Бум генеративного ИИ требует всё больше вычислительных мощностей — а значит, новых центров обработки данных. В 2026 году в США работает более 5 000 ЦОДов, по миру — свыше 8 000. По прогнозам Министерства энергетики США, в ближайшие четыре года ежегодно будут вводиться около 450 новых объектов, а суммарная мощность их энергопотребления вырастет с 100 до 200 ГВт.
Но ИИ-инфраструктура — это не только серверы и чипы, а ещё и бетон. Дата-центры требуют массивных фундаментов и инженерных корпусов, а производство цемента даёт около 7–8% мировых выбросов CO₂. Чем быстрее растёт ИИ, тем больше строится ЦОДов — и тем выше углеродный след строительства.
При этом крупнейшие технологические компании — Microsoft, Google, Amazon — декларируют углеродную нейтральность и снижение выбросов. Возникает очевидный вопрос: можно ли масштабировать ИИ и одновременно сокращать углеродный след? В статье разберёмся, как индустрия пытается решить это противоречие.
Что техногиганты обещали — и что усложняет задачу
За последние годы крупнейшие IT-компании публично взяли на себя серьёзные климатические обязательства.
Google с 2010 по 2024 год заключила более 170 соглашений на закупку 22 ГВт энергии из возобновляемых источников и довела эффективность своих дата-центров до одного из лучших показателей в отрасли по PUE.
Microsoft намерена стать углеродно-нейтральной к 2030 году и выделила 1 млрд долларов через Климатический инновационный фонд на «зелёные» технологии и проекты по удалению CO₂.
Amazon в 2019 году объявила инициативу The Climate Pledge и поставила цель достичь нулевых выбросов к 2040 году, инвестируя в энергетику, логистику и транспорт.
На уровне операционных расходов стратегия понятна: закупать возобновляемые источники энергии (ВИЭ), повышать энергоэффективность, компенсировать остаточные выбросы. Проблема возникает в другом месте — в строительстве новой ИИ-инфраструктуры. Каждый новый дата-центр — это тысячи тонн бетона, а значит и дополнительные выбросы, которые сложнее «оптимизировать» простым переходом на зелёную электроэнергию.
Однако реальность такова, что выполнить обещания будет непросто. В отчете агентства ООН отмечается, что суммарные выбросы техногигантов с 2022 по 2025 годы выросли на 150% «на фоне расширения использования ИИ».
Другое исследование Morgan Stanley говорит, что появление дополнительных ЦОДов к 2030 году приведет к выбросам еще 2,5 млрд тонн парниковых газов. Это — 40% от объема, который генерят все отрасли в США за год.
Компании и сами признают, что не все идет по плану. Google указал в отчете, что за пять лет косвенно повлиял на увеличение выбросов CO₂ на 50%, Microsoft — на 30%. И решающую роль в этом играет появление новых центров обработки данных.
Парадокс: чем больше ИИ, тем дальше нулевые выбросы
Каждая новая модель ИИ требует больше вычислений. Больше вычислений — это новые серверы и расширение инфраструктуры. Новая инфраструктура — это новые ЦОДы, а значит бетон, металл и электроэнергия.
Получается замкнутый цикл. Компании декларируют движение к углеродной нейтральности, но одновременно масштабируют ИИ такими темпами, что даже самые продвинутые технологии декарбонизации не успевают компенсировать рост выбросов. Чем быстрее развивается ИИ, тем сложнее удерживать обещанные климатические цели.
За счет чего? Есть два ключевых фактора.
Первый фактор — электроэнергия
Чем выше требуемая вычислительная мощность ЦОДа, тем больше электроэнергии из сети серверное оборудование и охладительные установки будут потреблять.
Основным источником электроэнергии в мире по-прежнему остаётся уголь: его доля превышает 33% мировой выработки. При этом угольная генерация считается одной из самых углеродоёмких — по объёму выбросов CO₂ на каждый произведённый киловатт-час электроэнергии.
Второй фактор — инфраструктура
При строительстве ЦОДа используется множество компонентов, загрязняющих окружающую среду. Например:
-
тысячи километров кабелей в оплетке из синтетического полимера;
-
тонны металлоконструкций, начиная от лестниц и каркасов, и заканчивая стеллажами и серверными стойками;
-
аккумуляторы для обеспечения бесперебойного питания.
Но самым опасным, с точки зрения выбросов CO₂, является бетон — второй после воды самый потребляемый материал на планете. И заменить его невозможно.
Как бетон вредит окружающей среде
Почему цемент вообще даёт столько выбросов? Всё дело в процессе его производства.
Основных источника CO₂ два. Первый — химическая реакция разложения известняка (карбоната кальция) при высоких температурах. В процессе обжига он распадается на оксид кальция и углекислый газ — причём CO₂ выделяется напрямую из самого сырья. Второй источник — топливо, которое сжигают в печах для нагрева смеси до 1400–1500 °C. При этом также образуется углекислый газ.
Речь идёт прежде всего о производстве портландцемента — самого распространённого типа цемента в мире. Это гидравлическое вяжущее вещество, основу которого составляет клинкер, получаемый из обожжённой смеси известняка и глины. Именно клинкер и отвечает за большую часть выбросов в отрасли.
Далее известковый камень поступает в дробильно-сортировочный комплекс, где он смешивается с глиной в соотношении 3:1, измельчается на более мелкие фракции, сушится и обжигается при температуре 1450 ˚С. В результате образуется промежуточный продукт — клинкер.
Дальше клинкер измельчают совместно с 5% гипса и минеральными добавками до состояния мелкого порошка — получается цемент. А чтобы уже из него получился бетон (многие путают два этих термина), цемент в нужном соотношении смешивают с водой, песком, щебнем и пластифицирующими добавками при необходимости.
Выбросы CO₂ формируются на этапе производства клинкера.
Во-первых, при обжиге известняка происходит декарбонизация: карбонат кальция (CaCO₃) разлагается на оксид кальция (CaO) и углекислый газ. CO₂ выделяется непосредственно из сырья.
Во-вторых, при сжигании топлива — угля, мазута или природного газа — для нагрева печи также образуется углекислый газ.
При изготовлении одной тонны клинкера в атмосферу попадает порядка 700-800 кг углекислого газа. Если соотнести эту величину с ежегодным объёмом мирового производства цемента — около 3,8 млрд тонн в год, — получится огромная цифра.
По оценкам исследований, на всю отрасль приходится от 6 до 8% всех выбросов парниковых газов в мире. Например, это вдвое больше доли от авиаперевозок.
Сколько бетона требуют современные ЦОДы
Современный ЦОД — это промышленный объект с высокими нагрузками на перекрытия, массивными фундаментами и резервными инженерными системами. В зависимости от мощности и площади на строительство одного крупного дата-центра могут уходить десятки тысяч тонн бетона.
Если учитывать сотни новых объектов ежегодно, речь идёт уже о миллионах тонн строительных материалов — и, соответственно, миллионах тонн сопутствующих выбросов CO₂.
Согласно исследованию ACA («Американская ассоциация производителей цемента»), в ближайшие несколько лет на постройку дата-центров в Америке потребуется не менее 1 млн тонн цемента. При его производстве в атмосферу попадут порядка 800 тысяч тонн CO₂, исходя из приведенного нами соотношения выше.
Много это или мало? Один автомобиль с ДВС в среднем выбрасывает 4,6 тонны CO₂ в год. Следовательно, производство цемента для строительства такого количества ЦОДов будет эквивалентно выбросам примерно 179 000 автомобилей.
Крупнейшие технологические компании — Google, Amazon и Microsoft — пытаются снижать углеродный след не только за счёт «зелёной» электроэнергии, но и на этапе строительства ЦОДов. В 2023 году они присоединились к программе Low Carbon Concrete Initiative фонда Open Compute Project (OCP). Её задача — сократить выбросы при производстве бетона: уменьшить долю клинкера, внедрить альтернативные рецептуры и сформировать единые требования к низкоуглеродным материалам для дата-центров.
Объём в 1 млн кубометров кажется незначительным для мировой стройки. Но здесь важен не масштаб, а структура спроса. Когда крупнейшие заказчики требуют низкоуглеродный бетон и инвестируют в его разработку, производители масштабируют технологию. Масштабирование снижает стоимость — и такие решения становятся применимыми уже не только для ЦОДов, но и для коммерческой и инфраструктурной застройки.
Какие существуют варианты декарбонизации
По оценкам швейцарской компании Holcim — одного из крупнейших мировых производителей цемента, — сегодня более 1000 компаний по всему миру работают над снижением углеродного следа бетона: от новых рецептур до технологий декарбонизации производства. Пока ни одна из них не добилась радикального прорыва, но потенциал у решений есть.
Давайте посмотрим, о каких методах декарбонизации идет речь.
1. Улавливание и хранение углерода (CCS)
Принцип — отделить CO₂ на определенном этапе производства и отправить на хранение.
Наиболее перспективным для цементной отрасли считается улавливание CO₂ из дымовых газов печи — уже после обжига сырья и сжигания топлива. Другие методы, такие как предварительное связывание углерода до сжигания или сжигание топлива в среде чистого кислорода, технологически сложнее и требуют серьёзной перестройки производства.
В классической схеме дымовые газы (смесь CO₂, азота, водяного пара и других компонентов) пропускают через раствор аминов. Амины селективно поглощают CO₂. Затем раствор нагревают: при повышении температуры CO₂ высвобождается, а абсорбент регенерируется — то есть восстанавливает способность снова поглощать углекислый газ.
В более современных схемах используют твёрдые сорбенты, например оксид кальция.
Выделенный CO₂ затем сжимают и либо закачивают в подземные геологические формации для длительного хранения (CCS), либо используют повторно — например, как сырьё для химической промышленности. Этот подход называют CCU.
Перспективы. Метод улавливания после сжигания, пожалуй, наиболее изученная технология, которая применяется в нефтегазовом секторе еще с середины 1950-х годов. Правда, не для экологии, а повышения нефтеотдачи пластов.
В разрезе же декарбонизации при производстве цемента, CCS тестируется относительно недавно. Три крупнейшие компании-производителя цемента в мире — Holcim, Heidelberg Materials и Cemex — запустили пилотные программы. На это были выделены крупные субсидии:
-
500 миллионов долларов со стороны Министерства энергетики;
-
1,4 миллиарда долларов от Правительства Канады.
Однако с учетом того, насколько технология дорогая, перспектива оснащения более 3000 заводов по всему миру выглядит туманно. По оценкам консалтинговой компании Accenture, стоимость переоснащения текущих производств составит не менее 900 миллиардов долларов.
«Экономическая сторона вопроса улавливания углерода — это настоящий монстр», — говорит Рик Чалатурник, профессор геотехнической инженерии в Университете Альберты в Эдмонтоне, Канада, изучающий улавливание углерода в нефтяной и энергетической отраслях.
2. Снижение доли клинкера в цементе
Принцип — использовать другие компоненты в технологическом процессе, чтобы снизить выбросы CO₂.
Наиболее перспективным направлением считается цементная смесь LC₃:
-
50% клинкер;
-
30% обожженная глина;
-
15% известняк;
-
5% гипс.
Во-первых, глина обжигается при более низких температурах, до 800 градусов. Следовательно, выброс CO₂ при сгорании топлива (по оценкам — на 30-40%) ниже.
Во-вторых, себестоимость может снизиться за счет того, что обожженная глина — это побочный продукт при производстве других строительных материалов или керамических изделий.
В-третьих, прочностные характеристики бетона LC₃ не уступают стандартному портландцементу.
Существуют и другие подходы. Например, использовать:
-
Зола-уноса (летучая зола) — продукт сжигания угля на ТЭС, аналогичный используемому древними римлянами вулканическому пеплу при приготовлении бетона для строительства Пантеона. К слову, материал обладал невероятными прочностными качествами: монументальное сооружение в отличном состоянии уже 2000 лет.
-
Молотый гранулированный доменный шлак (МГДШ) — побочный продукт металлургии, использование которого позволяет снизить долю клинкера на 50-70%.
Перспективы. Замена компонентов при производстве цемента эффективна тем, что не нужно перестраивать производство. Потенциально, если промышленность внедрит новый метод уже сейчас, к 2030 году это позволит снизить выбросы на 500 миллионов тонн CO₂. Некоторые заводы уже применили новый подход. Например, в Колумбии Cementos Argos уже производит более 2 миллионов тонн LC₃ в год.
Однако из-за отсутствия цепочек поставок нужных ресурсов (например, ту же золу или обожженную глину нужно еще доставить на завод), отрасль не спешит перестраиваться.
3. Карбонизация бетона
Принцип — увеличить степень поглощения углекислого газа в материале.
В бетоне после затвердевания образуется гидроксид кальция — Ca(OH)₂ (портландит, или гашёная известь). Поскольку бетон остаётся пористым материалом, внутрь его структуры проникают вода и углекислый газ. В результате гидроксид кальция постепенно реагирует с CO₂ и превращается в карбонат кальция — CaCO₃. Этот процесс называют карбонизацией.
Однако у карбонизации есть и обратная сторона. Влага, проходя через поры бетона, может выносить растворимые соединения кальция на поверхность. Там они кристаллизуются и образуют так называемые «высолы» — характерные белые пятна. Это не просто эстетический дефект: активное вымывание соединений кальция может со временем снижать защитные свойства бетона и повышать риск коррозии арматуры.
При этом сам процесс связывания CO₂ продолжается десятилетиями — на протяжении всего срока службы конструкции. По сути, это естественный аналог технологий CCS, только растянутый во времени и происходящий без внешнего вмешательства.
Однако ждать десятилетиями готовы не все. Учёные из Университета Пердью предложили способ ускорить карбонизацию: добавление небольшого количества диоксида титана в бетонную смесь позволило увеличить скорость и степень поглощения CO₂ примерно вдвое.
Перспективы. По данным шведской компании RISE, все бетонные конструкции в стране поглощают до 300 000 тонн углекислого газа в год. Исследователи из MIT в рамках масштабного исследования рассчитали, что в США здания поглощают примерно 6,5 млн тонн CO₂. Для сравнения, в 2025 году в США выделилось в атмосферу 5,9 млрд тонн.
«Увеличение площади поверхности, контактирующей с воздухом, ускоряет впитывание CO₂. Например, если отказаться от покраски или облицовки плиткой», — говорит Рэндольф Кирчейн, член команды Массачусетского технологического института
Пока что такой подход вряд ли видится приоритетным.
4. Новые технологии строительства
Принцип — использовать меньше нового бетона.
Можно ли заменить ЖБИ-плиты перекрытий между верхними этажами, если по расчетам нагрузку выдержат другие решения? Есть ли вариант облегчить общий вес сложного архитектурного объекта? Или на крайний случай, можно ли переработать старый бетон, оставшийся от разрушенного здания, и построить из него новое?
Ответы на все эти вопросы — да. Такие подходы уже применяются для снижения углеродного следа.
Перспективы. Подобные решения уже работают в рамках пилотных проектов. Например, в Дюбендорфе, Швейцария, построено 10-этажное здание NEST полностью из модульных блоков BRG.
А швейцарская компания Holcim построила завод по переработке старого бетона. Взяв материал из развалин домов еще 60-х годов постройки, они использовали его для строительства жилого дома на 220 квартир. К 2030 года Holcim планирует построить десятки центров по переработке и использовать до 30% старого бетона в своей продукции.
Что в итоге
Снижение углеродного следа цемента — это уже не абстрактная «зелёная повестка», а практическая задача для отрасли. И здесь возникает любопытный поворот: помочь может тот самый ИИ, ради которого строятся новые ЦОДы.
Алгоритмы машинного обучения уже используют для подбора рецептур цемента и бетона. Они перебирают тысячи комбинаций компонентов быстрее любой лаборатории и помогают находить смеси с меньшей долей клинкера — а значит, и с меньшими выбросами CO₂. ИИ также применяют для настройки режимов обжига и оптимизации работы печей, где каждые несколько процентов экономии энергии означают миллионы тонн выбросов в масштабе отрасли.
Парадокс в том, что технологии, которые требуют всё больше энергии и бетона, одновременно могут помочь сделать их производство менее «грязным».
НЛО прилетело и оставило здесь промокод для читателей нашего блога:
-15% на заказ любого VDS (кроме тарифа Прогрев) — HABRFIRSTVDS
Автор: klimensky
