Dada la gravedad de la crisis climática, todos los sectores están obligados a evaluar su impacto potencial en el planeta y a buscar formas de reducir su huella ambiental. El mundo digital, y su activo más valioso, los datos, no deberían ser una excepción.
Aunque a menudo se considera que las tecnologías digitales son factores clave para cumplir los objetivos del Acuerdo de París y alcanzar los Objetivos de Desarrollo Sostenible, cada vez más estudios nos alertan del importante impacto climático y ambiental de nuestras actividades digitales.
Desde actividades mineras y operaciones de fabricación con alta intensidad de carbono hasta el creciente consumo eléctrico de los centros de datos y la obsolescencia de productos que genera toneladas de residuos electrónicos, una auditoría ambiental integral de las tecnologías digitales es clave para entender su impacto en el cambio climático y la pérdida de biodiversidad.
El objetivo de este artículo es presentar las principales fuentes que contribuyen al impacto ambiental de las tecnologías digitales. El análisis abarca todas las actividades del ciclo de vida de los dispositivos digitales, desde la fabricación y la distribución hasta el uso y el fin de vida, así como la infraestructura que permite almacenar, transmitir y procesar datos, como los cables de telecomunicaciones y los centros de datos. A partir de estudios recientes, el artículo está concebido como una introducción ágil para concienciar sobre la huella ambiental de las tecnologías digitales y los datos.
La huella ambiental de las tecnologías digitales: en busca de un enfoque holístico
El primer paso para avanzar hacia un mundo digital verde y sostenible es evaluar la huella ambiental del sector. Sin embargo, aunque la investigación sobre este tema ha ganado impulso en los últimos años, auditar el mundo digital sigue siendo una tarea extremadamente compleja.
La disponibilidad de datos es uno de los principales retos para realizar estudios sólidos. Es bien conocida la dificultad de regular las tecnologías emergentes. A los responsables políticos les cuesta encontrar el equilibrio entre favorecer la innovación y proteger a la sociedad de riesgos inesperados. Esta tensión explica por qué el mundo digital sigue estando poco regulado.
Esta falta de regulación es especialmente acusada cuando se trata de abordar el impacto ambiental de las tecnologías digitales. La ausencia de un marco regulatorio orientado a la sostenibilidad significa que, a menudo, las empresas no están obligadas a adoptar estándares ambientales ni a divulgar datos sobre los impactos ambientales de sus actividades.
A pesar de los avances recientes para mejorar la transparencia corporativa, aún existen lagunas de datos y zonas ciegas en la evidencia sobre los impactos ambientales de la digitalización.
La falta de datos se traduce en limitaciones metodológicas, que en última instancia afectan a cómo se ha abordado la cuestión del impacto ambiental de las tecnologías digitales. Se han adoptado numerosos enfoques para cuantificar y evaluar dicho impacto. En particular, los estudios pueden diferir en los siguientes aspectos:
- Los componentes de hardware más allá de los dispositivos incluidos en el análisis. Hace referencia al equipamiento necesario para que internet funcione, como redes de transmisión de datos, centros de datos y tecnología de sensores.
- Los impactos que conforman la llamada huella ambiental. La mayoría de estudios se centran en la demanda de energía o en las emisiones de gases de efecto invernadero (es decir, la huella de carbono). Sin embargo, es importante evaluar otros impactos no energéticos que también suman en la huella ambiental digital, como el consumo de agua, la degradación del suelo y la pérdida de biodiversidad.
- Las fases del ciclo de vida del dispositivo digital incluidas en el análisis: fabricación, distribución, uso o fin de vida.
Con el estado actual del sector, es difícil realizar una evaluación integral de la huella ambiental de las tecnologías digitales. Pese al creciente interés y al desarrollo de nuevas metodologías, todavía falta un enfoque holístico para evaluar los impactos negativos.
Explicando la huella ambiental de las tecnologías de datos
En esta sección presentaremos los distintos elementos que contribuyen al impacto ambiental de los datos. Con base en fuentes existentes, cubriremos la huella ambiental de los dispositivos digitales a lo largo de las diferentes fases de su ciclo de vida, así como la infraestructura necesaria para que funcionen correctamente.
1. Fabricación
Los dispositivos digitales, como ordenadores de sobremesa, portátiles, tabletas y smartphones, son la puerta de entrada a internet. La rápida digitalización de la sociedad va de la mano del aumento de dispositivos. Se estima que habrá 29,3 mil millones de dispositivos conectados en 2023, frente a 18,4 mil millones en 2018. Esto equivale a 3,6 dispositivos conectados por persona en 2023. Además, con el desarrollo del llamado Internet de las Cosas (IoT), IDC prevé que habrá 55,7 mil millones de dispositivos IoT conectados en 2025.
Fuente: Global Digital Overview julio de 2022, DataReportal
Cada vez más estudios expresan preocupación por la huella ambiental asociada a la fabricación masiva de dispositivos digitales. Los análisis estiman que esta fase domina la huella de carbono, el consumo de agua y el agotamiento de recursos a lo largo de todo el ciclo de vida del producto.
En particular, dos áreas merecen especial atención: las actividades mineras y el proceso de producción.
Minería
Los dispositivos digitales –así como las tecnologías verdes, como paneles solares, aerogeneradores y vehículos eléctricos– dependen en gran medida de un buen número de materiales críticos para funcionar, incluidos minerales, metales y, muy especialmente, tierras raras. Por ejemplo, la mayoría de smartphones pueden contener aproximadamente el 80% de los elementos estables de la tabla periódica, incluida la mayoría de las 17 tierras raras.
Fuente: Visual Capitalist
Extraer materiales críticos de la tierra requiere enormes cantidades de energía. Una vez extraídos, a menudo es necesario refinarlos para purificar y separar el elemento deseado del resto. El refinado es especialmente complejo e intensivo en recursos en el caso de las tierras raras. Para obtener pequeñas cantidades es necesario remover muchas toneladas de roca. Este proceso implica múltiples tratamientos químicos y métodos de purificación, que a menudo acaban degradando suelos y aguas.
Las transiciones digital y verde requerirán inevitablemente un aumento masivo de la extracción de materiales respecto a los niveles actuales. Esta tendencia probablemente tendrá graves implicaciones para el medioambiente, ya que la minería y el refinado de materias primas ya son grandes impulsores del colapso de ecosistemas, el estrés hídrico, la pérdida de biodiversidad y las emisiones de carbono.
Producción
Una vez extraídos y procesados los minerales críticos, se envían a las plantas de fabricación, donde tiene lugar la producción del hardware.
La fabricación de dispositivos digitales demanda mucha energía, bastante más que la fase de uso. Entre las distintas actividades, la producción de semiconductores, también llamados circuitos integrados o microchips, requiere ingentes cantidades de recursos.
A pesar de los esfuerzos constantes por aumentar la eficiencia energética en la fabricación, las mejoras en energía y materiales no bastan para compensar los impactos ambientales negativos, dados los altos ritmos de producción y consumo. La aceleración de los ciclos de innovación, la publicidad segmentada y la obsolescencia programada también alimentan el crecimiento de la fabricación digital y, por tanto, su huella ambiental creciente.
La fabricación también influye de forma determinante en la huella hídrica de los dispositivos digitales. Dispositivos complejos como portátiles y smartphones están compuestos por muchas piezas creadas en múltiples etapas, y cada etapa requiere agua.
Además, las actividades de fabricación generan aguas residuales que se vierten a cauces cercanos. Para limitar la presencia de contaminantes y cumplir las normas ambientales, estas aguas deben diluirse con agua limpia antes de su vertido. En total, se estima que el agua necesaria para fabricar un solo smartphone, incluidas las actividades mineras, asciende a 3.190 galones (12.760 litros).
2. Distribución
A diferencia de la comida de tu restaurante favorito, es muy poco probable que tu smartphone sea de "kilómetro cero". Desde minas en la República Democrática del Congo y Chile y plantas de fabricación en Taiwán y China hasta centros de distribución en Estados Unidos y tiendas de consumo en países occidentales, la producción y distribución de dispositivos digitales dependen de una cadena de suministro altamente globalizada y fragmentada.
La complejidad de esta cadena implica que los productos digitales finales se empaqueten y recorran largas distancias antes de llegar a manos de los consumidores. Ya sea por barco, avión, tren o camión, el transporte de dispositivos digitales por todo el mundo conlleva una huella ambiental, principalmente en forma de emisiones de carbono derivadas de la quema de combustibles fósiles.
Otro asunto preocupante es el impacto ambiental del comercio electrónico. La pandemia de la covid-19 consolidó las compras online, con importantes implicaciones para las cadenas de suministro. Se requiere más investigación para entender si los envíos online, incluida la entrega de tecnologías digitales, generan emisiones adicionales de carbono por transporte.
3. Uso
En pocas palabras: el mundo digital consiste en procesar, transferir y almacenar datos. A medida que crece el número de usuarios de internet, también lo hacen los dispositivos, los servicios online y las aplicaciones. Esta tendencia incrementa la demanda energética y la huella ambiental de internet, pese a los avances en eficiencia energética y a la retirada progresiva de la energía fósil.
Además de la energía necesaria para mantener cargados y en funcionamiento nuestros dispositivos, hay tres aspectos clave al evaluar la huella ambiental de nuestra actividad online: los centros de datos, el machine learning a gran escala y la infraestructura de red.
Centros de datos
La digitalización de la sociedad no solo implica más dispositivos, sino también un aumento del tráfico de datos mundial. Se espera que el volumen total de datos alcance los 175 zettabytes en 2025, con las aplicaciones de computación en la nube como principal motor de este crecimiento.
Fuente: IDC Datasphere whitepaper
Pese a lo inmaterial que suena la palabra "nube", la realidad es que la nube se sustenta en hardware físico. La idea es que los datos se almacenen y procesen en centros de datos especializados y compartidos en todo el mundo, y se acceda a ellos por internet mediante interfaces web.
A medida que más servicios y aplicaciones migran a proveedores cloud, los centros de datos se están convirtiendo rápidamente en la columna vertebral del mundo digital. Esta tendencia ha despertado preocupación por el rápido crecimiento del consumo energético de los centros de datos.
Varios estudios sugieren que, a pesar de las mejoras de eficiencia en el diseño y la operación, la factura energética de los centros de datos probablemente aumente debido a la fuerte demanda de servicios en la nube por tecnologías intensivas en datos como el streaming de vídeo, el cloud gaming, las redes sociales, los coches autónomos, las criptomonedas, los dispositivos IoT, las realidades virtuales y los sistemas de inteligencia artificial (ver siguiente sección).
Además de la huella de carbono, crecen las preocupaciones por el agua que requieren los sistemas de refrigeración para mantener a raya el calor dentro de los centros de datos.
Machine learning a gran escala
El lanzamiento de ChatGPT a finales de 2022 por OpenAI está teniendo implicaciones de gran alcance en casi todas las industrias. ChatGPT es un sistema de IA muy avanzado capaz de producir respuestas muy precisas de forma conversacional.
ChatGPT pertenece a la familia de los grandes modelos de lenguaje (LLM) que, combinando cantidades masivas de textos, procesamiento del lenguaje natural y técnicas de deep learning, pueden realizar con gran precisión una amplia variedad de tareas basadas en lenguaje, como generación de texto, traducción automática y respuesta a preguntas.
Desde su lanzamiento, ChatGPT ha generado mucho interés por las múltiples formas en que cambiará nuestra sociedad. Sin embargo, si se considera que los LLM dominarán la próxima revolución de la IA, es fundamental evaluar primero la energía operativa requerida y los costes ambientales de usar estos modelos. Aunque hace falta más investigación, algunos académicos ya han intentado responder a esta cuestión.
Si nos centramos en la huella de carbono de los LLM, hay que distinguir entre la huella de entrenar el modelo y la huella de ejecutar inferencias con el modelo.
En cuanto al primer elemento, la investigación ha demostrado que los costes computacionales y ambientales de entrenar LLM crecen proporcionalmente al tamaño del modelo y aumentan considerablemente cuando se aplican pasos adicionales de ajuste para mejorar su precisión.
Por ejemplo, en 2019 se estimó que entrenar un LLM con 213 millones de parámetros puede emitir más de 626.000 libras de CO2 equivalente, casi cinco veces las emisiones de por vida de un coche medio estadounidense, incluidas las asociadas a su fabricación.
La huella de carbono de ChatGPT –basado en el modelo GPT-3 (Generative Pre-trained Transformer), con 175.000 millones de parámetros– probablemente sea muy superior.
Teniendo en cuenta que estos modelos suelen reentrenarse para mejorar resultados y actualizarse con nuevos datos, la huella de carbono puede ser extremadamente alta, pese a las continuas mejoras en eficiencia energética.
Gráfico: MIT Technology Review. Fuente: Strubell et al.
Y esto es solo el coste de entrenamiento. Una vez entrenados, estos modelos siguen requiriendo energía para generar respuestas a partir de la información que aportan los usuarios. La energía total y las emisiones asociadas variarán según el número de solicitudes y la estrategia de gestión. En el caso de ChatGPT, pueden ser millones al día, ya que se satura con frecuencia por la demanda excepcionalmente alta. Para un análisis preliminar de la huella de carbono de ChatGPT, echa un vistazo a este artículo.
En última instancia, las emisiones totales de estos sistemas de IA dependerán no solo de la electricidad que requieran, sino también de cómo se produzca esa electricidad. Por ejemplo, utilizar energía solar o eólica para hacerlos funcionar dará lugar a menos emisiones. No obstante, conviene recordar que la fabricación y el despliegue de tecnologías verdes siguen siendo costosos para el medioambiente.
En resumen, es vital incluir consideraciones ambientales en el desarrollo de modelos de machine learning a gran escala y, en general, de cualquier sistema de IA.
Infraestructura de red
La infraestructura de red es el hardware y el software que permiten la conectividad entre los dispositivos de los usuarios finales y los centros de datos. A pesar de ser las venas del mundo digital, proporcionando la infraestructura para la transmisión de datos, esta amplia gama de componentes –desde cables submarinos y antenas hasta módems y routers– suele dejarse de lado al analizar la huella ambiental de las tecnologías digitales.
Cómo viaja internet a través de los océanos. Fuente: New York Times
Dado el papel clave que jugará la infraestructura de red en el despliegue de los nuevos estándares de comunicaciones móviles 5G y del IoT, deberían redoblarse los esfuerzos para cerrar esta brecha de conocimiento.
4. Fin de vida
Un problema persistente al analizar la huella ambiental de los dispositivos digitales es el de los residuos electrónicos. Los residuos electrónicos (e-waste) son productos electrónicos no deseados, averiados o próximos al final de su vida útil.
Los patrones actuales del mercado –caracterizados por mayores tasas de producción y consumo de dispositivos, ciclos de vida cortos por obsolescencia y escasas opciones de reparación– están alimentando la generación de residuos electrónicos.
En 2019, el mundo generó 53,6 millones de toneladas métricas de residuos electrónicos, y solo el 17,4% se documentó oficialmente como recogido y reciclado de forma adecuada.
Generación mundial de residuos electrónicos 2010-2019. Fuente: Statista
Los residuos electrónicos contienen materiales valiosos y sustancias peligrosas. La mayoría de los dispositivos desechados acaban en la basura residual, que luego se incinera o se exporta ilegalmente a países del Sur global, principalmente en África y Asia. Esto ya ha provocado una grave contaminación del agua y del aire, degradación del suelo y efectos negativos en la salud de trabajadores y población local.
Hacia una data science más verde
La data science está emergiendo como un arma poderosa para abordar la crisis climática. El número de aplicaciones basadas en datos crece rápidamente, desde iniciativas para monitorizar emisiones de carbono e identificar regiones vulnerables al clima hasta mejorar la sostenibilidad ambiental en cadenas de suministro e implantar agricultura de precisión para limitar el uso de agua y la degradación del suelo.
Aun con estos avances prometedores, son imprescindibles esfuerzos adicionales para reducir el impacto ambiental del sector. Es decir, no basta con más "Data Science for Green"; también necesitamos más "Green Data Science".
Por suerte, cada vez más profesionales de datos están tomando medidas para abordar la huella ambiental de la data science. Por ejemplo, en 2019, más de 1.000 empleados de Google pidieron públicamente a la empresa reducir sus contribuciones al cambio climático.
Esta es una lista no exhaustiva de prácticas que los profesionales de datos pueden implementar para hacer más verde la industria:
- Adoptar una estrategia para impulsar datos verdes. Una forma efectiva de limitar la huella ambiental de tu organización es implantar una estrategia que conciencie al equipo sobre los impactos de ciertas actividades cotidianas y promueva prácticas digitales responsables. Como ejemplo ilustrativo, consulta la Guía de buenas prácticas digitales responsables para organizaciones (en francés), elaborada por el Gobierno francés y el Institut du Numérique Responsable.
- Eliminar dark data. Muchas empresas informan de que más de la mitad de sus datos son dark data, es decir, datos recopilados que la organización desconoce o no utiliza. Para evitar almacenamiento innecesario y las emisiones asociadas, se pueden diseñar protocolos de borrado de dark data. Una iniciativa inspiradora es Digital Cleanup Day, que ofrece pautas sencillas para organizaciones y particulares comprometidos con reducir su huella ecológica.
- Elegir proveedores cloud sostenibles. Prioriza servicios en la nube ofrecidos por centros de datos ubicados en regiones con baja huella de carbono.
- Apoyar la Green AI. Concebida por investigadores del Allen Institute for AI, la idea de Green AI promueve la eficiencia como métrica de evaluación junto con la precisión al entrenar modelos de machine learning.
- Reparar antes que reemplazar. Dado el alto volumen de emisiones vinculadas a la fabricación y distribución de dispositivos digitales, alargar su vida útil promoviendo la reparabilidad podría evitar millones de toneladas de emisiones y daños ambientales.
El enfoque de DataCamp
En DataCamp creemos en apoyar iniciativas verdes, tanto locales como globales, ofreciendo acceso gratuito o altamente subvencionado a nuestra plataforma de formación de primer nivel. A través del programa DataCamp Donates, hemos colaborado con múltiples organizaciones con misiones centradas en el cambio climático para capacitar a sus equipos. Con nuestra plataforma, podemos ayudar a todo tipo de organizaciones y profesionales a generar un impacto positivo en el medioambiente.
Algunos de nuestros casos más destacados son con ONG como CDP y Omdena. Gracias a DataCamp Donates, ambas han tenido acceso gratuito a formación en habilidades de datos que está transformando sus organizaciones.
CDP es una organización sin ánimo de lucro de investigación climática que impulsa a empresas y gobiernos a reducir su impacto ambiental motivándolos a divulgar y gestionar sus datos. Con la ayuda de DataCamp, CDP puede mejorar rápidamente las habilidades de su equipo, lo que les permite seguir ofreciendo productos y servicios de datos ambientales líderes del mercado a muchas organizaciones.
De forma similar, Omdena está transformando la manera en que se llevan a cabo proyectos de investigación con conciencia social y basados en datos. Aprovechando una comunidad global de profesionales de datos en formación, Omdena y DataCamp preparan a los estudiantes para producción proporcionándoles gratuitamente las habilidades y el know-how para colaborar en algunos de los problemas más importantes de nuestro tiempo y sumar créditos sólidos a su CV, todo ello sin coste para ellos
Nos enorgullece contar con más de nueve organizaciones adicionales de investigación ambiental como socias de DataCamp Donates, entre ellas:
- Global Biodiversity Information Facility (GBIF)
- Green City Force
- SOIL Haiti
- Thames Estuary Partnership
- Zimbabwe Flying Labs
- WeAct for Environmental Justice
- The Rivers Trust
- Pacific Rim Conservation
- Council on Energy, Environment and Water (CEEW)
Estas organizaciones están recibiendo pequeñas ayudas o becas para que su personal en etapas iniciales y sus voluntarios adquieran competencia en datos. Esto les permitirá mejorar el importante trabajo que ya realizan al estudiar los efectos negativos del cambio climático en comunidades de todo el mundo donde viven estudiantes y empleados de DataCamp y desarrollar soluciones sostenibles.
En DataCamp, creemos que es importante ser conscientes del impacto ambiental de los datos y la tecnología, y colaboramos activamente con organizaciones comprometidas con causas medioambientales. Las organizaciones sin ánimo de lucro pueden solicitar unirse a DataCamp Donates o programar una demo con nuestro equipo de Ventas para descubrir todas las formas en que DataCamp puede apoyar sus misiones ecológicas.
Conclusión
En el estado actual, es difícil suponer que la digitalización vaya a aportar por sí misma beneficios ambientales. De hecho, podría estar ocurriendo lo contrario. Como ha subrayado recientemente el informe "Digital Reset", la digitalización está agravando las crisis ambientales y sociales en lugar de resolverlas.
La digitalización está transformando rápidamente nuestra forma de vivir y es considerada por gobiernos de todo el mundo como un motor clave de crecimiento económico e incluso de la transformación hacia la sostenibilidad.
No obstante, los movimientos regulatorios que impulsan esta agenda expansionista no están abordando cómo la economía digital contribuye a los problemas ambientales a los que nos enfrentamos. La transformación digital debe orientarse de forma que mitigue sus impactos ambientales negativos.
