L'eau mondiale est constituée à 97 % d'eau salée, et seuls 3 % sont potentiellement traitables en eau potable. Avec l'augmentation de la population mondiale et l'accroissement de la consommation d'eau correspondant, l'approvisionnement en eau pluviale uniquement, à partir de vaporisation naturelle, ne suffit plus. Aujourd'hui déjà, 1,1 milliard de personnes vivent sans accès à l'eau potable.
La qualité de l'eau est déterminante : l'eau potable pour l'homme et les animaux (environ 10 % de la consommation d'eau) doit être dépourvue de germes et de polluants et avoir un goût supportable ; pour l'irrigation (environ 70 %) et l'utilisation comme eau industrielle (environ 20 %), les exigences de qualité sont moins élevées.
Mais un approvisionnement suffisant en eau usée et surtout potable de la population mondiale en continuelle augmentation constituera également un problème croissant en ce qui concerne la consommation d'énergie. Etant donné que l'homme ne possède pas de réservoirs considérables pour l'eau, de l'eau potable doit être disponible à tout instant. Et cela ne se fait pas sans une certaine consommation d'énergie, avec les coûts correspondants. Notamment, l'eau usée suite à l'utilisation humaine doit être traitée pour pouvoir à nouveau alimenter le stock d'eau douce de la Terre, ce qui coûte environ 45 KWh par utilisateur et par an.
Il est donc fondamental d'une part d'économiser l'eau et l'énergie, et d'autre part d'explorer de nouvelles réserves d'eau dans les zones désertiques. Le rôle des technologies dans l'économie d'eau pour l'agriculture est démontré : par exemple des procédés plus efficaces d'irrigation (irrigation des racines au lieu d'un mouillage à haut taux d'évaporation), la culture de fruits avec un besoin d'eau réduit (céréales au lieu de riz) ainsi que l'utilisation d'eau usée convenablement traitée (par ex. par l'utilisation de nitrates et phosphates comme engrais). Ces technologies servent à économiser une partie de l'énergie.
Le Prof. Steusloff, expert en eau de l'Institut Fraunhofer pour le traitement de l'information et des données (IITB), affirme : "L'exploration des réserves encore considérables en eau des nappes phréatiques nécessite des pompes énergétiques. Les eaux souterraines sont extraites à grande profondeur, par exemple jusqu'à 200 m de profondeur dans le Nord-Est de la Chine. Une diminution du niveau des nappes phréatiques de plus d'un mètre par an à cause d'une néoformation insuffisante des eaux souterraines pourrait conduire à la destruction à moyen terme de cette ressource en eau dans l'agglomération de Pékin."
L'eau de mer ainsi que l'eau des nappes phréatiques contiennent des substances dissolues qui doivent être éliminées avec une consommation d'énergie correspondante - selon les contraintes d'application. L'eau douce peut être produite à partir d'eau de mer grâce à des procédés très coûteux en énergie. Selon la technologie utilisée, les prix s'échelonnent pour 1 mètre cube d'eau entre 60 et 80 centimes d'euro, soit environ le double des coûts engendrés par l'utilisation directe d'eau des nappes phréatiques.
Certes, le recyclage de la saumure est problématique, mais le dessalement de l'eau de mer utilise une "base en matière première" inépuisable en pratique et se montre aussi durable, l'énergie nécessaire étant produite grâce à des centrales thermiques solaires.
Un problème énergétique supplémentaire est posé par le transport de l'eau dans des camions-citernes (usage de carburant) ou des conduites (pompes énergétiques) et des canaux ouverts (pertes par évaporation). Compléter les ressources aqueuses continentales surfaciques et souterraines par l'eau de mer dessalée exigera aussi de l'énergie liée aux transports.
