Hallo,
auf dem I2C Bus darf es mehrere Master geben, solange nicht beide gleichzeitig versuchen auf den Bus zuzugreifen. Ein I2C-EEPROM wäre also geeignet.
Eventuell brauchst du aber einen Levelshifter für den I2C, wenn der ATmega mit 5V arbeitet und der ESP mit 3,3 V.