La RFID, pour Identification par Radio Fréquence, s'est considérablement développée depuis quelques années devenant un mode d'identification et de traçabilité incontournable. Les acteurs du marché sont nombreux et parmi eux, Tageos, société Montpelliéraine, a mis en place dès 2008 un procédé innovant de fabrication de l'étiquette RFID sur papier, économique et écologique. Cependant, même si les performances obtenues lors d'un précédent travail (Thèse C. Ramade 2008-2011) ont été suffisantes pour permettre la production de masse, elles ne sont pas optimales notamment vis-à-vis des résultats établis en laboratoire. C'est dans ce cadre-là que se positionne ce travail de thèse qui s'est réalisé toujours en étroite collaboration entre l'Institut d'Electronique du Sud et la société TAGEOS S.A.S. Nos efforts se sont focalisés : sur l'optimisation du processus de réalisation d'antenne RFID en travaillant sur l'analyse, les méthodes ou protocoles et les moyens techniques sur la préparation du substrat papier, sur des solutions alternatives et complémentaires de réalisation d'antenne RFID et de collage de la puce RFID et sur la fiabilisation et la qualité des produits finis. Par ailleurs, dans ce travail nous avons également démontré la valorisation de notre tag RFID bas coût par l'intégration d'un capteur et de sa fonctionnalité. Le processus de réalisation industriel d'un tel tag est abordé en tenant compte de celui de TAGEOS. / The RFID, for Radio Frequency Identification, has grown considerably in recent years become an essential mode of traceability and identification. Market players are numerous and among them, Tageos (Montpellier, France) established since 2008 an innovative process for manufacturing the RFID tag on paper, economic and ecologic. However, even if the performances obtained during a previous work (Thesis C. Ramade 2008-2011) were sufficient to allow mass production, they are not optimal in particular with respect to the established results in laboratory. It is in this context that ranks this work which is always carried out in close collaboration between the Institute of Electronics of South and TAGEOS company S.A.S. Our efforts were focused : on process optimization of realization of RFID antenna working on the analysis, methods or protocols and technical resources on the preparation of the paper substrate, on alternative and complementary solutions to realize RFID antenna and RFID chip bonding and on the reliability and quality of finished products. Moreover, in this work we have also demonstrated the valorization of our low cost RFID tag by integrating a sensor functionality. The industrial process of producing of this tag taking accounts of TAGEOS process.

Ce travail de thèse visait à développer des procédés d'élimination des sulfates permettant la réduction des teneurs en sulfates des DC et des sols gypsifères afin d'améliorer la qualité des déchets et des sols à des fins agricoles ou des applications de recyclage. Le concept de traitement des DC par lixiviation à l'eau a été étudié (colonne de lixiviation). Les sulfates contenus dans les lixiviats sont ensuite éliminés à l'aide d'un traitement chimique ou biologique. L'approche biologique mise en oeuvre dans ce travail a consisté à mettre en oeuvre la réduction biologique des sulfates au sein de bioréacteurs de conception différente (i.e. réacteur UASB, réacteur à lit fluidisé inverse (IFB) ou d'un réacteur anaérobie gas lift). L'efficacité d'élimination des sulfates la plus élevée atteinte par ces trois systèmes varie de 75 à 95%. L'eau traitée provenant du bioréacteur peut alors ensuite être réutilisé dans la colonne de lixiviation. Le traitement chimique des sulfates est une option alternative pour traiter les lixiviats. Plusieurs produits chimiques ont été testés, (chlorure de baryum, nitrate de plomb (II), le chlorure de calcium, le carbonate de calcium, l'oxyde de calcium, et du sable recouvert d'un mélange d'oxydes d'aluminium et de fer). Un rendement de 99,9% d'élimination des sulfates (par précipitation) a été atteint avec le chlorure de baryum et le nitrate de plomb (II).Pour le traitement des DMA et des sols gypseux, cinq types de substrat organique tel que les copeaux de bambou, les boues d'épuration des eaux usées municipales, de l'écorce de riz, de coques de noix de coco broyée et des boues d'épuration des eaux usées d'une ferme porcine ont été testés comme donneurs d'électrons pour la réduction biologique des sulfates. L'efficacité de la réduction des sulfates la plus élevé (84%) a été obtenue en utilisant un mélange d'écorce de riz, de coques de noix de coco broyée et des boues d'épuration des eaux usées d'une ferme porcine comme donneurs d'électrons. Ensuite, ce mélange organique a été utilisé pour le traitement des sols gypsifères. Le sol de la mine de gypse a été mélangé avec le mélange organique en différentes proportions (10, 20, 30 et 40% de sol). Le rendement le plus élevé de 59 % de réduction des sulfates a été atteint dans le mélange de sol qui contient 40 % de matière organique. L'élimination des sulfures présents dans l'effluent des procédés de réduction biologique des sulfates est nécessaire. En effet, les sulfures peuvent causer plusieurs impacts environnementaux ou être ré-oxydé en sulfate si ils sont directement rejetés dans l'environnement. Le traitement électrochimique des effluents est l'une des solutions alternatives pour la récupération du soufre élémentaire à partir des sulfures. Une électrode de graphite a été testée comme électrode permettant l'oxydation électrochimique des sulfures en soufre élémentaire. Une électrode en graphite de grande surface est nécessaire afin d'avoir une résistance électrique la plus faible possible. La vitesse d'oxydation des sulfures la plus élevée est atteinte lors de l'application d'une résistance de 30 Ω à une concentration en sulfure de 250 mg.L-1 / Solid wastes containing sulfate, such as construction and demolition debris (CDD), are an important source of pollution, which can create a lot of environmental problems. It is suggested that these wastes have to be separated from other wastes, especially organic waste, and place it in a specific area of the landfill. This results in the rapid rise of the disposal costs of these gypsum wastes. Although these wastes can be reused as soil amendment or to make building materials, a concern has been raised by regulators regarding the chemical characteristics of the material and the potential risks to human health and the environment due to CDD containing heavy metals and a high sulfate content. Soils containing gypsum, namely gypsiferous soils, also have several problems during agricultural development such as low water retention capacity, shallow depth to a hardpan and vertical crusting. In some mining areas, gypsiferous soil problems occur, coupled with acid mine drainage (AMD) problems which cause a significant environmental threat. Reduction of the sulfate content of these wastes and soils is an option to overcome the above mentioned problems. This study aimed to develop sulfate removal systems to reduce the sulfate content of CDD and gypsiferous soils in order to decrease the amount of solid wastes as well as to improve the quality of wastes and soils for recycling purposes or agricultural applications. The treatment concept leaches the gypsum contained in the CDD by water in a leaching step. The sulfate containing leachate is further treated in biotic or abiotic systems. Biological sulfate reduction systems used in this research were the Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) reactor, Inverse Fluidized Bed (IFB) Reactor and Gas Lift Anaerobic Membrane Bioreactor (GL-AnMBR). The highest sulfate removal efficiency achieved from these three systems ranges from 75 to 95%. The treated water from the bioreactor can then be reused in the leaching column. Chemical sulfate removal (abiotic system) is an alternative option to treat the CDD leachate. Several chemicals were tested including barium chloride, lead(II) nitrate, calcium chloride, calcium carbonate, calcium oxide, aluminium oxide and iron oxide coated sand. A sulfate removal efficiency of 99.9% was achieved with barium chloride and lead(II) nitrate.For AMD and gypsiferous soils treatment, five types of organic substrate including bamboo chips (BC), municipal wastewater treatment sludge (MWTS), rice husk (RH), coconut husk chip (CHC) and pig farm wastewater treatment sludge (PWTS) were tested as electron donors for biological sulfate reduction treating AMD. The highest sulfate reduction efficiency (84%) was achieved when using the combination of PWTS, RH and CHC as electron donors. Then, this organic mixture was further used for treatment of the gypsiferous soils. The gypsum mine soil (overburden) was mixed with an organic mixture in different amounts including 10, 20, 30 and 40% of soil. The highest sulfate removal efficiency of 59% was achieved in the soil mixture which contained 40% organic material.The removal of sulfide from the effluent of the biological sulfate reduction process is required as sulfide can cause several environmental impacts or be re-oxidized to sulfate if directly discharged to the environment. Electrochemical treatment is one of the alternatives for sulfur recovery from aqueous sulfide. A non-catalyzed graphite electrode was tested as electrode for the electrochemical sulfide oxidation. A high surface area of the graphite electrode is required in order to have less internal resistance as much as possible. The highest sulfide oxidation rate was achieved when using the external resistance at 30 Ω at a sulfide concentration of 250 mg L-1

Avec l’explosion du trafic de données mobiles, des débits supérieurs au Gb/s deviennent nécessaires pour l’utilisateur. Ainsi, le réseau de communication est en cour d’amélioration afin de promouvoir le déploiement de la 5G, notamment grâce au développement et à l’installation de systèmes sans fil d’onde millimétrique (mmW) à 10 Gb/s. Néanmoins, pour délivrer de tels débits, les liens fronthaul/backhaul sans fil connectés au cœur de réseau devront supporter des flux de données supérieurs à 40 Gb/s. Cet enjeu suscite un intérêt croissant pour les fréquences sub-mmW et THz (0.1 THz – 1 THz) autour desquelles des bandes passantes (BPs) de 100 GHz sont accessibles. Il serait en effet possible d’atteindre un débit de 100 Gb/s, tout en utilisant des formats de modulation simples et ainsi réduire la consommation d’énergie du système. Visant le marché de masse des applications haut-débits, la technologie Photonique sur Silicium est particulièrement attractive pour générer des BPs naturellement larges et pour sa capacité à forts niveaux d’intégration et faible cout de fabrication. Dans cette thèse, une technologie Photonique sur Silicium industrielle a donc été évaluée durant le développement d’un émetteur intégré THz fonctionnant sur la base d’une photodiode et pouvant délivrer 100 Gb/s. Le développement d’une antenne THz faible cout et compacte est également un aspect majeur de cette thèse afin de permettre la transmission point-à-point du signal THz. En effet, une antenne intégrée sur substrat organique faible cout et à faibles pertes et une lentille fabriquée par impression 3D ont été développées afin d’évaluer ces technologies de prototypage industriel au-delà de 200 GHz. / With the booming of mobile data traffic, the need for higher data-rates is clearly felt. To cope with this strong demand and support the 5G roll-out, the capacity of the mobile communication network is being improved every day with many solutions, among which the development and installation of millimeterwave (mmW) wireless systems operating at up to 10 Gb/s. However, in order to deliver such high speeds to the user, the fronthaul/backhaul network sending data back to the core network would require above 40 Gb/s data-rate wireless links. This challenge generates a growing interest for sub-mmW and THz frequencies (0.1 THz – 1 THz) at which up-to 100 GHz bandwidth (BW) is accessible. In such BW, it would be possible to achieve up to 100 Gb/s data-rates while using simple modulation schemes to reduce the wireless system’s power consumption. Targeting mass-market high data-rates applications, Silicon Photonics technology seems very promising as it benefits from wide intrinsic BW and powerefficient components, as well as high integration levels and low manufacturing costs. In this context, a main aspect of this PhD project is the evaluation of an industrial Silicon Photonics technology for the development of a THz system-on-chip transmitter capable of reaching up to 100 Gb/s using a photodiode. Since THz antennas are also a hot topic for THz point-to-point transmission, a second aspect of this PhD study is the design of a low-cost and compact THz antenna-system. Hence, a planar antenna using low-loss organic packaging technology and a 3D-printed plastic lens were developed in order to assess those industrial prototyping techniques above 200 GHz.