環境に配慮した肥料の開発を推進する

晴天の下、広大な緑の農地に肥料を散布するトラクター。

世界人口の増加が予測される中、農業業界は各国で食料安全保障を確保するという高まる圧力に直面しています。1 食料生産を拡大し続ける上で環境面での大きな懸念の一つが、従来の肥料の大量使用です。これらの肥料は効果的である一方、土壌の劣化、水質汚染、温室効果ガスの排出の一因となっており、水や土壌に含まれる人工的な窒素化合物は過去1世紀で倍増しました。2 

従来の肥料に代わる持続可能な代替品の開発を目指す研究者にとって、多様な素材、配合、供給方法の探求が可能です。バイオ炭や有機物といった廃棄物の利用から、ナノテクノロジーを用いた標的型供給まで、持続可能性を高める方法は多岐にわたります。 

CASは、世界最大級の科学情報コレクションと最先端技術を組み合わせることで、持続可能な肥料の素材や配合に関する研究開発をより効果的に支援します。最新の科学文献へのアクセス、イノベーションの知的財産保護、そしてCASとのパートナーシップによるカスタムデジタルソリューションの開発を通じて、環境に配慮した肥料設計の限界を押し広げ、持続可能で食料が安定供給される未来を創造できます。

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持続可能な肥料の研究開発を効率化する

次世代の環境配慮型肥料を開発する研究者は、最新の農業慣行、素材、プロセスを常に把握しておく必要があります。効果的かつ環境的に持続可能な肥料を配合するには、増え続ける科学情報を包括的に精査することが不可欠です。CAS Content Collection™のデータによると、持続可能な肥料に関連するジャーナルや特許の出版数は過去5年間で増加しています。これは、研究チームが必要な洞察を得るために、膨大な情報の中から適切なものを見つけ出すという課題に直面していることを示しています。

Line chart showing the number of publications rising from 1400 in 2018 to 3000 in 2023.
出典: CAS Content Collection™

CAS SciFinder®およびCAS Formulus®は、業界特有のフィルターや革新的な配合設計ツールを備えた科学文献、特許、規制データの広範なデータベースへのアクセスを提供し、このプロセスを効率化します。CAS SciFinder Discovery PlatformTMを活用すれば、文献レビューを加速させるために必要なすべてをワンストップで入手できます。

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環境に配慮した肥料素材の選定

環境配慮型肥料の素材選定には、栄養効率、生分解性、土壌への影響、全体的な環境持続可能性という複数の重要な要素のバランスをとる必要があります。農業および環境基準を満たすため、近年の研究では、持続可能な素材と革新的な配合技術や標的型供給システムを組み合わせることに焦点が当てられています。

Sustainable materials
Biochar fertilizers

A carbon-rich product derived from organic waste through pyrolysis, biochar has gained significant attention for its ability to improve soil fertility, enhance water retention, and isolate carbon. Biochar has proven effective in reducing the leaching of essential nutrients like phosphorus and potassium, improving crop yield, and minimizing water pollution caused by runoff.3
Organic waste-based fertilizers

Derived from composted manure, plant residues, and food waste, organic waste-based fertilizers recycle organic materials back into the soil, enhancing soil organic matter and microbial activity, leading to healthier and more productive soils.4
Targeted delivery systems
Nano-fertilizers Nanoscale nutrient delivery allows for more precise and controlled fertilizer release, reducing excess nutrient delivery and surface runoff.5
Slow-release fertilizers Often coated with sulfur or polymers, slow-release fertilizers are designed to gradually release nutrients over time, aligning better with plant growth cycles, reducing nutrient runoff, and improving plant nutrient use efficiency.3

研究者は、CAS SciFinderを使用して素材の特性情報に迅速にアクセスできます。当社の包括的な材料データベースであるCAS REGISTRY®と完全に統合されており、素材の特性、規制情報、商用ソースなど、適切な素材を選択するために必要なすべての情報が手元で確認できます。 

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持続可能な肥料イノベーションの保護

持続可能な農業ソリューションに対する世界的な需要が高まる中、新しい肥料技術の権利を確保することは単なる防御戦略ではなく、長期的な成功に向けた積極的なステップです。環境配慮型肥料の市場が拡大するにつれ、イノベーションを保護し競争優位性を維持するためには、知的財産権の確保が不可欠です。しかし、特に徐放性肥料やナノ肥料といった分野では、段階的なイノベーションが大きな競争優位性につながるため、知的財産を取り巻く複雑な状況を把握することは困難な場合があります。

STN IP Protection Suite™を活用すれば、イノベーションを保護するために必要なツールを利用できます。包括的な科学データおよび特許データにより、既存の特許の調査、新規出願の監視、イノベーションの機会の特定が可能となり、持続可能な肥料の画期的な成果を自信を持って市場に投入できるようになります。

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AIとデジタルトランスフォーメーションの活用

AIとデジタルトランスフォーメーションは、環境に配慮した肥料の開発をはじめとする農業の研究開発に革命をもたらしています。AI駆動型モデルを活用することで、新しい配合の環境負荷予測や栄養供給の最適化、特定の条件下で最も効果的な材料の組み合わせの特定が可能となり、6,7研究者は時代の変化に対応するために新しい技術を取り入れる必要があります。

CAS Custom ServicesSMの業界エキスパートが、貴社の研究開発を加速させるデジタルトランスフォーメーションソリューションの構築を支援します。貴社独自のデータと、広範なCAS Content Collectionや外部のサードパーティデータセットを統合し、AIや機械学習のイノベーションを推進するための基盤を提供します。デジタルトランスフォーメーションのあらゆるニーズにおいて、CASは貴社の成功を支えるパートナーです。

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農業の持続可能な未来を築く

農業の未来は、長期的な土壌の健康を維持し、環境負荷を低減する肥料など、持続可能な手法の開発と導入にかかっています。CASのカスタムソリューションと、CAS SciFinder Discovery PlatformやSTN IP Protection Suiteといったツールを活用することで、研究者や企業は、より持続可能で強靭な農業システムの実現に向けた取り組みを加速させることができます。

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(1) van Dijk, M.; Morley, T.; Rau, M. L.; Saghai, Y. A Meta-Analysis of Projected Global Food Demand and Population at Risk of Hunger for the Period 2010–2050. Nat. Food 2021, 2 (7), 494–501. https://doi.org/10.1038/s43016-021-00322-9.

(2) Fertilizers: challenges and solutions. https://www.unep.org/news-and-stories/story/fertilizers-challenges-and-solutions (2024年8月23日閲覧)。

(3) Wang, C.; Luo, D.; Zhang, X.; Huang, R.; Cao, Y.; Liu, G.; Zhang, Y.; Wang, H. Biochar-Based Slow-Release of Fertilizers for Sustainable Agriculture: A Mini Review. Environ. Sci. Ecotechnology 2022, 10, 100167. https://doi.org/10.1016/j.ese.2022.100167.

(4) Fernández-Delgado, M.; del Amo-Mateos, E.; Lucas, S.; García-Cubero, M. T.; Coca, M. Liquid Fertilizer Production from Organic Waste by Conventional and Microwave-Assisted Extraction Technologies: Techno-Economic and Environmental Assessment. Sci. Total Environ. 2022, 806, 150904. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.150904.

(5) Nongbet, A.; Mishra, A. K.; Mohanta, Y. K.; Mahanta, S.; Ray, M. K.; Khan, M.; Baek, K.-H.; Chakrabartty, I. Nanofertilizers: A Smart and Sustainable Attribute to Modern Agriculture. Plants 2022, 11 (19), 2587. https://doi.org/10.3390/plants11192587.

(6) Artificial intelligence can reduce fertilizer use, UK researchers say. https://resoilfoundation.org/en/innovation-technology/artificial-intelligence-fertilizer/ (2024年8月26日閲覧)。

(7) Thorat, T.; Patle, B. K.; Kashyap, S. K. Intelligent Insecticide and Fertilizer Recommendation System Based on TPF-CNN for Smart Farming. Smart Agric. Technol. 2023, 3, 100114. https://doi.org/10.1016/j.atech.2022.100114.