Rainwater harvesting is a promising technique for more rational water use. However, its sustainability merits remain a subject of ongoing debate among researchers. Life cycle assessment (LCA), a method employed to measure the environmental impact of varying solutions, is helpful in this regard. Accordingly, this paper delivers an integrative review based on the PRISMA protocol, outlining challenges and potential avenues for the LCA application to rainwater harvesting. The central findings indicate that while residential buildings are most commonly examined, more consensus is needed on a uniform analytical framework. Furthermore, several benefits of rainwater are often not considered in LCA and need further exploration to understand possible synergies for its broader implementation. Finally, LCA integration with a life cycle cost assessment (LCCA) shows exciting results as it may be a more straightforward showcase of the benefits of an integrated assessment. It is concluded that specific details of the LCA of rainwater harvesting may still be simplistic. There is much work to be done in holistic assessments to prove the system’s sustainability.

Rainwater harvesting has been widely discussed globally due to major concerns regarding climate change and water scarcity. This paper aims to analyse and evaluate rainwater harvesting in buildings and its relationship with the water–energy nexus. Five types of buildings were analysed: public, industrial, commercial, single-family houses, and multi-family residential buildings within the Cubatão do Norte river watershed in Joinville, Brazil. Using simulations in the Netuno programme, the potential for potable water savings was calculated. This potential was compared to the energy consumption for potable water treatment by the municipality. The average potential for potable water savings was the following: 28.18% for public buildings, 50.83% for industrial buildings, 34.12% for commercial buildings, 23.12% for single-family houses, and 18.55% for multi-family residential buildings. After analysing the energy savings for the entire watershed, the average savings were 245 kWh/day for all public sector buildings, 209 kWh/day for all industrial sector buildings, 8 kWh/day for all commercial sector buildings, 25 kWh/day for all single-family houses, and 15 kWh/day for all multi-family residential buildings. Over a year, energy savings can range from 135,426 kWh to 240,900 kWh in all the buildings studied in Joinville. Finally, further studies on the water–energy nexus are needed to make cities more resilient and sustainable in terms of using resources.

Resumo Entender o uso da água em um canteiro de obras é fundamental para a tomada de decisão quanto à busca de soluções alternativas visando o seu uso racional e a sustentabilidade. Esta pesquisa tem por objetivo analisar os usos finais da água em seis canteiros de obras na cidade de Criciúma-SC. Após a identificação dos aparelhos sanitários e dos usos de água nas obras em execução, foram aplicadas três formas de obtenção de dados: por meio da medição da vazão e cronometragem do tempo, por meio da frequência de utilização dos aparelhos que possuíam ciclos e por meio de baldes. Os resultados mostraram a quantidade de água potável utilizada em cada canteiro de obras e em cada aparelho. Fazendo-se a média das seis obras, a bacia sanitária foi o aparelho sanitário com maior utilização de água (34,9%), seguida do uso para confecção de argamassa pré-misturada (17,2%) e limpeza (14,4%). Quando a média do consumo foi separada em usos potáveis (bebedouro, pia, lavatório, chuveiro, argamassa pré-misturada, argamassa colante, contrapiso e gesso) e não potáveis (bacia sanitária, limpeza e cura da laje de concreto), a porcentagem dos usos não potáveis foi de 53,5%, ou seja, mais da metade do uso poderia ser substituído por uma fonte de água não potável, como, por exemplo, água pluvial ou água cinza.

Human activities and economic development require large amounts of water and energy. The analysis of the nexus between water and energy flows can improve the understanding of the quantitative relationship between the two resources and guide actions and policies to obtain better results with lower risks. This article aimed to analyse and evaluate the use of rainwater in urban environments and its relationship with the water–energy nexus through a literature review. The PRISMA guidelines were used to structure the research, and the RStudio programme was used for the bibliometric analysis. A total of 118 articles published between 2013 and 2023 were identified in the Scopus and Web of Science databases, of which 30 met the eligibility criteria and were included in the review. The risk of bias in the studies included was assessed by two independent reviewers, and disagreements were resolved by consensus. The results were synthesized in a narrative and descriptive way, and organized in a table containing the authors, year, country, and main findings. The studies were grouped according to the theme addressed and the results related to the use of rainwater and the water–energy nexus were compared. The results indicate that the main use of rainwater is for non-drinkable purposes, to reduce the demand for potable water, lessen the pressure on water resources and contribute to environmental sustainability. Climate change can affect rainfall regimes and, consequently, the feasibility of systems. By decentralizing water supply services, the use of rainwater can save drinking water. When assessing energy savings, the use of rainwater is not always the best option, as system configurations and pump specifications are determining factors. Regarding the environmental impacts, all stages of the urban water cycle consume energy for their operation, and the environmental impact is directly related to the energy source used. Policies and regulations focused on rational use, water conservation, demand reduction, and tax incentives for the installation of rainwater harvesting systems, together with awareness campaigns, are necessary for the widespread adoption of rainwater harvesting systems. Finally, there is consensus regarding saving drinking water, but there is still a lack of studies and specifications regarding energy savings. The findings highlight the need for future longitudinal and simulation-based studies to strengthen knowledge of water–energy nexus dynamics in buildings.

RESUMO: Este artigo tem por objetivo a análise do aproveitamento de água pluvial para usos não potáveis em uma residência. Foram feitas as medições de vazão em cada ponto de consumo e a estimativa de usos finais através da medição feita pelos moradores. O aparelho de maior utilização foi o chuveiro, seguido da máquina de lavar roupas. Após esta etapa, foram feitas simulações no programa Netuno, versão 4, considerando substituição por água pluvial em dois cenários: (i) bacias sanitárias e torneira de jardim (13,31%) e (ii) bacias sanitárias, torneira de jardim, máquina de lavar roupas e torneira do tanque (36,43%). Também considerou-se a existência ou não de reservatório superior. Os resultados mostraram que não houve diferenças significativas com a utilização do reservatório superior, com exceção do volume extravasado de água. Como ponto positivo salienta-se que o percentual de atendimento do sistema para todas as simulações ficou acima de 90%.

Este artigo tem por objetivo a análise do aproveitamento de água pluvial para usos não potáveis em uma residência. Foram feitas as medições de vazão em cada ponto de consumo e a estimativa de usos finais após o acompanhamento do consumo durante quinze dias. Na sequência, foram feitas simulações no programa Netuno, versão 4, considerando ou não a existência de reservatório superior e a substituição por água pluvial em dois cenários: (i) bacias sanitárias e torneira de jardim e (ii) bacias sanitárias, torneira de jardim, máquina de lavar roupas e torneira do tanque. Os resultados mostraram que o aparelho de maior utilização foi o chuveiro, seguido da máquina de lavar roupas. Nas simulações do aproveitamento de água pluvial, os resultados mostraram que não houve diferenças significativas com a utilização do reservatório superior, com exceção do volume extravasado de água. O número de dias em que a demanda de água pluvial foi totalmente atendida foi superior a 90% para todos os casos, o que é bastante positivo. Conclui-se que a área de captação, a demanda de água para fins não potáveis, o tamanho do reservatório, assim como os valores das tarifas de água influenciam muito na viabilidade do projeto.