Generative KI könnte bis 2030 bis zu 5 Millionen Tonnen Elektroschrott verursachen

Künstliche Intelligenz wird immer besser darin, ihre menschlichen Schöpfer nachzuahmen. Generative KI kann inzwischen überzeugende Gespräche führen, Kunst erzeugen, Filme erstellen und sogar selbstständig lernen, Computerspiele zu reproduzieren.

Doch eine neue Studie von Forschenden der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und der israelischen Reichman University warnt davor, dass künstliche Intelligenz möglicherweise unbeabsichtigt auch ein weniger rühmliches Merkmal der modernen Menschheit kopiert: die Umwelt zu vermüllen.

Angetrieben durch die stark wachsende Beliebtheit generativer KI-Systeme – darunter Chatbots wie ChatGPT und andere Systeme zur Erstellung von Inhalten – könnten bis zum Ende dieses Jahrzehnts zusätzlich zwischen 1,2 Millionen und 5 Millionen Tonnen Elektroschrott anfallen.

Generative KI und der wachsende Elektroschrott

Die Untersuchung richtet den Blick vor allem auf große Sprachmodelle (Large Language Models, LLMs). Dabei handelt es sich um KI-Programme, die menschliche Sprache verstehen und erzeugen sowie damit verbundene Aufgaben ausführen können.

LLMs werden mit riesigen Textdatenmengen trainiert. Sie erkennen statistische Zusammenhänge hinter Sprachregeln und -mustern und nutzen diese, um vergleichbare Inhalte zu erstellen. Dadurch sind sie zu erstaunlichen Leistungen fähig, etwa Fragen zu beantworten, Bilder zu generieren oder Texte zu verfassen.

Neben ihren zahlreichen Vorteilen wirft generative KI jedoch eine Reihe philosophischer und praktischer Fragen für die Gesellschaft auf. Dazu zählen Sorgen, dass KI Arbeitsplätze übernimmt, ebenso wie Befürchtungen, Menschen könnten sie missbrauchen, sie könnte uns täuschen oder sogar selbstbewusst und rebellisch werden.

Wie die neue Studie hervorhebt, sorgt generative KI nun auch wegen der gewaltigen zusätzlichen Mengen an Elektroschrott für Besorgnis, die diese Technologie indirekt verursachen dürfte.

Generative KI ist auf schnelle technische Weiterentwicklungen angewiesen – sowohl bei der Hardware-Infrastruktur als auch bei Chips. Die erforderlichen Modernisierungen, um mit dem Wachstum der Technologie Schritt zu halten, könnten die bestehenden Probleme mit Elektroschrott verschärfen. Entscheidend sei dabei, in welchem Umfang Maßnahmen zur Abfallvermeidung umgesetzt werden.

„LLMs benötigen für Training und Inferenz erhebliche Rechenressourcen, die umfangreiche Computerhardware und Infrastruktur voraussetzen“, schreiben die Studienautoren. „Diese Notwendigkeit wirft wesentliche Nachhaltigkeitsfragen auf, darunter den Energieverbrauch und den CO2-Fußabdruck dieser Vorgänge.“

Frühere Forschungsarbeiten hätten sich größtenteils mit dem Energiebedarf von KI-Modellen und den damit verbundenen CO2-Emissionen beschäftigt, so die Forschenden. Den physischen Materialien im Lebenszyklus der Modelle und dem Abfallstrom aus zurückbleibenden elektronischen Geräten sei dagegen vergleichsweise wenig Aufmerksamkeit gewidmet worden.

Bis zu 5 Millionen Tonnen zusätzlicher Abfall

Unter Leitung von Peng Wang, einem Fachmann für Ressourcenmanagement am Key Lab of Urban Environment and Health der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, berechneten die Autoren der Studie eine Prognose möglicher Elektroschrottmengen, die generative KI zwischen 2020 und 2030 erzeugen könnte.

Die Forschenden entwickelten vier Szenarien mit jeweils unterschiedlichem Umfang bei Produktion und Nutzung generativer KI-Systeme: Sie reichten von einem aggressiven Szenario mit breiter Nutzung bis zu einem konservativen Szenario mit stärkeren Einschränkungen.

Im aggressiveren Szenario könnte die durch generative KI verursachte Gesamtmenge an Elektroschrott zwischen 2023 und 2030 auf bis zu 5 Millionen Tonnen steigen. Gegen Ende des Jahrzehnts könnten jährlich 2,5 Millionen Tonnen Elektroschrott anfallen. Das entspräche in etwa der Menge, die entstünde, wenn jeder Mensch auf der Erde ein Smartphone entsorgen würde.

Für das Szenario mit hoher Nutzung wurde außerdem vorhergesagt, dass der zusätzliche Elektroschrott durch KI 1,5 Millionen Tonnen Leiterplatten und 500.000 Tonnen Batterien umfassen könnte. Diese können gefährliche Stoffe wie Blei, Quecksilber und Chrom enthalten.

Erst im vergangenen Jahr wurden lediglich 2,6 Tausend Tonnen Elektronik aus speziell für KI eingesetzter Technik entsorgt. Da die gesamte Elektroschrottmenge aus Technik allgemein bis 2030 voraussichtlich um rund ein Drittel auf gewaltige 82 Millionen Tonnen steigen wird, verschärft KI offensichtlich ein bereits gravierendes Problem.

Kreislaufwirtschaft kann Elektroschrott deutlich verringern

Durch die Betrachtung dieser unterschiedlichen Szenarien weisen Peng und seine Kolleginnen und Kollegen auf einen wichtigen Umstand hin: Generative KI muss nicht zwangsläufig eine derart übermäßige Belastung durch Elektroschrott verursachen.

Die Forschenden erklären, dass die Internationale Energieagentur und zahlreiche Technologieunternehmen Strategien der Kreislaufwirtschaft zur Bewältigung des Elektroschrotts befürworten.

Laut der neuen Studie sind längere Nutzungsdauern und die Wiederverwendung von Modellen die wirksamsten Ansätze. Dazu gehören, bestehende Infrastruktur länger einzusetzen und zentrale Materialien sowie Module bei der Wiederaufarbeitung erneut zu verwenden.

Die Umsetzung solcher Kreislaufwirtschaftsstrategien könnte die Elektroschrottbelastung durch generative KI nach Angaben der Forschenden um bis zu 86 Prozent senken.

Die Studie wurde in Nature Computational Science veröffentlicht.