​L'eau est une ressource essentielle pour assurer un développement durable des sociétés et la compétitivité de leurs économies. 

Avec l'augmentation constante de la demande en eau liée à la croissance de la population mondiale, et à l'évolution du climat, dans de nombreuses régions du globe une pénurie d'eau existe déjà pour les populations et l'agriculture, ainsi que pour l'industrie. L'accès à l'eau et l'efficacité du réseau d'assainissement sont des enjeux cruciaux pour les populations, tant sur le plan de l'hygiène que de leur développement économique. Les nanomatériaux peuvent contribuer à une gestion durable de l'eau au travers de solution innovantes favorisant une approche tant pour traiter les eaux usées, que pour assurer un approvisionnement en eau potable des populations.

Faire face au challenge de l'eau nécessite une approche symbiotique capable de délivrer des solutions intégrées à la fois pour les circuits domestiques, agricoles et industriels.

La production d'eau potable à partir d'eau de mer se développe industriellement par filtration sur des membranes nanoporeuses, pour la dessaliniser. Cette technologie est également applicables pour le traitement des eaux usées afin d'éliminer les polluants organiques et biologiques (Virus). Les membranes utilisées sont à base de céramiques nanoporeuses, ou de polymères fluorés dont les nanopores sont rendus hydrophiles par la nanostructuration de leur surface, ce qui permet de diminuer d'un facteur 2 à 4 l'énergie nécessaire à leur fonctionnement par rapport à une membrane classique. Le nano-dioxyde de titane est utilisé dans des procédés de purification de l'eau par photo-oxydation pour éliminer des polluants et des matières organiques. Les nanoparticules de fer sont utilisées pour éliminer l'arsenic présent naturellement dans des eaux de surface, afin de les rendre potable (Bangladesh, nord du Chili).   ​