CO2萃取（CO2 extraction）利用二氧化碳在加压压缩至表现类似液体溶剂的状态时，将大麻素（cannabinoid）和萜烯（terpene）从干燥的大麻（cannabis）或工业大麻（hemp）中溶解出来；当压力释放时，CO2重新变回气体，留下萃取物。该过程主要在两种状态下运行：超临界萃取在CO2临界点（约 31 °C 和 74 bar）以上运行，此时流体兼具类似液体的溶解能力和类似气体的流动性；亚临界萃取则在该点以下运行，将CO2作为冷压缩液体使用。操作人员通过选择压力、温度和时间来控制提炼出的化合物成分，得到的粗提取物 (crude oil) 通常需要进一步精炼，才能制成最终产品。
临界点与其具体数值
临界点是物质的液态和气态相态停止分界并共存的特定条件。对于CO2，其参考值已被明确确立。NIST化学WebBook在其评估的数据集中列出了 304.18 K 的临界温度和 73.80 bar 的临界压力；一篇关于大麻加工的综述文章给出的数值为 31.06 °C 和 73.83 bar。在实际应用中，通常简化为约 31 °C 和 74 bar。
较低的临界温度正是使用CO2的主要原因。水也可以达到超临界状态，但需要大约 647 K 和 22.1 MPa，这远远超出了热敏性植物化合物所能承受的范围。同一综述指出，CO2不可燃、无毒、易于去除且相对便宜，因此它成为了草本植物默认的超临界溶剂。
超临界与亚临界
| 亚临界 | 超临界 | |
|---|---|---|
| 条件 | 低于约 31 °C 和/或 74 bar | 高于这两者 |
| CO2 状态 | 压缩液体 | 超临界流体 |
| 溶解能力 | 较低，更温和 | 较高，可通过压力调节 |
| 典型用途 | 挥发性组分，低温运行 | 全谱萃取，定向组分提炼 |
| 权衡利弊 | 溶剂效能较弱，单次萃取量较少 | 高压下会带出更多植物蜡质 |
亚临界提炼常被宣传为对萜烯保护更好。底层物理学支持“更温和”这一说法，因为溶剂温度更低且溶解力较弱，但它对特定萃取物的具体改善程度取决于原材料和运行参数设置，因此对一概而论的宣传应保持审慎。
为何CO2具有选择性
在超临界范围内，密度会向液体靠拢，而黏度则保持接近气体的状态。密度在很大程度上决定了流体的溶解能力，因此提高压力会增加溶剂强度，而降低压力则会缩小萃取出的成分范围。
发表在《Pharmaceuticals》期刊上一项2022年针对工业大麻花（hemp flower）的研究展示了这一原理。在 60 °C 下，研究人员发现较低的 131.2 bar 最适合单萜（包括 myrcene、limonene 和 alpha-pinene 在内的类别），富含倍半萜（包括 beta-caryophyllene 在内的类别）的萃取物出现在 319.7 bar，而 CBD 萃取在 284.78 bar 时达到峰值。根据压力和温度的不同，各组运行的出油率在 0.75% 到 8.83% 之间。这就是“可调控”的实际含义：同一台设备，通过不同的参数设置，可以获得不同的化学谱图。
某些工艺还会向CO2流中添加助溶剂（通常是乙醇）。这能提高总出油率，但一项工业大麻纯化研究指出，这会在一定程度上同时萃取出叶绿素（chlorophyll）和其他杂质，后续必须将它们去除。
冬化提纯 (winterization)
高压CO2运行会在提取大麻素的同时带出植物蜡质和脂质。冬化提纯 (winterization) 可以去除这些杂质：将粗提取物 (crude oil) 溶解在乙醇中，冷冻使蜡质沉淀，然后进行冷过滤，最后蒸发掉乙醇。一份已发表的工业大麻操作流程建议，将溶解在乙醇中（按重量计达到 10%）的萃取物置于 −20 °C 下保持 24 至 48 小时再进行过滤。这一点很重要，因为标签上的“CO2萃取物”通常意味着CO2粗提取物经过了乙醇精炼步骤，而不仅仅是单靠CO2提炼。
优势与劣势
优势：
- 萃取容器内无易燃溶剂，且当压力下降时，CO2会以气体形式离开产品。
- 如工业大麻研究所示，选择性可以通过压力和温度进行调控。
- 与许多热加工工艺相比，工作温度较低。
劣势：
- 高压设备购买、认证和维护成本昂贵。
- 产率因设置不同而差异巨大，因此结果高度依赖操作人员的技术水平。
- 粗提取物通常仍需经过乙醇冬化提纯 (winterization)，这在后续环节中重新引入了易燃溶剂。
“家用CO2萃取机”
这是该领域最常见的搜索词之一，因此给出一个直接的回答：超临界CO2萃取机绝非家用电器，设备体积小并不能改变这一性质。该系统仅为了达到超临界范围，就必须保持CO2处于约 74 bar 以上的压力，而在已发表的大麻研究中，实际工作压力要高得多，例如上述工业大麻研究中的压力大约在 131 至 320 bar。
英国健康与安全局 (HSE) 的压力系统指南列出了此类设备发生故障时的后果：压缩气体释放引发的爆炸、故障部件和飞溅碎片造成的冲击，以及接触释放出的高压物质。指南还解释道，大多数压力系统需要由合规专业人员制定书面检验计划，只有极小型系统可以豁免。商业CO2萃取机都是在这种严格的监管框架内制造、检验和运行的，这也是它们造价昂贵的主要原因。
对于个人或家庭使用者来说，经济账也很难算通。设备成本加上认证、维护、CO2供应以及上述后处理步骤的费用，主要面向处理大批量原材料的生产者。此外在泰国，制造按重量计 THC 含量超过 0.2% 的提取物属于《大麻或工业大麻提取物部级条例》佛历2569年 的管辖范围，该法规规定生产许可证仅限颁发给根据《外籍人经商法》佛历2542年（1999年）不属于“外籍”的泰国法人、政府机构以及泰国红十字会。本文不推荐或比较任何具体的机器或制造商。
常见误区
- 误以为“超临界”意味着“产品效果更强”。 它描述的是溶剂的状态，而不是成品油的有效成分浓度/效力。
- 误以为CO2萃取物绝不接触其他溶剂。 许多萃取物都经过了乙醇冬化提纯 (winterization)。
- 将低工作温度误认为低风险。 CO2萃取中的主要危险源于储存的压力，而不是热量。
在采取任何行动前，请先核对当地现行的压力设备法规和相关法律要求。