Data centers estão na moda. Mas você saberia explicar exatamente o que é e pra que serve um? Pois é, a maioria de nós mortais (até a gente que está na área de tecnologia) não sabe explicar com tanta precisão o que são esses “centro de dados” e por isso que nós aqui das PyLadies resolvemos mergulhar no assunto e compartilhar o que descobrimos. Afinal, se está na moda e nas notícias, aí tem coisa, né?

Antes de entrarmos em detalhes do que é um data center, precisamos revisitar um outro conceito que está na moda: a "nuvem". Tudo roda na “nuvem”, tudo é salvo “na nuvem”, mas o que exatamente é a nuvem? Ar? Não! Pelo contrário, a nuvem é na verdade um computador de verdade, que existe em um lugar também de verdade. As suas 500 selfies todas iguais estão fisicamente armazenadas. Quando você faz um prompt no ChatGPT, existe um computador em algum lugar do mundo que está processando o seu prompt, rodando a inferência do modelo e mandando de volta pra você a resposta. O nome desse lugar que armazena esses computadores é data center, que se traduz literalmente pra um centro de dados.

Embora você de repente tenha começado a ouvir falar em data centers, eles não chegaram aqui do nada. Para falar a verdade, os data centers estão no coração da infraestrutura digital moderna, garantindo o funcionamento de plataformas de comércio eletrônico, servidores de jogos, armazenamento de dados, a famigerada mineração de bitcoin, e, mais recentemente, inferência de modelos de Inteligência Artificial, como ChatGPT, Claude, Gemini e companhia. Esses computadores na “nuvem” servem como opção aos servidores locais, garantindo, por exemplo, que o site da sua empresa continue em pé caso a energia acabe ou que você consiga criar um site que tenha garantias mínima de segurança mesmo você não tendo que implementar tudo do zero ou mesmo que seus dados estejam replicados em lugares diferentes do mundo, garantindo uma latência mínima de informações.

Apesar de parecer algo novo, data centers não são novidade para o mundo da tecnologia, tendo em vista que os primeiros computadores, criados em meados de 1940, ocupavam enormes salas. Nos anos 60 e 70, iniciou-se a discussão sobre mainframes - computadores de grande porte - e o conceito de centros de dados. Em 1980, o crescimento do uso de computadores de uso pessoal colaborou com a adoção do modelo cliente servidor. Dessa maneira, surgiu uma necessidade de um maior volume de processamento de dados.

Em 1990, a internet comercial se popularizou e as empresas começaram a se especializar em serviços de dados. Assim, houve uma mudança de dinâmica, os servidores se tornaram fundamentais para o armazenamento e processamento de dados e os mainframes caíram em desuso, substituídos por microcomputadores e servidores.

Nos anos 2000, empresas de tecnologia começaram a receber menos investimentos de capital. No entanto, nessa época surgiu um conceito essencial: os serviços em nuvem. Os data centers começaram a ser projetados para suportar milhares de serviços interconectados, e dessa forma, garantindo alta disponibilidade e resiliência contra falhas. Após os anos 2000, originou-se um novo agente, as inteligências artificiais. Além disso, o consumo de energia e água aumentou conforme a maior demanda por serviços.

Segundo o Data Center Map, hoje temos 206 data centers em território nacional. Isso deixa o Brasil ocupando o 11o lugar no mundo na lista de países com mais data centers. Desse total, 88 se concentram apenas no estado de São Paulo e 59 na cidade de Campinas. Os números parecem impressionantes, mas o crescimento não dá sinais de parar: segundo Miguel Felipe Silva Vasconcelos, em uma entrevista para a Revista Pesquisa FAPESP, “Países com uma matriz energética verde ou com condições favoráveis para geração de energia renovável, como é o caso do Brasil, estão atraindo os grandes operadores de plataformas de computação em nuvem”.

Importante repetir: matriz energética verde ou condições favoráveis para geração de energia renovável. Com a chegada da IA, os data centers agora são responsáveis por treinamento e inferência de modelos de IA, o que requer computação intensiva e, consequentemente, resfriamento constante.

É fácil entender o porquê: abra 200 abas no seu navegador e assista ao vivo ele desfalecendo e ficando extremamente devagar enquanto a sua ventoinha faz um barulho ensurdecedor. Isso é resultado da CPU superaquecendo e a ventoinha não dando conta de resfriar. Em um data center, isso é multiplicado pelo número de servidores que estão ligados simultaneamente. Pior ainda, quando falamos de modelos de IA tão grandes quanto um ChatGPT da vida, isso requer computação intensiva e constante por vários dias seguidos.

Como se resfria um data center?

Considerando que o data center é esse lugar cheio de computadores que estão ligados o tempo inteiro e conectados à internet, dá pra imaginar quais são os requisitos pra se construir um novo data center: um terreno enorme que seja capaz de compreender toda a infraestrutura necessária para o equipamento, eletricidade e água para o sistema de resfriamento. Por exemplo, o Colossus II, o maior data center da atualidade construído pelo empresário Elon Musk, ocupa 92.903,04 m², o equivalente a aproximadamente 13 campos de futebol (considerando o padrão FIFA de 105m x 68m).

O resfriamento de um datacenter pode ser feito de diversas maneiras, cada uma com características próprias de custo e eficiência energética.

O sistema mais comum em datacenters ao redor do mundo é o CRAC (Computer Room Air Conditioning). Ele é relativamente simples de ser implementado, já que pode-se aproveitar o ar-condicionado central já existente em um edifício, mas é energeticamente ineficiente, tornando-o ineficaz para datacenters muito grandes ou potentes. O custo energético para manter o sistema de resfriamento supera em muito o custo de manter os próprios equipamentos de TI, chegando a passar de 50% do consumo total de energia do data center. Quem tem ar-condicionado em casa conhece bem o impacto que o aparelho tem na conta de energia no fim do mês.

Também muito utilizado é o sistema de resfriamento evaporativo, que funciona transformando água líquida em vapor para resfriar o ambiente, se baseando no princípio físico de que a água precisa absorver uma grande quantidade de energia para passar do estado líquido para o gasoso. O ar quente passa por uma membrana encharcada de água, que absorve o calor à medida que o processo de evaporação acontece. É uma maneira de controlar a temperatura que precisa de muito menos energia elétrica que um sistema de ar-condicionado, porém precisa de uma quantidade enorme de água para se manter evaporando. Um datacenter grande pode consumir milhões de litros de água por dia. Além disso, essa água precisa ter um certo critério de qualidade, pois a presença de minerais ou contaminantes pode causar danos aos equipamentos do data center. É por isso que, por exemplo, não se pode usar água do mar para resfriar um datacenter. A salinidade da água danificaria os componentes eletrônicos, do mesmo jeito que a maresia danifica os pertences de quem tem uma casa na beira da praia.

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Por esse motivo, os data centers que são resfriados por evaporação são construídos próximo a fontes de água fresca naturais, o que os leva a “competir” com cidades inteiras pelo recurso. Por exemplo, de acordo com um relatório ambiental do Google de 2024, seus data centers do consumiram em 2023 o equivalente ao abastecimento de água da cidade de Sorocaba inteirinha por 6 meses, 24 bilhões de litros. No caso dos data centers resfriados usando o CRAC, o consumo elevado de energia causa um grande aumento da demanda na rede elétrica do local onde é situado, aumentando o custo de energia para os moradores da região. Além disso, o sistema gera ruído constante que afeta tanto a população humana quanto a fauna local, causando disrupções no comportamento de animais.

Embora seja difícil saber exatamente qual o impacto ambiental atribuído a você, usuário final, os números ainda são preocupantes e nós precisamos olhar para isso com um olhar muito mais crítico.

É interessante também apontar que existem outros métodos de resfriamento que são mais energeticamente eficientes e apresentam um impacto ambiental significativamente menor que o CRAC ou o resfriamento evaporativo. O método Direct-to-Chip (D2C) circula um líquido de refrigeração por tubos, passando apenas por onde é necessário resfriar as CPUs e GPUs. Funcionam de maneira similar aos sistemas de resfriamento líquido disponíveis para computadores pessoais, mas em uma escala maior. Existe também o resfriamento por imersão, onde os próprios equipamentos ficam submersos em um fluido quimicamente estável e não-condutor de eletricidade. Esse fluido tem um ponto de ebulição mais baixo do que a água, e ferve devido ao calor produzido pelos equipamentos, se transformando em vapor e “roubando” o calor produzido. Esse vapor entra em contato com uma bobina resfriada no topo do tanque de imersão e volta ao estado líquido, caindo novamente no tanque e formando um processo contínuo similar ao ciclo da chuva.

Esses métodos têm consumo menor de energia elétrica e de água, e não geram ruído. Por usarem líquidos para transportar calor, podem até mesmo ser integrados em sistemas de aquecimento urbano em países frios, transformando o data center em um benefício para o local onde ele é instalado. O impacto, no entanto, está no custo da implementação. A instalação de um sistema de resfriamento por imersão ou D2C pode custar o dobro, ou até o triplo, da de um resfriamento por ar-condicionado, o que desincentiva empresas a escolherem soluções mais sustentáveis e benéficas para o planeta.

Por que deveríamos nos importar com a construção de novos data centers?

O jornal Intercept Brasil publicou um especial sobre os data centers e a IA no Brasil e como a maneira com que eles são construídos refletem dinâmicas coloniais. Um dos textos, em particular, conta a história de um data center do TikTok que vai ser construído em Caucaia, no Ceará. A cidade historicamente sofre com secas e, se isso não fosse ruim o suficiente, esse data center foi instalado especificamente em terras indígenas não demarcadas. Lugar curioso para uma coisa que bebe tanta água, né?

Porém, esse data center promete ser mais verde, afinal, “só” gasta 19 mil litros de água por dia, mas a ideia é que essa água seja de reuso - de esgoto mesmo, em um sistema fechado. Isto é, não usaria água potável para jogar fora em seguida, porque a água fica lá dentro, circulando e resfriando os equipamentos. Mas então, porque foi instalado na beira do rio de uma comunidade indígena? Se o custo de água é baixo, o custo de energia aumenta.

O projeto foi considerado tão green que foi dispensado de um estudo de impacto ambiental sério e por conta disso um data center, que requer uma infraestrutura imensa, teve que requerir o mesmo tipo de relatório que uma “área de vaquejadas” que é basicamente um campo de futebol. Não bastasse esse enquadramento duvidoso que diz que um data center = área de vaquejada, a população indígena que vive ao redor e luta por demarcar suas terras está vendo da noite pro dia toda essa construção começar, sem jamais ter sido consultada ou ter chance de lutar contra os impactos que esse empreendimento para guardar videozinho de TikTok vai gerar.

A energia renovável que será usada neste data center é a eólica. Mas energia renovável não quer dizer energia sem impacto. Para começar, tanto a energia eólica, quanto os próprios servidores, geram poluição sonora. No caso dos data centers, geram o infrassom, que é um ruído constante que não podemos escutar, mas nosso corpo sente. Existem relatos de que afeta o cérebro e causa: vertigem, náusea, insônia crônica, enxaquecas, pesadelos e hipertensão.

A rede elétrica também fica comprometida, o Intercept Brasil calcula que esse data center vai consumir em um dia a mesma quantidade de energia gasta por 2,2 milhões de brasileiros em suas casas. Isso significa que, sozinho, ele gastará mais energia do que 99,9% dos municípios brasileiros – se a sua demanda for comparada diretamente com o consumo médio por habitante de cada cidade.”

Conclusão

Data centers não são empreendimentos novos, embora haja um aumento na construção de novas instalações, e no quanto é divulgado sobre os mesmos. Considerando os impactos ambientais altos que os data centers têm, é parte da nossa responsabilidade demandar políticas públicas inteligentes que monitorem o impacto e que incentivem as empresas a buscar formas mais eficientes para que não precisemos disputar recursos naturais básicos com grandes empresas privadas de tecnologia. Mais do que isso, é imprescindível que o Estado escute comunidades locais e que essas comunidades tenham o direito de vetar projetos que impactam diretamente na sua qualidade de vida.

Descobrir o que acontece nos bastidores de um data center nos tira da ilusão de que a internet é mágica e etérea. Cada linha de código que escrevemos, cada modelo que rodamos, e cada vídeo que assistimos consome recursos do planeta e impacta vidas humanas reais, muitas vezes reproduzindo velhas lógicas de exploração.

No nosso grupo de estudos de IA e sociedade da PyLadies, buscamos discutir tecnologia de forma consciente. Isso vai muito além de debater performance e código limpo. Envolve também questionar o custo socioambiental do progresso. Precisamos pressionar por regulamentações que exijam eficiência energética, mas, acima de tudo, que garantam a soberania e o respeito às comunidades locais. O futuro da tecnologia precisa ser sustentável, ético e, fundamentalmente, humano.

Referências

Técnicas de resfriamento em data centers

Data Centers no Brasil e no mundo

Inteligência Artificial e Meio Ambiente

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