Vastuvooluvahetus on väga tõhus looduslikult esinev soojus- või keemilise ülekande nähtus vedelikukehade vahel. See protsess toimub soojuse korral juhtiva pinna või keemilise vahetuse korral osaliselt läbilaskva membraani kaudu. Vastuvooluvahetuses voolavad doonor- ja retsipientvedelik alati vastassuundades, mis annab protsessile nii selle tõhususe kui ka nime. Vastuvooluvahetust leidub paljudes bioloogilistes süsteemides, nagu imetajate neerud, lindude kopsud ja kalade lõpused, ning see on tavaliselt kasutatav tööstuslik keemiline ja termiline ülekandesüsteem. Sarnane süsteem on samaaegne vahetusprotsess, mis on vähem efektiivne ja sisaldab ülekandeid samas suunas voolavate vedelike vahel.
Soojusenergia või hõljuvate ainete vahetus voolavate vedelike vahel on nii looduses kui ka tööstuses tavaline nähtus. Need vooluvahetused võib jagada kahte rühma: samaaegne ja vastuvool. Mõlemad hõlmavad soojuse või suspendeeritud kemikaalide vahetamist külgnevates anumates voolavate vedelike vahel vastavalt juhtivate pindade või poolläbilaskvate membraanide kaudu. Kui vedelikud voolavad läbi nende jagatud piirkondade, voolavad soojus ja kemikaalid loomulikult kõrge kontsentratsiooniga aladest madala kontsentratsiooniga aladele, kuni saavutatakse tasakaal. Just see elemendiülekande omadus muudab vastuvoolu vahetusmeetodi neist kahest tõhusamaks.
Hapniku ülekandmise protsess kala lõpustes on hea näide vastuvooluvahetuse eelistest. Kui hapnikuvaene veri kohtub hapnikurikka vee vastasvooluga, hakkab hapnik veest välja difundeeruma vereringesse. See põhjustab hapniku kontsentratsiooni langust vees ja kontsentratsiooni tõusu veres. Tänu sellele, et voolusuunad on vastandlikud, voolab veri alati üle suurema hapnikukontsentratsiooniga vee ja vahetus jätkub kuni voolude lahknemiseni. Samaaegsete voolude korral voolavad kaks vedelikku aga samas suunas ja kontsentratsioonide vaheline suhe saavutab kiiresti tasakaalu, peatades seeläbi vahetuse tõhusalt.
See tähendab, et erinevalt samaaegsest variandist jätkavad vastuvoolu vahetussüsteemid vastava elemendi ülekandmist kogu vahetusala ulatuses, et suurendada tõhusust. See efektiivsus võimaldab tavaliselt 100% ülekandeväärtusi, kui vastuvõtja vool väljub süsteemist sama soojuse või kemikaalide kontsentratsiooniga kui doonorivoolul. Sama ei saa aga öelda samaaegsete vahetuste kohta, mille keskmised ülekandeväärtused jäävad 50% piiridesse. See muudab vastuvoolu vahetusmeetodi sobivaks tööstuslike protsesside jaoks, nagu regeneratiivne soojusvahetus ja bioloogilise ülekande meetodid, sealhulgas neeru- ja kopsufunktsioonid.