La producción de alimentos es el principal desafío para las regiones áridas en desarrollo debido al acceso restringido a agua dulce. Este estudio combina el conocimiento ambiental de dos regiones desérticas costeras en el continente americano con características geográficas similares para proponer un modelo general de economía circular en condiciones ambientales estresadas. El Desierto de Atacama, ubicado en Chile, es el lugar más seco de la Tierra. Debido a la falta de lluvias durante décadas, la posibilidad de cultivar alimentos es casi imposible. El Desierto de Sonora, en el noroeste de México, es conocido por su extrema aridez y temperaturas superiores a 50 grados Celsius en verano. Ambos desiertos tienen ciudades en continuo crecimiento que van de 400,000 a 900,000 habitantes, donde el acceso y la gestión del agua dulce representan un problema. Se desarrolló un modelo de economía circular. Los parámetros críticos para este modelo consideraron: la utilización de energía solar para la desalinización de agua y la producción de energía, integrada con la agricultura hidropónica y la dosificación de agua con hidrogeles para la producción de alimentos; microalgas para biocombustibles; algas marinas para productos bioquímicos; digestión anaeróbica para la gestión de residuos orgánicos y recuperación de nutrientes del tratamiento de lodos de aguas residuales. Se necesitan políticas y gobernanza regionales para incentivar la adopción de modelos de economía circular.