Klatrāts ir hidrāta vai ūdens savienojuma veids, kurā citas vielas molekulas ir iesprostotas būrim līdzīgā struktūrā, kas sastāv no ūdens molekulām. Ieslodzītā molekula parasti ir gāze normālā spiedienā un temperatūrā. Klatrāti ir ledus līdzīgas cietas vielas, kas parasti veidojas augstā spiedienā un zemā temperatūrā. Viens no pazīstamākajiem un visvairāk pētītajiem ir metāna hidrāts, kas dabā sastopams lielos nogulumos zem jūras dibena daudzās pasaules daļās. Tie var būt potenciāls enerģijas avots, taču pastāv arī bažas, ka pēkšņa liela klatrāta metāna izdalīšanās, ko, iespējams, izraisījusi globālā sasilšana, varētu būt postoša.
Lielākajai daļai klatrātu pamatvienība ir dodekaedrs, kas sastāv no 20 ūdens molekulām, kas izkārtotas tā, lai veidotu 12 piecstūrveida virsmas, ar dobu centru, ko var aizņemt “viesa molekula”. Struktūru būtībā satur ūdeņraža saites starp ūdens molekulām, bet to stabilizē viesu molekulas. Tā kā dodekaedrus nevar salikt kopā, lai aizpildītu visu pieejamo vietu, rodas arī citas daudzskaldņu formas, tādējādi veidojas režģis. Ņemot vērā šīs būru formas atšķirības un to, ka ne visi būri obligāti ir aizņemti, klatrātiem nevar dot precīzas ķīmiskās formulas. Klatrāta viesu molekulas var būt ogļūdeņraža gāzes, piemēram, metāns vai etāns, skābeklis, slāpeklis un oglekļa dioksīds.
Metāna hidrāts ir klatrāta savienojums, kas ir izraisījis vislielāko interesi. Šis savienojums ir sastopams lielos daudzumos dažādās vietās ap visu kontinentu malām un mūžīgā sasaluma reģionos Sibīrijā un Aļaskā. Ir aprēķināts, ka šīs atradnes veido lielākās ogļūdeņražu rezerves uz planētas, ievērojami pārsniedzot zināmās ogļu, naftas un dabasgāzes rezerves. Tiek uzskatīts, ka tie ir veidojušies no metāna, ko rada mikrobu darbība anaerobos apstākļos nogulumos tieši zem jūras dibena virsmas vai uz sauszemes, kur temperatūra ir pietiekami zema. Pat tropiskajos reģionos jūras dibena temperatūra ir pietiekami zema, lai veidotos klatrāts, kur spiediens ļauj tiem sacietēt dažus grādus virs sasalšanas punkta.
Ņemot vērā šajās atradnēs uzkrāto milzīgo metāna daudzumu, tās ir uzskatītas par potenciālu dabasgāzes avotu. Tomēr tās ieguvē var būt nopietnas tehniskas grūtības, kas padara to neekonomisku. Padomju Savienība 1960. un 1970. gados veica vairākus neveiksmīgus mēģinājumus iegūt gāzi no Sibīrijas mūžīgā sasaluma klatrāta atradnēm. Pastāv arī bažas, ka metodes, kas izmantotas, lai atbrīvotu notverto gāzi, var destabilizēt nogulsnes, kas, iespējams, var izraisīt iegrimšanu un zemes nogruvumus.
Lai gan klatrāta nogulsnes var būt milzīgs neizmantots enerģijas resurss, tās var arī radīt nopietnu apdraudējumu. Tie nav stabili ārpus temperatūras un spiediena apstākļiem, kur tie rodas, un pastāv bažas, ka globālā sasilšana var padarīt tos nestabilus. Tas rada divkāršus draudus.
Pirmkārt, klatrāta ledus kušana, kas sajaukta ar nogulumiem kontinentālās malās, var izraisīt masīvus zemes nogruvumus un no tā izrietošus cunami. Ir pierādījumi no salīdzinoši nesenas ģeoloģiskās pagātnes, ka tas varētu būt noticis pie Norvēģijas krastiem. Otrkārt, metāns ir spēcīga “siltumnīcefekta” gāze, kas atmosfērā aiztur siltumu vēl lielākā mērā nekā oglekļa dioksīds. Pēkšņa milzīga šīs gāzes daudzuma izplūde varētu paātrināt globālo sasilšanu, kas savukārt var izraisīt turpmāku destabilizāciju. Atkal ir ģeoloģiski pierādījumi, ka tas varētu būt noticis pagātnē dabisko procesu rezultātā, un kopš 2011. gada pastāv īpašas bažas par metāna hidrātu mūžīgā sasaluma nogulumos.