Food vs. Fuel: The Role of Bioenergy

Abstract

Tato práce zkoumá vztah biopaliv první generace k vybraným komoditám a dalším aktivům v USA, Evropě a Brazílii. Jedná se o první aplikaci kombinující taxonomní a vlnkovou analýzu v rámci jedné práce. Unikátní dataset obsahuje 32 týdenních cenových řad, které pokrývají období let 2003 až 2015. Nejdříve používáme metodu minimální kostry grafu a hierarchického stromu, abychom modelovali systém cen souvisejících s biopalivy. Ukazujeme fázový posun mezi brazilskou výrobou biopaliv a vývojem v USA a EU. Nalézáme silné a stabilní spojení mezi brazilským etanolem a jeho hlavním výrobním faktorem, tamní cukrovou třtinou. Dále odhalujeme, že americký etanol je silně spojen s cenou kukuřice. Naproti tomu evropská bionafta vykazuje pouze slabé napojení na své výrobní faktory. Následná vlnková analýza zkoumá zjištěné závislosti v časové a ve frekvenční doméně. Nacházíme, že americký i brazilský etanol jsou dlouhodobě pozitivně svázány s cenami svých výrobních surovin. Ceny biopaliv jsou navíc taženy cenami surovin, nikoli naopak. Naše výsledky zůstávají kvalitativně nezměněny, i když odfiltrujeme možný vliv cen ropy.

This thesis studies the relationship between the first generation biofuels and selected commodities and assets in the USA, Europe, and Brazil. It is the first attempt to combine the taxonomy and wavelet analyses in a single research application. Our unique dataset comprises 32 weekly price series covering the 2003--2015 time period. First, we employ a method of minimum spanning trees and hierarchical trees to model a biofuel-related price network. We demonstrate a development phase shift between Brazilian and the US/EU biofuel industries. We reveal a strong and stable connection between Brazilian ethanol and its main production factor, local sugarcane. We further find that US ethanol is closely linked to corn. In the contrary, European biodiesel exhibits only moderate ties to its production factors. Subsequent wavelet analysis scrutinizes the identified price connections both in time and frequency domains. Both Brazilian and US ethanols are found to be positively related to their respective feedstock commodities. In particular, feedstock proves to lead the price of the biofuel and not vice versa. Moreover, the dynamics remains qualitatively unchanged when controlled for the influence of crude oil.