The Brazilian fuel market is an interesting case study. There are several policies regarding biofuels and fossil fuels. Since 1997, through Law No. 9,478 the called Oil Law, the oil industry permits the entry of foreign companies. In 2004, the establishment of the National Biodiesel Production and Use Program (PNPB) by Law No. 11,097 introduced the blend mandate of biodiesel in petroleum diesel. In 2017, Petrobras started a new pricing policy, frequently adjusting the fossil fuel prices and following the international level. In the same year, the government approved Law No. 13,576, creating the National Biofuel Policy (RenovaBio), which aims to reduce greenhouse gas (GHG) emissions with actions to expand biofuel production. The blend mandates of anhydrous ethanol in gasoline and between biodiesel and diesel play an important role since these policies combine fuel and food sectors such as sugar and soybeans. Thus, this thesis aims to evaluate complementary themes concerning fuel markets in Brazil through three essays. The first paper analyzes the oil industry between December 2002 and June 2017. We employ the New Empirical Industrial Organization (NEIO) model to assess demand and supply functions and the market power degree. The results show that the Brazilian oil industry is characterized as a monopoly in the analyzed period. The second paper examines the relationships between soybeans, biodiesel, and blended diesel (diesel C) sectors using data from January 2006 to December 2018. We use unrestricted and structural specifications of Vector Error Correction Models (VECMs) to evaluate: the linkages between prices of products of the soybean complex such as soybean grains, soybean meal, soybean oil, and biodiesel; the relationships between diesel, biodiesel, and soybean markets; and the demand for blended diesel. The estimates show that soybean prices from different locations in Brazil are important to determine the blended diesel price. An increase of 1% in petroleum diesel price impacts the diesel C price by 0.31-0.33%, while an equivalent expansion in biodiesel price decreases diesel C price by 0.22%-0.54%. The third paper measures the effects of several fuel policies on social welfare and GHG emissions. Through a partial equilibrium model concerning the sectors of gasoline, ethanol, biodiesel, diesel, other petroleum products, soybeans, and sugar, we evaluate different scenarios: Status Quo* adopts current fuel policies; First-Best scenario assumes a competitive market and GHG emission tax applied by the government; and, RenovaBio policy combines the existing policies and carbon credits supplied by biofuel producers and purchased by fossil fuel industry. The First-Best policy results in the highest surplus with a welfare gain of 40.40% and -11.49% of GHG emissions if compared to Status Quo*. The RenovaBio scenario produces -7.06% of GHG emissions, while welfare rises 0.31%, a gain of R$ 6.43 billion in the Brazilian economy.

O mercado brasileiro de combustíveis é um interessante estudo de caso. Existem diversas políticas relacionadas aos biocombustíveis e combustíveis fósseis. Desde 1997, por meio da Lei 9.478, Lei do Petróleo, a indústria petrolífera permite a entrada de empresas estrangeiras. Em 2004, o estabelecimento do Programa Nacional de Produção e Uso do Biodiesel (PNPB) pela Lei 11.097 introduziu a mistura obrigatória de biodiesel no diesel. Em 2017, a Petrobras começou uma nova política de precificação, ajustando frequentemente os preços dos combustíveis fósseis, seguindo os níveis internacionais. No mesmo ano, o governo sancionou a Lei 13.576, criando a Política Nacional de Biocombustíveis (RenovaBio) com objetivo de reduzir emissões de gases de efeito estufa (GEE) com ações para expandir a produção de biocombustíveis. As políticas de mistura obrigatória de etanol anidro na gasolina e de biodiesel no diesel apresentam papel importante, pois relacionam os setores de combustíveis e alimentos, como açúcar e soja. Portanto, esta tese pretende avaliar temas complementares sobre os mercados de combustíveis no Brasil por meio de três ensaios. O primeiro artigo analisa a estrutura de mercado na indústria petrolífera entre dezembro de 2002 e junho de 2017. O modelo da Nova Organização Industrial Empírica (NOIE) é utilizado para determinar funções de demanda e oferta de petróleo, e o poder de mercado. Os resultados mostram que a indústria petrolífera brasileira é caracterizada como um monopólio no período analisado. O segundo artigo examina as relações entre os setores de soja, biodiesel e diesel misturado com biodiesel (diesel C), utilizando dados de janeiro de 2006 até dezembro de 2018. Foram usadas especificações irrestritas e estruturais de modelos de Vetor de Correção de Erros (Vector Error Correction Models - VECMs) para avaliar: as relações entre preços de produtos do complexo soja como grãos, farelo, óleo e biodiesel; as dependências entre os mercados de diesel, biodiesel e soja; e a demanda por diesel C. Os resultados indicam que preços de diferentes localidades brasileiras são importantes para determinar o preço do diesel C. O aumento de 1% no preço do diesel impacta o preço do diesel C em 0,31-0,33%, enquanto uma expansão de mesma magnitude no preço do biodiesel reduz o preço do diesel C em 0,22%-0,54%. O terceiro artigo mensura os efeitos de diversas políticas de combustíveis sobre o bem-estar econômico e emissões de GEE. A partir de um modelo de equilíbrio parcial que abrange os setores de gasolina, etanol, biodiesel, diesel, outros produtos de petróleo, soja e açúcar são avaliados diferentes cenários: Status Quo* adota políticas atuais de combustíveis; First-Best assume um mercado competitivo e imposto sobre GEE aplicado pelo governo; e a política RenovaBio combina as políticas existentes e créditos de carbono ofertados pelos produtores de biocombustíveis e comprados pela indústria de combustíveis fósseis. O First-Best resulta no maior excedente, com ganho de bem-estar de 40,40% e -11,49% em emissões de GEE se comparado com Status Quo*. A política RenovaBio resulta em -7,06% em emissões de GEE, enquanto o bem-estar econômico cresce 0,31%, um ganho de R$ 6,43 bilhões na economia brasileira.