Em teoria, acho que não.
Mas uma solução é executar o software em uma VM de 64 bits hospedada no seu sistema operacional de 32 bits, desde que você mencionou que sua própria máquina é de 64 bits.
Eu tenho uma máquina de 64 bits que tem o Windows 7 de 32 bits e o Ubuntu de 32 bits instalado como uma configuração de inicialização dupla. Posso executar software de 64 bits em cima desses sistemas operacionais de 32 bits ou eles são um "gargalo" limitando a verdadeira capacidade do hardware subjacente?
Seu sistema operacional é sua interface com o hardware subjacente. Aplicações em sistemas operacionais modernos não têm acesso direto ao hardware e só podem usá-lo através de chamadas do sistema através do kernel.
Portanto, se o seu kernel (OS) suportar apenas operações de 32 bits, os aplicativos que usam 64 bits não funcionarão.
Em relação às máquinas virtuais, seu hardware não precisa ter 64 bits para simular um ambiente de 64 bits dentro de um sistema operacional de 32 bits. Há um exemplo de um microcontrolador 8bit AVR executando um kernel linux de 32 bits usando um emulador. Seja qual for a emulação consome muito tempo, assim os 24 Mhz desses chips são reduzidos a algo na faixa de kilohertz (10kHz na verdade).
Então, sim, executar o software de 64 bits dentro de um sistema operacional de 32 bits (dentro de uma VM) em qualquer hardware que aplique um gargalo. Melhor instalar um sistema operacional de 64 bits se você tiver o hardware.