Strategic Interactions on the Market of a Non-renewable Resource : The Phosphorus Case

par Bocar Samba Ba

Thèse de doctorat en Sciences Économiques

Sous la direction de Philippe Mahenc et de Raphaël Soubeyran.

Soutenue le 01-07-2016

à Montpellier , dans le cadre de École doctorale Economie Gestion de Montpellier (2015-.... ; Montpellier) , en partenariat avec Laboratoire montpelliérain d'économie théorique et appliquée (Montpellier) (laboratoire) et de Laboratoire Montpelliérain d'Économie Théorique et Appliquée / LAMETA (laboratoire) .

Le président du jury était Katheline Schubert.

Le jury était composé de Philippe Mahenc, Raphaël Soubeyran, Katheline Schubert, Stéphane Lemarié.

Les rapporteurs étaient Katheline Schubert, Stéphane Lemarié.


  • Résumé

    La littérature théorique portant sur le phosphore considère que le marché de la ressource est parfaitement concurrentiel, alors que son fonctionnement montre, en réalité, qu'il en est autrement. En effet, plusieurs interactions stratégiques existent sur ce marché. L'objectif principal de cette thèse est de reconsidérer ce marché dans un cadre de concurrence imparfaite. Il s'agit, particulièrement, d'analyser l'effet du recyclage sur l'extraction d'une ressource épuisable, sur la dynamique du prix de la ressource, sur sa date d'épuisement et sur la réduction de la pollution aquatique. Cette thèse est organisée autour d'une introduction générale et de cinq chapitres théoriques qui s'intéressent tous à l'économie du phosphore ou des ressources épuisables. Le premier considère un modèle à deux périodes où un pays extracteur et un pays recycleur se concurrencent en quantités. Nous supposons que le phosphore extrait et le phosphore recyclé sont des substituts stratégiques. Nous montrons que l'effet du recyclage sur les quantités extraites par le monopole est très sensible au niveau des réserves qui sont détenues par ce dernier. Le deuxième chapitre est une extension en temps continu du premier à horizon infini. Il analyse l'effet du recyclage du phosphore sur l'extraction du monopole et sur la dynamique du prix de la ressource. Nous utilisons un modèle de contrôle optimal et montrons que le prix de la ressource n'augmente toujours pas au fil du temps. Le troisième chapitre considère que l'extraction et le recyclage peuvent être soit des substituts stratégiques, soit des compléments stratégiques. Il considère un modèle à deux périodes et montre que l'effet du recyclage sur la recette marginale de deuxième période du monopole et sur ses quantités extraites dépend de si les quantités extraites et recyclées sont des substituts ou des compléments stratégiques. Le quatrième chapitre montre que le détenteur de la ressource arbitre entre accepter l'entrée du secteur de recyclage et l'empêcher. La dernière stratégie prend deux formes: soit l'extracteur dissuade l'entrée, soit il la bloque. Nous utilisons un modèle à deux périodes et montrons que la stratégie adoptée par le détenteur de la ressource dépend de la taille des coûts fixes du recycleur et du niveau de rareté de la ressource. Le cinquième chapitre s'intéresse aux problèmes d'épuisement du phosphore et de la pollution aquatique. Nous considérons une firme qui extrait et recycle le phosphore. Nous analysons le rôle de la combinaison d'une taxe et d'une subvention. Nous montrons que la combinaison de ces deux instruments permet de réduire la pollution et de prolonger la durée de vie du phosphore.

  • Titre traduit

    Interactions Stratégiques sur le Marché d'une Ressource Non-renouvelable : Le cas du phosphore


  • Résumé

    The theoretical literature that deals with phosphorus considers the market of the resource as being perfectly competitive, whereas the reality of this market suggests otherwise. Indeed, several interactions occur in this market. The main aim of this thesis is to rethink this market in an imperfectly framework. More specifically, we analyze the effect of recycling on the extraction of an exhaustible resource, on the dynamic of the resource price, on its date of depletion and on the reduction of water pollution. This thesis consists in a general introduction and five theoretical chapters all dealing with the economics of phosphorus or of exhaustible resources. Chapter 1 considers a two-period model where an extractor and a recycler compete with quantities. We assume that extracted and recycled phosphorus are strategic substitutes. We show that the effect of recycling on the extracted quantities strongly depends on the level of the stock of phosphorus. Chapter 2 extends the previous chapter in a continuous time framework over an infinite horizon. It investigates the effect of phosphorus recycling on the monopolist's extraction and on the dynamic of its price. We postulate an optimal control model and show that the price of the resource does not necessarily increase through time. Chapter 3 considers that extraction and recycling can be either strategic substitutes or strategic complements. In a two-period model, we show that the effect of recycling on the monopolist's second-period marginal revenue and on its extracted quantities depends on whether extracted and recycled products are strategic substitutes or strategic complements. Chapter 4 considers that the extracting sector chooses between accommodating or preventing the recycler's entry. The entry prevention can take two forms: either deterring or blockading. In a two-period model, we show that the strategy of the extractor depends on the level of the fixed costs incurred by the recycler and on whether the resource is scarce or not. Chapter 5 addresses the problems of phosphorus exhaustion and water pollution. We consider one firm that extracts and recycles phosphorus. We investigate the influence of a tax-subsidy scheme. We show that a combination of these two instruments enables to reduce water pollution and to prolong the lifetime of phosphorus.


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