[pt] A completação inteligente é uma tecnologia inovadora que permite uma maior eficiência na produção dos campos do pré-sal, a principal fronteira de produção do Brasil atualmenente. Além disso, uma técnica comumente utilizada nos projetos de petróleo é a conversão de poços produtores em injetores quando há um declínio na vazão de produção. Saber valorar um projeto de petróleo que possua a opção de conversão para poços injetores no futuro, de forma a decidir qual tipo de completação é a que maior valor agrega, é um dos objetivos de um tomador de decisão na área petrolífera. Esta dissertação aborda o uso da teoria de opções reais, através da técnica de diferenças finitas, com o objetivo de analisar se é vantajoso adotar a tecnologia de completação inteligente frente à completação convencional baseado no valor agregado por cada uma em um projeto de petróleo com conversão de poço. Como contribuição final, o projeto propõe a aplicação de um modelo de opções reais, com uma janela de exercício temporal, para a decisão de qual tecnologia de completação um projeto da indústria petrolífera deve considerar. / [en] Smart well is a new technology that allows greater efficiency in pre-salt production, which is currently the largest production frontier in Brazil. Another technique used in oil projects is the conversion of production wells in injector wells when there is a decline in production. Valuing an oil project that has the option to allow conversion to injector wells in the future and decide what kind of completion adds more value is one of the objectives of the decision maker in the oil industry. This dissertation addresses the use of real option theory, by using finite differences, with the objective of analyzing whether it is advantageous to adopt smart completion compared to conventional completion based on the value added by each one in an oil project with a well conversion. As final contribution, this project proposes the application of real option model, with a limited exercise interval, to decide what completion technology an oil company may consider.

The diploma thesis covers partial area of investment evaluation. It's main objective is to test the possible application of the real options theory on the Reverse Termination Fee valuation. This thesis considers the Reverse Termination Fee as a real option to abandon project and evaluates it using a binomial pricing model based on the volatility of the stock market. The result of this valuation is a price map. The map itself is analyzed together with the market analysis of announced trades using this fee as a deal protection. The conclusion of this thesis is formed based on observed trends and correlation between partial outputs of the binomial pricing model and market analysis.

A típica produção de cana-de-açúcar por fornecedores autônomos no Estado de São Paulo dá-se em pequenas propriedades rurais. Nessa atividade, constatou-se prejuízo econômico entre as safras 2007/08 e 2011/12, fato este que leva ao objetivo do presente estudo: responder por que, então, tais produtores mantêm-se no fornecimento de cana-deaçúcar em detrimento de encerrarem seus projetos e direcionarem os recursos para outras atividades. Foram analisados dois projetos de investimento em cana-de-açúcar, tomando como base informações disponíveis das regiões de Piracicaba e Sertãozinho. Considerando-se o método do fluxo de caixa descontado, obtiveram-se estimativas que apontam para a atratividade econômica do plantio de cana em ambas as regiões, haja vista a resposta positiva dos Valores Presentes Líquidos calculados. Tais evidências foram corroboradas quando da utilização da Teoria das Opções Reais, proposta que incorpora no modelo de decisão a flexibilidade gerencial do investidor. Neste caso, mais expressivas foram as respostas obtidas em termos de atratividade financeira. Ressalta-se, ainda, para os principais parâmetros que impactam na viabilidade econômica de empreendimentos canavieiros, a saber, o preço e a qualidade da cana-de-açúcar e a produtividade agrícola. Adicionalmente, os resultados apontam para melhores condições financeiras quando a produção de cana é realizada em terras próprias - em detrimento de áreas arrendadas - além da necessidade de incentivos dados pelas usinas aos fornecedores da região de Sertãozinho. Medidas que visam ganhos de produtividade agrícola e a profissionalização da atividade são apontadas como fatores motivadores de ganhos financeiros, enquanto que em termos de políticas públicas cita-se a possibilidade de ajustes nos sistemas de precificação da gasolina C e na tributação dos derivados da cana-de-açúcar, ações que tendem a elevar a rentabilidade da atividade ora analisada. / The typical production of sugarcane by independent suppliers in the São Paulo State gives up on small farms. In this activity, it was found that between crops 2007/08 and 2011/12 there was economic loss, a fact that leads to the goal of the present study: answer why these producers still remain providing sugarcane. Apart from the traditional viability analysis, the study incorporated the Real Options Theory analysis, which includes managerial flexibility on the investor decision model. Two sugarcane investment projects based on available information of Piracicaba and Sertaozinho regions were analyzed. Considering the discounted cash flow method, we obtained estimates pointing to the economic attractiveness of sugarcane planting in both regions, as shown by the positive response of the Net Present Values calculated. This evidence was corroborated when using the Real Options Theory, given the most significant were the responses in terms of financial attractiveness. Additionally, the results point to better financial conditions when the production of sugarcane is held in its own land, beyond the need for mills incentives to independent suppliers of Sertaozinho. Price and quality of sugarcane and agricultural productivity presented the higher impact on the financial viability of projects. Finally, actions focus on agricultural productivity gains are seen as motivating for financial gain, while in terms of public policy we mention the possibility of adjustments in C gasoline pricing systems and in the taxation on derived products from sugarcane.

[pt] A evolução dos conhecimentos em Finanças nas últimas três décadas foi rápido e vertiginoso. Hoje os mercados financeiros oferecem produtos sofisticados para investidores e empresas, e por outro lado, tais agentes demandam instrumentos confiáveis para atender suas necessidades em busca de maiores retornos e menores riscos. Todo esse desenvolvimento baseia-se fundamentalmente em metodologias de apreçamento de ativos. Grande parte deste conhecimento é oriundo dos trabalhos pioneiros de Black e Scholes (1973) e Merton (1973). Em síntese, estes trabalhos apoiaram-se em processos estocásticos para preços de ativos para apreçar um derivativo. A natureza do processo estocástico de evolução dos preços é o ponto central para a derivação dos modelos de apreçamento. A análise do comportamento dos preços das commodities possui duas grandes vertentes na literatura. A primeira trata os preços como decorrência de modelos de equilíbrio entre a oferta e a demanda. Estes modelos prosperaram pouco em termos de pesquisa. A outra vertente trata da análise da evolução dos preços baseando-se na série histórica propriamente dita. Esta linha de pesquisa está mais presente na literatura. Esta tese concentra-se nesta abordagem. As commodities possuem características particulares principalmente porque a formação de preços ocorre, via de regra, em mercados futuros. Isto faz com que muitos fatos estilizados não possam ser descritos por modelos de um fator (ou uma variável estocástica). Os fatores (variáveis estocásticas) ou variáveis de estado em muitas situações não são observáveis e necessitam ser estimados. Os modelos de preços futuros, escritos como função das variáveis de estado, recebe o nome de equação de observação. Quando as variáveis de estado são Gaussianas e a equação de observação é linear nos estados, o problema pode ser estimado pelo filtro de Kalman clássico. Se ocorrer a não linearidade, esta dificuldade pode ser contornada pelo filtro de Kalman estendido. Quando o problema é não Gaussiano a literatura usa outras metodologias (freqüentemente aproximações) que não o filtro de Kalman. Esta tese trata de processos estocásticos para preços de commodities propondo extensões aos modelos existentes na literatura. A derivação dos modelos é feita com o uso da transformada de Duffie e Kan (1996) em ambiente de não arbitragem. Algumas das extensões incluem modelos não Gaussianos. Esta tese investiga a estimação destes modelos pela metodologia denominada filtro de partículas. O filtro de partículas é um procedimento recursivo para integração, dentro da classe dos métodos seqüenciais de MonteCarlo. A proposta de utilização desta metodologia decorre do fato de que ela dispensa as condições de linearidade e Gaussianidade. Dentre as contribuições desta tese destacam-se as extensões dos processos estocásticos aplicáveis para quaisquer commodities e as análises de modelos não Gaussianos através da metodologia do filtro de partículas. Além disso, a pesquisa apresenta: (i) conclusões acerca dos modelos de dois fatores aplicados à série de preços da commodity petróleo; (ii) a análise da viabilidade do filtro de partículas mostrando que o erro obtido é próximo daquele do filtro de Kalman para problemas Gaussianos e a resposta obtida da estimação paramétrica é coerente com diversos trabalhos da literatura; (iii) análise da viabilidade operacional de implementação do filtro de partículas em termos do tempo computacional despendido nos processos de filtragem e estimação paramétrica. A tese conclui que o filtro de partículas, apesar ser computacionalmente intenso, é viável na prática face ao imenso desenvolvimento computacional. Ainda mais, por ser uma metodologia aplicável a problemas complexos de inferência, sua utilização em modelos cada vez mais sofisticados é muito promissora. / [en] The evolution of the ideas in Finance has been huge in the last decades. Nowadays the financial markets offer investors sophisticated products. And investors in turn demand reliable financial instruments to meet their needs in search for greater returns and lower risks. This development is based mainly on asset pricing methodologies. The greatest part of this knowledge comes from the seminal works of Black and Scholes (1973) and Merton (1973). To summarize, their works are based on the assumption of a specific stochastic process that governs asset prices. And then a derivative of this underlying asset can be priced. The nature of the stochastic process that describes the evolution of prices is the key point for deriving pricing formulae. The analysis of the behavior of commodity prices has two approaches. The first approach considers prices as a consequence of the equilibrium between supply and demand. These models have not received enough attention in literature. The second approach, which has received more attention, is based on the analysis of price time series. The commodities have particular features because they are most of the times negotiated in future markets. The consequence is that the one factor models badly describe their stylized facts. The factors (stochastic variables) are known as state variables which most of the times are non observables, and need to be estimated. When state variables are Gaussians and the observation equation is linear in states, the classical Kalman filter can be used to access these variables. If non linearity is present extended Kalman filter is used, but when state variables are non Gaussian the literature does not use filtering processes. This thesis analyses the stochastic processes of commodities proposing extensions to the existing models. The derivation of models is based on Duffie and Kan (1996) transform, in a non arbitrage environment. Some extensions are non Gaussian. This thesis investigates the estimation of these models using particle filter methodology. The particle filter is a recursive procedure for integration in the sequential Monte-Carlo methods. The advantage of this methodology is that it does not require linear or Gaussian conditions. The contributions of this research are the extensions of stochastic processes that can be used for any commodity and the use of particle filter as an estimation methodology in Finance. Furthermore the thesis presents: (i) the conclusions about two factor models applied to oil prices; (ii) the analysis of the use of particle filter verifying that errors in both, Kalman filter and particle filter are close and that parameters estimation is in accordance with the literature; (iii) the analysis of the implementation of particle filter showing that it is viable considering the computational time of filtering and parameters estimation. The thesis concludes that the particle filter is viable, although time consuming, due to the hardware development. And more, since particle filter is useful for complex inference problems, its application to sophisticated models is promising.

[pt] A Hipoteca Reversa é um produto financeiro que pode muito útil para mutuários acima de 60 anos que possuem imóvel próprio, mas não têm renda nem liquidez. Também chamada de Reverse Mortgage, a Hipoteca Reversa é um empréstimo que proporciona liquidez ao mutuário tendo como garantia um ativo imobiliário, que reverte para o banco ao final da sua vida. Por outro lado, esse produto traz riscos para o credor, uma vez que o valor do imóvel poderá sofrer oscilação de preço durante a vigência do empréstimo, e o prazo para a reversão do imóvel dependerá do tempo de vida do mutuário, o que também é incerto. Um dos benefícios da Hipoteca Reversa para o mutuário é que o valor da dívida é limitado ao valor de venda do imóvel dado em garantia. Assim, se o valor do empréstimo exceder o preço do imóvel, devido a uma desvalorização, a dívida estará limitada ao escopo do valor do imóvel. Além disso, em alguns países o mutuário pode optar por rescindir o seu contrato de hipoteca quitando o valor da dívida, o que se torna interessante se este for menor do que o valor do imóvel. Essa característica da Hipoteca Reversa pode ser modelada como uma opção de compra do imóvel dado em garantia ao preço de exercício que é o valor da dívida. O presente estudo analisa o histórico do uso de Hipoteca Reversa no mundo e propõe um modelo de produto mais adequado para as condições brasileiras, onde é feita uma aplicação numérica que aborda diferentes casos e seus resultados, contribuindo para o aumento da compreensão das hipotecas reversas do ponto de vista do consumidor. Por fim, foi avaliado o valor da opção da Hipoteca Reversa no Brasil por meio de uma análise empírica usando o modelo de precificação por Opções Reais. / [en] The Reverse Mortgage is a financial product that can be very useful for borrowers over 60 years old who are homeowners but have neither income nor liquidity. A Reverse Mortgage is a loan that provides liquidity to the borrower with the guarantee of a real estate asset, which reverts to the bank at the end of its life. On the other hand, this product carries risks for the lender, since the value of the property may fluctuate in price during the term of the loan, and the term for the reversal of the property will depend on the life of the borrower, which is also uncertain. One of the benefits of the Reverse Mortgage for the borrower is that the value of the debt is limited to the sale value of the property given as collateral. Thus, if the value of the loan exceeds the price of the property, the debt will be limited to the scope of the property s value. In addition, in some countries, the borrower may choose to terminate his mortgage contract by paying off the debt, which is interesting if it is less than the value of the property. This characteristic of the Reverse Mortgage can be modeled as an option to purchase the property given as a guarantee at the strike price, which is the debt value. The present study analyzes the history of the use of Reverse Mortgage in the world and proposes a product model more suitable for Brazilian conditions, where a numerical application is made that addresses different cases and their results, contributing to an increase in the understanding of the reverse mortgages of the consumer point of view. Finally, the value of the Reverse Mortgage option in Brazil was assessed through an empirical analysis using the Real Options pricing model.

[pt] Essa tese estuda o impacto de mecanismos contratuais no valor de operações de fusões e aquisições e propõe três modelos distintos de avaliação. Ademais, sob a ótica da Teoria dos Contratos, ressaltamos o impacto do comportamento dos agentes nas características das cláusulas utilizadas ou ainda no sucesso da transação. Primeiro, desenvolvemos um modelo para earnouts fornecendo fundamentos para como essa cláusula em particular deve ser estruturada e como seu valor deve ser estimado, especialmente considerando sua similaridade com opções. Além disso, testamos diferentes formatos para o earnout, como opção binária e opção de compra. Segundo, modelamos a cláusula de anti-diluição, a qual proporciona uma proteção adicional para investidores, em especial no contexto de Venture Capital. Anti-diluição tem papel fundamental como seguro para investidores contra rodadas de investimento futuras com valuation abaixo do que fora previamente pago pelo investidor. Por fim, desenvolvemos um modelo de avaliação para preferência de liquidação, a qual também pode ser uma alternativa de garantia para investidores em operações de fusões e aquisições. Preferência de liquidação é tipicamente definida como o direito do investidor em receber seu investimento adicionado de um determinado montante em caso de algum evento de liquidação, em preferência os demais acionistas. Os resultados indicam que os mecanismos contratuais largamente utilizados em operações de fusões e aquisições tem impacto relevante no valor justo da transação. Adicionalmente, os resultados sugerem que os mecanismos contratuais são importantes ferramentas para mitigar o risco para investidores, viabilizando determinadas operações que se tornariam inviáveis, especialmente ao considerarmos a assimetria de informação entre comprador e vendedor. / [en] This thesis studies the impact of contractual mechanisms in MeA valuation deals and proposes three models to evaluate them. Also, under the Contract Theory lens, we draw attention to the parties behavior and its impact on clauses settings or transaction success. First, we develop a model for earnouts and provide the foundation for understanding how they might best be structured and how their value might be estimated, especially considering their similarity to financial options. Furthermore, we also test different features for the earnout, such as binary options and a combination of binary and call options. Second, we model the anti-dilution covenant, which provides additional protection for investors, especially in a venture capital context. Antidilution plays an important role as insurance for venture capitalists against down round, which is a subsequent financing event at a lower valuation. Lastly, we developed a valuation model for liquidation preference, which can be an alternative guarantee for investors in MeA deals. Liquidation preference is typically defined as the right of the investor (usually holding preference shares), to receive its investment amount plus a certain agreed percentage of the proceeds in the event of a liquidation of the company, in preference over the other shareholders. Our findings indicate that the typical legal covenants used in MeA deals have a relevant impact on their fair value and may work as important tools to bridge the gap between the buyer and the seller, especially considering the information asymmetry on this context. On the other hand, depending on the clauses settings, the risk may be too skewed to the seller side, making the deal structure too expensive under his perspective. By testing the model s parameters sensitivity, we provided the inputs the seller needs to evaluate and pursue the optimal contractual terms.

本研究以實質選擇權的觀點出發，針對高科技產業中各家競爭廠商投入R&D費用所研發出的創新技術與所對應的專利權進行評價。由於企業在競爭的環境中可藉由R&D過程獲取生產新商品所需的關鍵技術，進而申請專利權以保護公司的研發成果，提昇經營與獲利能力。然而，在技術上的小幅領先並不足以擺脫競爭對手的威脅而獲取絕大部分的市場商機，唯有競爭環境中的領導廠商成功地在技術上明顯的領先其競爭對手，方能取得該產品利基市場的獨占地位，獲取市場的絕大部分的潛在商機。針對高科技產業中不斷研發出來的創新技術所帶來的價值，本研究將以實質選擇權的觀點出發，評價此類創新技術所帶來的專利權之價值與此類研發投資所帶來的企業價值增值。 論文中將針對高資本支出、研發時間具有高度不確定性以及未來產品價格波動性高的高科技產業作為研究目標。定義在市場競爭下的個別公司必須藉由領先競爭環境內的所有對手多達兩代的創新技術方能取得市場的獨占地位。如此一來，企業一開始面對一個潛在的市場需求時，由於投入的研發費用將會影響企業的研發速度、市場獨占地位取得的可能性以及此投資案所能帶來的預期報酬，因此企業應針對此投資計畫決定投入多少研發預算，才能達到最大的預期報酬。

[pt] O objetivo da presente dissertação é capturar o valor da flexibilidade que uma planta XTL oferece na entrada do sistema produtivo, onde podem ser utilizados diversos tipos de insumos como matéria-prima. A saída do sistema produtivo também permite que diferentes produtos sejam produzidos. Desta forma, o autor considera que a metodologia das opções reais é a mais indicada para se avaliar tais flexibilidades, sendo o objeto principal deste estudo a análise da opção de conversão (Input/Output Switch option) através da utilização do processo estocástico de reversão à média com saltos. Os resultados desta dissertação podem auxiliar a tomada de decisão dos gestores da área de petróleo e energia, onde outros projetos já foram avaliados através dessa mesma metodologia, no entanto, não existe qualquer interesse em comprovar a eficiência da teoria das opções reais frente às metodologias de avaliação financeira usuais. / [en] The objective of this dissertation is to value the operational flexibility that a GTL plant can offer at the entrance of the productive process where multiples inputs can be used as row material. Different products also can be produced. The real options theory is considered by the author as the most indicated financial methodology to value theses flexibilities and the main goal of the present study is to value the Input/Output switch option and the mean reversion with jumps stochastic process. The aim of this study is also to support manager´s investment decision from oil and energy field, where others projects has been already valuated with real options theory so the proof of the theory efficiency against traditional valuation methodologies is not object from this study.

[pt] O Presente trabalho tem como objetivo analisar a viabilidade econômica de uma planta XTL usando a teoria das Opções Reais. Esta metodologia é a mais adequada para avaliar a capacidade que este tipo de projeto dispões de trocar de input e/ou output, ou seja, eleger a cesta que maximiza o resultado final, de acordo com cada cenário. Essa política ótica permite avaliar a construção de uma planta com flexibilidades, com o investimento ocorrendo em um ambiente de incerteza, onde os preços (fatores de incerteza) serão considerados estocáticos e seguirão um Movimento de Reversão à Média. Os cálculos numéricos serão feitos através da simulação de Monte Carlo. A tecnologia, designada XTL, está dividida em duas etapas: um processo de gaseificação seguido de um processo GTL (gás-to- liquid). A gaseificação permite transformar sólidos, líquidos e gases em gás de síntese, que será usado como input do GTL. Já o GTL possibilita transformar o gás de síntese em líquidos de alta qualidade, tais como nafta, diesel, parafinas e lubrificantes. Por associação, esta dissertação faz parte de um projeto que visa aplicar a teoria de Opções Reais na avaliação de investimentos em Pesquisa e Desenvolvimento (P&D), com a finalidade de valorar e considerar as flexibilidades inerentes a este tipo de projeto. / [en] The present work has objective to analyze the investiment of a XTL plant using the Real Options Theory. This methodology is adjusted to evaluate the capacity that this project has to changes its input and/or output, in other words, to elect the option that maximizes payoff, in accordance with each scenario, allowing to evaluate the construction of a plant with flexibilities with the investiments happening in an environment of economical and/or technical uncertainties, where the prices (uncertainty factors) are stochastic and will follow the Mean Reversion Model, calculated by the Monte Carlo Simulation. The XTL technology is divided in two stages: a gasification process followed by a GTL (gas-to-liquid) process. The gasification process allows you to transform solids, liquids and gases into synthesis gas, that will be used as input of the GTL. The GTL makes possible to transform the syntesis gas into high quality liquids, such as naphtha, diesel, paraffins and lubrificants. This work is part of a project, with the objective to apply the Real Options Theory in the evaluation of investiments in Research and Development (R&D), aiming to price and consider the flexibilities that are inherent to this project.

La conversion de la biomasse en énergie génère des flux de gaz carbonique qui peuvent être captés,transportés puis stockés dans des strates géologiques. Ce procédé, nommé BCCS (Biomass Carbon Captureand Storage), réduit drastiquement les émissions carbonées et dans certaines conditions le puits artificiel peutstocker plus de carbone que le système de conversion n’en aura produit (émissions négatives). Ainsi, le BCCSrend plus envisageable l’obtention de certains plafonds de concentrations de CO2 atmosphériques inférieurs ouégaux à 450ppm. Des incitations économiques sont nécessaires pour déclencher l’investissement dans leBCCS de la part d’acteurs du secteur privé. Ceux-ci sont confrontés à une incertitude de grande ampleurconcernant le prix du carbone. Nous étudions dans cette thèse le comportement d’un décideur ayant le choixd’investir dans une variante du BCCS, à savoir la production de bioéthanol à partir de betteraves sucrières.Après une analyse déterministe sur un cas réel, nous étudions l’influence de différentes incertitudes sur le profild’investissement via une approche par options réelles. Nous analysons notamment l’influence de l’incertitudedu progrès technique via une loi de Poisson et montrons que l’investisseur tend à attendre l’innovation. Nousdistinguons ensuite progrès de court terme et de long terme. Puis, nous nous intéressons à l’incertitude derégulation climatique. Le marché du carbone est alors modélisé par un mouvement de retour à la moyenneavec des sauts de prix à dates fixes / Using biomass to produce energy emits carbon dioxide. These emissions can be captured, transported andstored into geological formations. This process is named BCCS (Biomass Carbon Capture and Storage). Itleads to massive reductions and the whole system carbon balance system could be negative given specificassumptions, which is called ‘negative emissions’. BCCS may help to achieve low CO2 concentration target,even below the 450ppm threshold. Providing suitable incentives is necessary to trigger private investment.Private investors are facing considerable uncertainty, about the carbon market. We study in this dissertation thebehavior of decision makers who can invest in a specific variant of BCCS, which is the production ofbioethanol coming from sugar beets. After a deterministic analysis based on a real case study, we consider theinfluence of different kinds of uncertainties on the investment profile through a real option approach. Thetechnical progress uncertainty has been modeled with Poisson jumps. We show that investors tend to wait forinnovations. We distinguish two cases depending on the progress rate: early or delayed technical progressrate. First allowance price is driven by geometric Brownian motion. Second, the price follows a mean revertingprocess with jumps at specific fixed dates, to take into account the international round of negotiations aboutclimatic change, as a kind of climate regulation uncertainty.