Das Herzstück der hydrothermalen Aufbereitungsanlage im Modul „Hydrothermale Prozesse“ (HTP) ist ein 500-Liter- bzw. 0,5 m³-Edelstahlreaktor, der für die Behandlung insbesondere stark wasserhaltiger Biomassen und Reststoffe unter erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur ausgelegt ist. In diesem Kontext werden Verfahren für den Aufschluss, die Aufbereitung und die Veredelung von Biomasse zusammengefasst, die typischerweise bei Temperaturen von 150 bis 280 °C und Drücken von etwa 5 bis 65 bar über Zeiträume von etwa dreißig Minuten bis hin zu wenigen Stunden ablaufen. Der Reaktor selbst kann bei Bedingungen von bis zu 240 °C und rund 40 bar betrieben werden und dient sowohl der Vorbehandlung komplexer Biomassen für die anaerobe Vergärung als auch der Nachbehandlung beziehungsweise Aufbereitung von Gärresten.

Ein wesentliches Merkmal des Systems ist ein wandnaher und spiralförmiger Rührer mit einem maximalen Drehmoment von 8000 Nm, der die Verarbeitung unterschiedlicher realer Biomassearten mit einem hohen Trockensubstanzgehalt ermöglicht. Unterstützt wird der Prozess durch einen integrierten Dampferzeuger, der trotz des großen Reaktorvolumens eine hohe Aufheizrate von bis zu 2 K/min gewährleistet. Eine enge Prozessüberwachung sorgt zudem für eine präzise Steuerung und Regelung der Reaktionsbedingungen.

Unter erhöhten Temperaturen und Drücken werden die polymeren Bestandteile der Biomasse hydrolytisch in ihre Monomere zerlegt, die sich anschließend weiter zersetzen und neu anordnen, wodurch Hydrokohle sowie wasserlösliche Produkte entstehen. Im unteren Temperatur- und Verweilzeitbereich wird der Prozess gezielt zum Aufschluss der Lignozellulose-Matrix eingesetzt. Dadurch wird die Biomasse für die an der anaeroben Fermentation beteiligten Mikroorganismen besser zugänglich und leichter abbaubar, was in kürzerer Zeit zu einer erhöhten Biogasausbeute führt.

Bei der Gärrestaufbereitung können hingegen höhere Temperatur- und Druckniveaus genutzt werden, um wässrige Gärreste in Hydrokohle umzuwandeln und gleichzeitig eine gezielte Verschiebung von Nährstoffen zwischen der festen und der flüssigen Phase zu erreichen. So kann beispielsweise Phosphor aus der festen Phase in die flüssige Phase überführt und anschließend in nachgeschalteten Prozessen, etwa durch Fällungsreaktionen, zurückgewonnen werden.