Можно ли как то обогащать кровь кислородом и выводить из нее углекислый газ минуя легкие?

Да, конечно, в любой хирургии любой больницы большого города есть аппарат искусственного кровообращения, он именно этим и занимается.

через жабры

нельзя, так как сводобный кислород в крови - сильный яд, он должен в альвеолах легких соединиться с гемоглобином и перемещаться с его помощью в качестве оксигемоглобина, а углекислый газ - в качестве карбоксигемоглобина

Ну легко. Замени все стенки капилляров на проницаемые, кожу также сделай проницаемой для воздуха и да будет тебе счастье!

Из современных доступных средств я вижу только способ предложенный ученым, Дональдом Ингбером и доктором Вайсом из медицинской школы Гарвардского университета, установка сверхсовременного чипа.
Вот вырезка статьи:

...
<<<Несколько ученых во главе с Дональдом Ингбером и доктором Вайсом из медицинской школы Гарвардского университета воссоздали на микрочипе легкие человека. Чип прозрачный, потому можно наблюдать за всеми реакциями живой ткани на внешние раздражители, что очень трудно исследовать в случае с работой с живым человеком. Этот чип, воспроизводящий на уровне клетки функции органов дыхания, станет новой главой в фармацевтических и биомедицинских научных исследованиях. Для создания такого чипа пришлось соединить несколько технологий: методы компьютерной механики и тканевой биоинженерии.

Ключевым элементом всей системы является трехслойная мембрана в альвеолах легких. Она обеспечивает газообмен и активизирует иммунную систему. Такая мембрана состоит из настоящих клеток легкого, внеклеточного проницаемого матрикса и клеток кровеносных микрососудов. Именно так и выглядят искусственные легкие в чипе. В роли матрикса выбрали тончайшую резиновую мембрану с маленькими отверстиями. По обе стороны от нее ученые расположили клетки человека (легких и каппиляров) . Вакуумный насос имитирует цикл дыхания, а специальная жидкость – кровоток.

На эту модель легких ученые воздействовали различными раздражителями, например, клетками вредоносных бактерий. Но они были уничтожены белыми клетками сосудов. Следующим этапом стало исследование воздействия на легкие различных наночастиц, которые содержали элементы – загрязнители. Проверка таким образом воздействий на легкие человека новых токсинов и лекарств станет быстрой и недорогой, что позволит ускорить выпуск многих препаратов и понять, из-за чего же происходит загрязнение организма человека. >>>
...