IA usa água: Refrigeração e energia
A questão de por que a Inteligência Artificial (IA) consome água pode surpreender à primeira vista, já que a IA é percebida como software puro. No entanto, por trás dos processos aparentemente imateriais, esconde-se uma infraestrutura física extensa. A IA não "bebe" água no sentido direto. O consumo de água ocorre principalmente através da refrigeração de servidores em centros de dados, o fornecimento de eletricidade e a fabricação do hardware em que as aplicações de IA são executadas.
Fonte: Representação própria
IA e consumo de água
Quando se fala em IA e consumo de água, quase sempre se refere a centros de dados. Esses enormes salões cheios de servidores consomem muita energia em cargas de trabalho de IA e, consequentemente, dissipam muito calor. Esse calor residual deve ser removido de forma confiável para evitar o superaquecimento dos chips e falhas de hardware. (Fonte)
A água é utilizada em duas formas principais: diretamente no local como água de refrigeração (Escopo 1) e indiretamente através do mix de eletricidade (Escopo 2). Muitas usinas de energia necessitam de água para refrigeração e geração de vapor. Uma terceira via, muitas vezes despercebida, é o consumo de água na cadeia de suprimentos, especialmente na fabricação de chips e servidores (Escopo 3). (Fonte)
Muitos centros de dados utilizam sistemas de refrigeração que evaporam água, pois a evaporação dissipa o calor de forma muito eficiente. Um princípio comum são as torres de refrigeração, onde parte da água evapora e transporta o calor para fora. O restante da água permanece em circulação, mas precisa ser substituído regularmente. Aqui, a distinção entre "Withdrawal" (retirada total de água) e "Consumption" (fração evaporada) é importante. Na prática, com boa qualidade da água, a maior parte da retirada evapora, muitas vezes cerca de 80%. (Fonte)
O consumo concreto de água depende fortemente do clima, localização e modo de operação. Estimativas para a evaporação em centros de dados variam entre 1 e 9 litros por kWh de energia de servidor. Em dias quentes, a demanda aumenta, pois mais água é necessária para a mesma capacidade de refrigeração. (Fonte) Exemplos locais mostram que o consumo de água de centros de dados grandes individuais pode atingir a ordem de magnitude de consumidores municipais, como a localização de Council Bluffs, Iowa, com um consumo de água potável de 1,3 bilhão de galões em 2024. (Fonte)
Relatórios da indústria e políticos confirmam que grandes instalações podem, em casos extremos, necessitar de vários milhões de galões de água por dia. Para tornar o consumo de água comparável, os operadores utilizam métricas como "Water Usage Effectiveness (WUE)", que relaciona o consumo de água à energia de TI. (Fonte)
Fonte: bblloobb.com
O ciclo da água em centros de dados: a água é usada para refrigeração e perdida por evaporação.
Contexto e pano de fundo
A água se torna um ponto de discórdia quando centros de dados crescem em regiões com escassez de água ou quando novos projetos minimizam a demanda. As autoridades estão cada vez mais considerando o tema em processos de licenciamento, como demonstra o caso no Chile, onde um tribunal exigiu avaliações ambientais mais rigorosas para um centro de dados planejado do Google, inclusive por questões hídricas em uma região de seca. (Fonte) Análises internacionais descrevem que a expansão de centros de dados de IA ocorre frequentemente em regiões com alta concorrência por água já existente. (Fonte)
Mesmo que um centro de dados evapore pouca água no local, a contribuição indireta através do mix de eletricidade permanece relevante. Usinas termoelétricas necessitam de água para refrigeração, e essa demanda depende do tipo de usina e do método de refrigeração. (Fonte) O U.S. Geological Survey publica dados e relatórios sobre a retirada e o consumo de água na geração de energia termoelétrica nos EUA. Uma consequência central é que as decisões de refrigeração só podem "deslocar" a água. Sistemas de refrigeração a seco economizam água no local, mas frequentemente aumentam a demanda de eletricidade, o que pode aumentar a pegada hídrica indireta na rede. (Fonte)
Outro aspecto é o consumo de água na cadeia de suprimentos de hardware. A fabricação de chips consome muita água, pois os wafers são lavados em muitas etapas do processo e tratados com água ultrapura (UPW). Para a fabricação de circuitos integrados em um wafer de 300 mm, são necessários cerca de 2.200 galões de água, dos quais cerca de 1.500 galões são água ultrapura. (Fonte) Essa parte é fácil de ignorar, pois não fica visível diretamente no centro de dados, mas faz parte da pegada hídrica completa do hardware de IA. (Fonte)
Fonte: user-added
Consumo global de água previsto para IA em 2027, o que ilustra a magnitude do problema.
Abordagens e desafios
Parte da resposta reside na escolha de localização e no perfil climático, pois a refrigeração em climas quentes requer mais água ou mais eletricidade. (Fonte) Tecnicamente, muito está se movendo em direção a refrigeração líquida e ciclos fechados, pois racks de IA atingem altas densidades de potência e a refrigeração a ar atinge seus limites. (Fonte) A refrigeração à base de água pode ser eficiente em termos de energia, e alternativas como a refrigeração por imersão com fluidos não aquosos podem evitar a evaporação da água. (Fonte)
Fonte: interestingengineering.com
A IA pode ser uma ferramenta valiosa para a otimização e o gerenciamento de recursos hídricos.
Grandes empresas de tecnologia abordam o tema através de metas e programas de reposição. A Microsoft estabeleceu a meta de ser "water positive" até 2030, ou seja, devolver mais água do que consome. (Fonte) O Google segue uma estratégia semelhante com uma meta de reposição de 120% do consumo até 2030. (Fonte) AWS e Meta também estabeleceram a meta de "water positive até 2030" e relatam publicamente seu progresso. (Fonte) (Fonte)
No entanto, esses compromissos não resolvem automaticamente o problema central que as comunidades sentem: a água está escassa onde é retirada e evaporada. Muitos especialistas, portanto, exigem mais transparência sobre o uso direto e indireto da água. (Fonte)
Em resumo, a IA não "bebe" água diretamente, mas o consumo de água ocorre devido ao calor gerado pelo poder de computação, à refrigeração da infraestrutura e aos processos que consomem muita água na geração de eletricidade e na cadeia de suprimentos. Se isso se torna um problema, depende muito do contexto: a tecnologia de refrigeração utilizada, o mix de eletricidade e, acima de tudo, o estresse hídrico local no local. A questão é, em última análise, quanta conveniência digital cabe em um sistema físico que, em dias quentes, não pode fornecer água mais rapidamente do que o ambiente permite. (Fonte)