Klatraatti on hydraatti- tai vesiyhdiste, jossa toisen aineen molekyylit ovat loukussa vesimolekyyleistä koostuvassa häkin kaltaisessa rakenteessa. Loukkuun jäänyt molekyyli on yleensä kaasu normaalissa paineessa ja lämpötilassa. Klatraatit ovat jään kaltaisia kiinteitä aineita, jotka muodostuvat yleensä korkeissa paineissa ja alhaisissa lämpötiloissa. Tunnetuimpia ja tutkituimpia on metaanihydraatti, jota esiintyy luonnollisesti suurissa kerrostumissa merenpohjan alla monissa osissa maailmaa. Nämä voivat olla potentiaalinen energialähde, mutta on myös huolestuttavaa, että suurten määrien klatraattimetaanin äkillinen vapautuminen, joka saattaa johtua ilmaston lämpenemisestä, voi olla tuhoisaa.
Useimpien klatraattien perusyksikkö on dodekaedri, joka koostuu 20 vesimolekyylistä, jotka on järjestetty muodostamaan 12 viisikulmaista kasvoa ja joissa on ontto keskusta, johon voi majoittua “vierasmolekyyli”. Rakenne on olennaisesti pidetty yhdessä vesisidosten kanssa vesimolekyylien välillä, mutta vierasmolekyylit vakauttavat sen. Koska dodekaedraa ei voida pakata yhteen täyttämään koko käytettävissä oleva tila, esiintyy myös muita monikulmaisia muotoja, jolloin muodostuu hila. Tämän häkin muodon vaihtelun ja sen vuoksi, että kaikki häkit eivät välttämättä ole täynnä, klatraateille ei voida antaa tarkkoja kemiallisia kaavoja. Clathrate -vierasmolekyylit voivat olla hiilivetykaasuja, kuten metaania tai etaania, happea, typpeä ja hiilidioksidia.
Metaanihydraatti on klatraattiyhdiste, joka on herättänyt eniten kiinnostusta. Tätä yhdistettä esiintyy suuria määriä eri paikoissa kaikkien mantereiden reunojen ympärillä sekä Siperian ja Alaskan ikiroudan alueilla. On arvioitu, että nämä talletukset muodostavat planeetan suurimman hiilivetyvarannon, joka ylittää selvästi tunnetut hiili-, öljy- ja maakaasuvarat. Niiden uskotaan muodostuneen metaanista, joka on tuotettu mikrobien vaikutuksesta anaerobisissa olosuhteissa sedimentteissä juuri merenpohjan pinnan alapuolella tai maassa, jossa lämpötila on riittävän alhainen. Jopa trooppisilla alueilla merenpohjan lämpötilat ovat riittävän alhaisia klaraatin muodostumiseen, jolloin paineen ansiosta ne voivat kiinteytyä muutaman asteen jäätymispisteen yläpuolella.
Kun otetaan huomioon näihin kerrostumiin varastoituneet suuret metaanimäärät, niitä on pidetty mahdollisena maakaasun lähteenä. Sen louhintaan voi kuitenkin liittyä vakavia teknisiä vaikeuksia, jotka tekevät sen epätaloudelliseksi. Neuvostoliitto teki useita epäonnistuneita yrityksiä ottaa kaasua Siperian ikiroudan klatraattiesiintymistä 1960- ja 1970 -luvuilla. On myös huolestuttavaa, että loukkuun jääneen kaasun vapauttamiseen käytetyt menetelmät voivat epävakauttaa saostumia, mikä voi mahdollisesti johtaa vajoamiseen ja maanvyörymiin.
Vaikka klatraattiesiintymät voivat olla valtava käyttämätön energiaresurssi, ne voivat myös olla vakava vaara. Ne eivät ole vakaita niiden lämpötila- ja paineolosuhteiden ulkopuolella, joissa ne esiintyvät, ja ilmaston lämpeneminen saattaa aiheuttaa epävakautta. Tämä muodostaa kaksinkertaisen uhan.
Ensinnäkin klatraattijään sulaminen sedimenttien kanssa mantereen reunoilla voi johtaa massiivisiin maanvyörymiin ja niistä johtuviin tsunameihin. Suhteellisen tuoreesta geologisesta menneisyydestä on näyttöä siitä, että tämä on saattanut tapahtua Norjan rannikolla. Toiseksi metaani on voimakas kasvihuonekaasu, joka vangitsee lämpöä ilmakehässä jopa enemmän kuin hiilidioksidi. Tämän kaasun äkillinen vapautuminen voi nopeuttaa ilmaston lämpenemistä, mikä puolestaan voi aiheuttaa lisää epävakautta. Jälleen on olemassa geologisia todisteita siitä, että tämä on saattanut tapahtua aiemmin luonnonprosessien kautta, ja vuodesta 2011 lähtien on erityistä huolta metaanihydraatista ikiroudan kerrostumissa.