El impulso para el avance de la inteligencia artificial (IA) está generando un crecimiento sin precedentes en el desarrollo de centros de datos a nivel mundial, y con ello, un aumento considerable en la demanda de energía, las emisiones de carbono y el consumo de agua. Para 2030, los centros de datos podrían consumir entre el 3 % y el 4 % de la electricidad mundial y, para 2027, alrededor de 5 mil millones de metros cúbicos de agua al año. A medida que la infraestructura de IA en Europa se expande rápidamente, se prevé que esto genere importantes desafíos para quienes toman decisiones, a la hora de equilibrar la competitividad tecnológica con la resiliencia ambiental y social.
Se están realizando esfuerzos para reducir el consumo de energía y desarrollar tecnologías de refrigeración avanzadas, lo que ha generado mayores cantidades de calor residual en estos centros. Un nuevo análisis propone replantear el papel de los centros de datos como consumidores pasivos de energía y, en su lugar, utilizar el calor residual para capturar carbono y agua del aire, o para purificar térmicamente el agua. Este análisis identifica vías para lograr que los centros de datos sean «carbono-negativos» (eliminando más dióxido de carbono del que emiten) y/o «agua-positiva» (aportando más agua de la que consumen).
Los investigadores realizaron un análisis termodinámico, económico y de emisiones detallado de los posibles usos finales del calor residual de baja temperatura producido por los centros de datos (normalmente entre 30 y 70 °C), teniendo en cuenta que estos usos deberían ser geográficamente flexibles. Evaluaron seis posibles aplicaciones: calefacción urbana; conversión de calor en electricidad; refrigeración de agua mediante enfriadores de sorción; purificación térmica de agua; captación de agua atmosférica; y captura directa de CO₂ del aire (DAC).
Utilizando proyecciones moderadas del consumo energético de los centros de datos estadounidenses (alrededor de 200 teravatios-hora para 2030), compararon el beneficio en términos de emisiones de carbono y el beneficio económico de cada enfoque, teniendo en cuenta la eficiencia y el valor del producto.
Sus resultados mostraron que dos usos finales eran los más prometedores tanto por sus impactos climáticos positivos como por su potencial económico:
- Captura directa de aire (DAC) alimentada por calor residual, que podría eliminar entre 50 y 1000 megatoneladas de CO₂ anualmente; y
- La purificación térmica del agua, que utiliza el mismo calor para convertir el agua de mar o el agua subterránea salobre en agua potable, convierte a los centros de datos en productores netos de agua.
Ambas aplicaciones superan a la recuperación de calor convencional (como la calefacción de espacios) en cuanto a impacto de carbono y viabilidad económica, y su flexibilidad geográfica les otorga una ventaja respecto a otras opciones. Los investigadores sugieren que la DAC, en particular, podría generar hasta 100.000 millones de dólares estadounidenses (85.600 millones de euros) anuales en valor económico, contribuyendo significativamente a los objetivos de cero emisiones netas. Asimismo, proponen una métrica, la Eficiencia en la Utilización de la Energía+ (EUE+), que busca maximizar el aprovechamiento de la electricidad de los centros de datos y se centra en el trabajo computacional útil .
Algunos desafíos aún no se han abordado. Por ejemplo, el calor residual producido puede estar a temperaturas demasiado bajas para garantizar un alto rendimiento de los sistemas DAC, ya que los chips deben mantenerse lo suficientemente fríos para ser fiables. La variabilidad del calor producido puede requerir una cuidadosa adaptación a los sistemas DAC, y la magnitud del calor producido también puede plantear algunos desafíos: los investigadores sugieren que utilizar todo el calor de un centro de datos requeriría una instalación DAC más grande que cualquiera de las demostradas actualmente en el mundo. Si bien un estudio reciente para el Parlamento Europeo concluyó que la captura directa de aire podría desempeñar un papel facilitador en la descarbonización de la UE, también encontró que los costos actuales de DAC son altos e inciertos. Para la purificación del agua, también se necesitaría la transferencia masiva del agua purificada y una cuidadosa coordinación del sistema para garantizar temperaturas seguras para el funcionamiento de los chips.
La Estrategia de Resiliencia Hídrica de la Comisión Europea busca construir una economía hídrica inteligente y propone medidas para promover el ahorro de agua en los centros de datos. Este estudio destaca cómo se podría lograr una mayor sostenibilidad de la IA y una economía digital más circular al considerar los centros de datos como una oportunidad crucial para utilizar el calor residual en la purificación del agua, lo que contribuiría a una economía hídrica más eficiente.
El estudio concluye que, con innovaciones adicionales en refrigeración avanzada y gestión inteligente del calor, los centros de datos podrían pasar de producir carbono y consumir agua a capturar carbono y producir agua. Según las hipótesis de EUE+, los investigadores plantean que un kilovatio-hora de energía informática podría eliminar simultáneamente medio kilogramo de CO₂ y generar medio kilogramo de agua. La misma infraestructura que impulsa la transición digital de Europa también podría contribuir a su transición ecológica, si aprendemos a aprovechar cada vatio para múltiples fines.
