Можно ли объеденить две сети разного ранга посредством маршрутизатора?

Нет. Он хотел вариант с добавлением шлюза в схему, по крайней мере это было озвучено. И разве L3 коммутатор не есть "урезанный маршрутизатор"? Все же это изначально коммутатор