Två städer på motsatta kontinenter, Santiago och Kapstaden, har förts på knä av händelser i motsatta ändar av klimatspektrat:översvämning och torka.

Kranarna gick torra för Santiagos 5 miljoner invånare i början av 2017, på grund av kontaminering av leveranser av en massiv nederbördshändelse. Och nu går Kapstaden mot "dag noll" den 11 maj, varefter invånarna måste hämta sitt dricksvatten från distributionsställen.

Det är nog lite tröst att Santiago och Kapstaden inte är ensamma. Många andra städer runt om i världen brottas med kommande vattenkriser, inklusive i Australien, där Perth och Melbourne båda riskerar att bli korta.

På många av dessa ställen har regeringar försökt säkra sina insatser genom att vända sig till allt dyrare och energislukande sätt att säkerställa tillgången, såsom avsaltningsanläggningar och bulkvattenöverföringar. Dessa två element har förenats i Victoria med pumpning av avsaltat vatten 150 km från ett reningsverk vid Wonthaggi, på kusten, till Cardinia Reservoir, som är 167m över havet.

Men det är en icke-förhandlingsbar nödvändighet att tillhandahålla rent vatten, dessa strategier riskerar också att ge utblåsning av växthusutsläpp.

Vattentryck

Klimatförändringarna sätter många nya tryck på vattenkvaliteten. Förutom effekterna av översvämningar och torka, temperaturökningar kan öka avdunstning och främja tillväxten av giftiga alger, medan avrinningsområden kan vara förorenade av skogsbränder.

Canberra upplevde en situation liknande Santiago 2003, när en skogsbrand brann genom 98 % av Cotters avrinningsområde, och sedan kraftigt regn några månader senare sköljde in enorma mängder föroreningar i Bendoradammen. ACT-regeringen var tvungen att beställa en reningsanläggning för membranbioreaktorer på 40 miljoner USD för att återställa vattenkvaliteten.

På höjden av millenniumtorkan, Hushållens vattenbesparingar och restriktioner sänkte volymerna i avlopp (med upp till 40 % i Brisbane, till exempel). Den resulterande ökningen av saltkoncentrationerna satte extra press på avloppsvattenrening och återvinning.

Energin som behövs för att pumpa, behandla, distribuera och värma vatten – och sedan föra, pump, återvinna eller släppa ut det som avloppsvatten, och att flytta biosolids – förbises ofta. Många ritningar för städer med noll koldioxid underspelar eller försummar helt koldioxidavtrycket från vattenförsörjning och avloppsrening.

Vissa analyser tar bara hänsyn till energiavtrycket för uppvärmning av hushållsvatten, snarare än vattensektorn som helhet - vilket snarare är som att försöka beräkna koldioxidavtrycket för djurindustrin genom att bara titta på matlagning.

Ändå innebär den växande utmaningen att leverera en pålitlig och säker vattenförsörjning att energianvändningen ökar. Förenta staterna, till exempel, upplevde en 39% ökning av elanvändningen för dricksvattenförsörjning och behandling, och en ökning med 74 % för rening av avloppsvatten under perioden 1996-2013, trots förbättringar av energieffektiviteten.

Eftersom klimatförändringarna sätter ännu mer press på vatteninfrastrukturen, reaktioner som avsaltningsanläggningar och långväga rörledningar hotar att lägga ännu mer till denna energibörda. Vattenindustrin kommer i allt högre grad att vara både en bidragande orsak till och en offer för klimatförändringarna.

Hur mycket energi använder enskilda företag faktiskt, antingen i Australien eller över hela världen, kommer att variera kraftigt beroende på försörjningskällan – såsom floder, grundvatten eller bergsdammar – och om gravitationsmatning är möjlig för sötvatten och avloppsvatten (Melbourne formar sig bra här, till exempel, medan Gold Coast inte gör det), såväl som faktorer som behandlingsnivån, och huruvida åtgärder såsom avsaltning eller bulköverföringar är på plats.

Allt detta ökar vattensektorns beroende av elsektorn, som som vi vet har ett trängande behov av att minska sina växthusutsläpp.

Ett alternativ skulle vara att vattenanläggningar åtminstone delvis tar sig "off-grid", genom att installera stora mängder solpaneler, vindkraftverk på plats, eller batterier i Tesla-stil (några anläggningar utnyttjar även biogas). Reningsverk är inte precis berövade plana ytor – som tak, mark eller till och med dammar – en möjlighet som South Australian Water utnyttjade.

Men det här är ett stort företag, och alternativet – att vänta på att själva nätet till stor del blir baserat på förnybart – kommer att ta lång tid.

En studie från 2012 fann stora variationer i pumpeffektivitet mellan vattenanläggningar i olika lokala myndigheter över hela Australien. Det är uppenbart att det finns outnyttjat utrymme för samarbete och kunskapsdelning inom vår vattensektor, som man gör i Spanien och Tyskland, där vattenverk har integrerats med kommunala avfallstjänster, och i USA, där vatten- och kraftsektorerna har gått in i partnerskap på många håll.

Den utvecklande världen

Klimatförändringar och befolkningstillväxt påverkar allvarligt städer i mellanband och utvecklingsländer, och den övergripande utsikten är dyster. Många platser, som Mexico City, har redan allvarliga vattenföroreningsproblem. Verkligen, i utvecklingsländer förvärras dessa problem av befintliga vattenkvalitetsfrågor. Endast en tredjedel av avloppsvattnet renas till sekundär standard i Asien, mindre än hälften av det i Latinamerika och Karibien, och en liten mängd i Afrika.

Överföring av kunskap till dessa platser är avgörande för att nå rena energiovergångar. Nationer som gör energiomställningen – särskilt Kina, världens största växthusgasutsläppare – måste ta lika mycket försiktighet för att säkerställa att de undviker en kolutblåsning när de också övergår till rent vatten.

Precis som inom elsektorn, Koldioxidprissättning kan potentiellt ge ett värdefullt incitament för kraftverk att förbättra sin miljöprestanda. Om elbolagen övervakades på mängden el som används per kiloliter bearbetat vatten, och sedan belönas (eller straffas) därefter, det skulle uppmuntra hela sektorn att öka sitt spel, från vattenförsörjning hela vägen till avloppsrening.

Vatten är ett måste för stadsbor – ett faktum som Kapstadens tjänstemän nu nervöst funderar på. Det skulle vara till hjälp för industrin att delta i den strategiska planering och markanvändningsdebatter som påverkar dess energibudgetar, och för att dess utsläpp (och utsläppsminskningar) ska mätas korrekt.

På så sätt kan vattenindustrin bli en inflytelserik deltagare i att minska koldioxidutsläppen i våra städer, snarare än bara en passiv spelare.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.