CO2抽出（CO2 extraction）は、液体溶剤のように振る舞うまで圧縮された二酸化炭素を使用して、乾燥させた大麻またはヘンプからカンナビノイドとテルペンを溶解・抽出します。圧力を解放するとCO2は気体に戻り、抽出物（extract）だけが残ります。このプロセスには2つの領域があります。超臨界抽出（supercritical extraction）は、CO2の臨界点（約31 °Cおよび74 bar）以上で動作し、流体は液体のような溶解力と気体のような流動性を持ちます。亜臨界抽出（subcritical extraction）はその臨界点未満で動作し、CO2を冷たい圧縮液体として使用します。オペレーターは圧力、温度、時間を設定して抽出される成分を制御し、得られたクルードオイル（crude oil）は通常、製品になる前にさらに精製されます。
臨界点と具体的な数値
臨界点とは、物質の液体と気体の相が区別できなくなる限界点です。CO2の参照値はしっかりと確立されています。NIST Chemistry WebBookのデータセットによると、臨界温度は304.18 K、臨界圧力は73.80 barと記載されています。また、大麻処理に関するナラティブレビューでは31.06 °Cおよび73.83 barとされています。実用上は、約31 °Cおよび74 barと考えられます。
この低い臨界温度こそが、CO2が抽出に使用される理由です。水も超臨界状態になりますが、約647 Kおよび22.1 MPaが必要であり、熱に弱い植物成分の抽出には到底使えません。前述のレビューでは、CO2は不燃性で無毒、除去が容易で比較的安価であるため、植物原料の標準的な超臨界溶媒になっていると指摘されています。
超臨界 vs 亜臨界
| 亜臨界 | 超臨界 | |
|---|---|---|
| 条件 | 約31 °C未満 および/または 74 bar未満 | 両方の条件以上 |
| CO2の状態 | 圧縮液体 | 超臨界流体 |
| 溶解力 | 低く、よりマイルド | 高く、圧力で調整可能 |
| 典型的な用途 | 揮発性分画、低温抽出 | 全領域の抽出、特定分画のターゲット抽出 |
| トレードオフ | 溶媒としての力が弱く、1回の抽出量が少ない | 高圧下では植物ワックスが多く混入する |
亜臨界領域は、テルペンの抽出により適していると宣伝されることがよくあります。溶媒がより冷たくマイルドであるため、基礎的な物理学的には「より優しい」抽出法と言えますが、特定の抽出物にどれほどの違いをもたらすかは原料と設定条件に依存するため、過度な謳い文句には注意が必要です。
なぜCO2抽出は選択性があるのか
超臨界領域では、粘度が気体に近いまま、密度が液体の密度に向かって上昇します。密度は流体が溶解できる量を大きく左右するため、圧力を上げると溶媒の能力が高まり、圧力を下げると抽出される成分が絞られます。
Pharmaceuticals誌に掲載された2022年の産業用ヘンプの花穂に関する研究は、この仕組みを裏付けています。60 °Cで作業を行った著者らは、比較的に低い131.2 barがモノテルペン（myrcene、limonene、alpha-pineneを含むクラス）に最適であり、セスキテルペン（beta-caryophylleneを含むクラス）を多く含む抽出物は319.7 barで得られ、CBDの抽出は284.78 barでピークに達することを発見しました。抽出効率（収率）は、圧力と温度に応じて0.75%から8.83%の範囲で変化しました。これが「チューニング可能（可変性）」という言葉の実用的な意味です。つまり、1台の機器で、設定を変えることにより異なる化学プロファイルが得られます。
一部のプロセスでは、CO2流に共溶媒（通常はエタノール）を追加することもあります。これにより全収率は向上しますが、ヘンプ精製に関する研究では、クロロフィルやその他の化合物も同時に抽出されてしまうため、後でそれらを除去する必要があると指摘されています。
ウィンタライゼーション
より高圧でのCO2抽出では、カンナビノイドとともに植物ワックスや脂質が持ち越されます。ウィンタライゼーション（winterization）はこれらを除去するプロセスです。クルードオイルをエタノールに溶解し、ワックスが析出するように冷却して冷温ろ過し、エタノールを蒸発させます。公表されているヘンプのプロトコルの一例では、重量比10%にエタノール溶解した抽出物を−20 °Cで24〜48時間保持してからろ過を行っています。ラベルに「CO2抽出物」と書かれていても、単なるCO2抽出だけでなく、エタノールによる精製ステップを経たものであることが多いのはこのためです。
メリットとデメリット
メリット：
- 抽出容器内に可燃性溶剤が存在せず、圧力が下がるとCO2は気体となって製品から抜け出します。
- ヘンプの研究が示すように、圧力と温度によって選択性を調整できます。
- 多くの熱処理プロセスと比較して、動作温度が低く抑えられます。
デメリット：
- 高圧設備は購入、認証、メンテナンスの費用が高額です。
- 設定によって収率が大きく変動するため、結果はオペレーターのスキルに強く依存します。
- クルードオイルは依然としてエタノールによるウィンタライゼーションを必要とすることが多く、ダウンストリーム（後工程）で可燃性溶剤を扱うことになります。
「家庭用CO2抽出機」について
これはこの分野で最も頻繁に検索されるキーワードの一つですが、明確な回答があります。超臨界CO2抽出機は家庭用電化製品ではなく、サイズが小さくなってもその本質は変わりません。超臨界領域に達するだけでもCO2を約74 bar以上に保持する必要があり、公表されている大麻研究における作業圧力は、上記のヘンプ研究で131〜320 bar程度と、はるかに高圧です。
英国安全衛生庁（HSE）の圧力システムに関するガイドには、そのような機器が故障した際のリスクが挙げられています。圧縮ガスの放出による爆発、破損部品や飛散物による衝撃、放出された内容物との接触などです。また、ほとんどの圧力システムには有資格者が作成した書面による検査計画が必要であり、除外されるのはごくわずかな超小型システムのみであると説明されています。商用のCO2抽出機は、まさにこのような規制枠組みの中で製造、検査、運用されており、それが高価格の大きな理由となっています。
個人利用者にとって、経済的な計算が合うことは滅多にありません。機材コストに加え、認証、メンテナンス、CO2の供給、および上記のポスト処理ステップは、大量の原材料を処理する事業者を対象としています。さらにタイでは、重量比0.2%を超えるTHCを含む抽出物の製造は大麻又はヘンプ抽出物に関する省令 仏暦2569年の対象となり、製造ライセンスは外国人事業法 仏暦2542年（1999年）において「外国人」に該当しないタイ法人、政府機関、およびタイ赤十字社（Thai Red Cross Society）に限定されています。本記事は特定の機器やメーカーを推奨・比較するものではありません。
よくある間違い
- 「超臨界」＝「より強力な製品」と思い込むこと。 これは溶媒の状態を表すものであり、完成したオイルのポテンシー（成分濃度）を表すものではありません。
- CO2抽出物が他の溶媒と一切接触していないと思い込むこと。 多くの抽出物がエタノールによるウィンタライゼーションを経ています。
- 「低温作業」＝「低リスク」と捉えること。 CO2抽出における危険因子は熱ではなく、蓄積された圧力です。
何らかのアクションを起こす前に、最新のタイの規制およびお住まいの地域の圧力機器に関する要件を必ず確認してください。