مراکز داده؛ تهدیدی جدی برای محیط زیست

اقتصادی به گزارش باور خبر به نقل از تسنیم، با افزایش تعداد مراکز داده به منظور پاسخگویی به نیازهای هوش مصنوعی، این مراکز فشار زیادی بر شبکه‌های برق وارد کرده و منابع آب را به سرعت مصرف می‌کنند و همچنین بر سیمای زمین و کیفیت هوای اطراف تأثیر می‌گذارند. هر پرسشی که به مدل‌های هوش مصنوعی ارسال می‌شود، پاسخی فوری به همراه دارد که گویی از ناکجا آباد به وجود آمده است؛ اما ارائه این پاسخ‌ها نیازمند زیرساخت‌های فیزیکی است که مقادیر زیادی انرژی، آب و زمین مصرف می‌کنند. در گوشه‌ای از جهان، شاید در ویرجینیا، سائوپائولو یا هنگ‌کنگ، انباری بزرگ پر از کابل‌های فیبر نوری و ردیف‌های بی‌پایان سرورها با صدای مداوم خود توان پردازشی لازم برای پاسخگویی به بیش از ۲.۵ میلیارد پرسش را که روزانه تنها در پلتفرم «چت‌جی‌پی‌تی» (ChatGPT) مطرح می‌شود، تأمین می‌کند. در عین حال، مدل‌های هوش مصنوعی به همراه خدمات ذخیره‌سازی ابری، پخش آنلاین (استریمینگ)، میزبانی وب و شبکه‌های اجتماعی، همگی ردپای فیزیکی قابل توجهی بر جای می‌گذارند.

به گفته پژوهشگران «دانشگاه سازمان ملل متحد»، اگر مراکز داده را به عنوان یک کشور در نظر بگیریم، میزان مصرف برق آن‌ها این کشور را به یازدهمین مصرف‌کننده بزرگ برق در جهان تبدیل می‌کند. بنابراین، از انرژی و آب گرفته تا زمین، مراکز داده هزینه‌های زیست‌محیطی قابل توجهی دارند که ابعاد مختلف آن قابل بررسی است. اقتصاد آمریکا تحت فشار جنگ با ایران و رقابت هوش مصنوعی، به هر حال، با گسترش صفرویک‌های مجازی در زندگی روزانه ما، مراکز داده به یکی از سریع‌ترین مصرف‌کنندگان برق در جهان تبدیل شده‌اند. این تأسیسات که مملو از سرورها، مسیریاب‌ها (روترها) و دستگاه‌های متصل به اینترنت هستند، به صورت شبانه‌روزی فعال‌اند و سیستم‌های خنک‌کننده آن‌ها نیز به طور مداوم کار می‌کنند تا از داغ شدن بیش از حد تجهیزات جلوگیری شود.

به عنوان مثال، در فرانکفورت آلمان، شبکه برق به حدی اشباع شده که تا سال ۲۰۳۰ ظرفیت جدیدی برای اتصال وجود نخواهد داشت. در این شهر، مراکز داده حدود ۴۱ درصد از کل برق مصرفی را به خود اختصاص داده‌اند؛ رقمی که در دوبلین به دو برابر این مقدار می‌رسد. بر اساس گزارش «آژانس بین‌المللی انرژی»، مصرف برق مراکز داده با سرعت زیادی در حال افزایش است؛ به طوری که پیش‌بینی می‌شود این میزان تا سال ۲۰۳۰ دو برابر شود و به حدود ۹۴۵ تراوات‌ساعت برسد. این رقم تقریباً معادل کل مصرف سالانه برق ژاپن است.

به گفته کارشناسان، روند رو به رشد ایجاد مراکز دیتاسنترهای گسترده در نقاط مختلف جهان قطعاً نیاز به انرژی سیری‌ناپذیری را طلب می‌کند و تأمین این حجم عظیم از انرژی به منابعی نیاز دارد که وابستگی بیشتر به سوخت‌های فسیلی را به دنبال دارد. مطالعه‌ای در سال ۲۰۲۴ نشان داد که بیش از نیمی از مراکز داده در ایالات متحده با سوخت‌های فسیلی تغذیه می‌شوند و در مجموع بیش از ۱۰۵ میلیون تن دی‌اکسید کربن (CO2) منتشر می‌کنند. برای جبران این میزان انتشار، بیش از ۳۱ هزار توربین بادی باید به مدت یک سال به طور مداوم کار کنند. این توسعه همچنین به تداوم فعالیت نیروگاه‌های زغال‌سنگی قدیمی منجر شده است. شرکت‌های خدمات انرژی در ایالات متحده برای پاسخگویی به تقاضای فزاینده، بازنشستگی ۱۵ نیروگاه زغال‌سنگی را در سراسر کشور به تعویق انداخته‌اند. این نیروگاه‌ها تنها در سال ۲۰۲۳ در مجموع نزدیک به ۶۵ میلیون تن گاز گلخانه‌ای منتشر کردند. شرکت‌های خدمات انرژی همچنین در حال احداث نیروگاه‌های جدید گاز طبیعی هستند و تاکنون ساخت بیش از ۱۰۰ گیگاوات ظرفیت جدید در سراسر کشور را اعلام کرده‌اند. بهره‌برداری از این ظرفیت، به انتشار کربنی بیش از میزان حاصل از سوزاندن ۱۱۱ میلیون پوند، معادل ۵۰.۴ میلیون کیلوگرم، زغال‌سنگ منجر می‌شود. با این حال، مراکز داده می‌توانند از انرژی‌های تجدیدپذیر نیز استفاده کنند. تجهیز این مراکز به منابع انرژی تجدیدپذیر در محل می‌تواند فشار بر شبکه برق محلی را کاهش دهد. همچنین امکان فروش انرژی مازاد به شبکه وجود دارد که به پایداری بیشتر آن کمک می‌کند. با این حال، اختصاص برق سبز یا انرژی پاک به مراکز داده به این معناست که سهم کمتری از این انرژی برای برقی‌سازی بخش حمل‌ونقل یا کربن‌زدایی از سایر صنایع با آلایندگی بالا باقی می‌ماند.

بسیاری از مراکز داده برای خنک ماندن، میلیون‌ها گالن آب مصرف می‌کنند. سرورها به‌طور مداوم گرما تولید می‌کنند و آب یکی از مؤثرترین ابزارها برای جذب و دفع این گرما از طریق تبخیر است. یک مرکز داده بزرگ به‌تنهایی ممکن است روزانه تا ۵ میلیون گالن آب مصرف کند؛ مقداری که تقریباً با مصرف آب شهری با جمعیتی بین ۱۰ تا ۵۰ هزار نفر برابری می‌کند. حدود ۸۰ درصد آبی که برای خنک‌سازی برداشت می‌شود، تبخیر می‌شود و باقی‌مانده آن به پساب تبدیل می‌شود. این پساب می‌تواند سیستم‌های تصفیه محلی را که برای مدیریت چنین حجمی طراحی نشده‌اند، با مشکلات جدی مواجه کند. در شمال ویرجینیا، حدود ۳۰۰ مرکز داده در منطقه‌ای از این ایالت آمریکا متمرکز شده‌اند که تأمین‌کننده حدود یک‌سوم ترافیک آنلاین جهان است. مجموع این تأسیسات در سال ۲۰۲۳ نزدیک به ۲ میلیارد گالن آب مصرف کردند. این منطقه به‌عنوان «پایتخت مراکز داده جهان» شناخته می‌شود.

روش‌های کارآمدتری نیز برای خنک‌سازی مراکز داده وجود دارد. یکی از این روش‌ها، «خنک‌سازی غوطه‌وری» (immersion cooling) است که در آن تجهیزات درون یک سیال خنک‌کننده قرار می‌گیرند. روش دیگر، استفاده از سیستم‌های خنک‌کننده «حلقه بسته» (closed-loop) است که با بازچرخانی آب می‌توانند مصرف آب شیرین را تا ۷۰ درصد کاهش دهند. خنک‌سازی یک مرکز داده به معنای از بین بردن گرما نیست، بلکه صرفاً انتقال آن به فضای بیرون است. این فرایند می‌تواند پدیده «جزیره گرمایی شهری» را تشدید کند؛ پدیده‌ای که در آن دمای هوا در شهرها از مناطق روستایی اطراف بیشتر است. پژوهشگران در فینیکسِ آریزونا دریافتند که یک مرکز داده بزرگ می‌تواند به‌اندازه ده‌ها یا حتی صدها هزار خانوار گرمای زائد تولید کند. این میزان گرما می‌تواند دمای سطح زمین در مناطق مجاور را تا ۹ درجه سانتی‌گراد، معادل ۱۶ درجه فارنهایت، و دمای هوا را تا ۲ درجه سانتی‌گراد افزایش دهد. تأثیرات این پدیده تا فاصله نیم‌کیلومتری نیز قابل‌احساس است. از آنجا که دمای شهرها در حال حاضر بین ۰.۵ تا ۴ درجه سانتی‌گراد بیشتر از محیط پیرامون آن‌هاست، افزایش بیشتر دما می‌تواند خطر تنش گرمایی را برای ساکنان مناطق مجاور بالا ببرد. این وضعیت همچنین تقاضا برای استفاده از تهویه مطبوع را افزایش می‌دهد که خود به انرژی بیشتری نیاز دارد. با این حال، تمام این گرما هدر نمی‌رود. شمار فزاینده‌ای از مراکز داده، گرمای تولیدشده را جذب می‌کنند و از طریق لوله‌کشی به خانه‌ها و کسب‌وکارهای اطراف انتقال می‌دهند. این فرایند که «شبکه‌های انرژی حرارتی» نامیده می‌شود، می‌تواند تقاضای برق مراکز داده را تا ۳۰ درصد کاهش دهد.

به این ترتیب و با استناد به داده‌های موجود، به اعتقاد کارشناسان محیط زیست، تأمین انرژی و فعالیت مراکز داده از دو طریق به آلودگی هوا منجر می‌شود. نخست، نیروگاه‌های زغال‌سنگی و گازی ذرات معلق سمی منتشر می‌کنند که می‌تواند موجب بیماری‌های تنفسی، بیماری‌های قلبی، آسم و سایر مشکلات سلامتی در جوامع ساکن نزدیکی این نیروگاه‌ها شود. دوم، ژنراتورهای دیزلی یا گازوئیل‌سوز مستقر در محل مراکز داده که هنگام قطع برق شبکه سراسری به‌عنوان منبع انرژی پشتیبان به کار می‌روند، آلاینده‌های زیان‌بار هوا را منتشر می‌کنند. میزان انتشار اکسیدهای نیتروژن از این ژنراتورها ۲۰۰ تا ۶۰۰ برابر بیشتر از نیروگاه‌های گاز طبیعی است. بر اساس یک برآورد، اگر ژنراتورهای پشتیبان تمام مراکز داده در ایالت ویرجینیا تنها با ۱۰ درصد ظرفیت مجاز خود کار کنند، می‌توانند سالانه موجب بروز ۱۴ هزار مورد علائم آسم، بیش از ۱۲ مورد مرگ‌ومیر و تا ۳۰۰ میلیون دلار هزینه برای سلامت عمومی شوند.

ساخت مراکز داده به زمین‌های وسیعی نیاز دارد. تغییر کاربری اراضی طبیعی و کشاورزی به مناطق صنعتی می‌تواند تنوع زیستی را تهدید کند و موجب اختلال در اکوسیستم‌های محلی شود. برای نمونه، در شهر «هترس‌هایم» (Hattersheim) آلمان، قطعه زمینی به مساحت ۱۸ ایکر، معادل ۷ هکتار، که به کشاورزی و حفاظت از آب‌های زیرزمینی اختصاص داشت، در سال ۲۰۲۴ تغییر کاربری یافت تا زمینه احداث مجتمعی شامل پنج ساختمان مرکز داده فراهم شود. این زمین به‌عنوان فضای سبز محلی با شکوفه‌های گل کلزا شناخته می‌شد. آسیب‌های ناشی از این طرح‌ها اغلب فراتر از محدوده خود مراکز داده است. خطوط لوله گاز و نیروگاه‌هایی که برای تأمین انرژی این تأسیسات ساخته می‌شوند نیز به زمین‌های جداگانه‌ای نیاز دارند. این زیرساخت‌ها می‌توانند موجب تکه‌تکه شدن زیستگاه‌ها و فرسایش خاک در طول مسیر خود شوند.