A major paradigm shift is examined for building new and retrofitting historic communities striving towards appropriate consumption of resources and reduced pollution: reusing and recycling water; recovering energy, nutrients, and other resources from used water and solids; attaining a sustainable use of water resources; and attaining net zero greenhouse gas (GHG) emissions targets. The key global and regional footprints identifying the trends towards the sustainable water–energy nexus in future ecocities are defined. Three scales are examined: domestic (individual building), cluster (ecoblock) and regional levels. An integrated approach to urban design and the use of water resources is presented. The future hybrid (partially closed) system would reclaim clean water, nutrients and other resources, and produce additional energy. Methane- and hydrogen-based energy recovery and conversion to electricity in an integrated resource recovery processes are proposed. The triple bottom line analysis and willingness to pay can be used to determine quantitative social values of non-market commodities (i.e. ecological enhancement, sustainability, improvements in water quality and aesthetic assets, and the reduction of GHGs emissions). Urban retrofit solutions are outlined for reducing water use, creating net zero GHGs, eliminating pollution, and generating financial revenue through the recycling and recovery of resources.

Il est examiné un changement de paradigme important concernant la construction de collectivités nouvelles et la rénovation de collectivités historiques visant à obtenir une consommation adaptée des ressources et une réduction de la pollution : en réutilisant et en recyclant l'eau ; en récupérant l'énergie, les nutriments et les autres ressources provenant des eaux et des matières solides utilisées; en parvenant à une utilisation durable des ressources en eau ; et en atteignant les objectifs nets zéro relatifs aux émissions de gaz à effet de serre (GES). Sont définies les principales empreintes mondiales et régionales identifiant les tendances allant dans le sens d'une interaction durable eau-énergie dans les éco-cités du futur. Trois échelles sont examinées : les niveaux du ménage (bâtiment individuel), de l'ensemble (éco-immeuble) et de la région. Une approche intégrée de l'aménagement urbain et de l'utilisation des ressources en eau est présentée. Le futur système hybride (partiellement fermé) récupèrerait l'eau propre, les nutriments et les autres ressources, et produirait de l'énergie supplémentaire. Sont proposées la récupération d'énergie à partir du méthane et de l'hydrogène et sa conversion en électricité dans des processus intégrés de récupération des ressources. L'analyse sous l'angle du triple résultat et la volonté de payer peuvent être utilisées pour déterminer les valeurs sociales quantitatives des produits non marchands (c'est-à-dire la valorisation écologique, la durabilité, les améliorations apportées à la qualité de l'eau et aux atouts esthétiques, et la réduction des émissions de GES). Des solutions de rénovation urbaine sont exposées pour réduire la consommation d'eau, créer des GES nets zéro, éliminer la pollution, et générer des revenus financiers par le recyclage et la récupération des ressources.

Mots clés: villes, système d'écoulement des eaux, rénovation, aménagement urbain durable, urbanisme, conservation de l'eau, interaction eau-énergie, gestion des bassins versants