O crescente problema de resíduos de IA - e como resolvê-lo

Um dos argumentos para investir pesadamente em IA - especialmente em versões com uso intensivo de recursos, como os modelos de linguagem ampla (LLMs) - é o argumento de que essas tecnologias poderosas têm o potencial de ajudar a resolver os desafios da sustentabilidade e do clima. Elas podem ajudar a otimizar os sistemas de energia renovável, prever o clima e até mesmo descobrir novos materiais. No entanto, no centro desse argumento está um paradoxo: embora seja verdade que a TI tem o potencial de promover a sustentabilidade, seu impacto ambiental pode anular grande parte de seus benefícios. As consideráveis demandas de energia e água do treinamento e da inferência de modelos de IA são os pontos mais importantes de preocupação. Mas a crescente intensidade de recursos, a geração de resíduos e as pressões sobre os sistemas naturais são igualmente preocupantes. Isso porque, por trás da natureza digital da IA, há uma grande quantidade de infraestrutura física: incluindo servidores e chips de última geração, equipamentos de rede, armazenamento de dados, sistemas de controle, racks e cabos, todos alojados em grandes edifícios de data center, juntamente com infraestrutura para energia, refrigeração e outros serviços auxiliares. Todos esses componentes têm um impacto físico real no mundo que vai além da energia. Por exemplo, uma análise de um servidor Dell mostrou que o uso operacional de energia contribui apenas com cerca de metade das emissões de carbono de todo o seu ciclo de vida - 40 a 50% das emissões vêm dos processos de fabricação e dos materiais. Esses impactos também podem ser muito específicos, e as preocupações com a biodiversidade estão se tornando considerações reais na seleção e no planejamento do local. Em outro exemplo, a construção de um projeto planejado de data center da Meta AI nos EUA foi interrompida devido à descoberta de uma espécie rara de abelha. Desenvolvimentos regulatórios, como a nova lei Biodiversity Net Gain do Reino Unido, também sinalizam uma ênfase crescente na mitigação do impacto ambiental de projetos de infraestrutura, colocando os ecossistemas locais sob maior escrutínio. Para realmente causar um impacto positivo na sociedade, a IA deve ser sustentável desde a concepção. Como as empresas - tanto fornecedores quanto consumidores de IA - enfrentam pressões de várias direções para lidar com seu impacto sobre as emissões de gases de efeito estufa (incluindo as emissões de Escopo 3, ou indiretas), a biodiversidade e os direitos humanos em suas cadeias de suprimentos, elas precisam considerar como suas ambições de IA afetam sua pegada. A Microsoft, por exemplo, relatou um aumento de 30,9% em suas emissões de Escopo 3, impulsionado principalmente por emissões incorporadas em materiais de construção de data center e hardware de computação. Os líderes empresariais devem reconhecer as implicações ambientais mais amplas da IA, além do uso de energia, e tomar medidas proativas para mitigá-las. Essas preocupações não são apenas obrigações regulatórias, mas também afetam diretamente a reputação corporativa, os custos operacionais e a competitividade de longo prazo. A crescente carga de recursos da infraestrutura de IA Prevê-se que a capacidade global do data center dobre nos próximos cinco anos, impulsionada em grande parte pelo rápido crescimento da IA, cujo impacto vai além da demanda de energia. Considere o seguinte: somente a fabricação de semicondutores requer mais de 300 materiais. Isso inclui minerais essenciais, como ouro, cobre, níquel e paládio, que também são vitais para tecnologias de descarbonização, como turbinas eólicas e baterias. Além disso, a concentração do fornecimento global em poucas regiões alimenta a concorrência acirrada por recursos finitos. Para agravar essa questão, há o problema do lixo eletrônico. A IA geradora sozinha poderia contribuir com cerca de 1,2 a 5 milhões de toneladas adicionais de lixo eletrônico até 2030, acrescentando o equivalente a 495 torres Eiffel aos 62 milhões de toneladas de lixo eletrônico produzidos globalmente. O lixo eletrônico contém materiais perigosos, como chumbo, arsênico e mercúrio, que representam riscos significativos para a saúde humana e o meio ambiente. Atualmente, apenas 22% do lixo eletrônico é formalmente reciclado, grande parte do qual acaba nas economias em desenvolvimento da África, do Sudeste Asiático e das Américas Central e do Sul. Nessas regiões, surgiram setores informais na extração de materiais valiosos, como cobre e ouro. No entanto, práticas inseguras, como a queima ou a lixiviação ácida, liberam poluentes tóxicos, causando graves danos ambientais e colocando em risco a saúde humana, especialmente para mulheres grávidas e crianças - a Organização Internacional do Trabalho (OIT) estimou em 2021 que 16,5 milhões de crianças em todo o mundo trabalham em setores industriais, incluindo o processamento informal de lixo eletrônico. A expansão física dos data centers representa outro desafio de sustentabilidade. Algumas das maiores instalações do mundo têm vários milhões de pés quadrados. A construção de data centers consome muito mais aço e concreto em comparação com edifícios comerciais para atender ao peso maior dos racks de equipamentos de alta densidade. Esses materiais são notoriamente difíceis de descarbonizar, e o boom da IA estimula a construção de uma infraestrutura de computação ainda maior. O planejamento inadequado do uso da terra pode prejudicar ainda mais os ecossistemas locais, contribuindo para a perda da biodiversidade, a destruição do habitat, o estresse hídrico e a dissipação de calor. Em regiões como Talavera de la Reina, na Espanha, o data center de 191.000 hectares proposto pela Meta - planejado em antigas terras agrícolas - deverá consumir mais de 665 milhões de litros de água por ano em uma região propensa a secas. A bacia do Rio Tajo, que fornece água para essa região, já enfrenta escassez recorrente devido à mudança climática, levantando questões sobre a sustentabilidade de tais projetos com uso intensivo de recursos. Isso reflete as tensões mais amplas entre o crescimento tecnológico e a preservação ambiental, bem como os direitos socioeconômicos das comunidades agrícolas e locais. Com o agravamento da escassez global de água, lidar com essas demandas concorrentes será fundamental para garantir um desenvolvimento sustentável e equitativo. Como a economia circular pode ajudar A economia circular oferece um caminho a seguir. Ao repensar o uso de recursos, estender a vida útil do hardware de IA e desenvolver sistemas robustos de reciclagem, as empresas podem não apenas reduzir sua pegada ambiental, mas também impulsionar a inovação e a competitividade. Com base em nossa estrutura 4-Use desenvolvida anteriormente, oferecemos vários insights sobre como a circularidade pode melhorar a sustentabilidade das operações de IA. Veja mais gráficos da HBR em Data & Visuals Essas abordagens podem ser aplicadas em toda a pilha de computação de IA: Equipamentos de computação circular Grande parte das pressões sobre os recursos e o lixo eletrônico decorre do uso linear de equipamentos como servidores e armazenamento de dados, em que os dispositivos são usados e descartados. A vida útil dos equipamentos de computação fica cada vez mais reduzida com a constante busca por mais desempenho e ciclos de atualização tecnológica mais curtos. A circularidade começa com a reformulação da forma como os dispositivos são projetados, fabricados e mantidos. Por exemplo, a Cisco demonstra como a circularidade pode ser aplicada ao hardware de computação por meio de design modular, uso responsável de materiais e sistemas de recuperação robustos. Os sistemas modulares estendem a vida útil do hardware, permitindo que os componentes sejam reparados, substituídos ou atualizados em vez de descartar dispositivos inteiros(uso mais longo). Embora a modularidade envolva projetos iniciais mais complexos, ela reduz as necessidades de fabricação durante o ciclo de vida do produto, reduzindo o uso de matéria-prima em 40% e a energia incorporada em 66%(use menos). A Cisco aplica esse princípio em todos os seus produtos, incluindo cabos, nos quais os módulos de terminais podem ser atualizados individualmente, conservando materiais e minimizando o desperdício. O uso responsável de materiais é outra pedra angular da computação circular. A Cisco pretende reduzir o uso de plástico virgem em 50% até 2025, integrando alternativas recicladas, como plásticos pós-consumo, em produtos como o Webex Room Bar (55% de materiais reciclados) e o UCS X-Series (77%). Em parceria com fornecedores, a Cisco recupera materiais de hardware desativado e redesenha embalagens para eliminar o plástico em favor de soluções baseadas em fibra(uso diferente). Por meio de seu programa "Refresh", a Cisco recondiciona e revende equipamentos usados, atendendo à demanda e reduzindo o desperdício e o carbono incorporado(use novamente). Iniciativas como o aplicativo "Send TI Back" e parcerias com parceiros de canal como a WWT simplificam a logística reversa - o processo de devolução de produtos e componentes usados para reutilização, reforma, reciclagem ou descarte seguro. Os equipamentos de computação circular destacam como o design inteligente, o uso eficiente de materiais e as estratégias robustas de fim de vida útil podem transformar o setor de um modelo linear em um modelo que maximiza a eficiência dos recursos em cada estágio. Data centers circulares Os edifícios dos data centers são outra fonte de pressões sobre recursos, emissões e resíduos. Globalmente, os edifícios contribuem com 39% das emissões globais, dos quais 11% são provenientes de materiais e construção, o que é ampliado pelas demandas estruturais específicas dos data centers. Substituir materiais com alto teor de carbono, como concreto e aço, por alternativas sustentáveis é uma solução(use de forma diferente). Por exemplo, a Microsoft usou madeira laminada cruzada (CLT) em dois data centers da Virgínia, reduzindo o carbono incorporado em até 65% em comparação com construções de concreto. A CLT, quando obtida de forma sustentável, oferece uma alternativa viável de baixo carbono, especialmente devido aos altos custos e à disponibilidade limitada de concreto verde e aço. A Microsoft também está incorporando requisitos de materiais de baixo carbono nos contratos de fornecedores e pressionando os principais fornecedores a fazer a transição para eletricidade 100% livre de carbono até 2030. Além disso, os projetos inspirados na biomimética, como os sistemas de resfriamento passivo, reduzem ainda mais os impactos ambientais(use de forma diferente). Além da substituição de materiais, o reaproveitamento de estruturas existentes pode trazer benefícios ainda maiores(use novamente). A Start Campus, em Portugal, reaproveitou a infraestrutura de uma usina de carvão desativada para criar um sistema de resfriamento com água do mar para seu data center SINES de 1,2 gigawatt, reduzindo sua pegada ambiental. O EcoDataCenter na Suécia (outra construção em CLT) leva o princípio do reaproveitamento ainda mais longe, transformando fluxos de resíduos - nesse caso, o enorme calor dos equipamentos de computação - em recursos para indústrias locais, como piscicultura e estufas, em parceria com a WA3RM, uma empresa de desenvolvimento de projetos industriais circulares. A construção modular pré-fabricada também apoia a circularidade. Por exemplo, materiais de madeira renováveis usados em componentes pré-fabricados permitem uma montagem mais rápida, redução de resíduos e escalabilidade futura ou reaproveitamento de estruturas de data center(uso mais longo). Essas abordagens demonstram como os princípios inovadores de design e reutilização podem lidar com as crescentes pressões de recursos da expansão do data center. Evitar danos deve ser apenas o começo; a próxima fronteira é que os data centers criem um impacto líquido positivo em seus ambientes locais. Essa abordagem está sendo adotada pela Microsoft com o conceito de data center regenerativo projetado para aumentar a biodiversidade, administrar a água e integrar o ecossistema, entre outras medidas. Um aprendizado importante é a importância de adaptar as soluções aos contextos locais, considerando os materiais, os ecossistemas, a infraestrutura e as necessidades da comunidade. A abordagem da Microsoft foi desenvolver manuais de design global para vários biomas e permitir a adaptação localizada. Coisas a considerar À medida que a adoção da IA se acelera, a circularidade deve ser uma prioridade em toda a pilha. Para os provedores de serviços de IA, a circularidade não é apenas um meio de atender às metas internas de sustentabilidade; ela está se tornando rapidamente um diferencial competitivo, pois os clientes buscam soluções sustentáveis que se alinham com seus compromissos climáticos, tornando a circularidade um fator essencial para conquistar e reter negócios. Para os compradores de IA, a sustentabilidade não pode ficar em segundo plano. Envolva seus fornecedores em seus roteiros de circularidade e colabore para ampliar os esforços que reduzem o desperdício, as emissões e as pressões de recursos virgens para criar cadeias de valor mais resilientes e sustentáveis. Para os fornecedores de ofertas circulares, o boom da IA apresenta uma oportunidade de liderança. Os grandes hiperescaladores podem estimular a demanda e o escalonamento de inovações sustentáveis em setores difíceis de serem abalados, como o de materiais de construção, oferecendo uma chance de moldar mercados cada vez mais orientados pela sustentabilidade. Para todos, lembrem-se de que a circularidade é uma jornada, não um destino. Nem todas as respostas estão claras ainda, mas é essencial definir metas ambiciosas e com prazo determinado e concentrar-se em um progresso mensurável. Comece com metas alcançáveis e adapte-se continuamente por meio do aprendizado. Priorize o rastreamento e as métricas - embora as taxas de emissões e de reciclagem estejam bem estabelecidas, medidas emergentes como biodiversidade e circularidade serão essenciais para definir o sucesso a longo prazo.

O crescente problema de resíduos de IA - e como resolvê-lo

Resumo.

Partner Center