- Для производства микросхем и электронных устройств требуются большие объемы воды, начиная от добычи полезных ископаемых и заканчивая окончательной сборкой.
- Для производства микрочипа может потребоваться более 130 литров воды, а для смартфона — около 12 000 литров, что в сумме составляет всю его производственную цепочку.
- Заводы по производству микросхем и центры обработки данных потребляют миллионы литров воды ежедневно, конкурируя с сельским хозяйством, городами и экосистемами.
- Повышение эффективности промышленного производства, переработка воды и приобретение восстановленного оборудования значительно сокращают водопотребление, связанное с технологиями.
В эпоху цифровых технологий, Речь идёт о мегабайтах, гигабайтах и микросхемах. Мы практически постоянно используем технологии, но редко задумываемся о самом основном ресурсе, который делает возможным весь этот технологический мир: воде. В то время как одни регионы страдают от наводнений, а другие сталкиваются с ограничениями и перебоями в водоснабжении, технологическая индустрия продолжает расти, полагаясь на элемент, который гораздо более дефицитен, чем кажется.
Возможно, вы не представляли себе, что каждый микрочип, каждый мобильный телефон и каждый центр обработки данных Устройство, на котором хранятся наши фотографии и электронные письма, на самом деле представляет собой огромную «губку» из воды. От добычи минералов до переработки (или утилизации) устройств потребление воды резко возрастает, оставляя след, зачастую невидимый для потребителя.
Вода — безмолвный сырьевой материал цифровой эпохи.
Когда мы говорим о сырье для технологий, мы обычно упоминаем литий, кремний или редкоземельные элементы, но редко включаем в этот список воду, хотя она и является важным компонентом. незаменим на всех этапах цепочки создания стоимости. Это касается микросхем и мобильных телефонов. Настолько, что многие эксперты называют его «тихим сырьем цифровой эпохи».
С точки зрения экономики водных ресурсов, мы говорим о Водный след Для описания общего объема воды, используемой в производстве продукта, включает в себя прямую и косвенную воду, используемую в промышленных процессах, при выращивании сырья или при разбавлении загрязняющих веществ.
В пределах этой зоны выделяют три типа воды: голубая вода, зелёная вода и серая водаГолубая вода поступает из рек, озер и водоносных горизонтов; зеленая вода получается естественным путем из дождевой воды; а серая вода — это количество, необходимое для разбавления загрязняющих веществ до тех пор, пока они не будут считаться приемлемыми в соответствии с экологическими нормами.
Категория Сточные воды часто остаются незамеченнымиОднако это имеет ключевое значение в таких интенсивных отраслях, как производство полупроводников, где происходит множество процессов. химические продуктыДля того чтобы эти сбросы не превышали установленные законом пределы, требуются большие объемы дополнительной воды для снижения их концентрации, что еще больше увеличивает общий водный след.
На планете, где находится лишь около одного 0,5% воды является пресной и доступной.Любая отрасль, потребляющая миллионы литров воды ежедневно, становится ключевым игроком в решении проблемы водоснабжения. И технологии, какими бы «виртуальными» они ни казались, являются ярким тому примером.
От шахты до чипа: сколько воды на самом деле используется?
Путь чипа начинается далеко от высокотехнологичных заводов, в шахты, где добываются редкоземельные элементы и другие металлы. которые станут частью электронных компонентов, батарей и схем. На этом этапе уже сейчас потребляется огромное количество воды, используемой для измельчения, помола, разделения и концентрирования минералов.
В этих процессах добычи полезных ископаемых вода служит средой для переноса материалов, разделительным агентом и носителем химических веществ, которые помогают выделить интересующие элементы. В результате, задолго до прибыть в чистый номерПерспективные кремниевые пластины уже сейчас оказывают значительное воздействие на окружающую среду за счет сокращения потребления воды.
После обеспечения поставок сырья начинается следующий этап. полупроводниковая промышленностьЭто еще более водоемкий процесс. Здесь изготавливается кремниевая пластина, травятся схемы, а также выполняются многочисленные этапы промывки, травления, нанесения материала и контроля качества.
Для всего этого требуется особый тип воды: так называемая сверхчистая водакоторая подвергается настолько строгим процессам фильтрации и обработки, что содержит практически только молекулы H2O с чрезвычайно контролируемой проводимостью и pH.
Согласно отраслевым данным, Для производства одного микрочипа может потребоваться более 130 литров воды. На этом графике учитывается вся технологическая цепочка. Он суммирует не только воду, используемую при мойке, но и воду, задействованную в химической обработке, а также в очистке оборудования и помещений.
Заводы по производству микросхем: настоящие города, испытывающие нехватку воды.
Крупные заводы по производству полупроводников работают практически круглосуточно и концентрируют десятки различных процессов на одном предприятии, что приводит к... огромное ежедневное потребление водыПо некоторым оценкам, крупный завод может потреблять около 20 миллионов литров воды ежедневно.
Чтобы вы имели представление, эти 20 миллионов литров эквивалентны приблизительному потреблению около 40 000 домов за один деньИными словами, одному предприятию может потребоваться столько же воды, сколько небольшому городу, и многие из этих заводов строятся в регионах, уже испытывающих нехватку воды.
Значительная часть этого тома посвящена созданию и обслуживанию схемы Кремниевые пластины омываются сверхчистой водой.Но она также используется в системах охлаждения, при приготовлении химических ванн и для очистки оборудования. Вода поступает на завод как ресурс и во многих случаях выходит в виде сточных вод, которые необходимо очищать.
Качество воды настолько важно, что в прошлом для производства всего одного литра сверхчистой воды могло потребоваться... два литра входящей водыНекоторые ведущие компании совершенствуют свои процессы и приближаются к показателю около 1,1 литра на каждый литр полученного сверхчистого сырья, что подразумевает заметное повышение эффективности, но не устраняет основную проблему.
Все эти расходы не только негативно влияют на окружающую среду, но и становятся причиной... операционные и геополитические рискиНаличие водных ресурсов может определять, какие страны или регионы смогут разместить новые заводы по производству микросхем и центры обработки данных, что, в свою очередь, влияет на технологическую конкурентоспособность на глобальном уровне.
Сколько воды находится за вашим мобильным телефоном, ноутбуком и игровой приставкой?
Когда вы приходите в магазин и покупаете новый мобильный телефон, вы видите лишь коробку с блестящим устройством. Но вы не видите, что для того, чтобы это устройство попало вам в руки, за время его предыдущей жизни было израсходовано огромное количество воды. водный след смартфона Речь идёт далеко не только о воде, используемой на заключительном этапе сборки.
Если добавить сюда горнодобывающую промышленность, переработку материалов, производство микросхем, батарей, пластиковых корпусов, стеклянных экранов и других компонентов, то различные анализы показывают, что Для производства одного смартфона может потребоваться около 12 000 литров воды.То есть, объём, которого хватило бы человеку на многие месяцы потребления напитков.
В случае с ноутбуком ситуация еще более сложная: по оценкам, Объем потребляемого оборудования может составлять около 20 000 литров воды., результат суммирования всех составляющих его элементов и многочисленных промежуточных промышленных процессов.
Игровые приставки, несмотря на меньшие габариты по сравнению с настольными компьютерами, не сильно отстают. Часто приводится цифра около... 10 000 литров воды на каждую консольс учетом как внутренней аппаратной части, так и корпуса и аксессуаров.
Следует добавить, что некоторые менее строгие источники упоминают Для изготовления мобильного телефона требуется 12 литров воды.Однако эта цифра обычно относится только к некоторым непосредственным промышленным процессам, оставляя без внимания значительную часть фактического водного следа. Для получения полной картины целесообразно рассмотреть значения, охватывающие весь жизненный цикл, от шахты до сборочного завода.
Невидимая вода: центры обработки данных, искусственный интеллект и энергетика
Потребление воды, связанное с технологиями, не заканчивается после того, как устройство покидает завод. Каждый раз, когда вы отправляете сообщение, загружаете фотографию или используете облачное приложение, в процесс вовлечена вода. центры обработки данных, которым требуется электропитание и охлаждениедва фактора, тесно связанные с водой.
Во многих из этих центров вода используется в качестве охлаждающей жидкости в градирнях, теплообменниках и испарительных системах. Чем больше нагрузка — больше хранилищ, больше процессов искусственного интеллекта, больше подключенных пользователей — тем больше ресурсов. Чем выше потребность в охлаждении и, следовательно, в воде, тем больше потребность в охлаждении..
Развитие искусственного интеллекта приводит к росту спроса на вычислительные мощности высокопроизводительных серверов. Эти машины выделяют много тепла, что требует все более сложных систем охлаждения. Все это приводит к... резкое увеличение потребления воды в центрах обработки данных, если не будут внедрены более эффективные альтернативные решения.
Кроме того, значительная часть электроэнергии, питающей облачные и телекоммуникационные сети, производится на тепловых или атомных электростанциях, которые также Они требуют больших объемов воды. для охлаждения своих систем. По оценкам, только в такой стране, как Соединенные Штаты, около 20% воды, не используемой в сельском хозяйстве, используется для выработки электроэнергии.
Таким образом, даже после производства вашего устройства его водный след продолжает косвенно расти за счет использования вами интернета, потоковых платформ или сервисов на основе искусственного интеллекта, которые зависят от физической инфраструктуры, далекой от того, чтобы быть «несущественной».
Дефицитный ресурс, имеющий социальные и геополитические последствия.
Все эти затраты воды на технологии контрастируют с неприятной реальностью: их более чем Один миллиард человек не имеют доступа к чистой питьевой воде. во всем мире. В то же время, по оценкам, половина всех случаев госпитализации в мире связана с употреблением воды, загрязненной инфекционными агентами.
Между тем, большая часть пресной воды сосредоточена в такие виды деятельности, как сельское хозяйство и животноводство.По оценкам, около 70% мировых запасов пресной воды используется для орошения сельскохозяйственных культур, при этом необходимые объемы могут быть поразительными: для выращивания арбуза требуется около 400 литров воды, а для обычного помидора — около 13 литров.
В животноводстве эти цифры еще более впечатляющи: Для приготовления половины килограмма мяса может потребоваться около 10 000 литров воды.Для производства одного яйца может потребоваться около 450 литров воды. Если добавить обычные напитки, потребление также значительно: чашка чая может быть эквивалентна примерно 35 литрам, бокал вина — 120 литрам, бокал пива — 75 литрам, а стакан молока — примерно 200 литрам.
Всё это подчёркивает, что Вода не только питает наши технологии.но также, и это имеет первостепенное значение, и для наших продовольственных и энергетических систем. Интересно в случае с чипами и электронными устройствами то, что их рост связан с глобальной цифровизацией, причем темпы ее развития очень высоки.
В этом контексте эксперты в области экономики и развития отмечают, что вода стала стратегический актив настоящего времениФраза «кто имеет воду, тот может развивать технологии, а кто не имеет — тот не может» точно отражает роль этого ресурса в размещении заводов по производству полупроводников и центров обработки данных, а также в обеспечении социальной и политической стабильности многих регионов.
Что делают крупные технологические компании для экономии воды?
Столкнувшись с социальным и регуляторным давлением, некоторые крупные компании в этом секторе начинают внедрять новые подходы. конкретные стратегии по сокращению вашего водного следаЯрким примером являются производители микросхем, которые уже более десяти лет работают над планами по экономии, повторному использованию и восстановлению водных ресурсов.
Одним из первых шагов является повышение эффективности использования водыРаньше для производства одного литра сверхчистой воды требовалось два литра исходной воды; сегодня, благодаря более совершенным технологиям фильтрации и обратного осмоса, достигнута эффективность более 90%, что снижает соотношение примерно до 1,1 литра поступающей воды на каждый литр сверхчистой воды.
Второй способ — это рекуперация и переработка воды непосредственно на самих объектах.Например, на некоторых предприятиях в Аризоне существуют системы, предназначенные для сбора и повторного использования более 10 миллионов галлонов воды в день (десятки миллионов литров), которая возвращается в технологические процессы вместо того, чтобы напрямую сбрасываться в качестве отходов.
Тем не менее, некоторая часть воды неизбежно теряется, главным образом за счет испарения в системах охлаждения и некоторых промышленных процессах. На некоторых предприятиях это испарение может представлять собой до 25% от общего объема используемой водыЭто делает невозможным возврат в окружающую среду ровно 100% ресурса, используя только внутренние меры.
Поэтому некоторые компании приняли дополнительный подход, основанный на проекты по восстановлению внешних водных ресурсовИдея заключается в инвестировании в инициативы, направленные на повышение эффективности орошения в местном сельском хозяйстве, восстановление водосборных бассейнов или защиту водно-болотных угодий, чтобы экономия, полученная в этих секторах, компенсировала, литр за литром, потребление воды компанией в каждом регионе, где она работает.
Другие повседневные виды использования, конкурирующие за одну и ту же воду.
Стоит помнить, что вода, используемая для производства микросхемы или охлаждения сервера, по сути, та же самая вода, которая необходима для производить продукты питания, одежду или топливоПонятие «виртуальная вода» помогает нам понять, что за каждым продуктом, который мы потребляем ежедневно, стоит определенный объем воды.
Несколько показательных примеров наглядно демонстрируют эту конкуренцию за ресурсы: В мужской костюм может поместиться приблизительно 5.500 литров воды.Для производства пары кроссовок требуется около 4.400 литров хлопка, а пары джинсов — около 3.000 литров, включая выращивание хлопка, его обработку, окрашивание и производство.
В автомобильной отрасли производство нового автомобиля может повлечь за собой огромные совокупные затраты, приближающиеся к... 148 000 литров воды на один автомобильс учетом сырья, производства деталей, покраски и других трудоемких промышленных процессов.
Даже такие, казалось бы, простые товары, как В пластиковую бутылку объемом 1 литр помещается около 80 литров воды. Для производства пластикового контейнера для еды может потребоваться около 2.000 литров воды, а для изготовления пластикового контейнера типа Tupperware — около 2000 литров. Для производства простого листа бумаги формата А4, с другой стороны, требуется около 10 литров воды — от леса до типографии.
Если мы посмотрим на энергетический сектор, то переработка нефти... Из одной баррели нефти может быть израсходовано около 7.000 литров воды.Расширение потребления бутилированной воды привело к тому, что ежегодно выпивается около 50.000 миллиардов литров бутилированной воды, часть которой поступает из ископаемых водоносных горизонтов, формировавшихся на протяжении тысяч лет и которые трудно пополнить.
Скрытая сторона: загрязнение воды и электронные отходы.
Речь идёт не только о количестве использованных литров, но и о... Что происходит с этими литрами после промышленной обработки?Производство электронных устройств включает в себя использование кислот, тяжелых металлов и многочисленных химических соединений, которые при неправильном обращении приводят к образованию сильно загрязненных сточных вод, которые трудно использовать повторно.
Во многих случаях вода, циркулирующая в химических туалетах, настолько насыщена токсичными веществами, что Его сложно интегрировать в другие промышленные процессы. без тщательной очистки. Это увеличивает потребность в чистой воде и общий объем сточных вод, подлежащих очистке.
Кроме того, когда устройство отслужило свой срок и превратилось в отходы, возникает другая серьезная проблема: мобильные телефоны, компьютеры или планшеты содержат свинец, мышьяк, ртуть и другие тяжелые металлы которые могут просачиваться в почву и в конечном итоге загрязнять поверхностные и грунтовые воды.
По оценкам, Один мобильный телефон, при неправильной утилизации, может загрязнить до 600 000 литров воды.Это особенно тревожно, если их токсичные компоненты высвобождаются и распространяются в окружающей среде. Это особенно опасно, учитывая, что в мире насчитывается более 4.300 миллиарда активных мобильных телефонов, и каждый год в обращение поступают сотни миллионов новых устройств.
В таких условиях надлежащее обращение с электронными отходами — повторное использование, переработка металлов, специализированная обработка — становится крайне важным для предотвращения прекращения жизненного цикла технологии. превращение чистой воды в непригодную для использования воду для потребления человеком и для экосистем.
Промышленность или потребители? Кто должен экономить воду?
Принимая во внимание эти данные, возникает неприятный вопрос: если показатели потребления воды при производстве товаров настолько высоки, Кто несёт основную ответственность за разумное использование воды?Для отрасли или для конечного потребителя?
С одной стороны, очевидно, что у компаний есть много возможностей для маневра: именно они проектируют производственные процессы, выбирают местоположение заводов, инвестируют (или не инвестируют) в системы переработки отходов и задают темпы обновления продукции посредством своей коммерческой и маркетинговой стратегии.
Однако верно и то, что Поведение потребителей напрямую влияет на спрос.Чем больше мобильных телефонов, компьютеров или игровых приставок покупается и заменяется без необходимости, тем больше это подпитывает производственную систему, которая потребляет воду, энергию и сырье в гигантских количествах.
Главное — понять, что существует прямая взаимосвязь между снижение потребления и снижение производстваЕсли продлить срок службы устройств, обеспечить их ремонт по возможности и выбирать бывшие в употреблении или восстановленные варианты, то нагрузка на ресурсы снизится в той же степени, в какой снизится спрос на новые продукты.
В конечном итоге, адаптироваться должны и промышленность, и потребители: предприятия, чтобы выбор в пользу более экологичных процессов, повторного использования воды и проектирования долговечных и ремонтопригодных устройств.; и пользователям, чтобы они принимали более осознанные решения о покупках, не подталкивая к неконтролируемому производству.
Ремонт, повторное использование и обновление: союзники воды
Один из наиболее эффективных способов уменьшить водный след технологий — это по возможности избегать производства новых устройствИменно здесь на помощь приходят восстановленные мобильные телефоны, подержанные ноутбуки и, в целом, любые решения, продлевающие срок службы электроники.
Покупка восстановленного смартфона вместо нового означает «экономию» всей воды, затраченной на производство существующего устройства. Если мы рассмотрим такие цифры, как... На каждый произведенный мобильный телефон требуется 12 000 литров воды. При расходе 20 000 литров на один портативный блок, совокупная разница в больших масштабах будет ошеломляющей.
Кроме того, философия реконструкции часто связана с ремонтопригодность и повторное использование деталейЭкраны, батареи, печатные платы и другие компоненты можно использовать повторно или переработать, вместо того чтобы отправлять их на свалку. Это снижает как потребление воды при производстве новых компонентов, так и риск загрязнения почвы и грунтовых вод.
Кроме того, ключевым фактором является приверженность производителей модульным конструкциям и простоте ремонта устройств. Мобильный телефон или ноутбук, который можно... ремонт путем замены определенных деталей. Это продлевает срок службы прибора и избавляет от необходимости его полной замены, тем самым «экономя» воду, которая потребовалась бы для покупки нового устройства.
Параллельно с этим, просвещение пользователей и повышение осведомленности о воздействии на водные ресурсы могут помочь многим людям задуматься, прежде чем менять свой мобильный телефон просто ради моды или небольшого улучшения характеристик, дать второй шанс тому, что у них уже естьОтремонтируйте его или обратитесь к рынку подержанных товаров.
Учитывая всю эту информацию, становится ясно, что за каждым чипом, каждым смартфоном и каждым центром обработки данных скрываются тысячи литров воды, конкурирующие с орошением сельскохозяйственных культур, городским водоснабжением и сохранением рек и водоносных горизонтов. Осознание этого водного следа и соответствующие действия — от промышленных инноваций до решений о покупках — являются одним из наиболее эффективных способов бережного отношения к ресурсу, который, будучи далеко не бесконечным, уже стал настоящим узким местом технологического развития.
