En 2017, la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) informó que los estadounidenses generaron más de 268 millones de toneladas de residuos sólidos municipales (RSM). La mayoría (52%) de estos residuos termina en vertederos, que son la tercera fuente más grande de emisiones de metano antropogénico. Las mejoras en términos de gestión de residuos y producción de energía podrían resolverse integrando el procesamiento de RSM con la carbonización hidrotermal (CHT) y la digestión anaerobia (DA) para convertir el carbono orgánico de los RSM en combustibles. Los objetivos de este estudio fueron (a) investigar experimentos de CHT a diferentes temperaturas y tiempos de residencia, (b) evaluar las propiedades de la fase acuosa y los sólidos, y (c) realizar una prueba de botella a escala de banco de DA en la fase acuosa. Se utilizó una mezcla de diferentes materias primas que representan RSM. La CHT a 280 grados C y 10 minutos produjo el mayor carbono orgánico total (COT) de 8.16 g/L con rendimientos de biogás de 222 mL biogás/g COT. Los resultados mostraron que la DA de la fase acuosa de una materia prima mixta de RSM es factible. El enfoque integrado muestra una recuperación de carbono orgánico del 58% (hidrocarbón y biogás). Este estudio es el primero de su tipo en investigar diferentes temperaturas y tiempos para una materia prima heterogénea (RSM mezclado), y evaluar específicamente la biodegradabilidad anaerobia de la fase acuosa de CHT de RSM.