Schimbul în contracurent este un fenomen de transfer termic sau chimic extrem de eficient, care apare în mod natural, între corpurile fluide. Acest proces are loc printr-o suprafață conductoare în cazul căldurii sau o membrană parțial permeabilă în cazul schimbului chimic. În schimburile în contracurent, fluidul donor și receptor curg întotdeauna în direcții opuse, o caracteristică care conferă procesului atât eficiența, cât și numele. Schimbul în contracurent se găsește în multe sisteme biologice, cum ar fi rinichii mamiferelor, plămânii păsărilor și branhiile de pește și este un sistem de transfer chimic și termic utilizat în mod obișnuit. Un sistem similar este procesul de schimb simultan, care este mai puțin eficient și prezintă transferuri între fluide care curg în aceeași direcție.
Schimbul de energie termică sau substanțe în suspensie între fluide care curg este un fenomen comun atât în natură, cât și în industrie. Aceste schimburi de flux de curent pot fi împărțite în două grupe: concurente și contracurent. Ambele implică schimbul de căldură sau substanțe chimice în suspensie între fluidele care curg în vasele adiacente fie prin suprafețe conductoare, fie prin membrane semi-permeabile, respectiv. Pe măsură ce fluidele curg prin zonele lor comune, căldura și substanțele chimice curg în mod natural din zonele cu concentrație ridicată în zonele cu concentrație scăzută până la atingerea echilibrului. Această caracteristică a transferului elementar face ca metoda schimbului în contracurent să fie mai eficientă dintre cele două.
Procesul de transfer de oxigen în branhiile unui pește este un bun exemplu al beneficiilor schimbului în contracurent. Pe măsură ce sângele sărac în oxigen întâlnește un flux opus de apă bogată în oxigen, oxigenul începe să difuzeze în afara apei și în fluxul sanguin. Acest lucru face ca concentrația de oxigen din apă să scadă și cea din sânge să crească. Datorită faptului că direcțiile de curgere sunt opuse, sângele va curge mereu peste apă cu o concentrație mai mare de oxigen și schimbul va continua până când fluxurile vor diverge. În debitele concurente, totuși, cele două fluide curg în aceeași direcție și relația dintre concentrații ajunge rapid la echilibru, oprind astfel în mod eficient schimbul.
Aceasta înseamnă că, spre deosebire de varianta concurentă, sistemele de schimb în contracurent continuă să transfere elementul relevant pe întreaga zonă de schimb pentru o eficiență mai mare. Această eficiență permite de obicei valori de transfer de 100% cu debitul receptor ieșind din sistem cu aceeași concentrație de căldură sau substanțe chimice ca și cea a fluxului donor. Totuși, nu același lucru se poate spune despre schimburile concurente, cu valori medii de transfer de aproximativ 50%. Acest lucru face ca metoda de schimb în contracurent să fie adecvată pentru procesele industriale, cum ar fi schimbul de căldură regenerativ și metodele de transfer biologic, inclusiv funcțiile renale și pulmonare.