大麻のCO2抽出:超臨界と亜臨界の違い、圧力で抽出物がどう変わるか、そして家庭でできない理由

CO2抽出は、二酸化炭素を溶剤として使う抽出方法です。乾燥させた大麻やヘンプから、カンナビノイド(THCやCBDなど)とテルペン(香りの成分)を取り出します。CO2に高い圧力をかけると、液体の溶剤と同じように植物の成分を溶かすようになります。圧力を抜くとCO2は気体に戻って抜けていき、抽出物だけが回収容器に残ります。

運転方法は2種類あります。超臨界抽出は約31 °C・74 barを超える条件で行います。このときCO2は「超臨界流体」という状態になります(詳しくは後で説明します)。亜臨界抽出はそれより低い条件で行い、CO2は圧力をかけた低温の液体として働きます。オペレーター(装置を運転する人)が圧力・温度・運転時間を決めます。この設定によって、どの成分が出てくるかが決まります。最初にできるのは未精製の抽出物で、業界では「クルード(crude)」と呼ばれます。石油の原油とは関係ありません。通常は、さらに精製してから完成品にします。

抽出法全体の概要は、大麻の抽出をわかりやすく解説:溶剤法と無溶剤法の比較をご覧ください。この記事では、CO2法の仕組み、公表されている数値からわかること、そして自宅で装置を組むべきではない理由を説明します。

臨界点を数値で見る

まず、いくつかの単位を確認します。bar(バール)は圧力の単位です。1 barは海面の高さでの大気圧とほぼ同じなので、74 barはその約74倍になります。ケルビン(K)は科学者が使う温度の単位で、273.15を引くと°Cになります。MPa(メガパスカル)も圧力の単位で、1 MPaは10 barです。

どの物質にも臨界点があります。臨界点とは、それを超えると液体と気体の区別がなくなる温度と圧力のことです。臨界点を超えた物質は、ひとつの「超臨界流体」になります。CO2の臨界点の基準値は、すでにしっかり確立されています。

  • NIST Chemistry WebBook(米国国立標準技術研究所が公開しているオンラインのデータ集)は、評価済みデータセットのひとつに基づき、304.18 K(約31.03 °C)、73.80 barとしています。
  • 大麻からのCO2抽出に関する2023年のレビュー論文では、約31.1 °C、7.4 MPa(74 bar)とされています。

実用上は、約31 °C・74 barと覚えておけば十分です。

CO2が使われるのは、この臨界温度が低いからです。水も超臨界状態になりますが、そのためには約647 K(約374 °C)、22.1 MPa(221 bar)が必要です。この温度では、熱に弱い植物成分が壊れてしまいます。同じレビュー論文は、植物原料にCO2が使われるほかの理由も挙げています。燃えないこと、毒性がないこと、安価であること、そして圧力が下がると気体になって製品から抜けることです。

訳者注: タイでは、31 °Cはごく普通の午後の気温です。暑い倉庫や直射日光の下に置いたCO2ガスボンベは、すでにCO2の臨界温度を超えています。しかも、温まるにつれて内部の圧力が上がります。あなた自身や委託先の業者が現場でCO2ボンベを保管する場合は、立てた状態でチェーンで固定し、日陰で熱源から離して置いてください。目的は単純です。ボンベを涼しく保てば内部の圧力が低くなり、ガスの噴出や破損のおそれが減ります。

超臨界と亜臨界

亜臨界 超臨界
条件 約31 °C未満、または74 bar未満(両方の場合も含む) 両方を上回る
CO2の状態 圧力をかけた液体 超臨界流体
溶かす力 低め、穏やか 高く、圧力を変えて調整できる
主な用途 揮発しやすい香り成分の回収、低温での運転 幅広い成分をまとめて抽出、または特定の成分群を狙った抽出
弱点 溶剤として弱いため、1回あたりの抽出量が少ない 高圧では、植物のワックスが抽出物に多く混ざる

販売業者は「亜臨界抽出のほうがテルペンに良い」とよく言います。物理的に裏付けられるのは、そのうちの一部だけです。CO2の温度が低く溶かす力も弱いため、工程が穏やかだという点です。実際の抽出物にどれだけ差が出るかは、原料と具体的な設定によって変わります。一律に言い切る主張はうのみにせず、実際の抽出物の分析結果を見せてもらいましょう。どこを確認すればよいかは、フォーラムのガイド大麻の分析証明書 (COA) の読み方で解説しています。

設定を変えるとCO2が取り出す成分も変わる理由

超臨界の範囲では、CO2は次の2つの便利な性質を同時に持ちます。

  • 密度(流体がどれだけぎっしり詰まっているか)は、圧力を上げるにつれて液体に近づきます。
  • 粘度(とろみ、流れやすさ)は気体に近いままなので、植物原料の中をスムーズに通り抜けます。

流体がどれだけ溶かせるかは、主に密度で決まります。そのため、圧力を上げると溶剤として強くなり、より多くの種類の成分が溶けます。圧力を下げると溶剤として弱くなり、取り出せる成分の範囲が狭くなります。

学術誌Pharmaceuticalsに掲載された2022年の研究では、産業用ヘンプの花穂を使って、これを数値で示しています。以下のどの目標成分でも、最適な温度は60 °Cでした。

  • モノテルペンは、比較的低い131.2 barで最もよく取れました。モノテルペンは軽めの香り成分で、ミルセン、リモネン、α-ピネンなどがこのグループに入ります。
  • セスキテルペンを多く含む抽出物は、319.7 barで得られました。セスキテルペンは重めの香り成分で、β-カリオフィレンなどがこのグループに入ります。
  • CBDの抽出量は、284.78 barで最大になりました。
  • 収率(原料の重さに対する抽出物の重さの割合)は、圧力と温度によって0.75%から8.83%まで幅がありました。

つまり「調整できる」とは、同じ装置でも設定を変えれば、抽出物の化学的な組成が変わるという意味です。これらの香り成分について詳しくは、大麻のテルペン:その正体、乾燥後にどれだけ残るか、エビデンスが裏付ける効果の主張はどれかをご覧ください。

工程によっては、CO2の流れに共溶媒(コソルベント)を加えることもあります。共溶媒には多くの場合エタノール(飲用グレードのアルコール)が使われ、全体の収率が上がります。大麻からのCO2抽出に関する2023年のレビュー論文は、共溶媒を加えると狙った成分だけを選んで取り出しにくくなると指摘しています。その結果、抽出物にワックスやクロロフィル(緑色の色素)が多く含まれ、後の工程で取り除く必要が出てきます。

ここから実践できること: 抽出業者に原料を送る場合は、どの圧力・温度・共溶媒を使う予定なのかを尋ねてください。何を狙っているのか(香り、CBD、またはすべて)も確認しましょう。その答えから、抽出物があなたの販売目的や使用目的に合うかどうかがわかります。

ウィンタライゼーション:エタノールが再び登場する精製工程

高圧でCO2抽出を行うと、カンナビノイドと一緒に植物のワックスや脂質も溶け出します。ウィンタライゼーション(低温精製)では、次の4つのステップでこれらを取り除きます。

  1. 未精製の抽出物をエタノールに溶かします。
  2. 混合液を冷やし、ワックスや脂質を固めて沈殿させます。
  3. 冷たいうちにろ過します。
  4. エタノールを蒸発させて取り除きます。

この点は、ラベルを読むときに重要です。「CO2抽出物」と書かれていても、CO2だけで作ったとは限りません。多くの場合、CO2で得た未精製抽出物を、さらにエタノールで精製したものです。エタノールを安全に扱う方法は、大麻のエタノール抽出:低温エタノールと加温エタノール、残留溶剤、火災対策をご覧ください。

ここから実践できること: CO2抽出物を購入したり委託したりするときは、エタノールでウィンタライゼーションをしたかどうかを尋ねてください。していた場合は、分析証明書に残留溶剤の検査結果を載せてもらいましょう。そうすれば、製品にどれだけエタノールが残っているかがわかります。

長所と短所

長所:

  • 抽出容器の中に可燃性の溶剤がありません。圧力が下がると、CO2は気体になって製品から抜けます。
  • ヘンプの研究が示すとおり、圧力と温度を変えることで、どの成分を取り出すかを調整できます。
  • 熱を使う多くの工程と比べて、作業温度が低めです。

短所:

  • 高圧装置は、購入費、検査・認証の費用、維持費がいずれも高額です。
  • 収率は設定によって大きく変わるため、結果はオペレーターの腕に大きく左右されます。
  • 未精製の抽出物には、エタノールでのウィンタライゼーションが必要なことが多くあります。そのため、後の工程で可燃性の溶剤が再び使われます。

訳者注: タイでは、現地ならではの2つの条件がリスクを高めます。1つめは停電です。高圧運転の途中で、ポンプや冷却装置(チラー)が止まるおそれがあります。2つめは暑い室内です。冷却が難しくなるうえ、熱でガスの圧力も上がります。業者に委託する場合は、停電時に装置がどうやって安全に停止するのか、部屋をどう冷やしているのかを尋ねてください。その答えを聞けば、業者が圧力の安全をどれだけ真剣に考えているかをすぐに見極められます。

「家庭用CO2抽出機」

このテーマで特によく検索される言葉なので、はっきりお答えします。超臨界CO2抽出機は家電製品ではありません。小型の機械であっても、それは変わりません。超臨界の範囲に入るだけでも、装置の中のCO2を約74 bar以上に保つ必要があります。公表されている大麻の研究では、作業圧力はそれよりはるかに高くなっています。前述のヘンプの研究では、約131〜320 barでした。

英国安全衛生庁(HSE、職場の安全を担当する英国の政府機関)は、圧力システムに関するガイドを公開しています。このガイドには、こうした装置が故障したときに起こることが挙げられています。

  • 圧縮ガスが放出されることによる爆発
  • 壊れた部品や飛び散った破片によるけが
  • 放出された内容物との接触

同じガイドによると、ほとんどの圧力システムには検査計画書(written scheme of examination)が必要です。検査計画書とは、どの部品をどのくらいの頻度で検査するかを定めた文書で、適格者(competent person)が作成または承認します。免除されるのは、ごく小さなシステムだけです。業務用のCO2抽出機は、こうした仕組みに沿って製造・検査・運用されています。価格が高いのは、これが大きな理由です。

訳者注: HSEのガイドは英国を対象としたものです。タイには、圧力容器やガスボンベに関する独自の規則があります。圧力装置を設置・運用する前に、どのような検査や登録が必要かを、タイの関係当局か資格を持つエンジニアに確認してください。

家庭で使う人にとっては、費用の面でもまず割に合いません。機械本体に加えて、認証、保守、CO2の安定した供給、前述の精製工程が必要になります。これは大量の原料を処理する生産者向けの設備です。

タイの法律にも制限があります。重量比で0.2%を超えるTHCを含む抽出物の製造は、2026年4月26日に施行された「大麻又はヘンプ抽出物に関する省令 仏暦2569年」で規制されています。この省令に基づくライセンスを受けられるのは、次の者だけです。

  • 外国人事業法 仏暦2542年(1999年)上の「外国人」に当たらないタイの法人(登記された会社や、それに類する法的主体)
  • 国の機関
  • タイ赤十字社

この省令については、フォーラムのガイドタイの仏暦2569年(2026年)の2つの省令で詳しく解説しています。なお、この記事では特定の機械やメーカーを推奨したり比較したりはしません。

訳者注: タイや東南アジアのほとんどの生産者にとって、現実的な方法は機械を買うことではありません。収穫物から抽出物を作りたい場合は、タイで必要なライセンスを正式に取得している抽出施設に委託してください。原料を渡す前に、ライセンスを見せてもらいましょう。そうすれば、収穫物もあなた自身のライセンスも、法律の範囲内に保てます。

よくある間違い

  • 「超臨界」なら製品が強いと思い込む。 この言葉は抽出中の溶剤の状態を表すもので、完成したオイルの成分濃度(ポテンシー)を示すものではありません。カンナビノイド濃度は分析証明書で確認してください。
  • CO2抽出物はほかの溶剤に一切触れていないと思い込む。 多くはエタノールでのウィンタライゼーションを経ています。業者に確認し、残留溶剤の検査結果もチェックしてください。
  • 温度が低ければリスクも低いと思い込む。 CO2抽出の危険は熱ではなく、装置の中にたまった圧力にあります。

この記事の内容をもとに行動する前に、最新のタイの規則と、圧力装置に関する現地の要件を確認してください。

参考文献

  • NIST Chemistry WebBook(米国国立標準技術研究所)、二酸化炭素の相変化データ:臨界温度304.18 K、臨界圧力73.80 bar。https://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID=C124389&Mask=4

  • de Aguiar A.C., Vardanega R., Viganó J., Silva E.K. (2023). Supercritical Carbon Dioxide Technology for Recovering Valuable Phytochemicals from Cannabis sativa L. and Valorization of Its Biomass for Food Applications. Molecules 28(9): 3849. https://doi.org/10.3390/molecules28093849

  • Jokić S., Jerković I., Pavić V., Aladić K., Molnar M., Jakovljević Kovač M., Vladimir-Knežević S. (2022). Terpenes and Cannabinoids in Supercritical CO2 Extracts of Industrial Hemp Inflorescences: Optimization of Extraction, Antiradical and Antibacterial Activity. Pharmaceuticals 15(9): 1117. https://doi.org/10.3390/ph15091117

  • 英国安全衛生庁(UK Health and Safety Executive)、Pressure systems: A brief guide to safety (INDG261). https://www.hse.gov.uk/pubns/indg261.htm

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