Opportunities and constraints for agrofuels in developing countries : case studies on economic viability and employment effects of Jatropha production

Abstract

This dissertation was motivated by controversial statements of politicians and lobby groups for and against first-generation agrofuel production. Therefore this thesis contributes to a more realistic view on opportunities and constraints for agrofuel production based on first-generation technologies. The findings are based on an intensive literature review covering the following topics: current production trends of ethanol and agrodiesel, their potential for fossil energy substitution and greenhouse gas reduction including related costs, rural development and poverty alleviation. This more general overview on agrofuels was deepened by own research on Jatropha seed production in India and Madagascar. In this context the economic viability of Jatropha seed production and possible income effects for households living in the vicinity of a Jatropha plantation were analyzed. For this special agrofuel feedstock the findings allowed shedding some light on important aspects of the much broader topic concerning the production of agrofuels. To cover the above mentioned topics this dissertation is structured around three research papers. The first paper identifies and discusses the opportunities and constraints of first-generation agrofuel production in developed and developing countries and is based on an intensive literature review. Therefore this paper contrasts arguments used by politicians to justify agrofuel support measures like energy security, greenhouse gas reduction potential, income generation and possible rural development with new scientific findings on each argument. Furthermore data on worldwide trends in ethanol and agrodiesel production were presented. The second paper focuses on one possible option to lower competition between food and agrofuel production at least partially. This option is seen in the production of Jatropha seeds on marginal land not suitable for food production. In this context an Indian case study revealed the economic viability of Jatropha seed production on marginal land. The database for this study includes data derived from literature as well as experimental field data provided by the ?International Crops Research Institute for the Semi-Arid Tropics?. The third paper addresses possible income effects for rural households offering their labour force to a Jatropha plantation in central Madagascar. The econometric impact assessment is based on a socio-economic household survey undertaken by the author in 2009. To account for possible selection bias the propensity score matching approach was used to estimate the average treatment effect on the treated by comparing the average income of Jatropha plantation households and control households. The findings for 336 households reveal positive income effects for households working at the Jatropha plantation. The dissertation concludes that more investments in research are needed to gain a potential win-win situation for rural households, investors and the environment especially for the case of developing countries. The results lead to the conclusion, that smallholder based Jatropha seed production should not be promoted in developing countries. Therefore this dissertation concludes further that it would be far better for developing countries to let international investors set up Jatropha plantations, hence in this case the economic risk is borne by the foreign investors. Furthermore abundant labour in rural areas could find employment opportunities with such plantations and therefore would be able to generate some income for their families. Nevertheless the implementation of Jatropha projects financed by international investor?s needs regulations set up by national governments. Those regulations should cover each aspect within the entire value chain of Jatropha agrofuel production and should be embedded in a national energy and rural development policy. Furthermore institutional frameworks such as land tenure security and labour rights have to be enforced. Setting up aforementioned regulations and institutional frameworks can prevent possible constraints such as, land grabbing, exploitation of rural labourers, loss of biodiversity and competition between Jatropha seed and food production e.g. for scarce water, which could occur due to foreign investment in local Jatropha (and other agrofuel feedstocks) cultivation in the worst case.

Diese Dissertation wurde durch die kontroversen Äußerungen von Politikern und Lobbyisten über das Für und Wider von Agrartreibstoffen der ersten Generation motiviert. Ziel dieser Arbeit war es basierend auf einer Durchsicht relevanter Literatur einerseits die weltweite Produktion von Ethanol und Agrardiesel anhand von Produktionszahlen aufzuzeigen und andererseits zur Beantwortung der folgenden Fragen beizutragen. Inwieweit kann die Produktion von Agrartreibstoffen der ersten Generation zum einen eine Strategie darstellen, die die Abhängigkeit von fossilen Treibstoffen reduziert und damit den Ausstoß an Treibhausgasen vermindert, einschließlich der damit verbundenen Kosten? Welche Möglichkeiten bestehen, dass die Produktion von Rohstoffen für die Agrartreibstoff-herstellung zur Entwicklung ländlicher Räume und damit zur Armutsminderung beiträgt? Diese eher generelle Übersicht zur Produktion von Agartreibstoffen der ersten Generation wurde vertieft durch eigene Forschung hinsichtlich der Produktion von Jatrophasamen in Indien und Madagaskar. In diesem Zusammenhang wurde analysiert ob die Produktion von Jatrophasamen mit dem Ziel einen wettbewerbsfähigen Agrartreibstoff herzustellen wirtschaftlich betrieben werden kann und welche Einkommenseffekte durch eine Jatrophaplantage für Haushalte in deren Umgebung entstehen können. Die erzielten Ergebnisse erlauben es einen kleinen jedoch wichtigen Aspekt für ein mögliches Rohmaterial der Agrartreibstoffherstellung innerhalb des großen Rahmens der Agrartreibstoffproduktion besser zu verstehen. Diese Dissertation gliedert sich in drei wissenschaftliche Artikel. Der erste Artikel identifiziert und diskutiert Möglichkeiten und Beschränkungen, denen die Agrartreibstoffproduktion mit Technologien der ersten Generation in Industrienationen und Entwicklungsländern unterliegt anhand einer intensiven Literaturdurchsicht. Diesbezüglich setzt er sich mit den durch Politiker angeführten Argumenten Energiesicherheit, Treibhausgasreduktion, Generierung zusätzlicher Einkommensmöglichkeiten und ländliche Entwicklung auseinander, da diese die Basis für gewährte politische Unterstützung der Agrartreibstoffproduktion darstellen. Weiter wird die Entwicklung der weltweiten Ethanol- und Agrardieselproduktion aufgezeigt. Der Möglichkeit einen Rohstoff für die Agrartreibstoffherstellung auf marginalen Standorten zu produzieren und somit die Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion zu verringern widmet sich der zweite Artikel. Hierbei wurde in einer Fallstudie die Wirtschaftlichkeit der Produktion von Jatrophasamen auf solchen Standorten am Beispiel Indiens analysiert. Diese Analyse stützt sich auf Sekundärdaten relevanter Literatur und kombiniert diese mit neuen Ergebnissen basierend auf Feldexperimenten durch das ?International Crops Research Institute for the Semi-Arid Tropics?. Der dritte Artikel beschäftigt sich mit der Berechnung von Einkommenseffekten für Haushalte, die auf einer Jatrophaplantage in Zentralmadagaskar arbeiten. Dazu wurde eine ökonometrische Analyse basierend auf den Daten einer sozioökonomischen Haushaltsbefragung durchgeführt. Die Erhebung der verwendeten Daten erfolgte durch den Autor im Frühjahr 2009. Um mögliche Selektionseffekte der Haushalte zu berücksichtigen wurde die Methodik des ?Propensity Score Matching? angewendet. Diese Methodik erlaubte es Haushalte, die auf der Jatrophaplantage arbeiten, mit ähnlichen Haushalten einer Kontrollgruppe hinsichtlich ihres Einkommens zu vergleichen. Anhand einer Stichprobe von 336 Haushalten konnten positive Einkommenseffekte für Plantagenhaushalte nachgewiesen werden. Weiterhin führen die Ergebnisse dieser Arbeit zu dem Schluss, dass zum gegenwärtigen Zeitpunkt der kleinbäuerliche Anbau von Jatropha in Entwicklungsländern nicht forciert werden sollte. Aufgrund dessen sollten Entwicklungsländer vorerst internationale Investoren mit der Etablierung von Jatrophaplantagen betrauen, da diese fähig sind die ökonomischen Risiken eher zu tragen als lokale Kleinbauern. Dieser Fall kann zu einer Belebung des ländlichen Arbeitsmarktes führen, und ungelernten Arbeitskräften und ihren Familien Einkommensalternative bieten. Regierungen sollten jedoch die Aktivitäten ausländischer Investitionen durch das Entwickeln gesetzlicher und institutioneller Rahmenbedingungen für eine nationale Produktion von Agrartreibstoffen begleiten. Besonders anzuraten ist die Einbindung einer möglichen Jatrophatreibstoffproduktion und ihrer einzelnen Produktionsschritte in einen nationalen Energie- und Entwicklungsplan. Weiter sollten Anstrengung zur Sicherung von Landbesitz und gegen eine mögliche Ausbeutung von Plantagenarbeitern auf nationaler Ebene unternommen werden. Durch diese gesetzlichen und institutionellen Rahmenbedingung können negative Auswirkungen, von Auslandsinvestitionen in Jatrophaproduktion (sowie in andere Rohstoffe für die Gewinnung von Agrartreibstoffen), wie Landraub, die Ausbeutung von Plantagenarbeitern, Biodiversitätsverluste und eine mögliche Konkurrenz zwischen Jatropha und Nahrungsmittelproduktion z.B. um knappe Wasserressourcen verringert bzw. vermieden werden.