Klatratas yra hidrato arba vandens junginio rūšis, kurioje kitos medžiagos molekulės yra įstrigusios į narvelį panašioje struktūroje, sudarytoje iš vandens molekulių. Įstrigusi molekulė paprastai yra normalaus slėgio ir temperatūros dujos. Klatratai yra į ledą panašios kietos medžiagos, kurios paprastai susidaro esant aukštam slėgiui ir žemai temperatūrai. Vienas iš geriausiai žinomų ir labiausiai ištirtų yra metano hidratas, kuris natūraliai randamas dideliuose telkiniuose po jūros dugnu daugelyje pasaulio vietų. Tai gali būti potencialus energijos šaltinis, tačiau taip pat susirūpinimą kelia tai, kad staigus didelio klatrato metano kiekio išsiskyrimas, kurį galbūt paskatins visuotinis atšilimas, gali būti pražūtingas.
Pagrindinis daugumos klatratų vienetas yra dodekaedras, sudarytas iš 20 vandens molekulių, išdėstytų taip, kad sudarytų 12 penkiakampių paviršių, kurių tuščiaviduris centras gali būti užimtas „svečio molekulės“. Struktūrą iš esmės laiko vandenilio ryšiai tarp vandens molekulių, bet stabilizuoja svečių molekulės. Kadangi dodekaedrų negalima supakuoti, kad užpildytų visą laisvą erdvę, atsiranda ir kitų daugiakampių formų, todėl susidaro gardelė. Dėl šių narvų formų skirtumų ir dėl to, kad nebūtinai visi narvai yra užimti, klatratams negalima pateikti tikslių cheminių formulių. Klatrato svečio molekulės gali būti angliavandenilių dujos, tokios kaip metanas arba etanas, deguonis, azotas ir anglies dioksidas.
Metano hidratas yra klatrato junginys, kuris sukėlė didžiausią susidomėjimą. Šis junginys randamas dideliais kiekiais įvairiose vietose aplink visų žemynų pakraščius ir amžinojo įšalo Sibiro bei Aliaskos regionuose. Apskaičiuota, kad šie telkiniai sudaro didžiausią angliavandenilių atsargą planetoje, gerokai viršijančią žinomas anglies, naftos ir gamtinių dujų atsargas. Manoma, kad jie susidarė iš metano, susidarančio dėl mikrobų veiklos anaerobinėmis sąlygomis nuosėdose tiesiai po jūros dugno paviršiumi arba sausumoje, kur temperatūra yra pakankamai žema. Net atogrąžų regionuose jūros dugno temperatūra yra pakankamai žema, kad susidarytų klatratas, kur slėgis leidžia jiems sukietėti keliais laipsniais virš užšalimo taško.
Atsižvelgiant į didžiulį šiuose telkiniuose saugomą metano kiekį, jie buvo laikomi potencialiu gamtinių dujų šaltiniu. Tačiau jį išgaunant gali kilti rimtų techninių sunkumų, dėl kurių jis bus neekonomiškas. Sovietų Sąjunga septintajame ir aštuntajame dešimtmečiuose kelis kartus nesėkmingai bandė išgauti dujas iš Sibiro amžinojo įšalo klatrato telkinių. Taip pat susirūpinimą kelia tai, kad įstrigusių dujų išleidimo metodai gali destabilizuoti nuosėdas, o tai gali sukelti nuosėdas ir nuošliaužas.
Nors klatrato nuosėdos gali būti didžiulis nepanaudotas energijos šaltinis, jos taip pat gali kelti rimtą pavojų. Jie nėra stabilūs už temperatūros ir slėgio sąlygų, kuriose jie atsiranda, ir yra susirūpinimas, kad dėl visuotinio atšilimo jie gali tapti nestabilūs. Tai kelia dvigubą grėsmę.
Pirma, tirpstantis klatrato ledas, susimaišęs su nuosėdomis žemyno pakraščiuose, gali sukelti didžiules nuošliaužas ir dėl to kilusius cunamius. Yra įrodymų iš palyginti nesenos geologinės praeities, kad tai galėjo nutikti prie Norvegijos krantų. Antra, metanas yra stiprios „šiltnamio efektą sukeliančios“ dujos, kurios atmosferoje sulaiko šilumą dar labiau nei anglies dioksidas. Staigus didžiulių šių dujų kiekių išsiskyrimas gali paspartinti visuotinį atšilimą, o tai savo ruožtu gali sukelti tolesnę destabilizaciją. Vėlgi, yra geologinių įrodymų, kad tai galėjo nutikti praeityje dėl natūralių procesų, ir nuo 2011 m. ypač susirūpinta metano hidratu amžinojo įšalo telkiniuose.