I data center hanno sempre più sete

I data center sono assetati. Sempre più assetati. Strutture complesse, sofisticate, delicate: lunghi filari di apparecchiature elettroniche (server, sistemi di archiviazione, rete e alimentazione) da cui dipende una galassia di servizi e applicazioni digitali, dalla semplice gestione dei client di posta elettronica fino a complesse modellazioni fisiche assistite dall’intelligenza artificiale. Archiviato l’iniziale entusiasmo positivista per questi dispositivi, ci si interroga sul loro insaziabile appetito, sia di corrente sia di acqua, risorsa sempre più carente a causa dell’azione antropica.

Con la rapida e inesorabile crescita della domanda di servizi digitali – ulteriormente esacerbata dalla risposta euforica alle nuove tecnologie IA – si è registrata un’impennata nei progetti di costruzione di nuovi data center. Già agli inizi del 2025 si era agilmente superato l’ostacolo delle 11.800 strutture a livello mondiale (più di 120 GW di capacità installata). Sparpagliate in 170 nazioni, quasi metà di queste infrastrutture rimane saldamente localizzata negli Stati Uniti, che con più di 5.000 data center rappresentano il 45% circa della capacità globale¹. In particolare, la Virginia settentrionale, un tempo celebre per ospitare la casa di George Washington, oggi è più spesso citata in quanto “capitale statunitense dei data center”, con una concentrazione di oltre 240 centri (e altri 120 in sviluppo), e annesso indotto di oltre 9,1 miliardi di dollari statunitensi all’anno. Sotto gli USA si stagliano sul podio la Germania (4,5%) e il Regno Unito (4,2%), tallonati a stretto giro dalla Cina (3,8%) – impegnata nell’accorciare il divario con il rivale d’oltreoceano, pur scontando l’assenza di approvvigionamenti domestici di semiconduttori – e dal Canada (2,8%). L’Italia, pur non al livello dei precedenti, non è il fanalino di coda: con quasi 200 data center, rivendica una posizione di tutto rispetto nel panorama mondiale (tra nono e dodicesimo posto a seconda della fonte).

Siamo dunque ben lontano dalle prime, oscure sale server degli anni Novanta e Duemila, quando per la prima volta si iniziava a parlare di data center. I numeri odierni sono destinati a mutare rapidamente: una recente analisi di Goldman Sachs Research prevede infatti una crescita eccezionale del numero di data center entro il 2030, pari al 165% rispetto ai dati del 2023, con un +50% previsto già per il 2027². Ivi compresi i piani di crescita di mostri sacri come Amazon, Microsoft e Google, che prevedono quasi un raddoppio della capacità installata; in primis per far fronte alle nuove esigenze IA, ma anche per gestire la mastodontica mole di dati che ogni giorno circola fra i dispositivi di tutto il mondo (circa 150 zettabyte, ovvero 150 trilioni di gigabyte!). Non tutti i data center, però, sono uguali: piccole strutture proprietarie, per uso interno da parte di istituzioni e università; data center aziendali (on-premise), a uso esclusivo della società che ne è anche proprietaria; strutture “gestite e di colocation”, di taglia medio-grande per noleggio a terzi che non vogliono (o non sono in grado di) sviluppare un proprio data center; fino ad arrivare agli hyperscale, veri colossi digitali che ospitano migliaia di server e chilometri di apparecchiature di connessione, estendendosi per migliaia e migliaia di metri quadrati. Queste ultime due categorie rappresentano da sole il 60-70% dei sistemi a livello globale, mentre i server aziendali coprono una fetta pari al 20-30%. Nel complesso, le proiezioni suggeriscono un’ulteriore crescita delle strutture hyperscale, che si avviano a diventare la quasi totalità dei sistemi installati, su traino di pesi massimi del settore quali Microsoft, Google, Meta e Amazon Web Services. Ma da grandi capacità derivano grandi consumi (come direbbero alla Marvel): di energia e, ancor di più, di acqua. I data center gestiti e colocation mediamente si attestano su 1-10 MW, con un consumo idrico intorno ai 70 mila litri d’acqua al giorno (o 25 milioni di litri all’anno), mentre i centri hyperscale raggiungono facilmente 10-100 MW. Occupano svariate decine di acri e “bevono” milioni di litri d’acqua al giorno, o 700 milioni di litri annui³ (stima peraltro al ribasso, vista la scarsa trasparenza dei gestori). Il solo parco data center di Google, uno dei più grandi al mondo, registra un consumo annuo di 20 miliardi di litri (95% del consumo idrico totale di Google), più o meno l’equivalente richiesto per irrigare 35 campi da golf per un intero anno; mentre ChatGPT, secondo le stime, “beve” una bottiglietta d’acqua per ogni richiesta da 100 parole. Miliardi di volte, tante quante sono le richieste che gli utenti inviano ogni minuto di ogni giorno.

Perché tutta questa acqua? Innanzitutto, per il raffreddamento dei server. A chi non è capitato, magari durante una torrida giornata estiva, di notare un rallentamento del proprio computer? Le apparecchiature elettroniche dissipano grandi quantità di calore che deve essere rimosso per prevenire cali nelle prestazioni (la temperatura ottimale dei server è di 20-25°C, e in ogni caso sotto i 40°C). A tal fine, si impiegano vasti sistemi di raffreddamento. L’acqua, preventivamente raffreddata a 7-10°C, circola in apposite serpentine che, a contatto con l’aria della stanza server, asportano il calore generato. L’acqua così surriscaldata viene quindi inviata in torri evaporative, dove l’acqua viene a contatto con l’aria esterna. Qui evapora parzialmente e in questo modo si raffredda. Poi viene scaricata in corpo idrico o, più spesso, conferita a un impianto di trattamento acque. Occorre notare che mediante questo processo a circuito aperto (a oggi il più diffuso) circa l’80% dell’acqua prelevata dai data center viene persa per evaporazione. Questo dato colpisce già di per sé, ma assume toni allarmanti se si pensa che l’acqua di cui si approvvigionano i data center proviene quasi interamente da reti idriche civili di acqua potabile. Nonostante alcune eccezioni virtuose, come l’utilizzo da parte di Google di acque non potabili per il raffreddamento (in quota non dichiarata) in più del 25% dei suoi siti, le acque alternative non raggiungono il 5% del fabbisogno idrico globale.

Per placare questa inestinguibile sete, diverse tecniche sono state messe in campo al fine di limitare (o perfino eliminare) l’utilizzo di acqua dei circuiti di raffreddamento. La prima, e più diffusa, riguarda l’impiego di sistemi a circuito chiuso dove l’acqua, una volta raffreddata nelle torri evaporative, è reimmessa nel sistema. Questo garantisce una riduzione dei prelievi d’acqua fino al 70% (ma è comunque richiesto un reintegro d’acqua fresca per evitare accumulo di sali e conseguente incrostazioni delle serpentine⁴). Si tratta di una soluzione che Amazon Web Services ha già introdotto in almeno 20 centri e prevede di integrare in altri 100, per un risparmio potenziale di miliardi di litri annui. Un secondo approccio prevede la raccolta e il riutilizzo dell’acqua piovana. A latitudini così fortunate (o sfortunate, secondo i punti di vista) da avere un clima particolarmente rigido, si può trarre vantaggio dalle basse temperature in sistemi adiabatici, dove il raffreddamento avviene a opera dell’aria esterna.

Si passa poi a metodi più sofisticati, come il raffreddamento diretto dei chip, molto più efficiente rispetto alla rimozione del calore dalle stanze server. È il caso dell’HPC6 di Eni che, tramite circuiti di raffreddamento sulle singole schede di elaborazione, è in grado di smaltire efficacemente il 96% del calore prodotto limitando così l’apporto d’acqua richiesto⁵. Si sta inoltre ragionando sull’uso di fluidi di raffreddamento non conduttivi (come oli minerali o idrocarburici), che consentono l’immersione dei server in bagni termostatici: enormi piscine di liquido dielettrico, popolate non da bagnanti ma da banchi server. Tecnologia che offre anche risparmi energetici e di ingombro, ma ancora poco diffusa per via degli elevati costi di investimento iniziale. Una menzione speciale, infine, va al Progetto Natick di Microsoft, finalizzato a testare il funzionamento di un data center ancorato ai fondali marini. Lanciato nel 2014 con il primo prototipo “Leona Philpot” – nome che omaggiava la celebre serie videoludica Halo – il progetto si è concluso nel 2020, dimostrando il funzionamento subacqueo di 864 server per più di due anni, e contribuendo incidentalmente allo sviluppodel vaccino anti SARS-CoV-2⁶. 

In questa rassegna manca ancora un appunto fondamentale: molti data center sono collocati in zone a rischio se non già in condizioni di stress idrico. Si pensi, per esempio, ai server di Google a The Dalles, in Oregon, il primo e più antico centro hyperscale, che già nel 2021 rappresentavano il 29% del consumo di acqua cittadino, alimentando il nervosismo della comunità⁷. La forte attenzione mediatica sui prelievi diretti d’acqua per il raffreddamento ha portato spesso a trascurare quella che in realtà è la quota preminente nei consumi idrici, ovvero il consumo offsite associato alla produzione di elettricità. I data center sono per loro natura strutture energivore che richiedono da 10 a 100 volte l’elettricità di un edificio convenzionale; ed è un consumo spesso localizzato in aree carbon-intensive, dove le fonti fossili dominano il mercato dell’energia. Per le strutture più grandi (sui 100 MW), il consumo indiretto di acqua costituisce più del 70% del fabbisogno, mentre per strutture piccole-medie si parla comunque del 50-60%. Mediamente, la produzione di energia richiesta da un data center determina un consumo idrico nell’ordine di litri o centinaia di litri per kilowattora di energia, a seconda che si consideri una centrale termoelettrica o idroelettrica⁸. Tutto questo senza contare i processi produttivi associati all’hardware: circa 38 milioni di litri d’acqua pura al giorno per la sola fabbricazione dei semiconduttori.

Questa realtà richiama la necessità di introdurre ricerche più organiche e sistemiche, in cui tenere conto dei fabbisogni di queste categorie di infrastrutture (sia attuali sia previsionali) per armonizzarle con i piani di sviluppo e transizione energetica. Privilegiando l’approvvigionamento elettrico da fonti rinnovabili (soprattutto eolico e solare), favorendo il riutilizzo dell’acqua (sia nel data center che per uso agricolo o ricreativo) e incentivando la valorizzazione del calore generato dai server. Per esempio, a Stoccolma l’integrazione del calore dei data center (circa una quarantina, su 150 nel paese) nelle reti di teleriscaldamento cittadine consente di coprire il 10% del fabbisogno di calore della città⁹. 

Non esiste purtroppo una formula magica in grado di intervenire su tutte le tipologie di infrastrutture con eguale efficacia. Gli approcci sono molti e diversificati e la loro applicabilità fortemente dipendente dalle caratteristiche geografiche, sociodemografiche, economiche della regione e dei singoli Stati. Quella che invece è certa è l’urgenza di definire approcci strutturati e concertati – per esempio sulla scorta di strumenti regolatori quali il Climate Neutral Data Centre Pact dell’UE – per la mitigazione tanto degli effetti sistemici (emissioni carboniche, rete energetica, saturazione digitale) quanto degli impatti sulle comunità locali (primo fra tutti lo stress idrico). Questo obiettivo dovrà passare anche attraverso una doverosa trasparenza nelle prestazioni e consumi delle infrastrutture, oggi riportate da pochissimi gestori e in modo frammentario, nonostante siano fondamentali per disegnare politiche di sviluppo e adattamento efficaci. Non si tratta di interventi opzionali: se non agiamo ora, i data center continueranno ad avere sete, mentre noi saremo sempre più assetati.