Essays on transport and energy transition

Abstract

This thesis investigates the interplay between freight transport, economic growth, and the energy transition in Brazil through two complementary essays. The first essay employs Auto Regressive Distributed Lag (ARDL) models to project freight demand across road, rail, and air modes through 2099 under multiple Shared Socioeconomic Pathways (SSPs). GDP and population growth emerge as the main determinants of the expansion in freight demand. Road freight, responsible for 64.9% of cargo movement, is projected under SSP5 to increase by up to 653.3% by 2099, with rail and air freight growing by up to 472.9% and 770.8%, respectively, relative to 2019 levels. This highlights the structural dominance of road transport in Brazil, whose high carbon intensity raises environmental concerns. The historical road freight carbon intensity (RFCI) is estimated at 120.7 gCO2/TKU, which establishes a demanding mitigation baseline. The second essay assesses the economic implications of mitigation by projecting the evolution of logistics costs as a share of GDP and estimating the costs required to meet Brazil’s climate targets. Freight logistics costs could reach 2.2% of Brazil’s GDP by 2099 under the projected scenarios, up from approximately 1.8% in 2019, highlighting the growing economic weight of the activity. Diesel demand is inelastic (-0.610), implying that pricebased interventions alone are likely insufficient. Simulated Marginal Abatement Costs (MACs) to meet Brazil’s 2035 NDC targets range from BRL 1,349.77 to 1,532.79 per ton of CO2, which underscores the need for coordinated policy interventions. By integrating demand projections, carbon intensity, and economic feasibility, this thesis develops a scenario-based framework for policymaking, suggesting that a credible energy transition in Brazilian freight may depend on structural, regulatory, and technological measures. Keywords: freight transport demand; energy transition; marginal abatement costsEsta tese investiga a interação entre transporte de cargas, crescimento econômico e transição energética no Brasil, integrando dois ensaios complementares. O primeiro ensaio utiliza modelos Autorregressivos de Defasagem Distribuída (ARDL) para projetar a demanda de transporte rodoviário, ferroviário e aéreo até 2099 sob diferentes Trajetórias Socioeconômicas Compartilhadas (SSPs). PIB e crescimento populacional são os principais determinantes da expansão da demanda por transporte. O transporte rodoviário, responsável por 64,9% do movimento de cargas, pode crescer em até 653,3% no cenário SSP5, com projeção para 2099, com transporte ferroviário e aéreo aumentando em até 472,9% e 770,8%, respectivamente, em relação a 2019, evidenciando o domínio estrutural do rodoviário e sua alta intensidade de carbono. A intensidade histórica de carbono do transporte rodoviário (RFCI) é estimada em 120,7 gCO2/TKU, estabelecendo uma linha de base desafiadora para mitigação. O segundo ensaio avalia as implicações econômicas da mitigação, projetando a evolução dos custos logísticos como parcela do PIB e estimando os custos necessários para cumprir as metas climáticas do Brasil. Os custos logísticos de transporte podem alcançar 2,2% do PIB do Brasil até 2099 nos cenários projetados, contra aproximadamente 1,8% em 2019, evidenciando o crescente peso econômico da atividade. A demanda por diesel é inelástica (-0,610), indicando que intervenções via preços são insuficientes. Os Custos Marginais de Abatimento (CMAs) simulados para alcançar as metas da NDC brasileira de 2035 variam de R$ 1.349,77 a R$ 1.532,79 por tonelada de CO2, sinalizando a necessidade de intervenções políticas coordenadas. Ao integrar projeções de demanda, intensidade de carbono e viabilidade econômica, esta tese desenvolve uma estrutura de cenários para a formulação de políticas, sugerindo que uma transição energética crível no transporte de cargas no Brasil dependerá de medidas estruturais, regulatórias e tecnológicas. Palavras-chave: demanda por transporte de cargas; transição energética; custos marginais de abatimento