A utilização de materiais naturais em processos de adsorção se destaca entre as tecnologias limpas e eficientes para a mitigação dos efeitos causados pela poluição hídrica por corantes sintéticos. Nesse sentido, visando a interligação com os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável, a argila atapulgita, natural do Piauí, foi utilizada como adsorvente, após um tratamento hidrotérmico (HTT), sem uso de reagentes químicos, sob diferentes temperaturas (100 °C, 120 °C, 155 °C), como forma de purificação limpa, seguida da análise da capacidade de adsorção utilizando técnicas de planejamento experimental. O efeito do HTT na atapulgita foi analisado através das caracterizações por FRX, DRX, PCZ, MEV, potencial Zeta e Termogravimetria, onde as análises demonstraram que o tratamento foi efetivo para a lixiviação de carbonatos sem provocar alterações em sua estrutura. Em seguida, a análise da capacidade de adsorção das argilas em sua forma natural (ATPN) e após HTT a 100 °C (AH100), através de um planejamento fatorial (PF) demonstrou que o HTT foi efetivo para aumentar a capacidade de adsorção da argila. As análises de adsorção, foram realizadas nas condições ótimas encontradas através de uma triagem utilizando um PF 2³, com valores de massa de adsorvente (0,01 g), pH da solução (9) e concentração de adsorvato (150 mg/L). Através da análise cinética, foi evidenciado que o modelo de pseudo-primeira ordem se ajustou melhor aos dados experimentais, de modo geral, com um R² = 0,9903, na temperatura de 298 K. As curvas isotérmicas foram melhores ajustados a isoterma de Sips com R² = 0,980, na temperatura de 298 K. A análise termodinâmica, por sua vez, sugeriu que a adsorção do azul de metileno pela argila AH100 é um processo endotérmico, com aumento de entalpia (∆H), indicando uma maior tendência à adsorção em temperaturas elevadas. O valor positivo da entropia (∆S) indicou uma maior organização no sistema e um processo de adsorção favorável, assim como o valor da energia livre de Gibbs (∆G) foi positivo, indicando a não-espontaneidade do processo.