Faits: A. En 2002, la société B._ a acheté à la société coopérative A._ la parcelle n° 5355 du registre foncier de Genève. Ce bien-fonds supporte un immeuble construit en 1958. Dès 2004, B._ a entrepris des travaux de rénovation, au cours desquels la présence d'amiante a été constatée. Une expertise complète du bâtiment a été ordonnée par le Service cantonal de toxicologie industrielle et de protection contre les pollutions intérieures. Les experts mandatés ont conclu à la présence d'amiante, notamment dans le calorifugeage de l'échappement du groupe électrogène de secours du 3e sous-sol, dans la tresse isolante autour de piliers porteurs du rez-de-chaussée ainsi que dans les éléments en fibrociment tels que les plaques de façade, les chemins de câbles du 2e sous-sol et les plaques sur luminaires au 8e étage, les plaques en fibrociment derrière les panneaux électriques dans l'escalier au 1er sous-sol, les portes coupe-feu dans les sous-sols et les tresses d'isolation sur un pilier de façade du 5e étage et sur le toit. La procédure d'assainissement du rez-de-chaussée s'est terminée en novembre 2004. L'assainissement des autres parties de l'immeuble devait suivre, en fonction de l'avancée du chantier de rénovation. Les architectes mandatés par B._ ont estimé le coût total du désamiantage à près d'un million de francs. B. Le 5 décembre 2006, B._ a demandé au Département du territoire du canton de Genève (ci-après: le département) d'établir une clé de répartition des frais de décontamination entre le propriétaire actuel et l'ancien propriétaire. Elle se fondait sur un avis de droit rédigé le 23 novembre 2006 par le Prof. François Bellanger. Le département a répondu qu'une décision de répartition des frais ne pouvait pas être rendue car l'immeuble concerné n'était pas considéré comme un site pollué au sens de la loi fédérale du 7 octobre 1983 sur la protection de l'environnement (LPE; RS 814.01). Le 2 février 2007, B._ a renouvelé sa demande, en exigeant la notification d'une décision formelle. Par décision du 23 février 2007, le département a considéré que les art. 32c et 32d LPE n'étaient pas applicables en l'espèce. Il estimait qu'un bâtiment contenant de l'amiante dans ses matériaux de construction ne répondait pas à la définition d'un site pollué et que l'amiante présent ne pouvait être considéré comme un déchet tant qu'il n'était pas séparé de la structure de l'immeuble. B._ a recouru contre cette décision auprès de la Commission cantonale de recours en matière de constructions, qui a rejeté le recours par décision du 27 août 2007. C. Contre cette décision, B._ a formé un recours devant le Tribunal administratif du canton de Genève (ci-après: le Tribunal administratif). Ce recours a été admis par arrêt du 3 mars 2009. Le Tribunal administratif a considéré que l'amiante contenu dans l'immeuble litigieux devait être qualifié de déchet au sens de la LPE. L'incorporation de ce produit cancérigène dans les matériaux de construction résultait de la méconnaissance de sa toxicité, de sorte que, "rétrospectivement et au vu de l'évolution des connaissances", il convenait de considérer cette substance comme un déchet au moment de son intégration dans la construction. Le bâtiment acheté par B._ devait donc être considéré comme un site pollué au sens des art. 2 al. 1 de l'ordonnance fédérale du 26 août 1998 sur l'assainissement des sites pollués (OSites; RS 814.680) et 32c LPE, si bien que le département devait se prononcer sur la répartition des frais d'assainissement en application de l'art. 32d LPE. Le dossier devait donc être renvoyé au département pour nouvelle décision au sens des considérants. D. Agissant par la voie du recours en matière de droit public, l'Office fédéral de l'environnement (cause 1C_178/2009) et A._ (cause 1C_179/2009) demandent au Tribunal fédéral d'annuler cet arrêt et de confirmer la décision rendue le 27 août 2007 par la Commission cantonale de recours en matière de constructions. Ils soutiennent en substance que l'amiante ne peut pas être considéré comme un déchet au sens de la LPE et que l'immeuble concerné ne répond pas à la définition de site contaminé au sens de l'OSites. Le Tribunal administratif a renoncé à se déterminer. B._ a présenté des observations, concluant à la confirmation de l'arrêt attaqué. Le département du territoire du canton de Genève s'est également déterminé; il conclut à l'admission des recours. E. Par ordonnance du 19 mai 2009, le Président de la Ire Cour de droit public a admis la requête d'effet suspensif présentée par A._. 