Microsoft construye los primeros centros de datos con madera para reducir las emisiones de carbono
Escondido junto a un suburbio del norte de Virginia, se lleva a cabo un experimento para ver si uno de los materiales de construcción más antiguos del planeta puede ayudar a Microsoft a cumplir sus ambiciosos objetivos climáticos.
Microsoft construye sus primeros centros de datos hechos con madera ultraligera superresistente en un intento por reducir el uso de acero y hormigón, que se encuentran entre las fuentes más importantes de emisiones de carbono.
Un centro de datos de madera puede sonar bastante anticuado, si no improbable. Pero los ingenieros de Microsoft han desarrollado un enfoque híbrido al utilizar madera laminada cruzada, o CLT (por sus siglas en inglés), un material de madera prefabricado resistente al fuego que permitirá a la empresa reducir el uso de acero y hormigón. Se estima que el modelo híbrido de construcción de madera, acero y hormigón reducirá de manera significativa la huella de carbono incorporada de dos nuevos centros de datos en un 35 por ciento en comparación con la construcción de acero convencional y un 65 por ciento en comparación con el hormigón prefabricado típico.
Los centros de datos híbridos de Microsoft son los últimos ejemplos de cómo trabaja para descarbonizar sus centros de datos y operaciones de construcción. En 2020, Microsoft dio a conocer ambiciosos objetivos de sostenibilidad: para 2030, sería «carbono negativo», lo que significa que eliminaría más carbono de la atmósfera del que emite. Y para 2050 eliminaría de la atmósfera el equivalente a todo el carbono que la compañía ha emitido desde su fundación en 1975.
Cuatro años después, ha habido avances significativos. En mayo, Microsoft anunció que había logrado una reducción del 6,3 por ciento en las emisiones directas en tres años. Pero las emisiones indirectas aumentaron un 30,9 por ciento, impulsadas por el crecimiento de los centros de datos y el hardware alojado en ellos. Las emisiones indirectas son en particular difíciles de gestionar, ya que incluyen el carbono emitido durante la extracción, el procesamiento, la fabricación e incluso el transporte de materiales, por lo que están fuera del control directo de Microsoft.
En respuesta, Microsoft ha movilizado un esfuerzo en toda la empresa para acelerar la descarbonización. «Es una tarea de todos los que tienen que poner manos a la obra», dice Jim Hanna, quien lidera la sostenibilidad del equipo de ingeniería de centros de datos de Microsoft.
Si bien ninguna acción por sí sola cerrará la brecha entre los objetivos de 2030 y las tendencias actuales, Microsoft tiene múltiples palancas de las que tirar.
El lenguaje del contrato se ha comenzado a actualizar para acelerar la descarbonización al incluir requisitos de bajas emisiones de carbono para los materiales y equipos utilizados en la construcción de centros de datos. Para 2030, algunos proveedores de gran volumen deberán utilizar electricidad 100 por ciento libre de carbono. Las inversiones en materiales de construcción bajos en carbono, desde el hormigón que atrapa de manera permanente el dióxido de carbono hasta la producción de acero impulsada por hidrógeno, se incrementan en un intento por acelerar el suministro comercial. Y la madera contra laminada, un elemento básico de la construcción baja en carbono en la Unión Europea que solo de manera reciente ha comenzado a ponerse de moda en los EE. UU., se pone a prueba en lo que Microsoft cree que es uno de los primeros ejemplos de hiperescala de madera de ingeniería en un centro de datos de los EE. UU.
Microsoft no es la única empresa que se esfuerza por cumplir sus objetivos de sostenibilidad. Muchas grandes empresas y proveedores tienen sus propios y ambiciosos objetivos de reducción de carbono y se enfrentan a retos similares.
«Muchos de nuestros proveedores están en el mismo recorrido que nosotros», señala Richard Hage, quien lidera la estrategia global de ingeniería de centros de datos en Microsoft. Todos «implementan iniciativas clave para reducir el carbono incorporado de sus materiales y sus productos».
Acelerar el mercado de soluciones climáticas
Las startups ecológicas se enfrentan a una serie de retos complejos, desde los altos costes iniciales y la limitada energía limpia hasta la fragmentación de los marcos normativos y la falta de infraestructuras de almacenamiento y transporte para materiales altamente volátiles como el hidrógeno.
Ahí es donde entra en juego el Fondo de Innovación Climática de 1.000 millones de dólares de Microsoft. El fondo, que se creó el mismo año en que Microsoft dio a conocer sus objetivos climáticos, invierte en empresas y fondos de riesgo para acelerar el desarrollo de mercados para soluciones climáticas como materiales de construcción con menos emisiones de carbono y energía limpia. Hasta la fecha, ha comprometido 761 millones de dólares para una variedad de tecnologías transformadoras, en otras palabras, tecnologías con el potencial de un impacto escalable en todo el sistema en lugar de ganancias incrementales, con un camino hacia la adopción generalizada para 2030.
El Fondo de Innovación Climática se lanzó en 2020 junto con los compromisos de sostenibilidad de Microsoft «como un reconocimiento de que lo que hacemos dentro de nuestras cuatro paredes para lograr nuestros objetivos de sostenibilidad depende en muchos aspectos de las tecnologías disponibles», dice Brandon Middaugh, quien administra el programa y la estrategia del Fondo de Innovación Climática.
El Fondo de Innovación Climática trabaja en todos los negocios de Microsoft para identificar brechas y oportunidades para acelerar la disponibilidad comercial de materiales de construcción bajos en carbono en cuatro áreas críticas donde las fuerzas del mercado no han hecho lo suficiente para estimular el suministro: electricidad libre de carbono, materiales avanzados, combustibles sostenibles y eliminación de carbono.
Las inversiones del Fondo de Innovación Climática también complementan la promoción de políticas de Microsoft para ayudar a acelerar la descarbonización de las cadenas de suministro globales al agregar más energía libre de carbono a la red, modernizar y expandir la transmisión de electricidad y garantizar una cadena de suministro de energía limpia sólida.
La descarbonización de la cadena de suministro global de materiales de construcción es en especial desafiante dadas las altas emisiones de carbono generadas por la producción de acero y cemento. La fabricación de acero representa alrededor del 7 por ciento de las emisiones de carbono a nivel mundial, mientras que la producción de cemento representa alrededor del 8 por ciento, según el Foro Económico Mundial.
Los costos más altos en comparación con los materiales de construcción tradicionales es otro desafío. La transición del acero a métodos de producción bajos en carbono es bastante costosa para los fabricantes de acero y depende de la disponibilidad de energía libre de carbono, otro producto crítico que escasea.
Si bien la transición a la producción de hormigón con bajas emisiones de carbono no es tan intensiva en capital como la fabricación de acero, la cadena de suministro está fragmentada y muchos productores más pequeños operan con márgenes muy estrechos, otro obstáculo que impide la adopción de nuevas técnicas. Los plazos de producción del hormigón con bajas o nulas emisiones de carbono también pueden ser largos debido a los procesos de fabricación más complejos.
Para ayudar a reducir su futura dependencia del acero tradicional, Microsoft se convirtió el año pasado en un inversor en la sueca Stegra (antes H2 Green Steel), que construye la primera planta de acero verde a gran escala del mundo en el norte de Suecia, con una reducción de hasta el 95 por ciento en las emisiones de carbono en comparación con la fabricación de acero tradicional.
En lugar de carbón, Stegra utiliza hidrógeno derivado de energías renovables. Su método emite vapor de agua en lugar de la producción de carbono típica de los altos hornos tradicionales, cuyos principios apenas han evolucionado desde la Edad Media.
Además de sus inversiones, Microsoft busca el uso de acero de bajas emisiones en su cadena de suministro y es miembro de la Plataforma de Compradores de Acero Sostenible de RMI, una organización sin fines de lucro que trabaja para transformar los sistemas energéticos globales a través de soluciones impulsadas por el mercado.
Si bien todas las nuevas empresas necesitan recaudar capital, «lo que no es tan común es ver a un inversionista como Microsoft sentarse a la mesa y decir ‘quiero proporcionarte capital como firmar un contrato para comprar la producción», dice Middaugh. «Lo que tratamos de hacer es ser el catalizador, a falta de una palabra mejor, que haga que estos contratos tempranos se cumplan».
Microsoft también es inversor en Boston Metal, que utiliza electricidad renovable y ha desarrollado un proceso único que genera oxígeno en lugar de dióxido de carbono al fabricar acero.
Para ayudar a estimular el desarrollo del mercado de la energía libre de carbono de la que depende el acero verde, el año pasado Microsoft invirtió en Electric Hydrogen, una startup de Natick, Massachusetts, que utiliza electricidad para dividir el agua en oxígeno e hidrógeno.
«Parte de la solución es (averiguar) cómo asegurarse de que nuestros proveedores tengan las tecnologías habilitadoras que necesitan para desarrollar la solución verde», dice Middaugh.
El Fondo de Innovación Climática de Microsoft también ha realizado varias inversiones en tecnologías de hormigón con bajas emisiones de carbono, entre ellas CarbonCure, que inyecta dióxido de carbono en el hormigón, y Prometheus Materials, que utiliza microalgas para producir cemento con cero emisiones de carbono. Microsoft utiliza CarbonCure en centros de datos selectos de Estados Unidos y planea utilizar el cemento bajo en carbono Prometheus en sus dos nuevos centros de datos de Virginia en pequeñas cantidades como prueba piloto para probar su resistencia y durabilidad con el tiempo.
Aprovechar la escala para impulsar nuevos mercados
Otras industrias fuera del sector tecnológico, como la educación y la atención médica, también han comenzado a tomar medidas para adoptar materiales de construcción más ecológicos, pero pocas empresas operan a la escala que lo hace Microsoft. «Microsoft está en una posición única solo porque son muy grandes», dice Thomas Hooker, asociado en la oficina de Nueva York de Thornton Tomasetti, la firma de ingeniería estructural en Nueva York. Thornton Tomasetti trabajó junto a Gensler, responsable del diseño de los dos nuevos centros de datos de Microsoft en Virginia.
«Pueden ser casi como un motor del mercado y, hasta cierto punto, impulsar algunas de estas tecnologías a un uso más generalizado solo porque es una alta prioridad para Microsoft», dijo Hooker.
La madera contra laminada es un ejemplo de un mercado que ya ha encontrado su base comercial. Debido a que la madera de ingeniería es por naturaleza baja en carbono, abundante y mucho menos compleja de fabricar que, por ejemplo, el hidrógeno verde, la CLT ha sido de uso cada vez más amplio en los EE. UU. y Europa, donde se ha convertido en un elemento básico de la construcción ecológica durante al menos una década. En 2021, Microsoft construyó su nueva sede de Silicon Valley con CLT, el primer uso a gran escala de CLT de la empresa.
La madera contra laminada suele estar hecha de abeto, pino o abeto Douglas. Más fuerte, más liviana y estable que la madera ordinaria, la CLT se fabrica al pegar de 3 a 9 capas de madera apiladas en direcciones alternas y luego presionándola en un panel sólido. A diferencia del acero, que se deforma y falla más rápido a altas temperaturas, la CLT desarrolla una capa de carbonización que proporciona aislamiento y mantiene la integridad de la estructura durante más tiempo.
La CLT cosechada de manera sostenible que Microsoft utiliza, desplazará una parte del concreto grueso que se usa de manera típica para pisos y techos. Para garantizar la durabilidad y la impermeabilización, se aplicará una fina capa de hormigón como refuerzo. Incluso al incluir esa fina capa protectora, el resultado será un edificio mucho más ligero que requerirá mucho menos acero, otro factor que reduce el carbono incorporado del edificio.
Análisis costo-beneficio
Prefabricada fuera del sitio, la CLT se puede instalar de manera más rápida y segura que el acero corrugado utilizado en grandes edificios comerciales, señala David Swanson, un ingeniero estructural que trabaja en el diseño de centros de datos de Microsoft. Si bien es cada vez más común en los EE. UU., la CLT todavía tiene una prima y no todos los oficios de la construcción tienen experiencia con el material. En promedio, la CLT puede aumentar los costos de los materiales entre un 5 y un 10 por ciento en comparación con la madera tradicional utilizada para construir una casa unifamiliar, aunque eso puede variar según las condiciones del mercado local. Pero para proyectos grandes, como una sede o un centro de datos, puede ser rentable debido a la reducción del tiempo de construcción, la menor necesidad de mano de obra calificada y las economías de escala.
Este tipo de análisis de costo-beneficio se ha convertido en una parte importante del proceso de planificación del centro de datos. «Tratamos validar de manera constante la idoneidad de estos nuevos materiales para su uso en un entorno de centro de datos», dice Swanson. «Queremos asegurarnos de que van a funcionar, van a ser seguros, van a ser resistentes y van a proporcionar todas las características a las que nos hemos acostumbrado todos estos cientos de años que hemos usado esos otros materiales».
Hasta que los materiales bajos en carbono estén disponibles de manera amplia, se espera que la planificación de un futuro con cero emisiones netas de carbono siga como un ejercicio complejo, que refleja las muchas variables que pueden influir en la adopción generalizada de tecnologías emergentes.
«Tenemos que ser pensadores de sistemas en toda la cadena de valor de estos materiales que entran en nuestros centros de datos y en los equipos que suministran a nuestros centros de datos», dice Hanna. «Eso es lo que lo hace difícil, pero no imposible».
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Imagen de portada: Microsoft construye dos nuevos centros de datos con madera contra laminada para reducir el uso de acero y hormigón. Es uno de los últimos ejemplos de cómo la compañía trabaja para descarbonizar sus operaciones de construcción y centros de datos. Animación cortesía de Thornton Tomasetti y renderizado final cortesía de Gensler.