RESSALVA Atendendo solicitação do(a) autor(a), o texto completo desta tese será disponibilizado somente a partir de 27/02/2025. UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA – UNESP CENTRO DE AQUICULTURA DA UNESP SUSTENTABILIDADE DO CULTIVO DE MACROALGAS NO MAR E EM TERRA SOB AS PERSPECTIVAS DA SÍNTESE EMERGÉTICA E ECONOMIA NEOCLÁSSICA Stefany Almeida Pereira Jaboticabal, São Paulo 2023 UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA – UNESP CENTRO DE AQUICULTURA DA UNESP SUSTENTABILIDADE DO CULTIVO DE MACROALGAS NO MAR E EM TERRA SOB AS PERSPECTIVAS DA SÍNTESE EMERGÉTICA E ECONOMIA NEOCLÁSSICA MSc. Stefany Almeida Pereira Orientador: Prof. Dr. Wagner Cotroni Valenti Coorientadora: Drª. Janaina Mitsue Kimpara Tese apresentada ao Programa de Pós-graduação em Aquicultura do Centro de Aquicultura da UNESP - CAUNESP, como parte dos requisitos para obtenção do título de Doutora. Jaboticabal, São Paulo 2023 Pereira, Stefany Almeida P436s Sustentabilidade do cultivo de macroalgas no mar e em terra sob as perspectivas da síntese emergética e economia neoclássica / Stefany Almeida Pareira. –– Jaboticabal, 2023 v, 164 p. : il. ; 29 cm Tese (doutorado) - Universidade Estadual Paulista, Centro de Aquicultura, 2023 Orientador: Wagner Cotroni Valenti Coorientadora: Janaina Mitsue Kimpara Banca examinadora: Feni Dalano Roosevelt Agostinho, Biagio Fernando Giannetti, Felipe Pereira de Almeida Cohen, Fabiana Garcia Scaloppi Bibliografia 1. Aquicultura. 2. Algas marinhas. 3. Sustentabilidade. 4. Economia ambiental. I. Título. II. Jaboticabal-Centro de Aquicultura. CDU 639.64 Ficha Catalográfica elaborada pela STATI - Biblioteca da UNESP Campus de Jaboticabal/SP - Karina Gimenes Fernandes - CRB 8/7418 Doutoranda – Stefany Almeida Pereira Orientador – Wagner Cotroni Valenti Caunesp ii Doutoranda – Stefany Almeida Pereira Orientador – Wagner Cotroni Valenti Caunesp v DEDICATÓRIA Dedico o presente trabalho às comunidades tradicionais que viveram e vivem do cultivo de macroalgas marinhas, às comunidades caiçaras que sentem os efeitos das mudanças climáticas, aos produtores que se preocupam com o desenvolvimento sustentável e principalmente às gerações futuras. Desejo que o presente trabalho contribua para discussões capazes de ajudar minimamente diferentes setores da sociedade para um futuro melhor. Doutoranda – Stefany Almeida Pereira Orientador – Wagner Cotroni Valenti Caunesp 6 AGRADECIMENTOS A presente tese é fruto de um conjunto de acontecimentos do universo que associados conspiraram para que o trabalho fosse realizado da maneira como aqui é apresentado. Desse modo, é importante agradecer a cada um que colaborou para que esse trabalho fosse concluído. Primeiro, agradeço ao meu orientador prof. Dr. Wagner C. Valenti, que me acolheu à 10 anos atrás, quando era uma aluna recém integrante do curso de ciências biológicas. Pelo “professor”, tenho muita admiração e o considero como um pai científico, o qual me introduziu ao mundo da pesquisa, aquicultura e sustentabilidade. Agradeço à ele pelas oportunidades, confiança no meu trabalho, apoio e incentivo durante esses anos de trabalho em conjunto. Agradeço também à minha coorientadora, a pesquisadora Drª. Janaina Kimpara, com quem pude descobrir junto o universo do cultivo de macroalgas marinhas e compartilhar a paixão por esses organismos. A ela agradeço acima de tudo pela amizade, por ter sido sempre muito atenciosa e paciente comigo, por me introduzir à síntese em emergia e pelas parcerias da vida. Aos meus pais Julio Cezar Pereira e Eliana A Almeida Pereira agradeço por toda a dedicação, carinho e empenho na minha educação e criação. Eles por me proporcionaram oportunidades as quais me capacitaram de conquistar meus objetivos até o momento. Agradeço à minha irmã Raisa e ao meu cunhado Francisco, por todo o carinho, amizade e apoio que sempre me proporcionaram e que foram fundamentais para seguir meu objetivo. Agradeço também ao meu companheiro da vida, Eduardo, o qual sempre me incentiva e apoia. Obrigada por compreenderem a minha ausência em momentos importantes, me amarem e me apoiarem. A minha caminhada seria muito mais difícil sem todo esse amor e suporte. A Associação dos Produtores de Algas de Flecheiras e Guajiru (APAFG), que abriu as portas para a realização deste trabalho. Em especial ao senhor Edvan e a senhora Marta que nos acolheram com muito carinho. E para produtores de macroalgas em fazendas que colaboram ativamente com as informações e dados necessários para a realização do trabalho, confiando na nossa pesquisa e na confidencialidade dos dados. Doutoranda – Stefany Almeida Pereira Orientador – Wagner Cotroni Valenti Caunesp 7 A todos os meus colegas de trabalho, espalhados pelo mundo em diferentes instituições de pesquisas e projetos. Agradeço também a todos meus amigos que tornam a minha vida mais alegre e com quem posso contar nos momentos de dificuldade. Nessa vida tive o privilégio de conhecer pessoas encantadoras, dentro e fora da minha vida acadêmica. Apesar de não citar nomes, sei que essas pessoas sabem o quão importantes foram e são em minha vida, obrigada! Por último, mas não menos importante, agradeço a minha terapeuta, psiquiatra e ao CT Team Silva, que deram suporte e assistência para que eu conseguisse encontrar o equilíbrio mental e físico necessários para concluir meu doutorado. Doutoranda – Stefany Almeida Pereira Orientador – Wagner Cotroni Valenti Caunesp 8 APOIO FINANCEIRO E INSTITUCIONAL Agradeço ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) pela bolsa de doutorado (PROJETO:402202/2019-8; Processo: 142364/2019-3). Esse estudo é parte integrante da Rede de Sustentabilidade na Aquicultura. O presente trabalho foi realizado com apoio do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) (processos nº. 562820/2010-8; 406069/ 2012-3 e 306361/2014-0) e à Financiadora de Estudos e Projetos (FINEP) (convênio nº. 01.10.0578.00/10). Também recebemos recursos da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) (processo nº. 10/ 52212-3). Agradeço também ao projeto AQUAVITAE (EU project 818173) financiado pelo programa Horizon 2020 (Call H2020-BG-2018-2) pelo financiamento do intercâmbio estudantil para a complementação da formação profissional. Agradeço à Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa) e ao Centro de Aquicultura da Unesp (Caunesp) pelo apoio institucional oferecido durante o desenvolvimento dessa tese. Doutoranda – Stefany Almeida Pereira Orientador – Wagner Cotroni Valenti Caunesp 9 ATIVIDADES EXTRAS REALIZADAS DURANTE O DOUTORADO Além das atividades obrigatórias para a obtenção do título de doutora em aquicultura, como a presente tese, créditos cursados em disciplinas e estágio docência, a discente também desenvolveu as seguintes atividades no período de 4 anos: 1. Participação projeto AQUAVITAE (EU project 818173) financiado pelo programa Horizon 2020 (Call H2020-BG-2018-2). 2. Projeto “Viabilidade técnica e econômica e sustentabilidade do cultivo orgânico integrado do camarão-branco-do-pacífico com macroalgas e ostras” - CNPq (PROJETO:402202/2019-8 - Formação empreendedora de doutorandos para aumento da competitividade de empresas por meio da inovação científica empresarial) 3. Palestra “Algicultura” como parte da programação da disciplina "Aquicultura", ofertada ao discentes matriculados no Curso de Graduação (Bacharelado) em Ciências Biológicas, do Instituto de Biociências do Câmpus do Litoral Paulista (UNESP - IB/CLP). 4. Palestra “O Brasil e a infodemia do cultivo de algas”, como parte integrante da disciplina “Sistema de Produção”, aos alunos do programa de Pós-Graduação em Aquicultura da Unesp, do Centro de Aquicultura da Unesp-Caunesp. 5. Projeto de extensão “Implementação do cultivo de macroalgas na fazenda Synbiaqua” – Fundunesp (Processo nº: 3161/2021) 6. Projeto de extensão “Teste do cultivo de espécies nativas de macroalgas na Reserva Extrativista Marinha de Corumbau (RESEX Corumbau), Cumuruxatiba, Prado – Bahia.” – Funep (Processo nº 1.136/2022) 7. Intercâmbio estudantil para a complementação da formação profissional no Centro Interdisciplinar de Investigação Marinha e Ambiental (CIIMAR) – Aquavitae (EU project 818173) Doutoranda – Stefany Almeida Pereira Orientador – Wagner Cotroni Valenti Caunesp 10 UTILIDADE DA TESE A presente tese apresenta uma análise biofísica associada a uma análise neoclássica do cultivo de macroalgas no mar e na terra, abordando a sustentabilidade que atenda aos interesses ecossistêmicos e econômicos. Os dados apresentados neste trabalho servirão para o avanço do conhecimento em algicultura, possibilitando futuros estudos e subsidiando políticas públicas e tomadores de decisão, como investidores, aquicultores e órgãos governamentais. Doutoranda – Stefany Almeida Pereira Orientador – Wagner Cotroni Valenti Caunesp 11 RESUMO Existe elevado interesse sobre as macroalgas no cenário aquícola devido ao valor da biomassa e também pela possibilidade de integração das algas a outros sistemas para mitigação de impactos e/ou melhoria na qualidade do ambiente aquático. No entanto, há necessidade de análises que possibilitem o desenvolvimento sustentável da algicultura. A contabilidade ambiental permite avaliar os sistemas de produção de modo holístico, demonstrando a demanda por recursos naturais, eficiência, capacidade de renovação, carga ambiental e sustentabilidade. A análise econômica neoclássica fornece informações sobre a viabilidade econômica, lucratividade e resiliência econômica dos sistemas. Desse modo, realizamos a síntese emergética e análise da viabilidade econômica do cultivo das macroalgas no mar e em terra, avaliando diferentes mercados. Para o cultivo no mar o Índice Emergético de Sustentabilidade foi de 30,36, 29,17 e 0,31 para os mercados de carragena, consumo humano e extrato glicólico, respectivamente. Porém, o cultivo no mar foi economicamente viável apenas para os cenários de consumo humano e extrato glicólico, que tiveram Valor Presente Líquido de US$1.097.389,91 e US$1.099.824,30, respectivamente. O cultivo de macroalgas em terra apresentou Índice Emergético de 0,22 para todos os mercados analisados, devido à alta dependência dos recursos da economia nesse sistema produtivo. Porém, o cultivo em terra é viável para todos os mercados, com Valor Presente Líquido superior a US$929.898.74, sendo o bioestimulante e consumo humano os mais atrativos. O presente trabalho nos permite identificar as diferenças e semelhanças entre sistemas de cultivo de macroalgas, para propor melhorias em ambos os sistemas para alcançar a sustentabilidade. As informações aqui apresentadas servirão de base para futuros estudos, tomadas de decisões e formulações de políticas públicas. Palavras-chave: Aquicultura; Algas marinhas; Sustentabilidade; Economia ambiental Doutoranda – Stefany Almeida Pereira Orientador – Wagner Cotroni Valenti Caunesp 12 ABSTRACT There is a high interest in seaweed aquaculture due to its biomass value and the potential for integration with other systems to mitigate impacts and improve the quality of the aquatic environment. Complementary analyses are needed to enable the sustainable development of seaweed farming. Emergy synthesis enables a holistic evaluation of production systems, including the assessment of natural resource demand, efficiency, renewal capacity, environmental impact, and sustainability. Neoclassical economic analysis provides information on the economic feasibility, profitability, and resilience of the system. We conducted an analysis of both sea-based and land-based seaweed farming using emergy synthesis and economic feasibility, evaluating different markets. The Emergy Sustainability Index for sea-based farming of carrageenan, human consumption, and glycolic extract markets was 30.36, 29.17, and 0.31, respectively. However, sea-based farming was economically viable only for human consumption and glycolic extract markets, with a Net Present Value of US$1,097,389.91 and US$1,099,824.30, respectively. Land- based seaweed farming had an Emergy Index of 0.22 for all analyzed markets, indicating low sustainability due to its dependence on economic resources. However, land-based farming was economically feasible for all market scenarios, with a Net Present Value of over US$929,898.74. Biostimulant and human consumption markets were the most attractive options. This study identifies the differences and similarities between seaweed farming scenarios and proposes improvements for both systems. The information presented here will serve as a foundation for future studies, decision-making processes, and the formulation of public policies. Keywords: Aquiculture; Marine algae; Sustainability; Environmental economy Doutoranda – Stefany Almeida Pereira Orientador – Wagner Cotroni Valenti Caunesp 13 INTRODUÇÃO GERAL O cultivo de macroalgas marinhas tem sido um “hot topic” no cenário internacional e nacional na última década. Dados apresentados pela FAO (2022) mostram que essa atividade cresceu nas últimas duas décadas, com o aumento da produção mundial de ~10.6 milhões de toneladas produzidas em 2000 para 35.1 milhões de toneladas em 2020. Em 2018 a produção de macroalgas representou 51.3% da produção da maricultura mundial (Chopin e Tacon, 2020). Esse cenário acompanha o aumento do interesse comercial sobre as algas marinhas. As macroalgas têm diferentes usos e aplicações, como alimento humano, hidrocolóides, cosméticos, alimentação animal, fertilizante, entre outros FAO (2018). Dessa extensa lista, o comércio das macroalgas como alimento é de maior volume e valor, e está associado aos países asiáticos (FAO, 2018). O uso das macroalgas para a extração de hidrocolóides, apesar de ocupar um mercado mundial, representa menor volume e valor quando comparado ao mercado de alimentos (FAO, 2018). Além disso, estudos apontam que a produção de macroalgas para o mercado de hidrocolóides pode não ser economicamente viável e atrativo (Ladner et al., 2018; Nogueira e Henriques, 2020; Pereira et al., 2020). Desse modo, apesar de o uso das macroalgas como alimento direto para o ser humano ser tradicional e milenar na culinária oriental (Mouritsen et al., 2019), esse tem se mostrado um “novo” mercado potencial e atrativo para o ocidente (FAO, 2021; Mouritsen et al., 2019). As macroalgas apresentam grande variedade de aplicação para composição de produtos, ingredientes ou suplementos de base natural e elevado valor com funções bioativas, antivirais, farmacêuticas, nutracêuticas e antioxidantes (FAO, 2018). As macroalgas apresentam várias propriedades de interesse para a indústria de cosméticos como funções emoliente, antiinflamatória e antioxidante (Hitton et al., 2007; Nurjanah et al., 2016). Além disso, o interesse crescente dos consumidores em produtos naturais, veganos, e “cruelty- free” tem feito crescer o uso de macroalgas na indústria cosmética (Mazarrasa et al., 2014). Outro mercado de crescente interesse é o de biofertilizantes. Os extratos das macroalgas apresentam características de melhorar a produtividade das plantações, assim como de atender ao nicho da agricultura orgânica (Mukherjee e Patel, 2020; Prakash et al., 2018; Zafar et al., 2022). Somado a isso, a situação de guerra entre Doutoranda – Stefany Almeida Pereira Orientador – Wagner Cotroni Valenti Caunesp 14 Ucrânia e Rússia gerou o desabastecimento e instabilidade em relação à disponibilidade de fertilizantes no cenário brasileiro. Essa questão fez com que houvesse uma grande mobilização governamental no Brasil para aprovação do cultivo de macroalgas ao longo da costa brasileira. Até 2020 algicultura no Brasil não apresentava dados de produção declarados sendo previsto uma mudança para esse cenário em 2021, devido à solicitação de permissões áreas aquícolas (MAPA, 2021). Essa expansão da atividade aquícola vem acompanhada da preocupação de que ela ocorra de maneira organizada e sustentável (FAO, 2020). Alguns trabalhos apontam as macroalgas como promotoras socioambientais (Chopin, 2012; Edwards, 2015; FAO, 2013; Kim and Yarish, 2014; Marinho-Soriano et al., 2009; Msuya, 2014; Powell et al., 2014; Radulovich et al., 2015; Rebours et al., 2014; Visch et al., 2020; Wood et al., 2017; Yang et al., 2015). Uma das principais características de interesse das algas é serem organismos fotosintéticos que, portanto, sequestram carbono (Duarte et al., 2017; Gouvêa et al., 2020; Mashoreng et al., 2019), além de remover os compostos inorgânicos da água reduzindo a eutrofização (Chopin, 2014; Edwards, 2015). No entanto, o nível de impacto de serviços como o sequestro de carbono e a promoção das algas como a grande solução para o aquecimento global têm sido questionados (Troell et al., 2022). Além disso, a viabilidade econômica dos cultivos é questionável, podendo variar de acordo com mercados direcionados, região do cultivo e flutuações da produção (Ladner et al. 2018; Nogueira e Henriques 2020; Pereira, Kimpara, e Valenti 2020; Valderrama et al. 2015). Artigos recentes abordam a sustentabilidade das macroalgas de modo quantitativo e de acordo com aspectos ambientais, sociais e econômicos. Pereira et al. (2021) apontam a sustentabilidade do cultivo da Hypnea pseudomusciformis em região tropical visando o nicho de mercado para consumo humano direto, com baixo risco da espécie utilizada e eficiência no uso dos recursos como energia e nutrientes. Collins et al. (2022) avaliaram a viabilidade econômica e sustentabilidade através da análise do ciclo de vida do cultivo de Alaria esculenta no Atlântico Norte e observaram absorção de carbono e viabilidade econômica. Apesar do potencial para contribuir com o desenvolvimento sustentável, a produção necessita de regulamentação apropriada e mitigações para evitar resultados negativos indesejados (Spillias et al., 2022). Desse modo, são necessários estudos que avaliem a sustentabilidade geral Doutoranda – Stefany Almeida Pereira Orientador – Wagner Cotroni Valenti Caunesp 15 dos sistemas produtivos de diferentes maneiras para uma melhor compreensão de suas características positivas e negativos, identificando pontos chave para aumentar a sustentabilidade. Existe uma série de metodologias utilizadas para avaliar a sustentabilidade de sistemas aquícolas como Conjunto de Indicadores (Valenti et al., 2018), Análise do Ciclo de Vida (Ciambrone, 1997), Pegada Ecológica (Wackernagel e Rees, 1996), e Síntese em Emergia (Odum 1996). Conjunto de Indicadores é uma ferramenta completa e prática que avalia a sustentabilidade considerando os aspectos ambientais sociais e econômicos através de uma abordagem neoclássica que considera os serviços ecossistêmicos como externalidades positivas e negativas que são adicionadas na análise de custo-retorno do sistema (Valenti et al., 2018). A Análise do Ciclo de Vida (ACV) é uma metodologia padronizada que avalia potenciais impactos ambientais associados a um produto considerando todos os estágios de seu ciclo de vida, desde a extração da matéria-prima até o descarte dos resíduos e embalagens (Ciambrone, 1997). A ACV é uma ferramenta muito aceita por stakeholders, porém tem uma abordagem mais ambiental e econômica do que social, além de necessitar de software pago e/ou banco de dados pago ou restrito, dificultando sua ampla aplicação. A Pegada Ecológica mede a sustentabilidade através da área requerida para manter os padrões de um sistema considerando a produção de todos os insumos utilizados e o processamento dos resíduos gerados (Wackernagel e Rees, 1996), essa é uma ferramenta simples de viés mais ambiental. A emergia com “m” é uma contabilidade ambiental baseada na ciência para representar valores ambientais, econômicos e sociais em uma mesma medida (Odum, 1996). Essa metodologia avalia, por meio da energia direta e indireta utilizadas, os trabalhos da natureza e do homem para gerar um produto ou serviço. A síntese emergética mostra a demanda pelos recursos naturais, eficiência, capacidade de renovação, carga ambiental e sustentabilidade gerados pelo sistema produtivo (Odum, 1996). Assim, a emergética proporciona uma visão holística do sistema de cultivo de macroalgas e insights sobre a sustentabilidade desses sistemas, porém com o viés biofísico. A sociedade funciona de acordo com a economia neoclássica, de modo que é necessário a associação das análises de sustentabilidade com indicadores de viabilidade econômica. Doutoranda – Stefany Almeida Pereira Orientador – Wagner Cotroni Valenti Caunesp 16 Desse modo, propomos com a presente tese avaliar a sustentabilidade do cultivo de macroalgas no mar e em terra usando as ferramentas síntese emergética e análise econômica para diferentes sistemas de produção considerando diferentes mercados e simulando diferentes cenários estratégicos. O objetivo principal é avaliar a sustentabilidade dos sistemas de produção considerando os princípios ecossistêmico da biofísica e econômico neoclássico. Como objetivos específicos temos a identificação dos itens chave para redução da sustentabilidade, aspectos gerais dos sistemas, fatores econômicos dos sistemas, e sugestão de alternativas para o desenvolvimento em acordo com os objetivos do desenvolvimento sustentável (ODS) da ONU (United Nations, 2015). A perspectiva é que os resultados gerados no presente estudo sirvam de suporte para a gestão pública e para os tomadores de decisão contribuído para o avanço da Economia Azul sustentável. O cultivo de macroalgas na costa Brasileira ainda é incipiente, apresentando estágio inicial de desenvolvimento e poucos cultivos comerciais (Valenti et al.,2020). A Hypnea pseudomusciformis está entre as espécies nativas cultivadas que apresentam grande potencial de viabilidade produtiva e econômica com potencial sustentável (Pereira et al., 2021; Valenti et al., 2020). Já a Kappaphycus alvarezii é uma espécie introduzida para cultivo na costa Brasileira (Valenti et al., 2020) e que tem tido o cultivo amplamente disseminado ao longo da costa no último ano. O primeiro capítulo “Sustainability of the seaweed Hypnea pseudomusciformis sea- based farming for different markets in South Atlantic: An emergy and economic approach” avalia o cultivo no mar da espécie nativa para os mercados de extração de carragena, consumo humano direto ou extrato glicólico para cosméticos. O segundo capítulo “The sustainability of the seaweed Kappaphycus alvarezii land- based farming for different markets: An emergy and economic approach” avalia a sustentabilidade do cultivo desta espécie para venda de carragena, alimento humano e biofertilizante, cultivada em canais de abastecimento de carcinicultura. Todos os resultados obtidos na presente tese serão disponibilizados no portfólio de resultados da Rede de Pesquisa em Sustentabilidade na Aquicultura. Doutoranda – Stefany Almeida Pereira Orientador – Wagner Cotroni Valenti 122 5. Conclusion In general, K. alvarezii land-based farming presents a low sustainability indicators performance compared with seaweed sea-based farming from the perspective of the Emergy Synthesis approach due to the high demand for purchased materials, mainly services. However, the study suggests that seaweed land-based farming products may be more sustainable than similar products in the market, such as the liquid biostimulant compared with traditional fertilizers. The neoclassicapproach indicates that the system is sustainable from the economic view but needs attention to the crop risks of reducing systems productivity. Seaweed land-based farming is a potential system to explore, but it still needs adjustments to improve sustainability. IMTA systems may be a key to improving the systems efficiency and resilience, but it is still a developing technology for seaweed farming. The present study information may serve decision-makers, public policymakers, farmers, researchers, and consumers for more sustainable strategies, better sector development, and knowledge. 6. References Agostinho, F., Oliveira, M.W., Pulselli, F.M., Almeida, C.M.V.B., Giannetti, B.F., 2019. Emergy accounting as a support for a strategic planning towards a regional sustainable milk production. Agric. Syst. 176. https://doi.org/10.1016/j.agsy.2019.102647 Agostinho, F., Sevegnani, F., Almeida, C.M.V.B., Giannetti, B.F., 2018. Exploring the potentialities of emergy accounting in studying the limits to growth of urban systems. Ecol. Indic. 94, 4–12. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2016.05.007 Albino, J.C.T., Callado, S.M.G. es, 2012. Agro-ecological evaluation of tropical farming systems using emergy: In Rio de Janeiro-Brazil. Emirates J. Food Agric. 24, 361–370. Bindu, M.S., Levine, I.A., 2011. The commercial red seaweed Kappaphycus alvarezii-an overview on farming and environment. J. 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