Data center do futuro: tijolos de algas e energia celular
O plano da Microsoft para o futuro próximo é construir de 50 a 100 novos centros de processamento de dados (também conhecidos como data centers) a cada ano, para atender à demanda dos seus clientes. Mas essa taxa de crescimento torna mais desafiadora duas outras metas de curto prazo da empresa: tornar-se negativa em carbono até 2030 (o que significa remover mais carbono do que emite) e tornar-se positiva em consumo de água (o que significa reabastecer o meio ambiente com mais água limpa do que a quantidade que utiliza). No momento, embora a tecnologia esteja sempre avançando, os centros de processamento de dados ainda dependem de grandes quantidades de energia e água (principalmente para mantê-los resfriados); globalmente, a indústria faz uso de cerca de 200 terawatts-hora (TWh) de eletricidade por ano, o que ultrapassa o gasto de alguns países inteiros.
Como membros da equipe de “desenvolvimento avançado” dos centros de processamento da Microsoft, pesquisadores estão considerando mudanças futuras nos data centers. Eles têm explorado possíveis soluções que vão desde as mais previsíveis – como fazer uso de células de combustível de hidrogênio para geração de energia de reserva – até a mais inusitadas – como construir data centers subaquáticos, que funcionam revestidos de algas no fundo do mar, ou utilizar as algas como material sustentável para produzir tijolos. “Nós reconhecemos que a tecnologia de que precisaremos daqui a cinco ou dez anos ainda não foi completamente desenvolvida”, diz JoAnn Garbin, diretor de inovação da equipe de desenvolvimento avançado dos centros de processamento. “Temos investigado o que será necessário. E, com base nessa investigação, tentamos criar alternativas.”
(Crédito: Microsoft)
A Microsoft vem reduzindo constantemente o seu uso de energia e pretende que, até 2025, 100% da eletricidade que consome seja renovável. Contudo, para eliminar sua grande pegada de carbono, ela também precisa repensar como os prédios que abrigam seus centros de controle são construídos, para evitar a pegada de carbono deixadas por materiais como concreto e aço. Eles têm testado, por exemplo, tubos estruturais feitos de micélio, fios resistentes e de aparência semelhante à das raízes que crescem sob os cogumelos. Ou tijolos e painéis que crescem a partir de algas, matéria-prima que pode substituir o concreto com a vantagem de armazenar carbono.
(Crédito: Microsoft)
“Estamos testando essas duas soluções em pequena escala”, diz Garbin. “Por enquanto, fabricamos protótipos apenas em escala de laboratório. Nosso objetivo, conforme formos avançando, é demonstrar que essas são substituições viáveis do ponto de vista do desempenho e do ponto de vista estrutural… e, em seguida, criar esse mercado para extrapolar a escala de laboratório e começar a incorporá-las em escala comercial.” A filosofia da equipe, acrescenta Garbin, é que não pode haver “sequer uma parede poluente” – cada componente de um edifício e até mesmo o local onde ele é construído conta para os nossos objetivos de sustentabilidade, da mesma forma que cada parte de uma árvore desempenha um papel útil na natureza.
A empresa também está procurando outros materiais que possam ser empregados em suas tecnologias, incluindo placas de circuito feitas de materiais renováveis. “O princípio é que, essencialmente, você possa reciclar, reutilizar ou biodegradar tudo o que você utiliza”, diz Karin Strauss, gerente sênior de pesquisa principal da equipe de Pesquisa da Microsoft. A empresa agora possui um centro “circular” em Amsterdã, que coleta peças de servidores antigos para que os componentes possam ser reaproveitados, reduzindo, assim, o desperdício eletrônico.
(Crédito: Microsoft)
Até agora, os data centers ainda dependem de geradores a diesel para as raras ocasiões em que é necessário acionar a energia de reserva. No ano passado, a Microsoft testou o uso de células de combustível de hidrogênio como fonte de energia reserva, executando por 48 horas uma fileira de servidores nesse novo sistema. Os próximos testes examinarão o desempenho dessa mesma tecnologia em condições reais. A empresa também está trabalhando com fornecedores para construir uma cadeia de suprimentos para células de combustível de hidrogênio, já que ela ainda não existe. “Também estamos trabalhando com a indústria de hidrogênio e outros participantes que estão entrando na indústria, para descobrir como desenvolvemos a cadeia de abastecimento para apoiá-la, porque esse, é claro, é um fator limitante”, explica Christian Belady, vice-presidente da equipe de Desenvolvimento Avançado. “É o problema do ovo e da galinha – a infraestrutura ainda não existe. Para fazer combustível de hidrogênio usando fontes renováveis, em vez de combustíveis fósseis, a infraestrutura também precisa ser construída.”
Os centros de processamento de dados também costumam consumir grandes quantidades de água para manter os servidores resfriados – um data center típico pode exigir de 3 a 5 milhões de galões de água por dia, o mesmo que uma cidade de 50.000 habitantes. A Microsoft estudou como os servidores funcionam em temperaturas mais altas, e está ajustando as temperaturas para cima, o que pode vir a reduzir o uso de água em 95%. Também está testando uma alternativa chamada refrigeração líquida, um método que submerge os servidores em um líquido não condutor e remove o calor em um circuito fechado, o que também economiza energia.
(Crédito: Microsoft)
A empresa também está pensando em novas maneiras de interagir com os ecossistemas ao redor de cada centro de processamento. Nos arredores de um data center em Amsterdã, por exemplo, a Microsoft está restaurando uma floresta e um pântano. “Eles limpam o ambiente de ruídos e oferecem o embelezamento que geralmente buscamos em nosso paisagismo, mas além disso tudo, eles podem ampliar a biodiversidade e contribuir para a purificação da água, para a saúde do solo e para diversas outras estabilizações que tentamos alcançar com nossas soluções, mas que a natureza já proporciona intrinsecamente”, diz Garbin. “Aliás, essa é a premissa subjacente da biomimética, questionarmos: como podemos funcionar imitando a natureza? Portanto, esses testes são uma tentativa inicial de realmente aplicarmos essa mentalidade a diversas ferramentas tecnológicas.”
