CO2萃取是利用二氧化碳在加壓至類似液體溶劑的狀態下，將大麻素和萜烯從乾燥的大麻或工業大麻中溶解出來；當壓力釋放時，CO2會變回氣體並留下提取物。這種操作主要分為兩種模式。超臨界提取是在 CO2 的臨界點（約 31 °C 和 74 bar）以上進行，此時流體同時具備類似液體的溶解能力和類似氣體的流動性。亞臨界提取則是在該點以下進行，使用 CO2 作為冷凝壓縮液體。操作人員透過選擇壓力、溫度和時間來控制要提取出哪些化合物，而出產的粗提取物 (crude oil) 通常會在製成產品前進行進一步精煉。
臨界點與相關數據
臨界點是指物質的液態和氣態不再分界的特定條件。對於 CO2，其參考值已被明確證實。NIST 化學 WebBook 根據其評估數據集列出了 304.18 K 的臨界溫度和 73.80 bar 的臨界壓力；一份關於大麻加工的綜合綜述則給出了 31.06 °C 和 73.83 bar。在實際應用中，大約是 31 °C 和 74 bar。
如此低的臨界溫度是使用 CO2 的主要原因。水也可以達到超臨界狀態，但需要在大約 647 K 和 22.1 MPa 下，這遠遠超過了熱敏性植物化合物所能承受的範圍。該綜述還指出，CO2 不可燃、無毒、易於去除且價格相對廉價，這也是它成為植物提取預設超臨界溶劑的原因。
超臨界 vs 亞臨界
| 亞臨界 | 超臨界 | |
|---|---|---|
| 條件 | 低於大約 31 °C 和/或 74 bar | 同時高於這兩者 |
| CO2 狀態 | 壓縮液體 | 超臨界流體 |
| 溶解能力 | 較低、較溫和 | 較高，可隨壓力調節 |
| 典型用途 | 揮發性成分、低溫提取 | 全譜提取、特定成分分餾 |
| 權衡 | 溶劑能力較弱，單次提取量較少 | 高壓下會帶出更多植物蠟質 |
亞臨界模式通常被宣傳為對萜烯更友善。底層物理學確實支持「更溫和」的說法，因為溶劑溫度更低且強度較弱，但這對特定提取物會產生多大差異取決於原料和操作設定，因此請謹慎對待一概而論的說法。
為何 CO2 具有選擇性
在超臨界範圍內，流體密度會接近液體，而黏度則保持接近氣體。密度很大程度上決定了流體能溶解多少物質，因此提高壓力會增加溶劑強度，而降低壓力則會縮小提取出的成分範圍。
2022 年發表於《Pharmaceuticals》期刊上的一項關於工業大麻花的研究展示了這一過程。作者在 60 °C 下進行試驗，發現相對較低的 131.2 bar 最適合單萜（包括 myrcene、limonene 和 alpha-pinene 的類別），而含有較多倍半萜（包括 beta-caryophyllene 的類別）的提取物則出現在 319.7 bar，CBD 的提取峰值出現在 284.78 bar。根據壓力和溫度的不同，各組試驗的產率從 0.75% 到 8.83% 不等。這就是「可調控性」的實際意義：一台設備，不同的參數設定，就能獲得不同的化學成分圖譜。
有些工藝還會在 CO2 流中加入共溶劑（通常是乙醇）。這會提高總產率，但一項工業大麻純化研究指出，這樣做部分是因為同時共提取了葉綠素和其他化合物，而這些成分隨後必須被去除。
冬化提純 (winterization)
較高壓力的 CO2 提取會在萃取大麻素的同時帶出植物蠟質和脂質。冬化提純 (winterization) 能去除這些物質：將粗提取物 (crude oil) 溶解於乙醇中，冷凍使蠟質沉澱，進行冷過濾，然後蒸發掉乙醇。一份已發表的工業大麻操作規程是將溶解在乙醇中（按重量計為 10%）的提取物在 −20 °C 下保持 24 至 48 小時後再進行過濾。這一點很重要，因為標籤上的「CO2 提取物」通常意味著 CO2 粗提取物加上乙醇精煉步驟，而不僅僅是 CO2 單獨作用的結果。
優點與缺點
優點：
- 提取容器中沒有易燃溶劑，且當壓力下降時 CO2 會以氣體形式離開產品。
- 如工業大麻研究所展示，選擇性可以透過壓力和溫度進行調節。
- 與許多熱加工工藝相比，工作溫度較低。
缺點：
- 高壓設備在購買、認證和維護方面的費用昂貴。
- 產率隨設定差異很大，因此結果高度依賴操作人員的技術。
- 粗提取物 (crude oil) 通常仍需要乙醇冬化提純 (winterization)，這會在後續工藝中重新引入易燃溶劑。
「家用 CO2 萃取機」
這是該主題中最常見的搜尋關鍵詞之一，因此直接給出答案：超臨界 CO2 提取機不是家用電器，機器體積小並不會改變這一點。該系統僅為了達到超臨界範圍就必須將 CO2 保持在大約 74 bar 以上，而在已發表的大麻研究中，實際工作壓力要高得多，例如上述工業大麻研究中約為 131 至 320 bar。
英國健康與安全局 (HSE) 的壓力系統指南列出了此類設備故障時可能發生的危險：壓縮氣體釋放產生的衝擊波、失效零件和飛散碎片帶來的撞擊，以及接觸到釋放出的物質。指南還說明，大多數壓力系統需要由專業人員制定書面的檢查計劃，只有極少數極小型系統可以豁免。商業 CO2 提取機正是以此類框架進行製造、檢驗和操作的，這也是其成本高昂的重要原因。
對家庭使用者來說，經濟賬也算不過來。設備成本加上認證、維護、CO2 供應以及上述後處理步驟，主要是針對處理大批量原料的生產者設計的。此外在泰國，製作 THC 按重量計超過 0.2% 的提取物屬於《大麻或工業大麻提取物部級條例》佛曆2569年 的管轄範圍，該條例將生產許可證僅頒發給非《外籍人經商法》佛曆2542年（1999年）規定的「外籍人」的泰國法人、政府機構和泰國紅十字會。本文章不推薦或比較任何機器或製造商。
常見誤區
- 誤以為「超臨界」代表「產品效果更強」。 它描述的是溶劑狀態，而不是最終精油的效價。
- 誤以為 CO2 提取物絕不接觸其他溶劑。 許多提取物都會經過乙醇冬化提純 (winterization)。
- 將低溫誤認為低風險。 CO2 萃取中的主要危險是儲存的壓力，而不是熱量。
在採取本文所述的任何行動之前，請先確認泰國最新的法規以及您當地的壓力設備監管要求。