Die CO2-Extraktion nutzt Kohlendioxid, das so weit komprimiert wird, dass es sich wie ein flüssiges Lösungsmittel verhält, um Cannabinoide und Terpene aus getrocknetem Cannabis oder Hanf zu lösen; wenn der Druck abgelassen wird, geht das CO2 wieder in den gasförmigen Zustand über und hinterlässt das Extrakt. Der Prozess läuft in zwei Regimen ab. Die superkritische Extraktion arbeitet oberhalb des kritischen Punkts von CO2 von etwa 31 °C und 74 bar, wo das Fluid eine flüssigkeitsähnliche Lösekraft und ein gasähnliches Fließverhalten aufweist. Die subkritische Extraktion arbeitet unterhalb dieses Punkts mit CO2 als kalter, komprimierter Flüssigkeit. Bediener wählen Druck, Temperatur und Zeit, um gezielt zu steuern, welche Verbindungen extrahiert werden, und das fertige Rohöl (Crude Oil) wird in der Regel weiter raffiniert, bevor es zu einem Endprodukt wird.
Der kritische Punkt in Zahlen
Der kritische Punkt ist der Zustand, an dem die getrennten flüssigen und gasförmigen Phasen eines Stoffes aufhören zu existieren. Für CO2 sind die Referenzwerte gut etabliert. Das NIST Chemistry WebBook listet aus einem seiner ausgewerteten Datensätze eine kritische Temperatur von 304,18 K und einen kritischen Druck von 73,80 bar auf; eine narrative Übersichtsarbeit zur Cannabisverarbeitung gibt 31,06 °C und 73,83 bar an. In der Praxis spricht man von etwa 31 °C und 74 bar.
Diese niedrige kritische Temperatur ist der Hauptgrund, warum CO2 überhaupt verwendet wird. Wasser kann ebenfalls superkritisch werden, allerdings erst bei etwa 647 K und 22,1 MPa – weit über dem, was für hitzeempfindliche Pflanzenstoffe nutzbar ist. Dieselbe Fachanalyse weist darauf hin, dass CO2 nicht brennbar, ungiftig, leicht zu entfernen und relativ kostengünstig ist, weshalb es sich zum Standard-Lösungsmittel für die superkritische Extraktion von Botanicals entwickelt hat.
Superkritisch vs. subkritisch
| Subkritisch | Superkritisch | |
|---|---|---|
| Bedingungen | Unter etwa 31 °C und/oder 74 bar | Über beiden Werten |
| Zustand von CO2 | Komprimierte Flüssigkeit | Überkritisches Fluid |
| Lösekraft | Geringer, schonender | Höher, über den Druck einstellbar |
| Typische Anwendung | Flüchtige Fraktionen, Tieftemperatur-Durchläufe | Gesamtspektrum-Extraktion, gezielte Fraktionen |
| Zielkonflikt | Schwächeres Lösungsmittel, weniger Ausbeute pro Durchlauf | Mehr Wachse werden bei hohem Druck mitgerissen |
Die subkritische Seite wird oft als schonender für Terpene vermarktet. Die zugrundeliegende Physik stützt die Bezeichnung „schonender“, da das Lösungsmittel kälter und schwächer ist. Wie groß der Unterschied bei einem spezifischen Extrakt jedoch tatsächlich ist, hängt stark vom Material und den Einstellungen des Durchlaufs ab; pauschale Aussagen sind daher mit Vorsicht zu genießen.
Warum CO2 selektiv ist
Im superkritischen Bereich steigt die Dichte nahe an die einer Flüssigkeit an, während die Viskosität nahe der eines Gases bleibt. Die Dichte steuert maßgeblich, wie viel ein Fluid lösen kann: Ein höherer Druck erhöht somit die Lösekraft des Lösungsmittels, während ein niedrigerer Druck das Spektrum der gelösten Stoffe verengt.
Eine Studie aus dem Jahr 2022 zu Nutzhanfblüten in der Fachzeitschrift Pharmaceuticals veranschaulicht diesen Effekt. Bei einer Arbeitstemperatur von 60 °C stellten die Autoren fest, dass sich ein vergleichsweise niedriger Druck von 131,2 bar am besten für Monoterpene eignete (die Klasse, zu der myrcene, limonene und alpha-pinene gehören). Extrakte mit einem höheren Gehalt an Sesquiterpenen (wie beta-caryophyllene) wurden bei 319,7 bar gewonnen, während die CBD-Extraktion bei 284,78 bar ihren Höchstwert erreichte. Die Ausbeute lag je nach Druck und Temperatur zwischen 0,75% und 8,83%. Das ist die praktische Bedeutung von „steuerbar“: eine Maschine, unterschiedliche Einstellungen, unterschiedliche chemische Profile.
Einige Verfahren setzen dem CO2-Strom zusätzlich ein Co-Lösungsmittel zu, gewöhnlich Ethanol. Dies erhöht die Gesamtausbeute, allerdings weist eine Studie zur Hanfreinigung darauf hin, dass dabei auch vermehrt Chlorophyll und andere unerwünschte Verbindungen ko-extrahiert werden, die anschließend wieder entfernt werden müssen.
Winterisierung
CO2-Durchläufe unter höherem Druck tragen neben Cannabinoiden auch Pflanzenwachse und Lipide mit aus. Die Winterisierung entfernt diese Stoffe: Das Rohöl (Crude Oil) wird in Ethanol gelöst, gekühlt, sodass die Wachse ausflocken (ausfällen), kalt gefiltert und das Ethanol anschließend verdampft. Ein veröffentlichter Leitfaden für Hanf sah vor, das in Ethanol gelöste Extrakt (10 Gew.-%) für 24 bis 48 Stunden bei −20 °C zu halten, bevor es filtriert wird. Dies ist wichtig, da die Bezeichnung „CO2-Extrakt“ auf einem Etikett häufig Rohöl aus CO2-Extraktion plus einen Raffinationsschritt mit Ethanol bedeutet und nicht CO2 alleine.
Vor- und Nachteile
Vorteile:
- Kein brennbares Lösungsmittel im Extraktionsbehälter, und CO2 entweicht bei Druckabfall als Gas aus dem Produkt.
- Die Selektivität kann über Druck und Temperatur präzise angepasst werden, wie die Hanfstudie zeigt.
- Niedrige Arbeitstemperaturen im Vergleich zu vielen thermischen Verfahren.
Nachteile:
- Hochdruckanlagen sind teuer in Anschaffung, Zertifizierung und Wartung.
- Die Ausbeute variiert stark je nach Einstellung, weshalb die Ergebnisse sehr vom Geschick des Bedieners abhängen.
- Das Rohöl muss meist noch einer Winterisierung mit Ethanol unterzogen werden, wodurch im nachgelagerten Prozess wieder ein brennbares Lösungsmittel zum Einsatz kommt.
„CO2-Extraktionsmaschine für zu Hause“
Dies ist eine der häufigsten Suchanfragen zu diesem Thema, daher eine direkte Antwort: Ein superkritischer CO2-Extraktor ist kein Haushaltsgerät, und auch eine kompakte Baugröße ändert daran nichts. Das System muss das CO2 auf über etwa 74 bar verdichten, nur um den superkritischen Bereich überhaupt zu erreichen. Die Arbeitsdrücke in veröffentlichten Cannabis-Studien liegen noch deutlich höher – im Bereich von 131 bis 320 bar bei den oben genannten Hanfuntersuchungen.
Der Leitfaden der britischen Behörde für Gesundheit und Sicherheit am Arbeitsplatz (HSE) für Drucksysteme beschreibt die Gefahren bei einem Versagen solcher Geräte: Druckwellen durch das schlagartige Entweichen komprimierter Gase, Trümmerteile und umherfliegende Splitter sowie der direkte Kontakt mit dem austretenden Inhalt. Der Leitfaden erläutert zudem, dass für die meisten Drucksysteme ein schriftlicher Prüfplan von einer sachkundigen Person erstellt werden muss und nur sehr kleine Systeme davon ausgenommen sind. Kommerzielle CO2-Extraktoren werden streng innerhalb eines solchen Regulierungsrahmens gebaut, geprüft und betrieben – was einen Großteil ihrer Kosten erklärt.
Auch wirtschaftlich geht die Rechnung für Heimanwender selten auf. Die Anschaffungskosten, gepaart mit Zertifizierung, Wartung, CO2-Versorgung und den beschriebenen Nachbearbeitungsschritten, sind für Produzenten ausgelegt, die große Mengen an Material verarbeiten. In Thailand fällt die Herstellung eines Extrakts mit mehr als 0,2 Gew.-% THC zudem unter die Ministerialverordnung über Cannabis- oder Hanfextrakte B.E. 2569. Diese behält Produktionslizenzen thailändischen juristischen Personen vor, die gemäß dem Foreign Business Act (FBA) B.E. 2542 (1999) nicht als „ausländisch“ gelten, sowie Regierungsbehörden und dem Thailändischen Roten Kreuz. Dieser Beitrag spricht keine Empfehlungen für bestimmte Maschinen oder Hersteller aus und führt keine Produktvergleiche durch.
Häufige Fehler
- Die Annahme, dass „superkritisch“ automatisch ein „stärkeres Produkt“ bedeutet. Der Begriff beschreibt den Zustand des Lösungsmittels, nicht die Potenz des fertigen Öls.
- Die Annahme, dass CO2-Extrakte nie mit anderen Lösungsmitteln in Berührung kommen. Viele Extrakte durchlaufen eine Winterisierung mit Ethanol.
- Die Verwechslung von niedriger Temperatur mit niedrigem Risiko. Die primäre Gefahr bei der CO2-Extraktion geht vom gespeicherten Druck aus, nicht von Hitze.
Prüfen Sie stets die aktuellen thailändischen Vorschriften sowie Ihre lokalen Bestimmungen für Druckgeräte, bevor Sie Handlungen auf Grundlage dieser Informationen vornehmen.