A única coisa que eu acho que pode funcionar é usar o firewall embutido, ou, se não for avançado o suficiente, instalar um melhor. Eu sei que o Firewall do Windows permite que você especifique regras baseadas em aplicativos . O que você poderia fazer é redirecionar o tráfego para uma determinada NIC baseada no aplicativo.
Se nenhuma solução de firewall tiver regras como "redirecionar o tráfego deste aplicativo para essa NIC", você pode fazer outro truque: instalar um proxy e redirecionar o firewall (ou NAT) para esse proxy com base no aplicativo. Você pode ter este proxy em um local remoto e ter uma rota estática para ele na interface desejada, ou em sua máquina e configurar o proxy para usar apenas o NICx.
Todos os itens acima são muito teóricos, nunca tentei, mas pode funcionar.