反应容器被灌满生物质并关闭后，在压力、热能的作用下生物质将发生反应。这些外部的设置参数控制内部生物质的反应机制。
在探索第一组热力学最佳状态（根据Le Chatelier最小约束原理）时，封闭系统内能量是不变的， 生物质首先被完全溶解，然后进入气相重叠的悬浮阶段，直到反应过程完毕，根据温度、压力、生物质的平衡反应，pH值和介质都发生了改变。当达到最佳状态和最佳操作点时，球形的HTC煤就由悬浮相聚合而成。
对于含有重金属的生物垃圾，如污泥，这个最佳时间点在于重金属沉淀与煤的聚合反应相吻合时。通过这一反应过程，95%的重金属被嵌入到煤中，从而从液相中将其营养物和有价值的物质分离。得到液相有价值物和吸附金属的HTC煤作为活化剂，HTC煤可用于污水处理厂吸附各种有害物质如药物、激素残留物和有害微生物，它取代了第四清洗阶段对各种药物和激素残留微生物的去除作用。