La carbonización hidrotermal (HTC) de la cáscara de arroz fue optimizada en términos de la capacidad de adsorción en equilibrio (q) y el rendimiento de masa de hidrocarbón (MY). Las variables estudiadas fueron la temperatura de reacción, el tiempo de residencia y la relación biomasa-agua mediante la metodología de superficie de respuesta. En ambos casos, la temperatura de reacción resultó ser el parámetro más significativo que promovía altos valores de q a temperaturas más altas al tratar el azul de metileno (MB) como el contaminante objetivo. Sin embargo, el MY fue bajo (~40%) al centrarse en una posible aplicación industrial. Por lo tanto, maximizar q y MY simultáneamente mediante la optimización de múltiples respuestas surge como una solución prometedora para mejorar los valores de MY (>60%) sin diferencias significativas respecto a la respuesta de q. Además, se realizó una activación adicional en los hidrocarbones óptimos para investigar más a fondo la mejora de q. Como resultado, no se observaron diferencias estadísticas entre los hidrocarbones no modificados y los activados para q; sin embargo, la constante de pseudo-segundo orden (k) pareció aumentar después de la activación alcalina, principalmente debido a una mayor área de superficie. Los hidrocarbones no modificados y activados fueron caracterizados mediante SEM, FTIR, XRD y BET, resultando en dos efectos significativos que contribuyen a la adsorción de MB: aumento del área de superficie y superficie de hidrocarbón funcionalizada. En consecuencia, este trabajo proporciona valiosos conocimientos sobre la aplicación posterior de este esquema de optimización de HTC a escala industrial.