Guida all’estrazione in CO2 della cannabis

Come si ottengono gli estratti di cannabis? Scopriamo insieme l’estrazione mediante COsupercritica.

L’estrazione mediante anidride carbonica (CO2) è un metodo che viene comunemente utilizzato nella produzione di alimenti e altri prodotti, apparso per la prima volta tra gli anni ’80 e ’90 come metodo di estrazione/separazione più pulito e versatile. Dalla decaffeinizzazione del caffè e del tè all’estrazione di olii essenziali, questo processo è diventato ormai uno standard in molti settori, ed è proprio grazie alle sue peculiarità che sta guadagnando crescente popolarità anche nel campo delle estrazioni legate alla cannabis, per produrre olii di altissima qualità e contenenti elevati livelli di CBD (cannabidiolo).
Tendenzialmente l’olio di cannabis viene estratto, su scala commerciale, sia attraverso l’uso di solventi come esano o butano, sia attraverso processi più moderni quali estrazioni in CO2 supercritica/subcritica. L’estrazione a base di anidride carbonica è considerata più rispettosa dell’ambiente, più sicura, più pulita, meno costosa e meno tossica rispetto all’estrazione tradizionale basata sui combustibili fossili.

Che cos’è l’anidride carbonica supercritica (Sc-CO2)?

A temperature e pressioni standard, l’anidride carbonica si trova sotto forma di gas; a 60,4 psi è allo stato liquido e a -78° C a pressione standard passa allo stato solido (ghiaccio secco). Se riscaldata a una temperatura superiore ai 31,10° C (temperatura critica) e a 1.071 psi (pressione critica) o superiore, arriva a possedere sia le proprietà di un gas che di un liquido, diventando così un liquido supercritico.
I liquidi supercritici possono passare attraverso i solidi porosi e anche dissolvere i materiali, il che li rende solventi ideali. Inoltre, grazie alla sua versatilità, l’estrazione in CO2 supercritica permette di mirare alla massima produzione di cannabidiolo a seconda del tipo e della qualità di cannabis utilizzata, eliminando dal prodotto finale tutti gli scarti e le parti indesiderate come ad esempio la clorofilla.

Quali sono i benefico dell’utilizzare l’anidride carbonica nelle estrazioni?

Primo fra tutti, la CO2 è un composto naturale che permea l’intera atmosfera, in quanto è il nostro stesso corpo a produrla, in secondo luogo rappresenta il più sicuro tra i solventi non polari (etichettato come sicuro anche dalla FDA). In più, le condizioni alle quali la CO2 passa allo stato di liquido supercritico si possono ottenere senza bisogno di superare i 32°C, il che costituisce un rischio minore di compromettere i composti volatili presenti all’interno della cannabis. Infine, come vedremo anche più avanti, la CO2 possiede la proprietà unica di una solubilità che varia al variare della pressione, consentendo il frazionamento di diversi tipi di biomolecole presenti nelle diverse varietà di cannabis.

Processo supercritico di estrazione dell’olio di cannabis CO2

Per prima cosa si riempie la camera di estrazione con infiorescenze di cannabis, all’interno della quale una pompa immette il gas di CO2 pressurizzato alla temperatura ottimale, che interagisce con la cannabis andando a dissolvere la membrana dei tricomi, catturando i composti e principi attivi dei vari cannabinoidi in essa contenuti. La CO2 supercritica trasporta poi le particelle di olio di cannabis passando attraverso una valvola di rilascio della pressione (PRV) per giungere in seguito a un separatore ciclonico, dove la pressione è più bassa, in modo che che anidride carbonica e olio di cannabis si separino.
Il livello di anidride carbonica aumenta e, in caso di sistema a circuito chiuso, essa viene convogliata nel serbatoio di CO2 per essere riutilizzata. L’olio d i cannabis, le cere e le resine discendono nel separatore dove vengono immagazzinate da una vasca di raccolta. La sostanza risultante viene poi ulteriormente trasformata in vari prodotti, come ad esempio l’olio di cannabis ricco di CBD e privi di solventi.

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Rappresentazione grafica del processo di estrazione mediante CO2 supercritica

Costi per le attrezzature per l’estrazione in CO2 supercritica

Letto così sembra tutto abbastanza semplice, ma le attrezzature impiegate in questo tipo di estrazione sono molto costose. Si va da alcune decine di migliaia di Euro per le piccole unità fino alle centinaia di migliaia di Euro per un impianto all’avanguardia con una capacità di estrazione superiore ai 60 litri. Le apparecchiature di fascia alta possono anche separare i singoli composti desiderati durante il processo di estrazione, metodo altresì noto come frazionamento.

Qual è la differenza tra estrazione supercritica e subcritica?

L’estrazione subcritica di CO2 rappresenta fondamentalmente lo stesso tipo di processo, con l’unica differenza che la supercritica si verifica a temperature e pressioni più elevate; in condizioni subcritiche, l’anidride carbonica rimane allo stato liquido. La differenza di temperatura e di pressione si traduce in un prodotto di cannabis molto diverso. I sistemi supercritici, se utilizzati senza frazionamento integrato nel processo, producono una sostanza con una consistenza simile al burro di arachidi, costituita da grassi, oli e cere. In seguito, attraverso un processo chiamato “winterization” si possono ulteriormente rimuovere i grassi e le cere, isolando solamente l’olio CBD.
La “winterization” consiste nel miscelare la sostanza con etanolo (alcool), per poi immergerla in un congelatore per circa 24 ore, facendo sì che grassi e cere si cristallizzino. Il liquido così refrigerato viene poi fatto passare attraverso un filtro, lasciando depositare i grassi e le cere sulla carta da filtro. La miscela di etanolo filtrata viene poi fatta evaporare (recuperando l’etanolo nel processo), lasciando l’olio di cannabis puro e ricco di CBD.

L’estrazione subcritica di CO2 produce invece una sostanza con una consistenza più simile alla melassa. Inoltre, il prodotto così ottenuto conserva anche cannabinoidi diversi dal CBD, il che può essere auspicabile o meno; mentre il processo in CO2 supercritica può distruggere vari cannabinoidi attraverso la degradazione termica, andando a produrre più CBD. L’estrazione supercritica dell’olio uccide anche diversi agenti dannosi come batteri, muffe e altre forme di contaminanti che potrebbero rivelarsi problematiche per le persone con un sistema immunitario già compromesso.

Uno dei vantaggi dell’uso di un sistema di estrazione in CO2 supercritica è che può essere usato anche per usi subcritici, mentre non è possibile fare viceversa. Utilizzando un approccio di estrazione frazionata si possono utilizzare una temperatura e una pressione inferiori per estrarre un olio adatto ad applicazioni quali la vaporizzazione. Quindi è sufficiente aumentare la temperatura e la pressione per estrarre i composti più pesanti.

Rendimento dell’olio di cannabidiolo estratto in CO2 supercritica

In linea di massima, tramite il metodo di estrazione in CO2 supercritica si riesce a produrre circa il 10% di olio di cannabis “puro” rispetto al totale del materiale utilizzato per l’estrazione; tuttavia, se si considerano in questo conteggio anche le resine e le cere, il rendimento può arrivare ad oscillare fino a un 17-25% del totale sul quantitativo iniziale.

Supercritico o subcritico, qual è il migliore?

È difficile dare una risposta univoca, in quanto tutto dipende dall’applicazione, anche se sicuramente un sistema in grado di lavorare a temperature e pressioni supercritiche è in grado di offrire una maggiore flessibilità.

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