O biometano tem o potencial de diminuir o impacto ambiental de ônibus urbanos e reduzir o consumo de diesel mineral no país. Contudo, sua viabilidade econômica é um entrave para sua adoção. Para identificar soluções para promover a utilização de biometano em ônibus urbanos, este trabalho desenvolve um modelo de otimização linear, cujo objetivo é minimizar o custo total da cadeia de suprimento do biometano para fornecimento exclusivo ao setor de ônibus, modelando o potencial de oferta, o custo nivelado de biometano, os métodos de distribuição do combustível e seu uso em ônibus urbanos, a partir de um modelo de penetração de frota. Esse modelo foi aplicado a cidades do sudeste brasileiro. Os resultados indicaram que o preço de biometano para substituir o consumo de diesel deve ser inferior a R$46,38/GJ, e que uma produção de 872 mil Nm3/dia – advindo totalmente de aterros sanitários na região de São Paulo – seria viável nessas condições, resultando na utilização de biometano por 12,7% a 14,0% dos ônibus a partir de 2037. O impacto de incentivos sobre o desenvolvimento da cadeia também foi avaliado e revelou que biometano de vinhaça necessitaria de preços de certificados de biometano de R$35/GJ para ser viável como combustível de ônibus urbanos. Além disso, a penetração de biometano na frota de ônibus urbanos passaria dos 50% em 2050 para preços de certificados acima de R$65/GJ.