Suitability of the Fama French Five Factor Model in Environmentally Sustainable Investments : Empirical study on the Northern and Western European Markets

Abstract

Sustainable investing has grown rapidly, but challenges remain regarding how sustainability impacts asset pricing. A major issue is the inconsistency of broadly used ESG ratings, complicating the objective classification of sustainable firms. This thesis addresses the problem by using FTSE Russell's Green Revenues data, an output-based measure of environmental activities, to define environmentally sustainable investment universes. Green revenue thresholds of 20%, 35%, and 50% are used to filter the investable universe, while portfolios are constructed based on size and book-to-market ratio. This setup allows the analysis to examine whether stricter sustainability definitions affect model performance at the portfolio level. The empirical study tests whether the Fama-French Five-Factor Model explains returns in green investments, whether explanatory power weakens as sustainability thresholds tighten, and whether model fit improves when an ESG factor is added. Using firm-level monthly data from European equity markets between 2014 and 2023, the results show that the five-factor model retains strong explanatory power, particularly for large-cap portfolios. However, explanatory power declines for small-cap portfolios and under stricter sustainability criteria. Factor significance beyond the market premium is generally weak, and episodes of elevated multicollinearity between value and investment factors raise concerns about the reliability of individual contributions. Adding an ESG factor leads to modest improvements in explanatory power, especially for small-cap portfolios and at higher sustainability thresholds, but the ESG factor itself remains statistically insignificant. Compared to traditional applications of the five-factor model, explanatory power in sustainable portfolios remains broadly comparable for larger firms. The findings suggest that standard factor models can be applied effectively in green investment universes, although investors should exercise caution when evaluating smaller firms or portfolios constructed with more demanding sustainability definitions.

Kestävän sijoittamisen suosio on kasvanut nopeasti, mutta haasteita on sen suhteen, miten kestävyys vaikuttaa arvopapereiden hinnoitteluun. Merkittävä ongelma on tutkimuksissa laajalti käytettyjen ESG-luokitusten epäjohdonmukaisuus, mikä vaikeuttaa kestävien yritysten objektiivista luokittelua. Tässä tutkielmassa ongelmaa lähestytään hyödyntämällä FTSE Russellin Green Revenues dataa, joka on tuotoslähtöinen mittari yritysten ympäristöön liittyvälle liiketoiminnalle ja jonka avulla määritellään ympäristöllisesti kestävien sijoitusten tarkasteluun soveltuva sijoitusuniversumi. Sijoitusuniversumi rajataan vihreän liikevaihdon keskiarvon mukaan vähimmäistasojen 20 %, 35 % ja 50 % avulla, kun taas portfoliot muodostetaan yrityskoon ja book-to-market-suhteen perusteella. Tämä lähestymistapa mahdollistaa sen tarkastelun, miten tiukemmat kestävyyskriteerit vaikuttavat mallin suorituskykyyn portfolioanalyysin tasolla. Empiirisessä osuudessa tutkitaan, selittääkö Fama-Frenchin viiden faktorin malli vihreiden sijoitusten tuottoja, heikkeneekö mallin selitysvoima kestävyyskriteerien kiristyessä ja parantaako ESG-tekijän lisääminen mallin sopivuutta. Aineistona käytetään eurooppalaisten osakkeiden kuukausidataa vuosilta 2014–2023. Tulokset osoittavat, että viiden tekijän malli säilyttää vahvan selitysvoiman erityisesti suurten yritysten portfolioissa. Pienyhtiöportfoliossa ja tiukemmilla kestävyyskriteereillä selitysvoima kuitenkin heikkenee. Markkinapreemion lisäksi muiden tekijöiden tilastollinen merkitsevyys on yleisesti heikko, ja arvo- sekä investointifaktorin ajoittain korkea multikollineaarisuus herättää kysymyksiä yksittäisten tekijöiden vaikutusten luotettavuudesta. ESG-tekijän lisääminen parantaa mallin selitysastetta maltillisesti, erityisesti pienyhtiöportfoliossa ja korkeammilla kestävyyskynnyksillä, mutta ESG-tekijä itsessään jää tilastollisesti merkitsemättömäksi. Verrattuna perinteisiin viiden tekijän mallin sovelluksiin, mallin selitysvoima on suuryritysten kestävissä portfolioissa edelleen varsin verrattavissa tavanomaisiin sijoitusuniversumeihin. Tulokset viittaavat siihen, että vakiintuneita faktorisijoitusmalleja voidaan soveltaa tehokkaasti vihreissä sijoituskohteissa, mutta faktorien tilastollinen merkitsemättömyys on huomioitava ja sijoittajien on syytä olla varovaisia arvioidessaan pienemmistä yrityksistä muodostettuja portfolioita, jotka on muodostettu tiukempien kestävyysvaatimusten pohjalta.