Reciclagem de chips: como lidar com o lixo eletrônico na indústria de hardware de IA
A crescente demanda por chips de IA levanta preocupações sobre seus materiais e impacto ambiental. Iniciativas de fornecimento sustentável e reciclagem de chips são cruciais para um futuro mais verde.
A bolha da inteligência artificial (IA) está crescendo e a demanda por chips de IA está aumentando. Desde o lançamento do ChatGPT em novembro de 2022, o setor de tecnologia de IA vivenciou um boom descontrolado. Empresas de hardware em todo o mundo estão se apressando para fabricar os processadores mais potentes e avançados, mas estão negligenciando a reciclagem de materiais de chips antigos e os esforços de coleta sustentável de recursos.
Novos chips de IA chegam ao mercado a cada poucos meses, substituindo modelos mais antigos. Um exemplo disso é a Nvidia, que se tornou a maior empresa de capital aberto dos EUA em novembro de 2024 em termos de capitalização de mercado, ultrapassando US$ 3,6 trilhões. Esse crescimento é impulsionado principalmente pela demanda por seus chips de IA.
Junto com esse rápido crescimento e proliferação, surgem questões éticas em relação ao desenvolvimento de chips de IA. Algumas questões giram em torno dos materiais com os quais são feitos, dos recursos sustentáveis e da sustentabilidade ambiental, bem como da longevidade dos modelos de chips de IA em termos de reciclabilidade e de sua contribuição para o lixo eletrônico.
Existem programas de reciclagem de chips de IA?
Com a escassez de recursos disponíveis e as preocupações ambientais com o descarte de chips de IA, a indústria precisa de infraestrutura de reciclagem em nível individual e para locais como data centers que consomem esses produtos em massa. Mas será que esses programas de reciclagem existem?
Existem programas de devolução de eletrônicos em alguns estados e municípios, mas nada específico para chips de IA. Lojas de tecnologia, como a Best Buy, estão oferecendo esses programas. A Buy pode oferecer programas de reciclagem para os consumidores, mas os data centers não têm muitas opções. Eles podem devolver GPUs antigas aos seus fornecedores (se oferecerem tal programa) ou enviá-las para um centro de reciclagem. Mesmo assim, elas costumam ser escassas e não há garantia de que consigam coletar os materiais ou componentes com sucesso — muito menos restaurá-los para reutilização.
A reciclagem enfrenta obstáculos consideráveis. Por exemplo, devido ao tamanho muito pequeno dos semicondutores e microchips, a extração de materiais recicláveis pode ser difícil, exigindo frequentemente processos que aumentam a poluição e as emissões. Além disso, a quantidade de material que pode ser extraída é frequentemente insignificante. No entanto, quando esses produtos não são reciclados, podem acabar em aterros sanitários ou em usinas de reciclagem de lixo eletrônico em países em desenvolvimento, que podem carecer de protocolos de segurança ambiental e até mesmo explorar trabalho infantil, de acordo com o Roteiro Internacional para Dispositivos e Sistemas.
A indústria precisa desenvolver melhores técnicas para separar semicondutores de chips de IA, tecnologias de reciclagem mais avançadas, design eletrônico superior que priorize a reciclabilidade e uma economia circular mais vigorosa que coloque a preservação ambiental na vanguarda da fabricação.
Como o ritmo acelerado da indústria de fabricação de chips afetará o meio ambiente?
Recondicionar chips de IA é ideal, mas muitas vezes não é viável. Os componentes se degradam com o uso e o tempo e não podem ser totalmente restaurados. Um chip recondicionado não pode oferecer o nível de desempenho exigido pelos chips de IA modernos.
Vida útil do chip vs. demanda
A indústria de chips está avançando rapidamente, agravando a situação. A vida útil de um chip é normalmente de três a cinco anos. No entanto, a cada ano, as empresas produzem chips novos, mais potentes, eficientes e avançados, muitas vezes com uma frequência ainda maior.
A criação de componentes para novos chips é um processo longo e complexo. As fábricas de chips criam semicondutores para chips de IA, e essas instalações consomem uma quantidade significativa de água para desenvolver água ultrapura para enxaguar as pastilhas de silício. Esse processo é lento, trabalhoso e gera desperdício. A demanda por esses componentes supera a oferta, agravando as preocupações ambientais.
Utilização de materiais não renováveis
Os componentes eletrônicos que compõem um chip de IA incluem transistores, semicondutores, circuitos, isoladores, fios e diversas conexões elétricas. Para criar esses componentes, os fabricantes utilizam materiais essenciais como cobre, gálio, germânio e silício, além de outros elementos de terras raras e minerais essenciais.
Muitos desses materiais são finitos — à medida que as empresas fabricam mais chips, elas esgotam ainda mais esses recursos finitos. Além disso, muitos desses produtos químicos, como gálio, arsênio e selênio, são perigosos e podem prejudicar as pessoas e o meio ambiente. O processo de fabricação também consome eletricidade, água e mão de obra, além de gerar resíduos que, se não forem gerenciados adequadamente, prejudicam o meio ambiente.
Aumento do lixo eletrônico
De acordo com um estudo das Nações Unidas, a geração global de lixo eletrônico está aumentando cinco vezes mais rápido do que a reciclagem documentada. Em 2022, um recorde de 62 milhões de toneladas de lixo eletrônico foi produzido, 82% a mais do que em 2010, e estima-se que essa quantidade aumente outros 32% até 2030, atingindo 82 milhões de toneladas. Menos de um quarto da massa de lixo eletrônico foi reciclada adequadamente e apenas 1% da demanda por terras raras foi atendida pela reciclagem de lixo eletrônico.
Sem supervisão e mudanças, o lixo eletrônico atingirá novos níveis e a cadeia de suprimentos terá ainda mais dificuldades para atender à demanda por componentes de chips. Por sua vez, os impactos negativos da produção e fabricação de chips só aumentarão.
Existem maneiras ecológicas de construir chips de IA?
Embora difícil, há caminhos futuros que podem tornar a fabricação de chips de IA mais ecológica.
Desenvolver tecnologias automatizadas de reciclagem robótica
Os chips de IA são normalmente reciclados manualmente, o que acarreta o risco de exposição a produtos químicos tóxicos e erro humano. A robótica elimina esses riscos e aumenta as taxas de sucesso na coleta de materiais.
Use sensores para coletar dados sobre reciclagem de componentes
Sensores ajudam a coletar dados de reciclagem e analisá-los para descobrir quais peças duram mais e quais componentes são propensos a falhas. Os resultados podem orientar a fabricação futura.
Descarbonizando a fabricação de chips de IA
Adotar energia renovável, abandonar a queima de combustíveis fósseis como madeira e carvão e usar menos água ajudam a reduzir as emissões de gases de efeito estufa da indústria.
Substituir elementos de terras raras, minerais e produtos químicos por alternativas
Investir em P&D é essencial para encontrar materiais alternativos para chips de IA que sejam ecologicamente corretos e exijam menos da cadeia de suprimentos.
Criação de dispositivos que podem separar pacotes semicondutores de chips de IA
Semicondutores, em particular, são escassos e difíceis de produzir. Ao desenvolver encapsulamentos semicondutores removíveis, os fabricantes poderiam reciclar esses componentes com mais facilidade.
Materiais e alternativas de origem sustentável
Países como a China são atualmente a principal fonte de terras raras e outros minerais essenciais encontrados em chips de IA. Essa dependência pode limitar a oferta, portanto, os fabricantes devem buscar materiais locais e optar por alternativas sustentáveis sempre que possível.
Adote a reciclagem em circuito aberto e a economia circular em geral
A indústria deve considerar o design e os processos de produção de chips de IA sob uma perspectiva de reciclagem. Isso levará a um uso mais racional de materiais, a um sistema de reciclagem de ciclo aberto interconectado e a uma economia circular que reutiliza e recicla todas as peças.
A indústria deve analisar cuidadosamente o futuro do desenvolvimento de chips de IA. As empresas de hardware devem obter materiais de forma sustentável para proteger recursos finitos, bem como dar maior atenção à fabricação e ao desmantelamento de chips legados ecologicamente corretos. A indústria deve priorizar essas considerações para assumir sua responsabilidade e garantir um futuro sustentável até que as regulamentações se adaptem à rápida aceleração do mercado.
Sobre o autor: Jacob Roundy é um escritor e editor freelancer com mais de uma década de experiência, especializado em uma variedade de tópicos de tecnologia, incluindo data centers, inteligência de negócios, IA/ML, mudanças climáticas e sustentabilidade. Seus textos se concentram em desmistificar a tecnologia, acompanhar tendências do setor e oferecer orientações práticas para líderes e gerentes de TI.
