Présent dans l’air ambiant, le dioxyde de carbone peut, sous certaines conditions, extraire la caféine. Il s’agit de forcer le dioxyde de carbone à passer au travers du café vert. Chauffé à 31.1°C avec une pression de 73 atmosphères, il reprend alors la caractéristique d’un gaz, afin de passer au travers des grains de café vert, et la caractéristique d’un liquide pour dissoudre la caféine.
Une fois chargé en caféine, le dioxyde de carbone passe sous un jet d’eau fortement pressurisée, la caféine est alors isolée par distillation ou charbon actif. Le dioxyde de carbone est alors repassé sur les grains de café afin de leur redonner les autres composants organiques. Cette méthode donne de bons résultats aromatique
Le dioxyde de carbone liquide peut aussi être utilisé avec une pression et une température moins importante mais le traitement est plus long.
C’est une méthode onéreuse et réservée pour de grandes quantités.