« Protégez notre eau », « L’eau pour les gens, pas pour l’IA », « Ne gâchez pas notre eau », proclament des pancartes de protestation du Texas au Nouveau-Mexique en passant par l’Arizona. Irrités par la consommation d’eau, la consommation d’énergie et la pollution, les habitants sont protestant de plus en plus l’expansion rapide des centres de données aux États-Unis alors que les entreprises technologiques s’efforcent d’augmenter rapidement la capacité de l’IA.
De nombreux centres de données dépendent au moins en partie de l’eau pour absorber la chaleur de l’air ou des surfaces, puis provoquer un refroidissement à mesure qu’elle s’évapore, tout comme la transpiration maintient notre corps au frais. Les processeurs des centres de données peuvent atteindre des températures internes allant jusqu’à 176 degrés Fahrenheit, pour les mêmes raisons qu’un ordinateur portable surchargé chauffe.
Mais s’il ne fait aucun doute que les centres de données consomment des quantités d’énergie importantesla consommation d’eau est plus compliquée. Les affirmations circulant en ligne sont peu claires, allant d’articles affirmant que les chatbots peuvent consommer 500 ml d’eau par requête à certains commentateurs en ligne déclarant que le problème de l’eau de l’IA est inexistant. Et les données de consommation des grandes entreprises technologiques elles-mêmes sont souvent incomplètes et incohérentes.
Les experts soulignent que, dans l’ensemble, la consommation d’eau des centres de données est dérisoire par rapport à celle d’industries telles que l’agriculture et certains types d’industries manufacturières. Les chercheurs ont estimé que les systèmes de refroidissement des centres de données consommé 66 milliards de litres d’eau en 2023moins de 1 pour cent de la consommation totale du pays.
Ce chiffre pourrait toutefois augmenter considérablement avec la construction rapide de centres de données d’IA – ce qui ne constituerait peut-être pas un gros problème pour les régions riches en eau, mais pourrait aggraver considérablement le stress hydrique local dans des endroits en proie à la sécheresse comme le Nouveau-Mexique et Arizona.
Heureusement, les ingénieurs affirment qu’il existe une foule de choses qui peuvent être faites – et sont en cours – pour réduire la pression sur les ressources en eau locales. « Il existe de nombreuses bonnes idées », déclare un expert en systèmes énergétiques Fengqi vous de l’Université Cornell. Si l’on y ajoute les efforts visant à reconstituer et à restaurer les ressources naturelles en eau, « il y a de fortes chances qu’à terme, il s’agisse d’une eau nette zéro pour le refroidissement sur site ».
Plus d’énergies renouvelables et un meilleur emplacement
Les progrès récents de la technologie de l’IA ont déjà réduit la demande en eau pour de nombreux centres de données. L’ingénieur électricien et informatique Shaolei Ren de l’Université de Californie à Riverside, affirme qu’une estimation qu’il a faite sur la base de GPT-4, une version antérieure du modèle qui alimente ChatGPT, pas plus tard qu’en 2024 – selon laquelle la rédaction d’un court e-mail consommerait 500 millilitres d’eau – est déjà obsolète car les modèles d’IA sont devenus plus efficaces. (Cette étude est à l’origine de l’affirmation d’un demi-litre par requête.) En 2025, Google a estimé que cinq gouttes d’eau sont dépensées pour le traitement une requête de longueur médiane avec son chatbot Gemini.
Mais même de petites quantités s’additionnent, compte tenu de l’utilisation croissante de l’IA. Votre groupe a récemment prédit que d’ici 2030, les centres de données américains pourraient consommer 731 milliards à 1,125 milliards de litres par an — ce dernier étant à peu près équivalent à l’approvisionnement annuel en eau potable de la ville de New York.
Néanmoins, ces chiffres tiennent compte non seulement du refroidissement, mais également d’une plus grande quantité d’eau utilisée pour produire l’électricité qui alimente les centres de données. Une grande partie de cela provient de la combustion de charbon ou de gaz, l’eau étant utilisée pour refroidir la vapeur en liquide après avoir été utilisée pour faire tourner les turbines de production d’électricité. En d’autres termes, la consommation d’eau de l’IA peut être considérablement réduite en passant à l’énergie solaire et éolienne, qui nécessitent peu ou pas d’eau pour fonctionner, dit You.
Vous ajoutez que les entreprises devraient implanter leurs centres de données dans des zones moins sujettes à la sécheresse et disposant de nombreuses sources d’énergie renouvelables, comme les régions du Montana, du Nebraska, de certaines parties du Texas et du Dakota du Sud, au lieu de construire de nouveaux centres de données dans des endroits soumis à un stress hydrique, comme en Arizona, au Nouveau-Mexique et dans le Sud. Californie. Un site stratégique ainsi que d’autres mesures pourraient réduire l’empreinte hydrique future de l’IA jusqu’à 86 %, dit-il.
Nouvelles technologies de refroidissement
Les progrès des technologies de refroidissement sont également utiles. Les centres de données les plus récents spécialisés dans l’IA sont déjà plus économes en eau que leurs prédécesseurs.
Les centres de données pré-IA utilisent des ventilateurs pour évacuer la chaleur des racks remplis de processeurs, puis utilisent des systèmes de refroidissement qui canalisent l’eau froide à travers le bâtiment pour refroidir à nouveau l’air chaud. L’eau chauffée est ensuite introduite dans un refroidissement tour qui élimine la chaleur mais perd également une partie de l’eau dans l’atmosphère. Ce refroidissement par évaporation utilise beaucoup d’eau, dit Éric Masanet de l’Université de Californie à Santa Barbara, qui étudie la durabilité des centres de données.
Mais les processeurs énergivores des centres de données IA génèrent tellement de chaleur qu’il est difficile de l’évacuer uniquement avec de l’air. C’est pourquoi de nombreuses entreprises technologiques, notamment Amazone, Microsoft et Google — utiliser une technique plus efficace appelée refroidissement liquide.
Dans cette méthode, un système de tuyaux remplis d’eau, parfois mélangée à des produits chimiques régulateurs de température, fonctionne au-dessus du matériel, refroidissant directement les processeurs plutôt que de refroidir l’ensemble du centre de données. Et comme il s’agit d’un système en boucle fermée, aucune eau n’est perdue : le fluide chauffé peut être refroidi en exposant les tuyaux à l’air extérieur, si les conditions sont suffisamment fraîches, ou à un système de type climatiseur, qui utilise de l’énergie.
Mais lorsqu’il fait extrêmement chaud ou humide, les centres doivent mettre en ligne des méthodes supplémentaires et plus efficaces utilisant de l’eau ; L’une d’entre elles consiste à vaporiser l’air autour des tuyaux. Ingénieur mécanique Vaibhav Bahadur de l’Université du Texas à Austin, affirme que la plupart des centres de données d’IA au Texas n’utilisent ce type de refroidissement à base d’eau que pendant les périodes les plus chaudes de l’été.
Pourtant, lui et ses collègues ont récemment estimé que le nombre croissant de centres de données dans l’État – qui consomment actuellement moins d’un pour cent de la demande en eau de l’État – pourrait utiliser 3 à 9 pour cent de cette eau d’ici 2040. Il s’attend cependant à ce que ce chiffre diminue considérablement. « Les centres de données sont de plus en plus efficaces en termes de consommation d’eau », déclare-t-il.
En effet, les récents développements technologiques ont permis plus facile d’éviter le refroidissement à base d’eaumême dans les climats chauds, déclare Josh Parker, responsable du développement durable chez NVIDIA, la société qui conçoit de nombreux processeurs qui équipent les centres de données spécialisés dans l’IA. Leur dernière génération de processeurs fonctionne à des températures si élevées qu’ils peuvent être refroidis avec de l’eau à environ 113 degrés Fahrenheit, ce qui, Parker dit, est nettement plus chaud que les approches traditionnelles. Cela réduit le besoin de recourir à un refroidissement à base d’eau. À moins que les températures locales ne dépassent régulièrement les 113 degrés Fahrenheit, un seuil généralement franchi uniquement lors de fortes vagues de chaleur, « en général, nous pouvons simplement nous en sortir avec de grands ventilateurs efficaces refroidissant l’infrastructure et l’air ambiant est suffisant pour évacuer la chaleur », explique Parker.
Ren prévient que certaines entreprises ne voudront peut-être pas faire fonctionner leurs processeurs à une température aussi élevée, car cela pourrait interférer avec les performances de calcul, tandis que d’autres hébergent également des serveurs non IA dans le même espace qui ne peuvent pas supporter la chaleur. Mais d’autres technologies de refroidissement sont en développement.
Certains d’entre eux s’appuient sur des systèmes de canalisations élaborés qui extraient encore plus efficacement la chaleur des processeurs. Un certain nombre d’entreprises américaines sont explorer le refroidissement par immersionoù le matériel du centre de données se trouve dans un réservoir rempli de liquide de refroidissement. En Chine, certaines entreprises ont adopté une approche similaire en installer des centres de données dans l’océanmême si cela les rend difficiles d’accès en cas de remplacement ou de mise à niveau du matériel, explique Bahadur.
Les progrès de la technologie de refroidissement seront nécessaires pour permettre aux entreprises technologiques d’atteindre les objectifs de développement durable qu’elles se sont fixés pour leurs opérations. Selon un communiqué d’Amazon, ses Web Services « Nous nous sommes fixé comme objectif d’avoir une eau positive d’ici 2030 – en restituant plus d’eau aux communautés que ce que nos opérations directes utilisent – et en 2024, nous en sommes à plus de la moitié du chemin. »
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Un porte-parole d’OpenAI souligne un page web décrivant les plans de l’entreprise pour minimiser la consommation d’eau, tandis que Google vise à reconstituer 120 pour cent de l’eau douce de ses centres de données consommer d’ici 2030 grâce à une variété de projets de gestion de l’eau.
Certaines entreprises, comme Googletrouvent également des moyens intelligents d’utiliser la chaleur résiduelle des centres de données pour contribuer à relever d’autres défis en matière de développement durable, tels que rendre le chauffage des bâtiments moins dépendant des combustibles fossiles. Dans toute l’Europe, certains centres de données canalisent la chaleur des circuits de refroidissement vers les systèmes de chauffage urbain utilisés pour chauffer les bâtiments.
L’avenir de l’utilisation de l’eau par l’IA dépend des décisions que prendront les entreprises technologiques, les ingénieurs et les décideurs politiques dans les années à venir, explique Masanet : l’emplacement des centres de données, leur infrastructure énergétique locale et le climat, ainsi que la manière dont ils sont conçus. « Si vous choisissez un ensemble de choix, votre chiffre sera hors du commun », dit-il. « Vous choisissez un autre ensemble de choix, ce sera ici. »
Cet article a été initialement publié dans Magazine connaissableune publication à but non lucratif dédiée à rendre la connaissance scientifique accessible à tous. Inscrivez-vous à la newsletter de Knowable Magazine.
