Membraantechnologie kan een alternatieve, energiezuinige methode bieden voor luchtscheiding. Polymere membranen die werken bij omgevings- of warme temperaturen kunnen bijvoorbeeld met zuurstof verrijkte lucht produceren (25-50% zuurstof). Keramisch membraan kan zuurstof met een hoge zuiverheid (90% of meer) leveren, maar het heeft een hogere temperatuur (800-900 ) nodig om te werken. Deze keramische membranen omvatten ionentransportmembranen (ITM) en zuurstoftransportmembranen (OTM). Membraangasscheiding wordt gebruikt om zuurstofarm en stikstofrijk gas te leveren in plaats van lucht om de brandstoftank van straalvliegtuigen te vullen, waardoor de kans op onbedoelde branden en explosies aanzienlijk wordt verkleind. Daarentegen wordt membraangasscheiding gebruikt om piloten te voorzien van met zuurstof verrijkte lucht in vliegtuigen op grote hoogte zonder drukcabines.
Drukwisselingsadsorptie zorgt voor scheiding van zuurstof of stikstof uit de lucht zonder liquefactie. Het proces werkt bij omgevingstemperatuur; de zeoliet (moleculaire spons) wordt blootgesteld aan lucht onder hoge druk, laat vervolgens de lucht vrij en laat de adsorptiefilm van het gewenste gas los. De grootte van de compressor is veel kleiner dan die van de liquefactie-eenheid. Zo wordt de draagbare zuurstofgenerator vervaardigd om met zuurstof verrijkte lucht te leveren voor medische doeleinden. Vacuüm swing adsorptie is een soortgelijk proces; het productgas wordt bij onderdruk uit de zeoliet neergeslagen.
