものでした。これには、精密発酵を用いた食肉の風味成分を含む食品添加物生産などが含まれており、これは植物性代替たんぱく質製品に食肉の味と風味を再現するために使用されます。さらに、重要特許の1つに、「培養肉と植物性代替たんぱく質製品のハイブリッド食品」があり、こうしたことからも、代替たんぱく質食品の「肉らしさ」の追求が進んでおり、この分野でのトレンドとなっていることがうかがえます。
課題
細胞農業は比較的最近になって投資の進んだ技術領域であり、製品の経済的なコストは従来の食肉に比べて高いのが現状です。一方で、バイオリアクター関連の技術開発が進み、生産性向上、コスト削減が進んだ結果、研究ベースではあるものの、従来の食肉と同等の価格で培養肉を市場に投入できるというシナリオも見出されています*6。
また、細胞農業技術によって製造された培養肉等の食品は、まだ限られた国の市場でしか手に入れることはできませんが、一般消費者の関心は必ずしも高くありません。培養肉に関する説明を行って、どの程度の魅力を感じたかを聞いた調査でも、「魅力的」あるいは「やや魅力的」と回答した人の割合は31％で、内訳を見ても、どの性別・年齢層・民族性においても50％を超えることはないという結果が出ています*7。
さらに、ブランディングや知的財産の保護に関しても、例えばブランド牛などの動物の「細胞」に価値が発生する可能性も十分に考えられます。日本は、2020年に「家畜遺伝資源に係る不正競争の防止に関する法律及び家畜改良増殖法」の一部を改正し、世界的に評価が高い和牛の遺伝資源保護を行いましたが、この法律は、動物の精液や受精卵を保護または規制の対象としており、細胞の国外への持ち出しには適用されていません※7。そのため、今後動物の細胞に関する知的財産保護の検討が必要になるかもしれません。
その他代替たんぱく質製品においてもコストおよび味は課題となっており、それが売上や市場の成長に影響を与えています。例えば米国では、植物性代替たんぱく質製品の販売額、販売個数ともに2年連続で減少しています。これはインフレによる消費行動の変化や製品価格の上昇の影響もありますが、消費者のニーズを満たせていないことにも原因があるとされています。米国の消費者を対象とした調査では、植物性代替肉製品は、特に味、食感、価格に関して、消費者の期待にほとんど応えられていないことが示されており*8、まだ改善の余地があると考えられます。
今後の展望
技術的には「生産性の向上・コスト削減」「食味の追求」がトレンドであり、両技術クラスタに共通する課題でもあります。そのため、今後もコスト・味を改善していくような技術開発が進んでいくものと考えられ、最終的には味、食感、香り、コストなど、消費者が代替たんぱく質食品に求める全ての要素が、従来の肉や魚と同等かそれ以上となる「コモディティ」が誕生する可能性もあるのではないでしょうか。一方、特に細胞農業に関しては技術面以外の課題も出てきており、一部の国や地域で、細胞農業に対する規制や畜産業界からの反発の動きが見られるため、それらがこの分野の発展のブレーキになることが懸念されます。また消費者の認知や理解も十分とは言えないため、細胞農業や、それを活用した製品の普及に向けては、法整備や消費者の認知向上も含めた、政府、企業、社会それぞれによる取り組みが必要になるでしょう。
代替食品開発、特に細胞農業は比較的新しい技術で、市場の拡大もこれからの領域になりますが、農業の中でも特に環境負荷が高いとされる畜産物や魚介類を代替するものであり、ネイチャーポジティブに貢献する可能性を秘めていると考えられます。
Intelligent Business Analyticsによる分析
「Intelligent Business Analytics（IBA）」は、特定技術領域のグローバル特許データと企業の財務・投資情報をAIにより分析する、新たな戦略分析ツールです。特許技術の質的分析と企業投資の定量分析が可能であり、技術トレンドや企業の技術ポートフォリオを市場視点で俯瞰するなど、さまざまな機能を備えています。マクロトレンドや各企業の技術戦略を理解し、IBAコンサルティングサービスを通じて、新規事業や研究開発、スタートアップ投資やM&Aなど、企業の戦略検討に新たな洞察を提供します。また、クライアント自身で戦略分析が可能となるウェブアプリも提供しています。
IBAは、特許、財務、投資に係るデータを活用しています。ビジネスデータと技術データの組み合わせにより、新規事業開発、研究開発戦略立案、アライアンスパートナーあるいはM&A候補先探索、技術デューデリジェンスなど、さまざまなユースケースに適合します。また、個社の技術ポートフォリオの可視化や、企業の財務データや特許データのドリルダウンを実施できる点も他社との差別化要素となっています。それにより、トレンド把握によるアイデア発想と仮説検証の両方が可能となり、より具体的で強固な新規事業開発や研究開発戦略立案の実現が可能となります。
出典
*1 “Nature Risk Rising: Why the Crisis Engulfing Nature Matters for Business and the Economy” WEF, 2020
https://www3.weforum.org/docs/WEF_New_Nature_Economy_Report_2020.pdf
*2 “Livestock Don’t Contribute 14.5％ of Global Greenhouse Gas Emissions” The Breakthrough Institute, 2023
https://thebreakthrough.org/issues/food-agriculture-environment/livestock-dont-contribute-14-5-of-global-greenhouse-gas-emissions
*3 “Livestock solutions for climate change” FAO, 2017
https://www.fao.org/family-farming/detail/en/c/1634679/
*4 “ADM, Farmers Business Network to Expand Sustainable AgTech Platform“ ADM,2022
https://www.adm.com/en-us/news/news-releases/2022/7/adm-farmers-business-network-to-expand-sustainable-agtech-platform/
*5 「重要特許が企業の財務データに及ぼす影響の一考察」杉光・立本 他 2023
http://fdn-ip.or.jp/files/ipjournal/vol24/IPJ24_26_38.pdf
*6 “2023 State of Industry Report Cultivated meat and seafood” Good Food Institute, 2024
https://gfi.org/wp-content/uploads/2024/04/State-of-the-Industry-report_Cultivated_2023.pdf
*7 「フードテックに関するルールメイキングと知的財産」、辻本 直規、2021
https://iplaw-net.com/doc/2021/chizaiprism_202107_1.pdf
*8 “2023 State of Industry Report Plant-based: Meat, seafood, eggs, and dairy” Good Food Institute, 2024
https://gfi.org/wp-content/uploads/2024/04/2023_State-of-the-Industry-Report-Plant-based-meat-seafood-eggs-and-dairy.pdf
PDF版ダウンロードはこちら
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