每一次搜索查询，每一首流媒体歌曲或视频，每一封电子邮件，每天在世界各地发生数十亿次——这一切都导致了全球对电力的需求不断增长，同时也导致了二氧化碳排放的增加。我们对数字工具的日益依赖给环境带来了越来越难以忽视的影响。
数字工具和服务是我们生活中不可或缺的一部分。很难想象没有智能手机、应用程序、维基百科、网上银行、GPS导航以及几乎随时随地、随时随地可供选择的大量音乐和电影的生活。所有这些都让我们的生活变得丰富多彩，但数字化不仅在日常生活中变得不可或缺，在农业和工业、向可再生能源的过渡以及我们城市的未来中也发挥着越来越重要的作用。与此同时，数字化为应对气候变化和保护环境提供了新的解决方案。
然而，仅仅因为我们无法看到或触摸我们在全球各地发送和接收的数据，它实际上承载了相当沉重的负担:它的能源消耗在不断增长，我们使用的智能设备往往是在对环境有害的条件下生产的，在其短暂的寿命结束时，它们最终成为有毒的电子废物。这提出了一个非常重要的问题:数字化是否能够帮助我们走向一个更加绿色的世界，或者我们对数字工具的日益依赖最终会被证明是气候变化和地球毁灭的加速器?
现在，这个问题仍然悬而未决。让我们仔细看看造成我们的数字碳排放的主要原因，以及谁和什么正在努力减轻其对气候的影响。
一、全球的数字碳排放有多大
世界上超过一半的人口现在已经上网。根据数字机构的一份报告，2019年有超过40亿人使用互联网，其中每天有超过100万人首次上网。随着云计算、流媒体服务和无现金支付系统等在线活动的增多，对在线和数字服务的需求也在不断增长。
The Shift Project研究了近170项关于数字技术对环境影响的国际研究。据专家称，2013年至2018年间，数字技术在全球二氧化碳排放中所占的份额从2.5%上升到了3.7%。这意味着我们现在使用的数字技术实际上导致了更多的二氧化碳排放，对全球变暖的影响比整个航空业更大!据估计，航空业造成了大约2.5%的排放。由于数字技术的能源消耗难以量化，这些数据可能因研究而略有不同:因为可用的数据太少，技术进步和消费习惯的改变导致它们迅速变化，因为它们高度依赖于特定条件(例如，所使用的电力类型)。Borderstep Institute的研究“通过数字技术保护气候”对各种研究进行了比较，得出的结论是生产过程中所产生的温室气体排放，数字终端设备和基础设施的运营和处置占全球排放量的1.8%至3.2%(截至2020年)。
即使很难计算出具体的数字，但很明显，我们的数字世界有着巨大的能源需求，尤其是如果你把数字设备的使用和生产也包括在内的话。
二、哪些数字活动消耗的能源最多
高级研究员Jens Gröger估计，每次搜索查询会排放约1.45克二氧化碳。如果我们用一个搜索引擎每天进行大约50次搜索查询，每年就会产生26公斤的二氧化碳。听起来不是很多吗?但谷歌在2017年环境报告中称，2016年的碳排放为290万吨二氧化碳，其电力消耗为6.2太瓦时(TWh)。
在线搜索不是问题的核心:互联网巨大功耗的最大原因之一实际上是音乐和视频流。根据The Shift Project的研究，80%的数据以移动图像的形式通过网络。在线视频——可以在不同的平台上观看，无需下载——占全球数据传输的近60%。传输这些图像需要大量的数据。分辨率越高，发送和接收的数据就越多。
根据The Shift Project的数据，流媒体在线视频每年的二氧化碳平均消耗量超过3亿吨(基于2018年的测量)。这相当于整个西班牙一年的排放量。流媒体播放10小时的高清电影需要的比特和字节比英文互联网百科全书维基百科所有文章加起来还要多。
博德斯特普创新与可持续发展研究所的拉尔夫·欣特曼强调，虽然视频流造成了大量的温室气体排放，但没有人确切知道这个数字到底有多高。具体的数字很难确定，因为结果很大程度上取决于设备的选择、网络连接的类型和分辨率。
用手机上网消耗的能量最多，因为建筑物、植被和天气会削弱电磁波。这意味着需要更高的传输功率。但即使是用旧的铜线，信号也必须被放大，尤其是长距离传输。通过光传输信号的光纤电缆无疑是最有效的传输技术形式。以全球平均的电力组合为动力，在Netflix上播放30分钟的节目将释放28-57克二氧化碳。拉尔夫·欣特曼和他的研究小组计算出，根据视频是通过平板电脑还是电视播放，播放一个小时的全高清视频需要大约220到370瓦时的电能。这加起来大约有100到175克二氧化碳，大约相当于驾驶一公里的小型汽车。
云计算是另一个耗电量很大的能源。数据不再存储在电脑或智能手机上，而是存储在可以位于世界任何地方的服务器上，这意味着数据可以随时随地访问。通过Gmail发送电子邮件和将照片备份到云端，就是这类服务的两个例子。
大多数加密货币也消耗大量能源。一个例子就是比特币，它可能是最著名的数字货币。根据比特币能耗指数(2018)计算，单笔比特币交易消耗约819千瓦时。同样的能量可以使一台150瓦的冰箱运行8个月。在2018年的一项研究中，慕尼黑工业大学(technological University of Munich)确定，整个比特币系统每年产生约2200万吨二氧化碳，与汉堡、维也纳或拉斯维加斯等城市的二氧化碳排放相同。
区块链也是能源密集型的。区块链和分布式账本技术也带来了巨大的能源需求。在最近的RESET特刊中，着眼于区块链如何对现实世界产生积极的影响，深入探讨了区块链和可持续性是否能够真正结合在一起的问题。
我们的数字能源消耗不仅取决于我们做什么，还取决于我们怎么做;我们使用的软件也有很大的影响。例如，一个效率较低的字处理器处理同一份文档所需要的能量是一个效率高的处理器的四倍。与此同时，软件更新往往会导致电脑或智能手机速度变慢或停止工作，迫使消费者购买新的硬件。
在未来，数字化对电力需求的增长肯定也将受到智能技术增长的推动，比如我们越来越多地在家里、物联网领域、工业和我们日益数字化的城市中使用的技术。
三、高耗能的数据中心
任何在线执行的行动，无论多小，都以数据包的形式通过数据中心及其服务器。因此，通过观察数据中心的能源使用情况，我们可以了解数字化是多么耗能。我们不可能确切地说，目前全球所有数据中心的能源需求有多高。目前估计的计算范围在每年2000到5000亿千瓦时之间，估计占世界电力的3%。对未来的预测也有很大的不同——2030年的预测数据在2000亿到3万亿千瓦时之间。
到底是什么在使用这些能量？首先，我们需要大量的能量来处理我们不断通过设备发送和接收的巨大数据流。当这些数据被处理时，热量会作为废物产生。为了防止服务器过热，需要额外的能量来通风和冷却服务器。平均而言，机械冷却占数据中心总能耗的25%左右。那么产生的所有热量呢?通常它们会被释放到大气中，直接被浪费掉。
减少数据中心的能源消耗是使数字化更加可持续发展的重要一步。有三种主要的方法可以做到这一点:
1.寻找最有效的冷却数据中心的方法
一个听起来很简单也很流行的解决方案是把数据中心设在较凉爽的国家，然后把外面的空气吹进去。这就解释了为什么在北极附近有多个数据中心。加热的管道水是另一种冷却高性能热计算机的方法，浸泡冷却也是如此。一些公司甚至正在研究使用人工智能来调整他们的冷却系统，以适应天气和其他波动因素，以减少他们的能源账单。
2. 回收利用余热
数据中心全年都在产生热量。理想情况下，这些热量应该不断提取并在其他地方重复利用。但是找到合适的顾客来回收这些热量是一个挑战。许多较新的数据中心利用数据中心本身的余热。但是，为了更好地开发废热的潜力，需要一种更全面的方法。虽然瑞典因其凉爽的气候被认为是建立数据中心的理想地点之一，但同时，它也是废热再利用的先驱。该国严重依赖集中供热系统(热量通过管道从集中位置分配到住宅和商业建筑)，这使得将数据中心的废热送入网络相对容易，从而为连接的公寓供暖。
还可以将多余的热量不仅输送到局部和区域供热网络，还可以输送到游泳池、洗衣房或温室等永久性需要热量的地方。九个欧洲国家将在未来四年联合起来，在欧洲的各个地方提供废热。
3.用绿色电力给他们供电
如果数据中心要以环境友好的方式运行，甚至有一天是碳中和的，它们将必须使用清洁的、可再生的能源。尽管大多数国家的能源结构中仍只包含一小部分可再生能源，但一些公司已开始更多地关注自己的能源来源——风能或太阳能。如果我们要真正减少数据中心的碳排放，我们就需要出台政策法规，限制它们的能源消耗，并鼓励能效措施。目前，数据中心运营商几乎没有动力去做正确的事情。
四、智能设备的生态和社会影响
虽然硅谷已经在研究植入微芯片，一旦植入到皮肤下，就会让我们自动进入数字世界，但现在我们仍然依赖智能手机、平板电脑、电脑和其他智能设备。我们对电子产品的痴迷导致了世界上垃圾问题中增长最快的部分。根据联合国的统计数据，全球每年大约产生5000万吨电子垃圾，而且这一趋势还在上升。
对人类和环境的后果是致命的。我们生产的电子垃圾有一半以上被廉价地运到了南半球国家。在那里提取珍贵的原材料，往往是在不人道和不健康的工作条件下，造成当地环境污染。与此同时，我们智能设备中使用的大多数矿物原材料都来自于不仅无视劳工权利，也无视环境标准的国家。这同样适用于整个制造过程。
然而，越来越多的公司和项目正在使用可持续材料、智能回收方法和有意识地使用原材料，以摆脱纯线性经济，使用循环制造方法，节约资源和确保公平的工作条件。
五、数字平台的垄断
2007年，50%的互联网流量来自1000多个网站，而到了2014年，这一数字仅为35个。在全球500个访问量最大的网站中，维基百科实际上是唯一一个没有商业运作的网站。因此，世界上最大的十家公司中有六家已经牢牢扎根于数字经济也就不足为奇了:苹果、Alphabet、微软、亚马逊、Facebook和腾讯。仅仅几家跨国公司就拥有了惊人的社会和经济实力。
从社会生态的角度来看，这种垄断以及对少数大型平台的日益依赖是值得关注的。此外，最近的研究表明，数字平台——其按需文化和个性化在线广告正在加速更多的消费，甚至通过包装浪费和包裹递送增加资源消耗。
个性化广告和在线服务的兴起，人们通过在线数据跟踪和收集获取个人信息是这一发展的另一个消极方面:我们的私人生活正日益受到商业公司财务利益的侵犯。数字化只有在不仅考虑生态因素，而且有助于改善社会和经济公正的情况下，才能真正实现可持续发展。
六、数字化对环境和社会是福还是祸
对于目前数字化对我们周围的世界究竟是正面影响还是负面影响，很难给出一个非黑即白的答案。数字技术可以帮助实现可持续发展，例如，允许人们在线共享资源，实现创新的、资源高效的生产过程(如3D打印)，并通过开放智能、分散的能源网络，加快向可再生能源的转换。数字平台和应用程序还有助于促进更环保的消费和生活方式选择，例如，通过分享可持续行为的技巧或简化环境友好型共享交通的使用。传感器和卫星可以帮助突出和定位环境破坏，并允许快速、有针对性的行动。
然而，正如本文所指出的，数字化是耗能和资源密集型的。它带来了巨大的碳排放，我们可能无法看到，但我们不应该忽视。只有学会在适当的地方适度地使用数字工具和服务，我们才能实现真正可持续的数字化。我们也需要在整个生命周期中关注可持续性问题，继续优化我们的能源使用和能源来源，并更经常地寻找替代我们数字化世界的大玩家。对于可持续的数字未来同样重要的是，更多的制造商制造尊重社会和环境的道德技术，更多的消费者通过做出正确的选择来支持他们。
我们需要制造商、消费者和数字服务提供商在涉及我们日益数字化的生活对环境的影响时做出正确的决定，而这一激励最终将来自于国际层面上制定并尊重的政策和法规。如果不采取果断的政治行动，数字革命注定会增加我们对资源和能源的消耗，加速我们对地球和气候的破坏。确保数字化服务于可持续发展，数字化本身以可持续的方式执行和应用，是一项紧迫的政治和社会任务。
