U kemijskoj industriji, glavna uloga nano-separacijskih membrana leži u postizanju učinkovitog i energetski štedljivog odvajanja i pročišćavanja tvari. Putem preciznog prosijavanja na molekularnoj razini naširoko se koriste u ključnim procesima kao što su koncentracija proizvoda, obnavljanje katalizatora, dehidracija organskih otapala i iskorištavanje resursa otpada. Mogu značajno smanjiti potrošnju energije u proizvodnji, zamijeniti tradicionalne procese destilacije i isparavanja koji troše mnogo energije, a istovremeno poboljšati čistoću i prinos proizvoda, pomažući kemijskoj proizvodnji da se nadogradi prema zelenom i održivom smjeru.